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1、1第3章 计算机局域网问题问题原由原由局域网技术是当前网络技术领域中一重要分支局域网技术是当前网络技术领域中一重要分支。人人们对信息交流、资源共享和宽带网的需求，推动着们对信息交流、资源共享和宽带网的需求，推动着局域网的高速发展。其中局域网的高速发展。其中, ,以太网是最典型的代表以太网是最典型的代表, ,它的发展最为迅速，应用最为广泛它的发展最为迅速，应用最为广泛, ,是学习的重点是学习的重点。本章重点讨论局域网的参考模型与标准、局域网介本章重点讨论局域网的参考模型与标准、局域网介质访问控制方法、局域网的连接设备质访问控制方法、局域网的连接设备与与工作原理、工作原理、局域网局域网的的组网方法
2、、高速局域网、无线局域网等。组网方法、高速局域网、无线局域网等。教学教学重点重点能力能力要求要求了解：了解：最新局域网技术的发展最新局域网技术的发展和新技术基本应用和新技术基本应用。熟悉：熟悉：目前常用的局域网技术及其关键技术。目前常用的局域网技术及其关键技术。掌握：掌握：局域网的组网技术，具备设计和组建局域网局域网的组网技术，具备设计和组建局域网 的能力。的能力。2本章内容 3.1 局域网概述局域网概述 3.5 无线局域网无线局域网 3.4 高速局域网高速局域网 3.3 局域网组网方法局域网组网方法 3.2 LANLAN连接设备及工作原理连接设备及工作原理3知识结构局域网组网方法局域网组网方
3、法计计算算机机局局域域网网局域网概述局域网概述无线局域网无线局域网集线器集线器网络接口卡网络接口卡交换机交换机高速局域网高速局域网局域网的连接设备及其工作原理局域网的连接设备及其工作原理WLAN的组建方式的组建方式WLAN的网络类型的网络类型WLAN的协议标准的协议标准WLAN的特点与应用的特点与应用局域网的基本类型局域网的基本类型局域网的性能特点局域网的性能特点局域网的参考模型与标准局域网的参考模型与标准局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法局域网的产生与发展局域网的产生与发展局域网的扩展局域网的扩展传统以太网传统以太网万兆以太网万兆以太网(10 Gigabit Ethernet )千
4、兆以太网千兆以太网(Gigabit Ethernet)快速以太网快速以太网(Fast Ehernet)光纤颁数据接口光纤颁数据接口(FDDI)主干网主干网虚拟局域网虚拟局域网交换以太网交换以太网(Switching Ethernet)43.1 局域网概述 局域网技术是在远程分组交换通信网络基础上发展起局域网技术是在远程分组交换通信网络基础上发展起来的。来的。 从从19691969年第一个计算机网络年第一个计算机网络远程通信交换网远程通信交换网ARPAnetARPAnet诞生到诞生到2020世纪世纪7070年代后期年代后期, ,分组交换通信网络得到很大发展分组交换通信网络得到很大发展, ,并积累
5、了很多经验。并积累了很多经验。 1972 1972年年BellBell公司提出了两种环型局域网技术，公司提出了两种环型局域网技术，19731973年以年以太网（太网（EthernetEthernet）问世。）问世。 1973 1973年，年，MetcalfeMetcalfe和和David BoggsDavid Boggs将将“AltoAlohaAltoAloha”改名改名为为“以太网以太网”，由此，由此，EthernetEthernet网络便诞生了。网络便诞生了。53.1.1局域网的产生与发展 19791979年，年，Bob MetcalfeBob Metcalfe开始了以太网标准化的研制工作
6、。开始了以太网标准化的研制工作。 19811981年年6 6月，月，IEEE 802IEEE 802工程决定组成工程决定组成802.3802.3分委员会分委员会, ,以办以办公室环境为主要目标产生基于公室环境为主要目标产生基于DIXDIX工作成果的国际公认标准。工作成果的国际公认标准。 19901990年年, ,为了提高以太网的传输速率为了提高以太网的传输速率, ,在在10M10M以太网的基础以太网的基础上上, ,开发了快速以太网技术开发了快速以太网技术, ,并在并在19951995年年6 6月通过了月通过了100 Base-T100 Base-T快速以太网标准快速以太网标准IEEE802.3
7、uIEEE802.3u。 从从19931993年开始年开始, ,在开发快速以太网的同时在开发快速以太网的同时, ,开始研究交换式开始研究交换式网络技术，并先后推出了交换以太网、交换令牌环和交换网络技术，并先后推出了交换以太网、交换令牌环和交换FDDIFDDI技术。随着交换式网络技术的研究与发展，又相继推出了异步技术。随着交换式网络技术的研究与发展，又相继推出了异步传输模式（传输模式（ATMATM）、千兆位以太网和万兆位以太网。目前局域）、千兆位以太网和万兆位以太网。目前局域网的带宽已达到网的带宽已达到10Gbit/s10Gbit/s。63.1.2局域网的性能特点 决定局域网特性的主要技术有决定
8、局域网特性的主要技术有3个方面：连接各种设备个方面：连接各种设备的拓扑结构、数据传输介质和介质访问控制方法。的拓扑结构、数据传输介质和介质访问控制方法。 拓扑结构拓扑结构: :局域网及城域网的典型拓扑结构为星型、局域网及城域网的典型拓扑结构为星型、环型、总线型和树型结构等。环型、总线型和树型结构等。 传输介质：传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤、电磁波等。同轴电缆、双绞线、光纤、电磁波等。对于不便使用有线介质的场合，可以采用微波、卫星、红外对于不便使用有线介质的场合，可以采用微波、卫星、红外线等作为局域网的传输介质，已获得广泛应用的无线局域网线等作为局域网的传输介质，已获得广泛应用的无线局域网就
9、是其典型例子。就是其典型例子。 介质访问控制方法：介质访问控制方法：也称为网络的访问控制方式也称为网络的访问控制方式, ,是是指网络中各结点之间的信息通过介质传输时如何控制、如何指网络中各结点之间的信息通过介质传输时如何控制、如何合理完成对传输信道的分配、如何避免冲突合理完成对传输信道的分配、如何避免冲突, ,同时同时, ,又使网络又使网络有最高的工作效率及高可靠性等。有最高的工作效率及高可靠性等。 73.1.2局域网的性能特点 地域范围小：地域范围小：局域网用于办公室、机关、工厂、学局域网用于办公室、机关、工厂、学校等内部联网校等内部联网, ,其范围没有严格的定义，但一般认为距离为其范围没有
10、严格的定义，但一般认为距离为0.10.125km25km。 误码率低：误码率低：局域网具有较高的数据传输速率，传输局域网具有较高的数据传输速率，传输速率一般为速率一般为100M100M1000Mbit/s1000Mbit/s，误码率在，误码率在1010-8-81010-11-11之间。之间。 传输延时小：传输延时小：局域网中的传输延时很小，一般在几局域网中的传输延时很小，一般在几毫秒几十毫秒之间。毫秒几十毫秒之间。 传输速率高：传输速率高：目前目前, ,局域网的传输速率在局域网的传输速率在100Mbit/s100Mbit/s以上以上, , 如如155Mbit/s155Mbit/s、655Mbi
11、t/s655Mbit/s、Gbit/sGbit/s、10Gbit/s10Gbit/s等。等。 支持多种传输介质：支持多种传输介质：可根据不同的性能需要选用价可根据不同的性能需要选用价格低廉的双绞线、同轴电缆或价格较贵的光纤格低廉的双绞线、同轴电缆或价格较贵的光纤, ,以及无线传以及无线传输介质。输介质。83.1.3局域网的基本类型 局域网有多种类型局域网有多种类型, ,如果按照网络转接方式不同如果按照网络转接方式不同, ,可分为共可分为共享式局域网和交换式局域网两种，如图享式局域网和交换式局域网两种，如图4-4-1 1所示。所示。图图 4- 4-1 1 局域网分类局域网分类传统以太网传统以太网
12、高速以太网高速以太网FDDI 以太网以太网令牌总线令牌总线令牌环令牌环FDDI局域网局域网虚拟局域网虚拟局域网交换以太网交换以太网ATM局域网局域网交换式局域网交换式局域网共享介质局域网共享介质局域网无线局域网无线局域网93.1.3局域网的基本类型 共享式局域网是指所有结点共享一条公共通信传输介质的共享式局域网是指所有结点共享一条公共通信传输介质的局域网技术。共享介质局域网可分为以太网、令牌总线、令牌局域网技术。共享介质局域网可分为以太网、令牌总线、令牌环、环、FDDIFDDI以及在此基础上发展起来的高速以太网和以及在此基础上发展起来的高速以太网和FDDIFDDI等。等。无线局域网是计算机网络
13、与无线通信技术相结合的产物，同有无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，同有线局域网一样，可采用共享方式。线局域网一样，可采用共享方式。 交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元为交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元为数据交换单位，以以太网交换机（数据交换单位，以以太网交换机（Ethernet SwitchEthernet Switch）为核心为核心的交换式局域网技术。交换式局域网可分为交换以太网、的交换式局域网技术。交换式局域网可分为交换以太网、ATMATM网以及在此基础上发展起来的虚拟局域网，但近年来已很少用网以及在此基础上发展起来的虚拟局域网，但近年来已很少
14、用ATMATM技术组建局域网。技术组建局域网。103.1.4局域网的参考模型与标准图图 4-2 OSI与与IEEE 802的对应关系的对应关系物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层MACMAC子层子层LLCLLC子层子层高层协议高层协议OSIOSI参考模型参考模型物理层物理层MACMAC子层子层LLCLLC子层子层高层协议高层协议高层协议高层协议传输媒体传输媒体传输媒体传输媒体 局域网的体系结构只包含了局域网的体系结构只包含了数据链路层和物理层数据链路层和物理层,其中，其中，数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层。数
15、据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层。113.1.4局域网的参考模型与标准802.1 体系结构与网络互联体系结构与网络互联802.4令牌总线令牌总线802.6局域网局域网802.11无线局域网无线局域网802.5令牌环网令牌环网802.3CSMA/CD802.10 可互操作的局域网安全可互操作的局域网安全802.2 逻辑链路控制子层（逻辑链路控制子层（LLC）高层高层LLCMAC物理层物理层图图 4- 4-3 IEEE 8023 IEEE 802标准系列内部关系标准系列内部关系 19801980年年2 2月，电器和电子工程师协会月，电器和电子工程师协会( (IEEE)IEEE)成立
16、了局域网成立了局域网标准委员会标准委员会, ,专门从事局域网标准化工作专门从事局域网标准化工作, ,并制订了并制订了IEEE 802IEEE 802标准。标准。IEEE 802IEEE 802系列标准之间的内部关系如图系列标准之间的内部关系如图4-34-3所示。所示。123.1.4局域网的参考模型与标准 802.3802.3：定义了局域网：定义了局域网CSMA/CDCSMA/CD总线介质访问控制子层及物理层规范总线介质访问控制子层及物理层规范 802.1802.1：A A定义了局域网体系结构定义了局域网体系结构; ;B B定义了网络互连定义了网络互连、网络管理与性能测试网络管理与性能测试 802.7802.7：定义了局域网宽带技术（咨询和物理层课题与建议实施）：定义了局域网宽带技术（咨询和物理层课题与建议实施） 1234567891011802.2802.2：定义了局域网逻辑链路控制：定义了局域网逻辑链路控制LLCLLC子层的功能与服务子层的功能与服务802.4802.4：定义了局域网令牌总线介质访问控制子层及物理层规范：定义了局域网令牌总线介质访问控制子层及物理层规范802.5802
