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1、第 1 页计算机网络技术与应用计算机网络技术与应用 局域网技术基础第 2 页l知识目标l掌握局域网的基本概念；l掌握TCP/IP体系结构；l掌握TCP/IP核心协议；l掌握局域网IEEE802相关标准；l掌握常用介质访问控制方法；l掌握以太网技术的相关基础知识；l掌握常见传输介质；l掌握常见组网硬件设备；l掌握无线局域网的概念及优缺点；l掌握无线局域网的组件及运行模式。l能力目标l具备双绞线、光纤的端接能力；l具备网络、无线网络硬件设备识别、安装、基本配置的能力；l具备对以太网、无线网络基本配置的能力；l具备排除常见局域网、无线网络故障的能力。l素质目标l实际动手安装配置网络设备；l团队合作精
2、神；l自主学习的能力。第四章 局域网技术l教学重难点TCPIPCSMA/CD交换机、路由器的基本配置无线设备配置l工作任务1. 完成双绞线、光纤的市场调研；2.完成交换机的市场调研；3.完成路由器的市场调研；4.完成无线设备的市场调研。第 3 页局域局域网技网技术的术的基本基本内容内容局域网基本知识局域网基本知识局域网的定义、组成与分类局域网的定义、组成与分类局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构局域网的体系结构局域网的体系结构IEEEIEEE标准标准介质访问控制方法介质访问控制方法以太网组网技术以太网组网技术常见以太网技术标准常见以太网技术标准以太网帧格式以太网帧格式冲突域与广播域冲突域与广播域共
3、享式与交换式以太网技术共享式与交换式以太网技术传输介质传输介质双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤无线无线局域网设备局域网设备网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器网络操作系统与协议网络操作系统与协议TCP/IPTCP/IP体系结构及核心协议、体系结构及核心协议、IPXIPX、NETBUINETBUI网络操作系统网络操作系统无线局域网无线局域网无线局域网基础知识无线局域网基础知识无线局域网配置及安全无线局域网配置及安全知识点分布第 4 页l 近年来，随着社会信息化的发展，局域网已经成为计算机网络发展的一个热点。局域网(Local Area Netw
4、ork，LAN)产生于20世纪60年代末，70年代出现一些实验性的网络，到80年代，局域网的产品已经大量涌现，其典型代表就是以太网(Ethernet)。4.1 局 域 网 概 述 第 5 页l 4.1.1 局域网特点l 随着网络体系结构、协议标准研究的发展，计算机局域网技术得到很大的进步，其应用范围也越来越广。计算机局域网的主要特点是：l (1)局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、公司、校园、军营、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；l (2)局域网具有较高的数据传输速率(10100Mb/s)、低误码率(108)的高质量数据传输环境；l (3)局域网一般由一个单位或
5、一个组织单独拥有，易于建立、维护和扩展；l (4)决定局域网特性的主要技术要素是：网络拓扑结构、传输介质与介质访问控制方法。 第 6 页l 4.1.2 局域网、城域网与广域网l 计算机网络根据其距离和复杂性可以分成三类：局域网、城域网和广域网。l 局域网(Local Area Network，LAN)是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，由互连的计算机、打印机和其他在短距离间共享硬件、软件资源的计算机设备组成。其服务区域可以是一间小型办公室、大楼的一层或整个大楼，例如某大学的计算机系，其中每间办公室和实验室的计算机都由通信电缆连接。第 7 页l 城域网(Metropolitan Ar
6、ea Network，MAN)与LAN相比，其扩展的距离更长，通常拥有进行中型通信所需的比较复杂的网络设备。在一个大型城市或都市地区，MAN连接着多个LAN。例如前面提到的计算机系里的LAN，可以连接到同一座城市里其他大学的LAN，从而形成了MAN。MAN的范围扩大到大约120公里。构成MAN的每一个LAN可以属于同一组织，也可以属于多个不同的组织。由于光纤连接的引入，MAN中的高速的LAN连接成为可能。l 广域网(Wide Area Network，WAN)是影响广泛的复杂网络系统。WAN由两个以上的LAN构成，这些LAN间的连接可以穿越50公里以上的距离。大型的WAN可以由各大洲的许多LA
7、N和MAN组成。最广为人知的WAN就是Internet，它由全球成千上万的LAN和WAN组成。第 8 页l 有时LAN、MAN和WAN间的边界非常不明显，很难确定LAN在何处终止，MAN或WAN在何处开始。但是可以通过四种网络特性传输介质、协议、拓扑以及私有网和公共网间的边界点来确定网络的类型。传输介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光缆、无线电波或微波。通常LAN结束在传输介质改变的地方，如从基于电线的电缆转变为光纤等等。电线电缆的LAN通常通过光纤电缆与其他的LAN连接。l 确定LAN边界的另一个因素是协议。在一个LAN中可以使用一个协议，也可以使用多个协议，但是协议的改变通常指示着LAN
8、的边界。例如，以太网使用一种协议形式，而令牌环网使用另一种协议，这些网络可以融合在一起，但是边界上的设备必须承担起将以太网转为令牌环网的任务，反之亦然。第 9 页l 划分LAN边界的第3个属性是设计布局，称为“拓扑结构”。拓扑结构的改变，例如由星型拓扑变为环型拓扑，就说明一个LAN终止了，而另一种网络类型从此开始了。以一个例子来说明，星型LAN通过MAN或WAN连接点连接到其他的LAN上，如专门设计的公共电信网。l 识别网络边界的第4种方法是确定私有网络和公共网络的起始点和终止点。例如，有一个具有3个私有网络的组织(比如说，分布在不同地方的同一大学的分校)，在3个分校分别建立了局域网，该局域网
9、由地区的电话系统连接。私有的LAN和公共WAN间的边界就是LAN与电话网络相连接的位置。现代的网络设备和软件使得定位分界越来越困难，但是传输介质、协议、拓扑结构以及私有与公共网络的连接可以帮助人们确定一个计算机网络的终止和另一个网络的起始。第 10 页l 总的来说，LAN、MAN、WAN都是通信网络，从技术上，LAN、MAN采用广播网络技术，WAN采用点到点的交换技术。即在LAN中，每个站点都有一个传输/发送器，用来和其他站点在共享的传输介质上通信。从任一站点来的信息通过广播被其他所有站点接收。l 需要说明的是，由于MAN和LAN采用的技术基本类似，在后面提到关于LAN的一般概念和技术时，我们
10、只用LAN来表示，实际上有关概念也适用于MAN。第 11 页l 4.1.3 局域网协议与OSI参考模型l 从前面我们了解到，局域网是一个通信网络，所以它的协议应包括物理层、数据链路层和网络层这低三层。由于网络层的基本功能是路径选择，而局域网拓扑非常简单，没有路由问题，一般不单独设置网络层。所以LAN协议只在OSI参考模型的物理层和数据链路层之间作用。我们先看一下LAN协议与OSI之间的关系(见图4-1)。第 12 页图4-1 局域网协议与OSI参考模型对应关系数据链路层LLC(逻辑链路控制层)MAC(介质访问控制层)物理层以太网IEEE802.3数据链路层应用层表示层会话层传输层网络层物理层物
11、理层MAC(介质访问控制层)LLC(逻 辑链路控制层)TOKEN RINGTOKEN BUSFDDIIEEE802.2第 13 页l 根据LAN的特点，将数据链路层分成两个子层：逻辑链路控制层(LLC)和介质访问控制层(MAC) 。这样分层主要是为了把数据链路功能与硬件有关的部分和与硬件无关的部分分开，从而降低研制互连不同类型的物理传输接口数据设备的费用。l LAN的各层次功能如下。l 1. 物理层l LAN物理层和OSI物理层的功能一样，主要是在物理链路上传递非结构化的比特流，建立、维持、释放物理链路，处理机械的、电气的和过程的特性。l 2. 介质访问控制层(MAC)l LAN的介质访问控制
12、层的主要功能是控制对传输介质的访问。不同类型的LAN需要采用不同的控制算法。第 14 页l 3 . 逻辑链路控制层(LLC)l LAN的逻辑链路控制层的主要功能是向高层提供一个或多个称为服务访问点SAP的逻辑接口，具有帧的接收、发送功能。发送时把要发送的数据加上地址和循环冗余校验CRC字段等构成LLC帧；接收时把帧拆封，执行地址识别和CRC校验功能，并且有帧顺序、差错控制和流量控制等功能。该子层协议采用HDLC的子集。第 15 页l 与LAN协议结构密切相关的是标准化问题。IEEE下设的IEEE 802委员会在LAN的标准化制定方面做了卓有成效的工作，所制定的IEEE 802局域网标准已经得到
13、国际标准化组织ISO的采纳。为了更清楚地了解LAN协议，我们将LAN协议和IEEE 802标准结合起来讨论。l IEEE 802委员会是由IEEE计算机学会于1980年2月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网MAN。与ISO的OSI参考模型一样，它也规定了LAN的参考模型，这些标准如表4-1所示。第 16 页表6-1 IEEE 802标准 标 准研 究 内 容IEEE 802.1定义了局域网体系结构和网络互连IEEE 802.2IEEE LAN协议，它规定数据链接层的LLC子层的实现。IEEE 802.2处理错误、组帧、流量控制和网络层(第三层)服务接口。
14、它在IEEE 802.3和IEEE 802.5 LAN中使用IEEE 802.3描述CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范IEEE 802.4描述令牌总线(TOKEN BUS)访问控制方法和物理层技术规范IEEE 802.5描述令牌环(TOKEN RING)访问控制方法和物理层技术规范第 17 页IEEE 802.6描述城域网访问控制方法和物理层技术规范IEEE 802.7广域网技术建议组IEEE 802.8光纤技术建议组IEEE 802.9综合业务局域网接口IEEE 802.10交互性局域网安全性标准IEEE 802.11无线局域网(WLAN)IEEE 802.12命令优先级第 18 页
15、l 4.1.4 拓扑结构l 在IEEE 802参考模型中，物理层所定义的主要功能之一是有关拓扑和传输介质的选择。在此我们将主要讨论拓扑结构。在通信网络中，“拓扑”一词是指网络中的端系统和工作站之间互连的方式。局域网中常见的拓扑形状为总线型、环型、星型和树型(见图4-2)。第 19 页图6-2 LAN拓扑 (a) 总线拓扑的图解,其中所有计算 机都连接在一根电缆上一台计算机到下一台计算机的连接(b) 环状拓扑的图解,其中计算机连接成一个封 闭的圆环，每台计算机与另两台直接相连集线器联网计算机(c) 星型拓扑的图解，其中每一台计算机都 连接在一个叫集线器的点上(d) 树型拓朴的图解，其中，除根结点
16、和叶结 点上的计算机处，每台计算机上接它的父 结点计算机，下接它的子结点计算机第 20 页l 1. 总线型l 总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质(或称总线)上。从任何一个站点发出的信号向两个方向广播，并可被其他所有站点接收。在总线的两端是端接器，它会接收任何信号，并移出总线。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪。总线型网络安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网络容易。第 21 页l 2. 环型l 环型拓朴结构中，网络的各节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来，形成一个闭合环型结构网。环型结构网络的结构也比较简单，系统中各工作站的地位相等。系统中通信设备和线路比较节省。在环型结构网中信息以固定方向单向流动，两个工作站节点之间仅有一条通路，系统中无信道选择问题；网络中各工作站都是独立的，如果某个工作站节点出故障，此工作站节点就会自动旁路，不影响全网的工作，所以可靠性高。环网中，由于环路是封闭的，不便于扩充，系统响应延时长，且信息传输效率相对较低。第
