[高等教育]第3章 组建局域网.ppt

第3章 组建局域网 1 教学内容与要求 n主要内容 局域网概述 (掌握) 局域网设备 (掌握) 简单局域网、中小型办公网络的组建(理解) 2 问题1： 背景： 某办公室有24台计算机和打印扫描一体机1台供 员工使用。请为该办公室设计一办公局域网，要 求员工之间能够方便地共享文件，打印文件。 要求： p 拓扑结构 p 设备选择与配置 p 规划IP地址 p 软件选择与配置 p 如何接入Internet 3 交换机交换机 参考结构： 4 问题2： 背景： 某公司的各部门经理们都配备了笔记本电脑， 现需在办公室配置无限局域网，提供无线上网环境 。公司局域网已经连接到Internet,网关为 192.168.0.1. 要求： p拓扑结构 p设备选择与配置 p规划IP地址 p软件选择与配置 5 参考结构 6 3.1 局域网（LAN)概述 局域网的概念 局域网的分类 局域网的标准 7 IEEE对局域网的限定 ： 范围 LAN中的数据通信 被限制在几米至 几千米 1. 速率和误码率 10Mbps10Gbps 一般在10-810-11 2. 所属权 为某一单位所有 易于建立、维护、管 理与扩展; 3. 3.1.1 局域网的概念 F局域网侧重于共 享信息的处理，而 不是传输; 8 n结论： n决定局域网特性的主要技术要素： F网络拓扑 F传输介质 F介质访问控制方法 LAN是在一定范围内的若干计算机和通信设备通过 通信介质互连、以处理共享信息为主要目标的数 据通信网络。 9 1980年2月，IEEE 成立了专门委员会开发了 IEEE802系列局域网标准，因为局域网不存在路由选择 问题，因此不需要网络层。 IEEE802为局域网规定的标准只对应OSI参考模型的 最低两层。 局域网体系标准 网络层 数据链路层 物理层 逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC 高层 OSI IEEE 802 物理层PHY 由TCP/IP和NOS实现 IEEE802描述了最 低两层的功能以及 它们为网络层提供 的服务和接口 10 802.10 可互操作的局域网安全 802.2 逻辑链路控制子层 802.3 CSMA/CD 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 城域网 802.9 语音与 数据综合 局域网 802.11 无线 局域网 802.1 体系结构与网络互联 IEEE802标准之间的关系 11 3.1.2 局域网的分类 1按介质访问控制方法分类 以太网（Ethernet） 令牌网（Token Ring） 光纤分布式数据接口（FDDI）网 异步传输模式网（ATM） 无线局域网（WLAN) 12 一、以太网 n以太网最早1975年由Xerox（施乐）公司提出，在 1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一 个标准。 n包括： 标准以太网（10Mbps） 快速以太网（100Mbps） 千兆以太网（1000Mbps） 万兆（10Gbps）以太网 使用CSMA/CD 访问控制方法 . 13 n传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重 传 载波检测多路访问/冲突检测（CSMA/CD） Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 先听后发 、 边听边发 、 冲突停发 、 随机重发 。 14 IEEE 802.3的四种规范 数据率（Mbps） 基带信号段最大长度（百米） 10 Base-5 CSMA/CD 10Base-510Base-210Base-T IEEE 802.3 10Base-F MAC子层 物理层 15 16 快速以太网 1995年5月，IEEE 通过了 IEEE 802.3u 规范，这标志着快速以太 网时代的到来。 (802.3u) 不足：快速以太网仍是基于CSMACD技术。这一点在使用 交换技术的LAN中就不存在了。 快速以太网分类 17 100BASE-TX 100BASE-TX是5类 无屏蔽双绞线方案。是 目前使用最广泛的快速 以太网介质标准。 100BASE-TX使用的2对 双绞线中，一对用于发 送数据，另一对用于接 收数据。由于发送和接 收都有独立的通道，所 以100BASE-TX支持全双 工操作。 100BASE-FX 100BASE-FX是光 纤介质快速以太网标准， 它采用与100BASE-TX相同 的数据链路层和物理层标 准协议。它支持全双工通 信方式，传输速率可达 200Mbps。 100BASE-T4 100BASE-T4是3类无屏蔽双 绞线方案。 18 快速以太网组网实例 19 千兆以太网 1000BASE-X：对应于802.3z标准， 该标准基于光纤通道的物理层，使 用媒体有三种：1000BASE-SX(多模 光纤，用850nm短波长激光器)、 1000BASE-LX (多模或单模光纤，用 1300nm长波长激光器)、1000BASE- CX (短距离平衡型铜缆)。 1000BASE-T：对应于802.3ab标准， 该标准使用增强型5类(超5类)或6类 UTP，一根UTP电缆中的8根线(4对) 全部用上了。并采用了与100BASE- TX类似的自动协商机制。 (802.3z) 96年：千兆以太 网是10Mbps和 100Mbps的延伸 ，具有易移植、 易管理特性。 20 21 千兆以太网的应用 22 万兆以太网 10G以太网同样使用IEEE 802.3 标准的帧格式、全双工服务和流 量控制方式。 10G以太网技术相对复杂，与原 来传输介质不兼容，用光纤作为 传输介质。 只工作在全双工方式，因此不存 在争用问题，也不使用 CSMA/CD协议， （802.3工作组 于2002年制定 的以太网标准 ） 23 二、令牌环网 在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环 路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能 发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因 此，使用令牌环的LAN中不会产生冲突。 24 三、光纤分布式数据接口FDDI n光纤分布式数据接口FDDI是20世纪80年代中期发展 起来的一种局域网技术。 传输速率为100Mb/s ； 网络由光纤介质的 双环构成，可靠性高 ； 介质访问控制方法 采用Token Passing； 网络覆盖范围较大 （几十km几百km ） 。 25 定义：无线局域网（Wireless Local Area Network，即WLAN）是利用无线通信技术，在一 定的局部范围内建立的网络，以无线传输媒体作为 传输介质，提供传统有线局域网的功能。 无线局域网标准 ： IEEE802.11x标准 五、无线局域网WLAN 26 Internet/ Intranet RouterSwitch Router Switch WLAN Adapter + PDA Access Point 27 3.1.2 局域网的分类 2按照网络拓扑结构分类 总线型局域网 环型局域网 星型局域网 28 F组网费用低； F由于各节点共享总线带宽， F易于添加或删除用户； F易于维护； F所有结点无主从关系,采用广播式多路访问的方法。 特点： 总线型网络 29 特点： F传输速率高，传输距离远 F各节点的地位和作用相同 F各节点传输信息的时间固定 F容易实现分布式控制 F站点的故障会形起整个网络的崩溃 环型网络 30 特点： F通信协议简单 F对外围站点要求不高 F单个站点故障不会影响全网 F电路利用率低，连线费用大 F网络性能依赖中央结点 F每个站点需要有一个专用链路 星型网络 31 3.2 局域网设备 32 OSI层次地址类型设备 传输层及以上 应用程序进程地址 （端口） 网关 （协议转换器） 网络层 网络地址 （IP地址） 路由器 （三层交换机） 数据链路层 物理地址 （MAC地址） 网桥、交换机 （网卡） 物理层无 中继器、集线器、 （网卡） 网络设备在OSI体系中的位置 33 3.2.1 网络适配器（NIC） n网卡的功能： 计算机接收的数据怎样被计算机存储和 处理？ 另一方面它将本地数据封装成帧后送入 网络。 网卡 CPU和存储器 总线 CPU和存储器网络 封装 34 n网卡的组成部分： F接口控制电路 F数据缓冲器 F数据链路控制器 F编码解码电路 F内收发器 F介质接口装置 负责数据帧的发 送与接收以及网 络协议控制。 35 n网卡支持的网络速率有10Mbps、10Mbps/100Mbps、 1Gbps等多种。 n网络接口卡作为一种I/O接口卡有多种接口方式： 集成到主板上 插在主板数据总线的扩展槽上（PCI) 通过USB方式连接或制成PCMIC接口卡（一 般用于笔记本电脑） 参考资料： 认识各种接口网卡 36 USB接口 PCMCIA 网卡 37 3.2.2 调制解调器（Modem） n功能： 是将计算机数字信号与模拟信号进行转换，它可 以保护线路免受直流电压的干扰。 n调制解调器一般由发送器和接收器两部分组成。 发送器（也称调制器Modulator）把数 字信号转换成模拟信号； 接收器（也称解调器Demodulator）把 模拟信号转换成数字信号。 38 MODEM主要有三种款式：外置式、内置式和PIMCIA型。 外置式MODEM的安装 39 3.2.3 中继器 n中继器是一种信号放大设备 40 n信号 变得越来越弱。 介质标准标准距离设计最大距离 双绞线10BASET100米150米 细同轴电缆10BASE2185米300米 粗同轴电缆10BASE5500米800米 光纤10BASEF2000米4000米 衰减和噪音 为保证数据的完 整性 ，信号只 能在一定的有限 距离内传递。 41 3.2.4 集线器（HUB） n集线器是一种多端口的中继器，是网络物理层的 一种介质连接设备。 n集线器的功能： 是把从一个端口上收到的信息在其他所有端口 上广播发送。（逻辑上仍属于总线结构，是共享式 网络） 42 单个HUB nHub连接的设备共享一个冲突域 nHub连接的设备共享一个广播域 HUB A向B发送时， C向D不能发送， 否则产生冲突 A B C D 43 问题？一个8端口的集线器用于连接多于8计算机时怎样处理？ n可以集线器互联实现. Hub限制的网络的可扩展性 HUB HUBHUB 不能发送 A向B发送时， E向D不能发送 同 一 冲 突 域 A FED CB 44 3.2.5 网桥（Bridge) n网桥涉及OSI模型中的数据链路层。 n网桥具有两个基本功能：扩展网络和通信分段。 n与中继器相比，网桥具有以下特点： F网桥可以实现不同类型的局域网互连。 F网桥可以实现大范围的局域网互连。 F网桥可以隔离错误帧，提高网络性能。 F网桥的引入可以提高局域网的安全性。 45 网络分段 HUB HUB MAC广播域 独立的冲突域 独立的冲突域 网桥或网络交换机 46 3.2.6 交换机 n与网桥和集线器相比，交换机改进的性能: F通过支持并行通信，提高吞吐量。 F可以将传统的一个大局域网上的用户分成若干工 作组，解决网络拥挤现象。 F支持虚拟网(Virtual LAN)技术， F端口密度大，适合构建较大规模局域网。 47 以太网交换机数据帧的转发 n以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口上 100M HUB 一个冲突域 10M交换机B 10M 100M 100M 10M 10M 100M 10M 10M 100M交换机A 10M 一个冲突域 一个冲突域 一个冲突域 一个冲突域 48 MAC地址表 n交换机内部都有一张MAC地址表 E0/3E0/5E0/7E0/16 MAC：M1MAC：M2MAC：M3 MAC：M4 目的MAC地址发送端口号 M1E0/3 M2E0/5 M3E0/7 M4E0/16 PC1PC2 PC4PC3 49 MAC地址学习 n最初交换机的MAC地址表为空 MAC：M1 MAC：M2 MAC：M3MAC：M4 目的MAC地址发送端口号 E0/3 E0/5 E0/7 E0/16 PC2PC1 PC3 PC4 50 MAC地址学习 nMAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端口转发出去 n识别数据帧的源MAC地址，学习MAC地址和端口对应关系 MAC：M1MAC：M2 MAC：M3MAC：M4 目的MAC地址发送端口号 E0/3 E0/5 E0/7 E0/16 M1E0/3 PC2 PC1 PC4PC3 51 MAC地址学习 n通过MAC地址表实现数据帧的单点转发 nMAC地址表的维护 MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4 E0/3 E0/5 E0/7 E0/16 目的MAC地址发送端口号 M1E0/3 M2E0/5 M3E0/7 M4E0/16 PC1 PC4 PC3PC2 52 n工作原理： 学习源地址（构造转发表） 过滤本网段帧（隔离冲突域） 转发异网段帧（交换） 广播未知帧（寻找目的站点） 53 54 千兆主干交换机服务器服务器 到外部 网络 10Mbps UTP10Mbps UTP 100Mbps UTP 100Mbps UTP （连接校园网）连接校园网） 1000Mbps Fiber1000Mbps Fiber 100Mbps UTP100Mbps UTP 计算中心网络结构图 二级交换机二级交换机 HUBHUB 55 56 3.2.7 路由器（Router） n路由器是网络的“边缘”设备 57 路由器的基本构成 n路由器的核心作用是实现网络互连; n路由器必须具备： 两个或两个以上的接口 协议至少实现到网络层 至少支持两种以上的子网协议 具有存储、转发和寻径的功能 58 路由器的作用 n实现不同速率网络的适配 n隔离广播，实施安全策略，保证网络安全 n建立维护路由信息，实现数据包转发 n分片与重组 n备份、流量控制 n异种网络互连 59 v路由器与交换机的主要区别： 用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自 独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的 另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址 （IP地址），通过广播是无法与之进行通信的。 60 路由器的优点： F路由器通常比网桥更灵 活。 F路由器在子网间提供了 一个“防火墙”。 F基于路由器的网络支持 任何拓扑结构。 F路由器提供了冗余的网 络路径，并且发挥其特长分 散负载、充分利用带宽。 防止广播 风暴和子 网间的影 响. 更易于适应网 络规模的增长 和复杂性的提 高。 61 n路由器的缺点： F路由器的设置相对复杂，路由器安装复杂的软件， 实现各种复杂功能。 F路由器使不同网段上的端点系统的通信较困难。 F静态路由配置费事、耗时。 62 3.2.8 网关（Gateway） n网关的特性主要体现在以下几个方面： F执行互连网间协议的转换； F执行报文存储转发及流量控制功能； F提供虚电路接口及相应服务； F支持应用层互通及互连网间的网络管理功能 。 63 3.3 典型局域网的组建 64 3.3.1 简单网络组建 共享资源，如共享打印 机、扫描仪和其他硬件 ； 共享文件和文件夹等。 对网络系统的稳定性和 安全性等方面的要求并 不是很高。 局域网组网目的 ： 65 一、双机对联网络 对等网：每一台计算机既是服务器，又是客户机。 使用ADSL Modem拨号上 网 需要硬件： 每台计算机配置一块网卡、 每台计算机配置一根有RJ-45接头 的非屏蔽5类双绞线。 66 双绞线 T568B T568A 1白橙白绿 2橙绿 3白绿白橙 4兰兰 5白兰白兰 6绿橙 7棕棕 8白棕白棕 T568B T568B 反接线 两端连接的设备类型相同 正接线 两端连接的设备类型不同 T568A T568B 排线顺序 1 3 2 6 二、工作组局域网 工作组交换机上 连到骨干以太网 交换机（如宿舍 连接到校园网） 68 建网步骤: n 网络规划 n 布线 n 线缆制作 n 安装网卡 n 标识计算机 n 协议设置 n 设置网络共享资源 网络的连通性测试: 通过网络邻居“查看工作 组计算机”，若找到，则 表示网络是通畅的. (2)使用PING命令 格式为：Ping 目标计算机的 IP地址 或 计算机名 例如： Ping 127.0.0.1 69 3.3.2 组建中小型办公网络 中小型办公局域网应用特点： u实现各种资源的共享是中小型办公局域 网最基本的特点，如文件共享、打印机共享 等。 u数据的安全、集中管理 u网络远程访问 u协同操作 70 一、需求分析 n网络规模及拓扑。 采用以交换机为中心的星型结构。（交 换式） nIP地址规划。 一般采用私有IP地址，还可以使用VLAN 技术划分子网。 n安全考虑。 n服务器的选择与配置。 n接入Internet。 可以选择ADSL的接入方式，也可以选择专线接 入方式。 71 典型的中小型办公网结构 72 三、网络呼叫 n进行网络呼叫是与对方取得联系的最简单方法。( 在XP系统下，点击开始中的运行，输入conf后运行 ，就能打开Netmeeting。)在Netmeeting窗口中按以 下方法进行操作。 第一步：打开“发出呼叫”对话框。 第二步：输入被呼叫方的IP地址（或电子邮件 地址、计算机名或电话号码）、并单击“呼叫”按 钮建立连接。 第三步：被叫方单击“接受”按钮完成连接。 第四步：呼叫成功后，可以使用麦克风、耳机 或音箱等进行语音通信。 第五步：单击“结束呼叫”按钮，可以断开连 接。 73 四、网络会议 n使用Netmeeting的会议功能，用户通过局域网主 持或召开会议。其设置方法如下： 第一步：选中“呼叫”菜单中的“主持会议” 命令，打开“主持会议”对话框。 第二步：选择“会议设置”和“会议工具”等 进行设置。 第三步：单击“确定”按钮保存设置后就可以 召开网上会议了。 n注意：会议名称必须为英文，并且用户在主持会 议前应将会议时间、密码以及该会议是否是安全会 议等信息通知会议参加者。 74 五、文件共享 n步骤： 在Windows资源管理器中打开要共享的文 件夹，右键单击该文件夹，选择“共享与安 全”选项。 在“属性”对话框中，选中“共享此文 件夹”单选框，以便与网络上的其它用户共 享该文件夹。 如果需要修改文件夹的网络共享名称， 请在“共享名”文本框中为文件夹输入一个 新的名称， 75 六、打印机共享 n步骤： n（1）安装与设置打印服务器 安装打印机 设置打印机共享 n（2）客户机安装共享的网络打印机 76 3.3.3 接入Internet 常用的接入Internet的方式一般有三种： n 电话拨号方式 n 专线方式 n 无线方式。 局域网与Internet连 接一般应采用专线接 入方式。 单机接入到Internet，需要向所连接的ISP申请一个帐号。 连接线路 普通电话线、ADSL、有线电视网、宽带线路或无线 通信 。 77 FF普通普通ModemModem接入接入 FFISDNISDN接入接入 FFADSLADSL接入接入 FFCable ModemCable Modem接入接入 FF无线接入无线接入 FFDDNDDN接入接入 INTENERT 接入 俗称一线通，最高 速率可达到 128Kb/s。 我国普通用户中使 用最多的一种方式 。 利用有线电视网进 行数据传输。 包括GSM,CDMA 和卫星接入。 78 3.4 组建无线局域网 无线局域网（WLAN）是计算机网络与 无线通信技术相结合的产物。 79 糟糕的有线 网络连接 80 任务驱动：工程问题提出 假设你是某公司网络管理员，现公司要对一办公 楼网络进行改造，要求员工在任意位置都可以直接通 过笔记本电脑上网，由你设计该网络，请问如何设计 。 提示：旧楼施工，任意位置，笔记本电脑 必然的选择-无线局域网 81 任务一：了解无线局域网-由陌生到了解 1、无线局域网（WLAN）: 2、无线局域网特点： 移动性强 布线方便 组网灵活 成本低廉 3、无线域网发展与分类：RF；红外；微波 82 无线网络应用 83 任务二：剖析无线局域网（WLAN）技术 目前常用的无线网络标准主要有美国IEEE（电机电子工程师协 会所制定的802.11标准（包括802.11a 、802.11b 及802.11g. 等标准），蓝牙（Bluetooth）标准。IEEE802.11b已成为当前 主流的无线局域网标准，被多数厂商所采用，所推出的产品广 泛应用在办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。 区 别 84 任务三：无线局域网软硬件组成及组网模式 1、自组网络（Ad-Hoc）模式 无线网卡 2、基础结构网络模式网卡+无线AP 3、其他设备 户外连接天线，无线网桥 连接INTERNET无线路由器 4、主要参数介绍BSSID 85 SSID（Service Set Identifier）AP唯一的ID码，用来 区分不同的网络，最多可以有32个字符，无线终端 和AP的SSID必须相同方可通信。无线网卡设置了不 同的SSID就可以进入不同网络，SSID通常由AP广 播出来，通过XP自带的扫描功能可以相看当前区域 内的SSID。出于安全考虑可以不广播SSID，此时用 户就要手工设置SSID才能进入相应的网络。简单说 ，SSID就是一个局域网的名称，只有设置为名称相 同SSID的值的电脑才能互相通信。 86 两种常用无线网络模式的比较两种常用无线网络模式的比较 点对点模式Ad-hoc (Peer-to-Peer) 基础架构模式 87 3.4 组建无线局域网 1 无线局域网的主要设备 n 无线网卡 无线网卡安装在计算机上，用于计算机之间或计 算机与无线AP、路由器之间的无线连接。其作用和功 能跟普通网卡一样，是用来连接到局域网上的，差别 在于前者的数据传送是借助无线电波，而后者则是通 过实际的网络线。根据接口类型的不同，无线网卡主 要分为3种类型，即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和 USB无线网卡。 USBUSB接口无线网卡接口无线网卡PCMCIAPCMCIA接口无线网卡接口无线网卡PCIPCI接口无线网卡接口无线网卡 88 n 无线接入器 无线接入器有3种基本类型：无 线收发器、无线网桥和无线路由 器。无线收发器又称无线AP，其 作用类似于集线器或交换机，是 无线局域网的核心。它是无线终 端接入有线骨干网的接入点，典 型覆盖距离在几十米至上百米。 无线路由器是带有无线覆盖功能 的路由器，主要用于用户上网和 无线覆盖。可以与所有以太网的 ADSL Modem或Cable Modem直接相 连，也可以通过交换机与有线局 域网相连。 无线收发器无线收发器 无线路由器无线路由器 89 无线天线 当计算机与无线AP或其他计算机相距较远时，随着 信号的减弱，或者传输速率明显下降，或者根本无法 实现与AP或其他计算机间通讯，此时，就必须借助于 无线天线对所接收或发送的信号进行增益。增益表示 天线功率放大倍数，数值越大表示信号的放大倍数就 越大，也就是说当增益数值越大，信号越强，传输质 量就越好。增益的单位是：dB。 90 2 无线局域网的组网模式 n Ad-Hoc模式，即点对点无线网络 Ad-Hoc网络是一种点对点的对等式移动网络， 不需要具有控制转换功能的无线AP，所有的终端设 备都能对等地相互通信，如右图所示。在 Ad-Hoc模式的局域网中， 一个基站会自动设置为初 始站，并对网络进行初始 化，使所有同域（SSID 相同）的基站成为一个局 域网。 91 2 无线局域网的组网模式 n Infrastructure模式，即集中控制式网络 集中控制式模式网络，是一种整合有线与无线 局域网架构的应用模式。在这种模式中，无线网卡 与无线AP进行无线连接，再通过无线AP与有线网络 建立连接。 实际上Infrastructure模式网络还可以分为3种 模式：室内移动办公，室外点对点和室外点对多点 。 92 u 室内移动办公 这种方式以星型拓扑为基础，以AP为中心，所 有的基站通信都要通过AP接转。由于AP有以太网接 口，这样，既能以AP为中心独