局域网的工作原理和组成.ppt

第五章 局域网的工作原理和组成 hubhub hubhub hubhub SwitchSwitch ServerServer stationstation stationsstations stationsstations LAN的特点 覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围 距离25km 高传输速率 10Mb/s1000Mb/s 低误码率 10-8 10-11 拓扑：总线型、星形、环形 私有性：自建、自管、自用 1 由软件、硬件和相关组件构成 一. 局域网的软件系统 网络操作系统 负责管理整个网络 网络管理软件 用于监视和控制网络的运行 网络应用软件 如 SQL Server、IE浏览器等 5-3局域网的基本组成 2 二.局域网的硬件系统 1.网络服务器 在基于微型计算机的网络中，各种服务器是网 络的核心。 网络服务器分类 a. 主（干）控服务器 用于网络管理(EX：Windows Server 2008域控制器) b. 功能性服务器 完成某种网络服务功能 EX：Web服务器、打印服务器、域名服务器等 3 服务器技术 a.多处理机技术 一台机器上使用多个CPU。 b.总线能力 主要指总线的带宽、速率等技术方面的能力，总线的 位数可以是32位、64位、128位等。 c.内存（RAM) 非奇偶校验RAM_用于客户机 奇偶校验RAM_可检查出一位内存错 带有错误检测及更正的（ECC）RAM_可检测出一位 或两位错，并可更正其中的一位错，主要用于服务器。 4 d.磁盘接口技术 EIDE（增强型IDE接口） 用于客户机 SCSI（小型计算机接口） 性能更好，用于服务器 e.容错技术 使用该技术后，使得系统在局部损坏后能够继续工作。 软件容错 采用具有容错能力的网络操作系统。 硬件容错 例如，RIAD（磁盘镜像）技术，可将相同的 数据写入多个硬盘。 f.其他常用服务器技术 设备的热插拔技术、双机热备份、集群技术等。 Note：IDE集成电路设备 5 2.客户机或工作站 在网络环境中，客户连入网络中的计算机就是客户机 ，也称工作站。 在C/S或B/S模式中，客户机向服务器提出服务请求， 服务器根据客户请求，将服务结果返回给网络用户（客户 机）。 带盘工作站（带硬盘或软盘） 由盘上引导程序引导（网络连接软件），与网中服务器相连 。 无盘工作站 引导程序放在网卡上的EPROM中，加电后自动执行与网 中服务器相连。 优点： 防止网络中数据被任意拷贝 防止病毒 6 5-4局域网的模型和标准 局域网的标准：IEEE802（由电气电子工程师协会制订） IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1IEEE802.16 其参考模型只包含了两个层次：数据链路层、物理层 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 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 7 IEEE802系列中的主要标准 802.2 802.2 逻辑链路控制逻辑链路控制 802.3 CSMA/CDCSMA/CD（以太网）以太网） 802.4 Token Bus Token Bus （令牌总线）令牌总线） 802.5 802.5 Token RingToken Ring（令牌环）令牌环） 802.6 分布队列双总线分布队列双总线DQDB - MANDQDB - MAN标准标准 802.8 FDDIFDDI（光纤分布数据接口）光纤分布数据接口） 802.11 WLAN（无线局域网） 8 局域网的物理层 功能： 比特信号传输：实现比特流的传输。 信号类型：如以太网采用基带信号传输数据。 数据编码方式：低速以太网采用的数据编码为曼彻斯特 编码。 传输介质的类型：可以是双绞线、同轴电缆、光缆或无 线介质等。 拓扑结构及访问控制类型：可以是总线型（CSMA/CD ）、环型（Token-Ring)等。 传输速率：有10Mbps、100Mbps、1000Mbps等。 9 局域网的数据链路层 按功能划分为两个子层：LLC和MAC 功能分解的目的： 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部 分分开，以适应不同的传输介质。 解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使 帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法 。 LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。 10 MAC介质访问控制子层功能 在发送信息时，负责将数据封装成数据帧；在接收数据时，负责数 据的拆装过程。 差错检测 实现和维护MAC协议 寻址 LLC逻辑链路控制子层功能：提供面向连接的虚电路和无连接 的数据单元服务，为网络层提供网络服务的逻辑接口。 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC 子层（和物理层）。 IEEE802的物理地址 IEEE802为局域网中的每一个计算机节点（如网卡）规定了一个 48位的全局物理地址，即MAC地址。该地址高24位由法定机构分 配，低24位由生厂商自己决定。MAC地址用12个十六进制数表示 ，如44-45-53-AB-C0-00。MAC地址具有全球唯一性。 11 局域网的网络层和高层 IEEE 802标准没有定义网络层和更高层： 没有路由选择功能 局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接 几乎所有局域网都可以实现互连. 局域网的低层都采用了802局域网标准协议 网络层和更高层通常由协议软件（如 TCP/IP协议、IPX/SPX协议）和网络操作系 统来实现。 12 介质访问控制方法 局域网使用广播信道（多点访问、随机访问），多个站点 共享同一信道。问题： 各站点如何访问共享信道？ 如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？ 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。 两类介质存取控制方式(P97) 集中式控制方式 网络中有一个独立的集中控制器，由它来控制各节点的通信。 分布式控制方式 网络中各节点处于平等地位，通信是由各节点自身控制完成 目前，局域网基本上都是采用了分布式控制方法。（有两类） 13 1.CSMA/CD带冲突检测的载波侦听多路访问 用于IEEE802.3以太网 载波侦听多路访问（CSMA） “载波侦听”：判断线路上有无信号正在传输。 “多路访问” ：可同时有多个节点在侦听信道是否空闲。 冲突检测（CD） 冲突引起原因：EX，侦听到信道空闲，两个以上节点同时向信 道发送数据，于是“碰撞”就产生了。 各节点都设置了冲突检测器，检测到冲突后，便停止数据发送 ，然后延迟一段时间后再去抢占信道。 CSMA/CD 传输线上一次只能由一个设备传输数据。 归结为四句话 先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。 14 CSMA/CD的优缺点 采用“争用”型介质访问控制方式 各节点地位平等 网络结构简单，适用于广播通信方式 网络负载轻（40以内）时，有较好的性能 延迟较小 网络负载重时，性能急剧下降 冲突数量增加 各工作站需要频繁执行重发操作 大量的重发操作反过来又使冲突率进一步增加 网络延迟增大 延迟时间不可预计（非确定性延迟） 网络中所有节点处于同一冲突域中 15 2. 令牌环访问控制（Token Ring） A B D C 站点 网卡(环接口) 环路 点到点链路 主要用于IEEE802.5令牌环网 令牌环的结构 如图所示：点到点链路连接，构成闭合环。 16 Token Ring/802.5的工作原理 令牌环访问控制方法 令牌是一种“通行证”，只有获得令牌的节点才能发送数 据。 令牌环方法的工作步骤 P101102 第一步第五步 令牌环网络的主要特点 无冲突 高负荷时效率较高 实时性好 令牌环网可设置优先级 在已介绍的两种介质访问控制方式的局域网中： 低负荷时 IEEE802.3 高负荷时 IEEE802.5 17 Token Ring/802.5的操作举