河南机电第10讲第4章局域网.ppt

1,全国高等专科教育,计算机系列实用规划教材,计算机网络技术与应用,授课人：解瑞云,2,第4章 局域网技术,3,内 容 回 顾,局域网的特点 ： 1）规划、建设、管理与维护的自主性强 2）覆盖的地理范围小 3）综合成本低 4）传输速率高 5）误码率低，可靠性高 6）通常是由微机和中小型服务器构成,4,内 容 回 顾,局域网的关键技术 1）局域网的网络拓扑结构：总线型、环型和星型 2）局域网的传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道 3）局域网的介质访问控制方法 IEEE802标准主要定义了3种类型的介质访问控制方法： （1）带有冲突检测的载波侦听多路访问方法 802.3 （2）令牌总线方法 802.4 （3）令牌环方法 802.5,5,局域网体系结构 IEEE802委员会制定了具体的局域网模型和标准。,内 容 回 顾,6,内 容 回 顾,CSMA/CD的发送工作过程 CSMA/CD的工作过程可以概括为4点：发前先听，边发边听，冲突停止，延迟重发。,7,本章学习目标,理解并识记局域网的特点、体系结构和拓扑结构 识记IEEE802模型与标准 理解并掌握CSMA/CD介质访问控制方法 掌握高速以太网技术 理解并掌握VLAN的划分与实现,8,4.4 以太网技术,1.以太网的产生与发展 1975年，由美国DEC、Intel和Xerox三家公司联合研制成 功并公布了以太网的物理层与数据链路层规范。 传统以太网速率只有10M,目前，不仅千兆以太网和万兆 以太网已经进入主流应用，在实验室中，已经在开发40Gbit/s 的以太网产品。,9,2.传统以太网技术 传统以太网的典型速率是10Mbit/s，在其物理层， 定义了多种传输介质和拓扑结构，形成了一个 10Mbit/s以太网标准系列，主要包括10BASE-2、 10BASE-5、10BASE-T等标准。 例：,4.4 以太网技术,10,1）10BASE-2 10BASE-2网络采用总线型结构，主要使用的网络硬件有以下几种： （1）BNC接口的网卡：使计算机作为节点连入网络。 （2）50细同轴电缆：这是10BASE-2网络定义的传输介质。 （3）T型连接器：用于细缆与网卡的连接。 （4）50终端器：电缆两端各接一个，用于阻止信号反射。,4.4 以太网技术,11,10BASE-2网络,4.4 以太网技术,12,2）10BASE-5 10BASE-5网络也采用总线型结构，主要使用的网络硬件有以下几种： （1）AUI接口的网卡：使计算机作为节点连入网络。 （2）50粗同轴电缆：这是10BASE-5网络定义的传输介质。 （3）外部收发器：两端连粗缆，中间经AUI接口由收发器电缆连网卡。 （4）收发器电缆：两头带有AUI接头，用于外部收发器和网卡之间的连接。 （5）50终端器：电缆两端各接一个，用于阻止信号反射。,4.4 以太网技术,13,10BASE-5网络,4.4 以太网技术,14,3）10BASE-T 10BASE-T网络采用星型拓扑结构，典型的中心设 备是集线器或交换机，主要使用的网络硬件有以下几 种： （1）RJ-45接口的网卡：使计算机作为节点连入网络。 （2）3类以上的UTP电缆：这是10BASE-T网络定义的传输介质。 （3）RJ-45接头：电缆两端各压接一个RJ-45接头，用于网卡和集线器的连接。 （4）10BASE-T集线器：作10BASE-T网络的中心转发设备。,4.4 以太网技术,15,10BASE-T网络,4.4 以太网技术,16,几种以太网络的指标和参数,4.4 以太网技术,17,3.高速以太网技术 1）快速以太网 Fast Ethernet的传输速率比普通Ethernet快10 倍，数据传输速率达到了100Mb/s； Fast Ethernet保留着传统的帧格式、介质访问控 制方法与组网方法； 每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns； 1995年9月，IEEE 802委员会正式批准了Fast Ethernet标准IEEE 802.3u。,4.4 以太网技术,18,Fast Ethernet的协议结构,4.4 以太网技术,19,2）千兆位以太网(吉比特以太网) 千兆位以太网标准分为两类：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。 （1）IEEE802.3z IEEE802.3z定义了基于光纤和屏蔽短双绞线的标准。 1000BASE-SX：只支持多模光纤，最大传输距离为220550m。 1000BASE-LX：多模光纤最远距离550m，单模最远距离5km。 1000BASE-CX：采用150屏蔽双绞线，传输距离为25m。,4.4 以太网技术,20,（2）IEEE802.3ab IEEE802.3ab定义的传输介质为5类UTP电缆，传输距离为100m，与10BASE-T和100BASE-T完全兼容。 千兆以太网的帧结构和介质访问控制方法仍采用IEEE802.3标准，所以，非常便于传统以太网和快速以太网向千兆以太网升级。,4.4 以太网技术,21,3）万兆位以太网(十吉比特以太网) 2002年初，正式发布了10Gbit/s以太网的 IEEE802.3ae规范。 IEEE正在为10Gbit/s以太网制定两个分离的物理层 标准，一个是为LAN，另一个是为WAN制定。10Gbit/s以太网主要有以下特点： （1）帧格式不变 （2）只支持光纤作传输介质 （3）只工作在全双工方式，不存在争用问题 （4）保留了IEEE802.3标准，可以和低速以太网通信,4.4 以太网技术,22,4.交换式以太网技术 1）交换式以太网概述 传统的共享式以太网有很多局限性： （1）多节点共享传输介质，随着节点增多，冲突加大，网络性能会急剧下降。 （2）网络总带宽不能满足日益增长的通信需求。 （3）无法很好的支持多媒体信息服务。,4.4 以太网技术,23,典型的交换式局域网是交换式以太网，它的核心 部件是以太网交换机。 以太网交换机支持交换机端口之间的多个并发连 接，实现多个节点之间数据的并发传输，与共享介质 工作方式有着本质的不同。因此，交换式以太网可以 增加网络带宽，改善局域网的性能与服务质量。,4.4 以太网技术,24,交换式以太网,4.4 以太网技术,25,2）交换机的转发方式 （1）存储转发：完整地接收整个数据，对数据进行差错检测。 其优点是可靠性高，可支持不同速率端口之间的数据交换，缺点 是交换延迟时间相对较长。 （2）直接交换：读到目的地址字段，立即转发。其优点是转发 速率快，缺点是无差错检测能力，不支持不同速率端口之间的数 据交换。 （3）改进的直接交换：读取并检测帧的长度，满足最小帧长要 求则转发。是一种折中的方案。,4.4 以太网技术,26,3）以太网交换机工作过程,交换机内部都有一张MAC地址表,27,最初交换机的MAC地址表为空,28,MAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端口转发出去 识别数据帧的源MAC地址，学习MAC地址和端口对应关系,29,通过MAC地址表实现数据帧的单点转发 MAC地址表的维护,30,4）交换式以太网的特点 （1）以太网交换机的各个端口独占带宽。 （2）具有较高的系统带宽。 （3）交换机的每个端口是一个冲突域，有逻辑分段与一定 的安全功能。,4.4 以太网技术,31