局域网基础补充.ppt

第一章局域网基础1 1计算机网络的定义 发展过程和趋势1 2计算机网络的组成 功能和应用1 3计算机网络的分类与工作模式1 4计算机网络体系结构1 5局域网的相关概念与标准1 6局域网中常用通信协议选择策略 1 1计算机网络的定义 发展过程和趋势 1 1 1计算机网络的定义抽象地讲 计算机网络是结点和链路的集合 它可以为两个或多个特定结点建立连接 以在这些结点之间进行通信 一般将计算机网络定义为相互联接 彼此独立的计算机系统的集合 下图描述了一个典型的计算机网络 1 1 2计算机网络发展的历史阶段计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物 这种结合主要体现在两个方面 一方面 通信网络为计算机之间的数据传递和信息交换提供了必要的条件 另一方面 计算机技术在通信领域中的广泛应用 又提高了通信网络的性能 三个重要的里程碑第一个里程碑以报文 Message 或分组 Packet 交换技术为标志 第二个里程碑以1980出现的开放式系统互联参考模型 OSI RM 为标志 第三个里程碑以Internet的迅速发展与推广为特征 1 1 3计算机网络的发展趋势1 网络高速化2 网络综合化3 网络智能化4 网络的易用性 1 2计算机网络的组成 功能和应用 1 2 1计算机网络的组成计算机网络脱胎于联机系统 20世纪70年代 随着ARPANET的出现 产生了分组交换网 分组交换网才称得上真正的计算机网络 随着技术的进步 计算机网络也在不断变化 但所采用的交换方式仍然以分组交换为主 在此 主要介绍分组交换网的组成 分组交换网由通信子网和资源子网两部分构成 如图1 2 1所示 1 2 2计算机网络的功能1 数据通信2 资源共享3 提高计算机系统的可靠性和可用性4 易于进行分布处理 1 2 3计算机网络的典型应用1 管理信息系统 MIS ManagementInformationSystem 2 办公自动化 OA OfficeAutomation 系统3 信息检索系统 IRS InformationRetrieveSystem 4 电子收款机系统 POS PointOfSells 5 分布式控制系统 DCS DistributedControlSystem 6 计算机集成与制造系统 CIMS ComputerIntegratedManufacturingSystem 7 电子数据交换 EDI ElectronicDataInterchange 和电子商务 EB ElectronicBusiness或EC ElectronicCommerce 系统8 信息服务系统 1 3计算机网络的分类与工作模式 1 3 1计算机网络的分类 1 3 1 1按网络的拓扑结构分类网络的拓扑结构指网络中结点 设备 和链路 连接网络设备的信道 的几何形状 常见的网络拓扑结构有总线型 星型 环型 树型 网型和混合型 如图1 3 1所示 1 3 1 2按网络的覆盖范围分类按网络覆盖范围的大小 可以将计算机网络分为 局域网 LAN LocalAreaNetwork 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 广域网 WAN WideAreaNetwork 和因特网 Internet 表1 3 1各类计算机网络的典型特征 1 3 2计算机网络的工作模式1 基于服务器 Server based 的网络在基于服务器的网络中 一般至少存在 台比其他客户机功能强大的计算机 该机被称为服务器 其上装有网络操作系统 所有其他工作站 客户机 的管理工作都以此服务器为中心 即 所有的工作站的注册登录和资源访问操作 均受服务器控制 下图说明了基于服务器结构的网络配置 其中 文件服务器控制着用户的注册登录和共享资源 如数据 打印机等 的访问权限 2 对等网络在对等网络结构中 计算机彼此处于同等地位 没有主从之分 故称为对等网络 PeertoPeernetwork 下图为对等网络模式示意图 1 4计算机网络体系结构 1 4 1计算机网络体系结构概述 1 4 1 1网络的分层体系结构为了构造计算机网络以实现通信 可采用 分层 的方法 将庞大而复杂的问题 转化为若干较小的局部问题 而这些较小的问题总是易于研究和处理的 按照上述思路 可以把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型 如下图所示 1 4 1 2计算机网络标准制定组织简介 1 国际标准化组织 ISO InternationalStandardsOrganization 由美国国家标准组织 ANSI AmericanNationalStandardsInstitute 及其他各国的国家标准组织的代表组成 该组织对计算机网络的主要贡献是开放系统互联 OSI OpenSystemInterconnection 参考模型 2 电气电子工程师协会 IEEE theInstituteofElectricalandElectronicEngineer IEEE是世界上最大的专业组织之一 该组织对计算机网络的主要贡献是IEEE802协议 该协议主要用于局域网 其中比较著名的是802 3 CSMA CD 和802 5 TokenRing 3 美国国防部高级研究计划署 ARPA AdvancedResearchProjectsAgency 该机构对计算机网络的主要贡献是TCP IP协议 该协议主要用计算机网络之间的互联 1 4 2OSI的参考模型OSI开放系统互联参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次 每个层次完成不同的任务 如下图所示 1 4 3TCP IP参考模型TCP IP体系共分成四个层次 如下图所示 1 5局域网的相关概念与标准 1 5 1局域网 1 局域网是限定区域的网络 2 局域网的线路是专用的 3 局域网具有较高的数据通信速率 4 局域网具有开放性 1 5 2局域网标准IEEE802是主要的局域网标准 该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信 网络站点连在传输介质上 并按照某种方式串行使用传输介质 1 IEEE802参考模型IEEE802标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系如图所示 2 MAC地址MAC地址又称为物理地址 也就是通常所说的计算机硬件地址 在生产网卡时 MAC地址被固化在网卡中 IEEE 国际电气和电子工程师协会 负责分配MAC地址中的前3个字节 生产局域网卡的厂家必须向IEEE购买由三个字节构成的一个编号 该编号称为 块地址 或 厂商代码 而MAC地址中的后三个字节 则由厂家自行分配 3 IEEE802标准主要标准 802 1 A 综述和体系结构802 1 B 寻址 网络管理 网间互连及高层接口802 2 逻辑链路控制 LLC 用于实现高层协议与MAC子层的接口802 3 带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法和物理层规范802 4 令牌传递总线访问方法和物理层规范802 5 令牌环访问方法和物理层规范802 6 城域网访问方法和物理层规范802 7 IEEE为宽带LAN推荐的实用技术802 8 光纤技术802 9 介质访问控制子层 MAC 与物理层 PHY 上的集成服务接口802 10 互操作LAN安全标准802 11 无线局域网介质访问控制子层与物理层规范802 12 需要优先权的访问方法及物理层和重发器 Repeater 描述802 14 交互式电视网 包括CableModem 802 3z 千兆以太网802 3ab 1000Base T 铜质千兆以太网 802 3ac 虚拟局域网中的标签交换802 3ad 链路集成802 3ae 10千兆以太网 1 5 3以太网 IEEE802 3 1 5 3 1以太网 IEEE802 3 概述以太网 Ethernet 具有性能高 价格低 使用方便等特点 是目前最为流行的局域网体系结构 下表给出了以太网的主要类型与标准 1 5 3 2以太网的帧结构下图给出了以太网的帧结构 1 前导符 长度为7个字节 内容为 0 1 交错出现的比特流 即 101010 用于建立同步 2 帧首定界符 SFD 长度为1个字节 内容为 10101011 标识一帧即将开始 3 目的地址 DA 长度为6个字节 内容为帧的目标地址 该地址可以是普通地址 如 0000e8114953 组播地址或广播地址 FFFFFFFFFFFF 4 源地址 SA 长度为6个字节 内容为帧的源地址 5 类型 TYPE 长度为2个字节 代表高层所使用的协议 6 数据 DATA 长度应在46到1500字节之间 7 帧校验序列 FCS 长度为4个字节 内容为位于DA DATA之间内容的CRC校验结果 1 5 3 3CSMA CD先听后发 边发边听 冲突停止 随机延迟后重发 1 5 3 4几种以太网标准1 10Base 5 粗缆以太网 2 10Base 2 细缆以太网 3 10Base T 双绞线以太网 4 10Base F 光纤以太网 5 100Base TX 使用双绞线的快速以太网 6 100Base FX 使用光纤的快速以太网 7 100Base T4 使用4对3类UTP的快速以太网 8 100Base T2 使用2对3类UTP的快速以太网 9 1000Base SX 使用1对短波长光光纤的千兆以太网 11 1000Base TX 使用4对5类UTP的千兆以太网 12 1000Base CX 使用屏蔽双绞线的千兆以太网 1 6 1NetBEUI NetBIOS协议 体积小 效率高 速度快 不可路由 1 6 2IPX SPX协议对复杂环境具有很强的适应性 具有强大的路由功能 适合于大型网络使用 1 6局域网中常用通信协议及选择 1 6 3TCP IP协议可以在各种硬件和操作系统上实现 目前 TCP IP协议已成为建立计算机局域网 广域网的首选协议 并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善 1 IP地址2 子网掩码及其作用3 IP路由 1 IP地址 IPv4 1 IP地址分配IP地址由32位二进制数组成 在实际应用中 将这32位二进制数分成4段 每段包含8位二进制数 为了便于应用 采用点分十进制表示法 将每段都转换为十进制数 段与段之间用 号隔开 IP地址采用两级结构 网络标识 表示主机所属的网络 和主机标识 代表主机 IP地址实际上是分配给网络适配器的 2 IP地址级别考虑到不同规模网络的需要 为充分利用IP地址空间 IP协议定义了5类地址 即A类至E类 其中A B C三类由InterNIC 互联网信息中心 在全球范围内统一分配 D 多播或组播 E 保留 类为特殊地址 IP地址采用高位字节的高位来标识地址类别 IP地址编码方案及A B C类地址格式如图 IP地址编码方案及A B C类地址格式 IP地址编码方案 A类地址格式 保留地址10 0 0 1 10 255 255 254 B类地址格式 保留地址172 13 0 1 172 32 255 254 C类地址格式 保留地址192 168 0 1 192 168 255 254 2 子网掩码及其作用 1 确定网络和主机地址子网掩码是一个32位的数字 其作用是声明IP地址的哪些位为网络地址 哪些位为主机地址 TCP IP协议利用子网掩码判断目标主机地址是位于本地网络还是远程网络 例 210 31 227 131与210 31 227 252 202 112 10 101与202 112 15 55 下表列出了A B C三类网络的子网掩码 掩码中为1的位表示IP地址中相应的位为网络标识号 为0的位则表示IP地址中相应的位为主机标识号 返回 2 划分IP子网为了以下原因 减少每个子网上的网络通信量 便于网络管理 解决物理网络本身的某些问题 如网络覆盖范围超过以太网段最大长度的问题 可以将IP地址原有的两级结构扩充为如下的3级结构 IP地址内的原主机部分被分解为子网标识和主机标识两个部分 这种子网的划分是通过子网掩码机制来实现的 3 IP路由 在网络中要实现IP路由必须使用路由器 路由器可以是专门的硬件设备 也可以将某台计算机设置为路由器 不论用何种方式实现 路由器都是靠路由表来确定数据报的流向的 IP路由表中保存了网络IP地址与路由器端口的对应关系 当路由器接收到一个数据报时 便查询路由表 判断目的地址是否在路由表中 如果是 则直接送交该网络 否则转交其他网络 直到最后到达目的地 如图所示 计算机A B就是通过若干路由器来完成彼此之间的信息交换的 在TCP IP网络中 IP路由器又叫IP网关 每一个结点都有自己的网关 路由器的作用示意图 某一计算机X被用做路由器 以实现两个网络202 204 58 0与202 204 60 0 它们的子网掩码为255 255 255 0 的互联 怎样设置 计算机承担路由器的功能 TCP IP的配置在利用TCP IP进行通信时 主要应设置如下参数 IP地址 标识TCP IP主机的唯一的32位地址 子网掩码 用来判别目标IP地址是否属于本地网络 默认网关 与远程网络互联的路由器的IP地址 如果没有规定默认网关 则通信仅可在本网段内部进行 需要注意的是 默认网关的IP地址应于网络适配器的IP地址处于同一IP网段内 TCP IP配置测试工具PingPing目的地址 参数1 参数2 使用Ping程序来验证计算机的配置和测试路由连接的一般步骤 1 Ping回环地址 以确定本机是否正确配置了TCP IP 2 Ping工作站的IP地址 以验证工作站是否正确加入了网络 并检验IP地址是否冲突 3 Ping默认网关的IP地址 以验证默认网关设置是否正确 4 Ping远程网络上主机的IP地址 以验证能