计算机局域网PPT课件

.,Page1,第5章计算机局域网,.,Page2,主要内容：本章主要介绍计算机局域网的基本概念，IEEE802.2标准、IEEE802.3标准、IEEE802.4标准、IEEE802.5标准；高速局域网的分类、虚拟局域网的原理，以及如何组建局域网。,.,Page3,重点与难点：局域网的概念、IEEE802标准的形成；IEEE802.3标准、高速局域网以及局域网的组建。,.,Page4,.,Page5,.,Page6,5.1计算机局域网的基本概念,所谓局域网（LocalAreaNetwork，LAN）就是在一定地理区域内的网络。由LeeABertman给出的定义为：“能够提供设备内声音、计算机数据、字处理、传真、电视会议、电视广播、遥测和其他电子通信形式的内部交流的通信网络”。,.,Page7,也就是说，局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。,.,Page8,局域网有以下特点：（1）为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限；（2）具有较高的通信速率，局域网的传输速率在10Mbit/s的数量级以上，可达Gbit/s。,.,Page9,（3）具有较低的时延和误码率，一般为1081011；（4）各站点为平等关系而不是主从关系；（5）能支持简单的点对点或多点通信；（6）支持多种传输介质。,.,Page10,与多用户系统相比，局域网有如下优点：（1）能方便地共享昂贵的外设、主机以及软件、数据，可从一个站点访问全网；（2）便于系统的扩展和逐渐地演变；,.,Page11,（3）提高了系统的可靠性和可用性；（4）响应速度较快；（5）各设备的位置可灵活地调整和改变，有利于数据的处理和办公自动化。,.,Page12,5.1.1介质访问控制,图5.1令牌环访问控制,.,Page13,在令牌环中主要有以下3种操作：（1）截获令牌并且发送数据帧。（2）接收与转发数据。（3）取消数据帧并且重发令牌。,.,Page14,5.1.2IEEE802标准概述,IEEE802为局域网制定了一系列标准，主要包括如下12种标准：（1）IEEE802.1：包括概述，局域网体系结构以及寻址，网络管理和网络互连。（2）IEEE802.2：定义了逻辑链路控制（LLC）子层的功能与服务。,.,Page15,（3）IEEE802.3：描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应的物理层规范。（4）IEEE802.4：描述令牌总线（TokenBus）介质访问控制协议及相应的物理层规范。,.,Page16,（5）IEEE802.5：描述令牌环（TokenRing）介质访问控制协议及相应的物理层规范。（6）IEEE802.6：描述城域网（MAN）介质访问控制协议及相应的物理层规范。,.,Page17,（7）IEEE802.7：描述宽带时隙环介质访问控制方法及物理层技术规范。（8）IEEE802.8：描述光纤网介质访问控制方法及物理层技术规范。,.,Page18,（9）IEEE802.9：描述语音和数据综合局域网技术。（10）IEEE802.10：描述局域网安全与解密问题。,.,Page19,（11）IEEE802.11：描述无线局域网技术。（12）IEEE802.12：描述用于高速局域网的介质访问控制方法及相应的物理层规范。,.,Page20,IEEE802系列标准的结构,.,Page21,5.2IEEE802.2标准的LLC层规范,1逻辑链路控制子层的服务访问点LLCSAP（1）MAC地址：即某站在网络中的物理地址，它由MAC帧进行传送。（2）SAP地址：即进程在站中的地址，由LLC帧负责传送。,.,Page22,图5.3LLC服务访问点,.,Page23,2LLC所提供的服务,LLC子层向上可提供以下4种操作类型（OperationType），实际上就是4种不同类别的服务：（1）操作类型1即LLC1，不确认的无连接服务；（2）操作类型2即LLC2，面向连接服务；,.,Page24,（3）操作类型3即LLC3，带确认的无连接服务；（4）操作类型4即LLC4，高速传送服务。,.,Page25,3LLC的PDU结构,图5.4LLCPDU的结构,.,Page26,5.3IEEE802.3标准,IEEE802.3标准用于描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应的物理层规范。CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）是一种总线争用协议，此协议一般用于总线网。,.,Page27,1ALOHA2载波监听多路访问CSMA,.,Page28,根据监听到介质状态后采取的回避策略，可将CSMA分为3种：（1）坚持型CSMA：又称1-坚持型CSMA。当某站要发送数据时，先监听信道，若信道忙，就坚持监听，直到信道空闲为止，当信道空闲时立即发送一帧。,.,Page29,（2）非坚持型CSMA：当某站监听到信道处于忙状态时，不再坚持监听，而是随机后延一段时间再来监听。（3）P坚持型CSMA：这种方式适合于时隙信道，当某站准备发送信息时，它首先监听信道，若空闲，便以概率P传送信息，而以概率1P推迟发送。,.,Page30,3CSMA/CD,CSMA/CD的工作具体过程如下：（1）当一个站点想要发送数据的时候，它检测网络查看是否有其他站点正在传输，即侦听信道是否空闲。（2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲。,.,Page31,（3）如果信道空闲，站点就传输数据。（4）在发送数据的同时，站点继续侦听网络，确定没有其他站点在同时传输数据。,.,Page32,（5）当一个传输节点识别出一个冲突，它就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的节点都能发现。（6）其他节点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随机产生的时间间隙（回退时间（BackoffTime）后重发。,.,Page33,5.4IEEE802.4标准,CSMA/CD介质访问控制采用总线争用方式，具有结构简单，在轻负载下延迟小等优点，但随着负载的增加，冲突概率增加，性能明显下降；令牌环访问控制在重负载下利用率高，性能对传输距离不敏感且公平访问，但环形网结构复杂并存在检错能力和可靠性差等问题。,.,Page34,令牌总线（TokenBus）介质访问控制是在综合以上两种介质访问控制的优点的基础上形成的一种介质访问控制方法。,.,Page35,图5.5令牌总线结构,.,Page36,令牌总线控制主要有下列管理操作：（1）环初始化：即生成一个顺序访问的次序。（2）令牌传递算法：逻辑环按递减的站地址次序组成，则发送完帧的站点将令牌传递给后继站，后继站应立即发送数据或令牌。,.,Page37,（3）站插入算法：必须周期性地给未加入环的站点机会，将它们插入到逻辑环的适当位置中。（4）站退出算法：可以通过将其前驱站和后继站连在一起的办法，将不活动的站退出逻辑环，并修正逻辑环递减的站地址次序。,.,Page38,（5）故障处理：网络可能出现故障，包括令牌丢失、重复地址、多个令牌等，网络要对这些故障做出相应处理。,.,Page39,5.5IEEE802.5标准,令牌环（TokenRing）由一组用传输介质串联成一个环的站组成，环中有一个令牌在循环传送。,.,Page40,5.6高速局域网,5.6.1快速局域网1MII结构2FastEthernet的物理层协议（1）100Base-TX：使用两对5类UTP，一对发送，另一对接收，使用4B/5B编码，全双工方式。,.,Page41,（2）100Base-T4：使用4对3类UTP，3对用于发送数据，一对用于冲突检测，采用8B/6T编码，半双工方式，主要用于布线较差的工程。（3）100Base-FX：使用两条光纤，最大长度为415m，一条发送，一条接收，使用4B/5B编码，全双工方式。,.,Page42,34B/5B编码方法4全双工和半双工工作模式它具有以下特点：（1）10Mbit/s与100Mbit/s速率的自动协商功能。（2）自动确定UTP远端设备的工作模式和速率。,.,Page43,（3）向其他设备发布。（4）交换与工作模式相关的参数，协调双方。（5）自动选择最高性能工作模式。,.,Page44,5.6.2吉比特以太网,1吉比特以太网的特点（1）为保持兼容，只对物理层进行了修改。（2）所有配置都必须采用点到点连接模式。（3）能与10Mbit/s、100Mbit/s速率进行匹配互连。,.,Page45,2吉比特以太网的物理层协议,（1）1000Base-LX：使用光纤介质构成星形拓扑，采用多模光纤时，半双工模式下最大长度为316m，全双工模式下最大长度为550m。,.,Page46,（2）1000Base-SX：使用光纤介质构成星型拓扑，采用62.5m多模光纤时，半双工、全双工模式下均为275m，采用50m多模光纤时，半双工、全双工模式均为550m，采用8B/10B编码。,.,Page47,（3）1000Base-CX：使用特殊的STP构成星型拓扑，半双工模式下为25m，全双工模式下为50m，采用8B/10B编码。（4）1000Base-T：使用4对5类UTP构成星型拓扑，最大长度为100m，使用RJ-45接口，采用PAM5编码。,.,Page48,3吉比特以太网对IEEE802.3协议的调整,（1）对冲突的窗口时间进行调整，原来为512bit，调整为512B。对帧的最小长度进行调整，调整为512B。（2）帧的突发处理，对于小于512B的帧，允许进入突发模式（BurstMode），帧帧之间用IFG进行分割。,.,Page49,4吉比特以太网专用介质接口GMII5自动协商机制（1）1000Base-X：协商链路两端全/半双工工作模式，以及流量控制是对称还是非对称。（2）1000Base-T：使用链路脉冲FLP交换各自传输能力的通告。,.,Page50,5.6.310吉比特以太网,10吉比特以太网不仅是简单的局域网，也是广域网。,.,Page51,110Gbit/s以太网的主要特点,（1）帧格式与10Mbit/s、100Mbit/s和1Gbit/s以太网相同。（2）保留IEEE802.3的最大帧和最小帧长度，以便和低速通信网相连。,.,Page52,（3）传输介质不再使用铜线，只使用光纤。（4）只工作在全双工模式下，不存在争用的问题。,.,Page53,210Gbit/s以太网的物理层协议,只有两种不同的物理层标准，10Gbit/s以太局域网标准（EthernetLAN，ELAN）与10Gbit/s以太广域网标准（EthernetWAN，EWAN）。,.,Page54,（1）10000Base-ER：以太局域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用1550nm波长的激光，使用10m单模光纤的最大长度为40km，64B/66B编码。,.,Page55,（2）10000Base-EW：以太局域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用1550nm波长的激光，使用10m单模光纤的最大长度为40km，64B/66B编码。,.,Page56,（3）10000Base-LR：以太广域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用1310nm波长的激光，使用10m单模光纤的最大长度为40km，64B/66B编码。,.,Page57,（4）10000Base-L4：以太广域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用1310nm激光，使用62.5m和50m多模光纤的最大长度分别为240m和300m，使用10m单模光纤的最大长度为40km，8B/10B编码。,.,Page58,（5）10000Base-SR：以太局域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用850nm激光，采用62.5m和50m多模光纤的最大长度分别为35m和300m，64B/66B编码。,.,Page59,（6）10000Base-SW：以太广域网的信号物理层标准，星型拓扑，采用850nm激光，采用62.5m和50m多模光纤的最大长度分别为35m和300m，64B/66B编码。,.,Page60,310Gbit/s以太网的物理层协议的特点,（1）10Gbit/s以太局域网物理层协议的特点：其物理层和MAC允许工作在10Gbit/s和1Gbit/s两种速率下，这样可以平滑地升级网络的覆盖范围到40km。,.,Page61,（2）10Gbit/s以太广域网物理层协议的特点：以太广域网的MAC子层需要通过10Gbit/s以太网的介质独立子层XGMII接口实现与9.58464Gbit/s速率的匹配。,.,Page62,410Gbit/s以太网对IEEE802.3协议的调整,（1）MAC帧格式的调整。10Gbit/s的帧需要在广域网上的OC-192帧中传输，需要对MAC帧进行封装。在前导码7B中分出2B表示长度，在定界符之后加入2B的头校验。,.,Page63,（2）局域网和广域网速率的匹配。,10Gbit/s和OC-192之间在速率上不一致，调整策略有以下3种。,.,Page64,10Gbit/s以太网的GMII接口发送HOLD信号，让MAC子层在一个时钟周期停发。在每个帧的间隙时间IPG中，发送BusyIdle信号使MAC子层停发，收到NormalIdle信号时MAC继续。,.,Page65,动态延长IPG时隙。10Gbit/s以太网可以很好地与SONET/SDH网互连，实现局域网到广域网的互连。,.,Page66,5.7虚拟局域网,图5.6所示为使用了4个交换式集线器的网络拓扑。设有10个工作站分配在3个楼层中，构成了3个局域网，如下：LAN1：（Al，A2，B1，C1）。LAN2：（A3，B2，C2）。LAN3：（A4，B3，C3）。,.,Page67,图5.6虚拟局域网的网络拓扑,.,Page68,5.8无线局域网,5.8.1无线局域网的概念5.8.2无线局域网的特点1无线局域网的应用特点,.,Page69,2无线局域网的传输方式,（1）扩展频谱方式。（2）窄带调制方式。（3）红外线方式。,.,Page70,3无线局域网的网络拓扑,无线局域网的拓扑结构可归结为两类：（1）无中心拓扑。（2）有中心拓扑。,.,Page71,图5.7无中心网络结构,.,Page72,图5.8有中心网络结构,.,Page73,4网络接口5无线局域网的主要工作过程（1）扫频：STA在加入服务区之前要查找哪个频道有数据信号，有主动和被动两种方式。,.,Page74,（2）关联（Associate）：用于建立无线访问点和无线工作站之间的映射关系，实际上是把无线变成有线网的连线。,.,Page75,（3）重关联（Reassociate）：指当无线工作站从一个扩展服务区中的一个基本服务区移动到另外一个基本服务区时，与新的AP关联的整个过程。重关联总是由移动无线工作站发起。,.,Page76,（4）漫游：指无线工作站在一组无线访问点之间移动，并提供对于用户透明的无缝连接，包括基本漫游和扩展漫游。,.,Page77,5.8.3无线局域网的技术要求,无线局域网必须克服的技术难点包括以下几项：（1）可靠性。（2）兼容性。（3）数据传输速率。,.,Page78,（4）通信保密。（5）移动性。（6）节能管理。（7）小型化，低价格。,.,Page79,5.8.4无线局域网的扩频技术,扩展频谱技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱，简称直扩，记为DS（DirectSequence）；跳频，记为FH（FrequencyHopping）；跳时，记为TH（TimeHopping）；线性调频，记为Chiep。,.,Page80,扩展频谱技术具有以下特点：（1）很强的抗干扰能力。（2）可进行多址通信。（3）安全保密。（4）抗多径干扰。,.,Page81,5.8.5无线局域网的标准,1IEEE802.11标准2IEEE802.11a和IEEE802.11b3IEEE802.11g,.,Page82,5.9组建局域网,1确定网络拓扑结构（1）总线型网络（2）星形网络,.,Page83,2小型局域网的布线规划,（1）布线的长度要求。（2）确定双绞线的布线方式。（3）计算小型局域网所需的双绞线长度。在确定了双绞线走向的前提下，就可以计算每个宿,.,Page84,3小型局域网的组建方案,（1）硬件的安装安装网卡网卡与集线器之间的连接。,.,Page85,（2）建立Windows2000/XP对等网,下面介绍如何设置Windows2000/XP对等网。,.,Page86,设置IP地址的步骤如下。,（a）在【控制面板】窗口中，双击【网络连接】图标，打开【网络连接】窗口，如图5.9所示。（b）用鼠标右键单击要设置IP地址的网络连接，并在弹出的快捷菜单中选择【属性】选项，打开图5.10所示的【本地连接属性】对话框。,.,Page87,图5.9【网络连接】窗口,.,Page88,图5.10【本地连接属性】对话框,.,Page89,（c）在列表框中选中【Internet协议（TCP/IP）】，然后单击【属性】按钮，打开图5.11所示的【Internet协议（TCP/IP）属性】对话框。,.,Page90,分别选中【使用下面的IP地址】单选项和【使用下面的DNS服务器地址】单选项，输入为计算机分配的IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器的IP地址。d）单击【确定】按钮，新的IP地址即开始启用。,.,Page91,图5.11【Internet协议（TCP/IP）属性】对话框,.,Page92,修改计算机名称的步骤如下。（a）在【控制面板】中双击【系统】图标，打开【系统属性】对话框。（b）单击【计算机名】选项卡，如图5.12所示，在此列出了该计算机的名称、所属工作组和计算机描述等信息。,.,Page93,图5.12【系统属性】对话框,.,Page94