《计算机网络基础与应用》教案局域网

10授课章节 第四章局域网授课内容首授班级 首授时间 课时 4学时把握局域网的概念及局域网标准。把握局域网的介质访问把握方式。学问目标 3．理解以太网的原理及交换式以太网的原理。4．了解虚拟局域网的工作原理。5．理解无线局域网的功能和实现方法。1．能够清楚描述局域网的各种介质访问把握方法的区分和特点。力气目标 2．能够说明传统以太网和交换式以太网的区分和特点。3．能够举例说明虚拟局域网的概念及应用状况。教学重点 局域网的工作原理、CSMA/教学难点 以太网的概念教学地点 教具 教案、演示课件局域网概述局域网的特点地理分布范围小，一般是几百米到几公里的范围。数据传输速率高，误码率低。局域网支持多种通信介质。局域网归属单一便于治理。局域网协议简洁，构造灵敏，建网本钱低，工作站的数量一般在几十台到几百台之间，治理和扩大都便利。教学过程 4．1．2局域网的层次构造且，数据链路层被细分为介质访问把握〔MediaAccessControl，MAC〕子层和规律链路把握〔LogicalLinkControl，LLC〕子层。OSI参考模型和局域网模型的比照，如图4-1所示。4-1OSI参考模型和局域网参考模型比照物理层数据链路层4-2数据链路层的两个子层规律链路把握子层〔LLC子层〕介质访问把握子层〔MAC子层〕4．1．3局域网的标准IEEE802系列标准，如下所述。IEEE802.1：局域网体系构造、网络治理和网络互连IEEE802.2：规律链路把握子层〔LLC〕的定义。IEEE802.3：以太网介质访问把握协议〔CSMA/CD〕及物理层技术标准。IEEE802.4：令牌总线网〔Token-Bus〕的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE802.5：令牌环网〔Token-Ring)的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE802.6DQDB〔DistributedQueueDualBus分布式队列双总线〕及物理层技术标准。IEEE802.7：宽带技术询问组，供给有关宽带联网的技术询问。IEEE802.8：光纤技术询问组，供给有关光纤联网的技术询问。IEEE802.9：综合声音数据的局域网〔IVDLAN〕介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE802.10：网络安全技术询问组，定义了网络互操作的认证和加密方法。IEEE802.11：无线局域网〔WLAN〕的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE8024-3所示。4-3IEEE802系列标准介质访问把握方法4-4播送式通信方式常用的局域网介质访问把握方法有IEEE802.3的争用型访问方式，叫做载波监听多路访问/冲突检测〔CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetected，CSMA/CD〕技术，它是以太网的核心技术；另外一种是IEEE802.5的定时型访问方式，叫做令牌〔Token〕技术，主要用FDDI网络中。载波监听多路访问/冲突检测〔CSMA/CD〕载波监听多路访问/冲突检测技术最早应用于总线型拓扑构造的以太网网络。相关概念冲突〔Collision〕，全或局部重叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，物理网段上的数据都不再有效。冲突域，是指在同一个冲突域中的每一个节点都能收到全部被发送的帧。载波监听多路访问/冲突检测工作原理CSMA/CD媒体访问把握方法的工作原理，如下所述。先听后说，边听边说；一旦冲突，马上停说；等待时机，然后再说；CSMA/CD的工作流程，如图4-5所示。图4-5 CSMA/CD工作流程CSMA/CD位公正，构造简洁，价格低廉，易于实现。令牌访问把握令牌技术不仅仅能用在环形网络构造中，还能应用在总线型网络构造中，称为令牌总线〔TokenBus〕。令牌网〔1〕令牌环工作原理。。4-7令牌环网工作原理令牌环网的组建令牌帧和数据帧的格式IEEE802.5MAC/4-10所示。它们都有一对起始分界符SD和完毕分界符ED，用于确定帧的边界。4-10令牌环帧格式〔3〕特别终止帧FDDI光纤网FDDI网络主要用于应用环境，如下所述。4-11FDDI网络以太网以太网络使用CSMA/CD〔载波监听多路访问冲突检测技术〕技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上，IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。最开头以太网只有10Mbps的吞吐量，它所使用的是CSMA／CD的访问把握方法，通常把10Mbps以太网称之为标准以太网。例如10Broad36，表示传输速度为10Mbps的宽带传输，使用75Ω同轴电缆；10Base5表示传输速度为10Mbps的基带传输，使用50Ω粗同轴电缆；10Base-T表示传输速度为10Mbps的基带传输，使用双绞线。常用的几种传输介质的参数，如表4-2所示。4-2常见以太网传输介质标准选项 10Base5 10Base2 10Base-T 10Base-F 10Broad36

50Ω同轴电缆50Ω同轴电缆双绞线

75Ω同轴电缆50018510020231800段站点数1003033100电缆直径10mm5mm(0.4-0.6)mm62.5/125μm15mm拓扑构造总线总线星形星形总线编码技术曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特标准803.3802.3a802.3i802.3i802.3b以太网的帧格式IEEE802.3定义了一个由七个字段组成的MAC帧的格式，它们是前导符、开头标志、目的4-12所示。图4-12 IEEE802.3帧格式以太网的帧格式说明，如下所述。标准以太网技术标准以太网技术就是常见的10Mbps的以太网，802.3中有4个常见的标准，如图4-13所示。图4-13 IEEE802.3物理层标准1．10Base5标准图4-14 10Base5构造图2．10Base2标准4-1610Base2构造图3．10Base-T标准图4-17 10Base-T构造图4．10Base-F标准其他类型以太网4-18所示。4-18以太网的进展1．快速以太网〔100M以太网〕快速以太网是通过降低冲突域直径的状况下提高速度的。4-3快速以太网标准标准传输介质特性网段长〔m〕100Base-TX25UTP100Ω1002STP150Ω100100Base-FX1对单模光纤8/125μm400001对多模光纤62.5/125μm2023100Base-T443UTP100Ω100100Base-T223UTP100Ω1002．100M10M以太网比较100M以太网和10M以太网的MAC帧构造、长度和校验机制一样；介质访问把握方式相同，都承受CSMA/CD；组网方法一样。这样，从10M以太网升级到100M的快速以太网很简洁实现，本钱较低。千兆以太网4-4千兆以太网标准标准传输介质特性网段长1000Base-SX50μm多模光纤62.5μm多模光纤短波长激光全双工最长传输距离550m2750m1000Base-9μm单模光纤长波长激光全双工最长传输距离550mLX50μm，62.5μm纤多模光3000m1000Base-CX同轴电缆最长传输距离25m1000Base-T5UTP最长传输距离100m万兆以太网交换式以太网交换式以太网是以交换机〔switch〕为中心构成，是一种星型拓扑构造的网络。简称为以交换机为核心设备而建立起来的一种高速网络，这种网络在近几年来运用得格外广泛。交换概念的提出交换式以太网4-19交换机的原理4-20交换机组网交换式以太网和共享式以太网比较交换式以太网和共享式以太网相比较，如下所述。信道不同。带宽不同。通信方式的区分。拓扑构造不同。局域网连接设备网卡

4-22计算机网卡图4-23 常见的几种网卡类型集线器网卡 网卡

4-24集线器的构造与工作原理交换机4-25交换机虚拟局域网虚拟局域网的概念虚拟局域网是建立在物理网络根底上的一种规律子网，虚拟局域网技术使局域网的组网灵活多变。虚拟局域网的定义VLAN。V例如某公司共有A、B、C三个房间，1-9号共9个站点连接在同一个交换机上，网络物理4-26所示。4-26网络的物理构造4-27VLAN构造虚拟局域网的应用虚拟局域网的应用，如下所述。需要对播送数据包进展隔离操作，数据包只发送给某些特定的网段，避开网络中发生播送风暴。由于公司人员增加，网络站点扩大，部门不能集中办公，同一网段的人员可能不在同一物理地段。公司里的一些关键部门有特别的安全需要，在保证能够和外界正常通信的同时又有自身内部网络的安全要求。虚拟局域网的特点虚拟局域网增加了网络规划的灵敏性和扩展性，其特点如下所述。网络构造灵敏，变化多样。削减网络流量，节约带宽提高网络安全性。简化网络治理。设备投资少。虚拟局域网的帧格式7B 1B 6B 6B 4B 2B 46～1500B 4B前导码帧前定界符目的地址源地址VLAN标记 类型 数据 帧校验字段1000000100000000 优先级CFI VID802.1Q标记类型〔2B〕 标记把握信息〔2B〕4-28VLAN的帧格式虚拟局域网的划分1．基于端口的VLAN2MAC地址的VLAN3．基于网络层协议的VLAN4IP组播的VLAN5VLAN6VLAN无线局域网无线局域网的标准目前比较流行的有802.11标准、贵蓝牙〔Bluetooth〕标准以及HomeRF〔家庭网络〕标准。1．802.11标准无线局域网的最小构件是根本效劳集，由根本效劳集可以构成扩展效劳集。根本效劳集〔BasicServiceSet，BSS〕是网络最根本的效劳单元。扩展效劳集〔ESS〕。4-30扩展效劳集