第4章计算机局域网络课件

第4章局域网基础

7/15/20231计算机网络基础杜煜本章内容掌握局域网的主要技术特点了解IEEE802模型与协议；掌握共享介质局域网的基本工作原理；了解高速局域网，交换局域网的基本特点；掌握局域网组网的基本方法；了解局域网操作系统的发展、分类及基本服务功能；知道典型局域网操作系统目录页2计算机网络基础杜煜第4章计算机局域网络4.1局域网概述

4.2局域网的关键技术4.3局域网设备与应用 4.4以太网4.5交换式以太网 目录页3计算机网络基础杜煜4.1局域网概述4.1.1局域网的概念 4.1.2局域网体系标准4计算机网络基础杜煜4.1.1局域网的概念局域网(LocalAreaNetwork，LAN)就是在小范围内将各种数据通信设备互连起来，进行数据通信和资源共享的计算机网络。局域网具有以下主要特征:(1)局域网覆盖的地理范围较小，通常在几米至几千米内。它能满足学校、机关、公司、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。(2)数据传输速率高，局域网能提供比广域网更高的数据传输速率（10Mbps~10Gbps）.(3)传输延时小，误码率低（一般在10-8~10-11），且价格便宜。5计算机网络基础杜煜（4）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护、管理与扩展。（5）局域网的功能侧重于共享数据信息，而不是传输数据信息。6计算机网络基础杜煜4.1.2局域网的体系标准为了使不同厂商生产的网络设备之间具有兼容性、互换性和互操作性，以便让用户更灵活地进行设备选型，减少投资来构建一个具有开放性和先进性的局域网，局域网标准化委员会(IEEE802委员会)制定了一系列局域网标准，称为IEEE802标准。7计算机网络基础杜煜1局域网的层次结构LAN是一个通信网，只涉及到有关的通信功能，即主要涉及ISO/OSI参考模型中下三层（即物理层、数据链路层和网络层）的通信功能。同时，LAN多采用共享信道的技术，所以常常不设立单独的网络层。IEEE802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两层（即物理层和数据链路层）的功能。IEEE802LAN参考模型与ISO/OSI参考模型的对应关系：8计算机网络基础杜煜IEEE802LAN的物理层IEEE802局域网参考模型中的物理层：实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。IEEE802规定了局域网物理层所使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。采用基带信号传输；数据的编码采用曼彻斯特编码；传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；传输速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、1000Mbps。9计算机网络基础杜煜IEEE802LAN的数据链路层LAN的数据链路层分为两个功能子层：逻辑链路控制子层（LLC，LogicalLinkControl）介质访问控制子层（MAC，MediaAccessControl

）10计算机网络基础杜煜IEEE802LAN的数据链路层介质访问控制子层（MAC）介质访问控制(MAC)子层在支持LLC子层中完成介质访问控制功能。IEEE802已规定了CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)、TokenBus(令牌总线)、TokenRing(令牌环)、等一系列MAC功能。11计算机网络基础杜煜IEEE802LAN的数据链路层划分LLC和MAC子层的目的链路层中与介质访问无关的部分都集中在LLC子层，局域网(也可拓宽到城域网、无线网，光纤网等)对LLC子层是透明的。只有下到MAC子层才能知道所连接的局域网属于何种类型(CSMA/CD、TokenBus或TokenRing)。使数据链路层的功能与硬件有关的部分和与硬件无关的部分分开。扩充性好，利于将来使用新的媒体访问控制方法。12计算机网络基础杜煜2IEEE802标准系列IEEE802.1，定义网络体系结构、网络互连以及网络管理和性能测试；IEEE802.2：定义了LLC的功能与服务；802.3：CSMA/CD总线网的MAC和物理层的规范；802.4：TokenBus令牌总线网的MAC和物理层的规范；802.5：TokenRing令牌环网的MAC和物理层的规范；802.6：定义了城域网标准MAC和物理层的规范；802.7：定义了宽带网络技术；802.8：定义了光纤传输技术；802.9：综合业务数字网ISDN；802.10：局域网安全技术；802.11：无线局域网的MAC和物理层的规范；IEEE802.12定义了高速局域网访问控制方法及物理层技术规范。13计算机网络基础杜煜4.2局域网的关键技术4.2.1拓扑结构 4.2.2传输介质与传输形式 4.2.3介质访问控制方法 目录页14计算机网络基础杜煜决定局域网特征的主要技术决定局域网特征的主要技术：拓扑结构传输介质介质访问控制方法15计算机网络基础杜煜4.2.1局域网的拓扑结构1.总线型拓扑结构所有的节点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线、或是使用光纤；总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线传输，而其他节点都能接收到该信息，但在同一时间内，只允许一个节点发送数据；由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”；在“共享介质”的总线型拓扑结构的局域网中，必须解决多个节点访问总线的介质访问控制问题。16计算机网络基础杜煜总线型局域网中的“冲突”17计算机网络基础杜煜4.2.1局域网的拓扑结构总线拓扑的特点：(1)结构简单、易于扩充。增加新的站点，可在任一点将其接入。(2)电缆长度短、布线容易。因为所有的站点接到一个公共数据通路，因此，只需很短的电缆长度，减少了安装费用，易于布线和维护。(3)由于总线作为公共传输介质为多个节点所共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”，造成传输失败，故必须解决多个节点访问总线的介质访问控制问题。(4)故障诊断困难，这是由于总线拓扑结构的网不是集中控制，故障检测需在网上各个站点上进行。18计算机网络基础杜煜2星型拓扑结构在星型拓扑中存在一个中心节点，每个节点通过点到点线路与中心节点连接。在局域网中，由于使用中央设备的不同，局域网的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构不同。使用集线器连接所有计算机时，是一种具有星型物理连接的总线型拓扑结构；使用交换机时，是真正的星型拓扑结构。19计算机网络基础杜煜3环型拓扑结构所有节点使用相应的网络适配器连接到共享的传输介质上，通过点到点的连接构成封闭的环路。环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点传输。环路的维护和控制一般采用某种分布式控制方法，环中每个节点都具有相应的控制功能。在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但不会出现冲突。对于环型拓扑的局域网，网络的管理较为复杂，与总线型局域网相比，可扩展性较差。20计算机网络基础杜煜4.2.2局域网的传输介质局域网的传输介质有：双绞线同轴电缆光纤无线传输介质21计算机网络基础杜煜4.2.3局域网的介质访问控制方法访问控制方式是指控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进行合理分配的方法。IEEE802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：IEEE802.3

载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）；IEEE802.5

令牌环（TokenRing）；IEEE802.4

令牌总线（TokenBus）；22计算机网络基础杜煜1.CSMA/CD介质访问控制总线型LAN中，所有的节点对信道的访问是以多路访问方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有连接在信道上的节点都能检测到该帧。当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。为了克服这种冲突，在总线LAN中常采用CSMA/CD协议(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，CSMA/CD)

，即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种随机争用型的介质访问控制方法。23计算机网络基础杜煜CSMA/CD协议的工作过程CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为：先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。24计算机网络基础杜煜CSMA/CD协议的工作过程CSMA/CD协议内容简述如下：(1)若信道忙，站点等待，这一点对所有坚持协议来说都是一样的。(2)若信道空闲，站点就把帧发送出去，并继续侦听介质。(3)如果检测到一个冲突，站点立即停止传输，并发送一个简短的干扰信号。(4)在冲突发生以后，站点等待一段随机时间后尝试重传。最后一步对降低两个帧再次碰撞的可能性非常重要。两个站点等待相同时间后再一次让它们发送出去的帧相撞在一起的概率是很小的。25计算机网络基础杜煜CSMA/CD协议的工作过程(1)载波监听。任一站要发送信息时，首先要监测总线，用来判决介质上有否其他站的发送信号。如果介质呈忙，则等待一定间隔后重试；如果介质为空闲，则可以立即发送。由于通道存在传播时延，采用载波监听的方法仍避免不了两站点在传播时延期间发送的帧会产生冲突。(2)冲突检测。每个站在发送帧期间，同时具有检测冲突的能力。一旦遇到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通报总线上各站冲突已发生。(3)多路访问。检测到冲突并在发完阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，需要等待一个随机时间(冲突的各站可不相等)，然后再用CSMA算法重新发送。26计算机网络基础杜煜CSMA/CD协议的特点在采用CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概率增加，总线LAN的性能就会明显下降。27计算机网络基础杜煜2.令牌环（TokenRing）在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会产生冲突。28计算机网络基础杜煜TokenRing的特点由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲突，因此称它是一种确定型的介质访问控制方法，而且每个节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。在重负载时，对各节点公平，且效率高。29计算机网络基础杜煜3.令牌总线（TokenBus）令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一个节点。30计算机网络基础杜煜4.3局域网连接设备与应用4.3.1网络适配器 4.3.2调制解调器4.3.3中继器 4.3.4集线器31计算机网络基础杜煜4.3.1网络适配器

网络接口卡(NIC，NetworkInterfaceCard)，又称为网络适配器，简称网卡。网卡是安装在计算机中的一块电路板，它可以作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。在局域网中，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。网卡工作在数据链路层，它主要完成物理层和数据链路层的大部分功能，具体功能包括：网卡与传输介质的连接，介质访问控制(如CSMA/CD)的实现，数据帧的拆装，帧的发送与接收，错误校验，数据信号的编/解码(如曼彻斯特代码的转换)，数据的串——并转换及网卡与计算机之间的数据交换等。32计算机网络基础杜煜4.3.1网络适配器

33计算机网络基础杜煜4.3.1网络适配器

1.网络适配器的分类

网卡的种类很多，不同类型的网卡支持不同的网络协议(如IEEE802.3、IEEE802.5等)、不同的传输介质(如非屏蔽双绞线、光纤、同轴电缆)、不同介质连接器和不同的总线接口。按网卡支持的网络协议分类有以太网卡、快速以太网卡、千兆以太网卡、FDDI网卡、ATM网卡等。这些网卡可以提供RJ-45、AUI、BNC等不同的介质连接器。2.网卡上的MAC地址在网卡的存储器中保存了一个全球唯一的网络节点地址，这个地址被称为硬件地址或者网卡地址。MAC地址用12个十六进制数来表示，它的地址长度是48位（比特），前6个十六进制数（也就是24位）代表网卡生产厂商的标识符信息，后6个十六进制数代表生产厂商分配的网卡序号。

34计算机网络基础杜煜4.3.1网络适配器

3．网卡的工作原理网卡工作在OSI模型中的物理层和数据链路层。网卡带有收发器，用于接收和发送物理层传输的信号。在以太网中，网卡用于连接传输介质并控制对传输介质的访问。

网卡在发送数据时，首先侦听传输介质上是否有载波信号，如果侦听到有载波信号，说明网络上其它节点正在传送信号，则继续侦听传输介质；一旦侦听到传输介质内没有载波信号了，则开始传输数据。网卡在传输数据时继续侦听传输介质，检测信号冲突。如果在发送数据期间，检测到信号冲突，则立即停止该次的信号发送，并等待一段时间后，再重新发送数据。如果数据经过多次重传后，仍然发生冲突，就放弃发送。在接收数据时，网卡察看传输介质上的数据信号，如果数据帧中目的地址与本网卡的地址相同，则对数据帧进行完整性校验，通过校验的数据帧网卡才将它接收下来。35计算机网络基础杜煜4.3.2调制解调器

调制解调器的功能是将计算机数字信号与模拟信号进行转换，以便实现利用电话线路或微波传递信息。调制解调器由调制器和解调器两部分组成。调制器：把数字信号转换成模拟信号；解调器：把模拟信号转换成数字信号。调制解调器分为外置式调制解调器和内置式调制解调器。36计算机网络基础杜煜4.3.3集线器中继器（Repeater），又被称为转发器，它是局域网连接中最简单的设备，它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，从而扩展了局域网的距离。使用中继器连接局域网时，要注意以太网的5-4-3中继规则；37计算机网络基础杜煜

1.中继器是网络物理层的一种介质连接设备。

2.中继器只适用于连接同类型的网段，不能用于连接不同类型的网段；

3.中继器连接的网段成为网络的一部分，并且有着相同的网络地址。4.中继器以与它相连的网络同样的速度发送数据。38计算机网络基础杜煜4.3.4集线器集线器（HUB）是带有多个端口的中继器（转发器），是一个工作在OSI模型中的物理层设备。按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有RJ-45接口外，还带有一个AUI粗缆接口和(或)一个BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。集线器的功能是把从一个端口收到的信息在其他所有端口上广播，所以在逻辑上，用集线器组成的局域网仍属于总线结构。按传输速率不同，集线器可以分为10Mbps集线器、100Mbps集线器、10／100Mbps自适应集线器等．39计算机网络基础杜煜集线器细缆/UTP10Base2-细缆Ethernet10Base5粗缆Ethernet10BaseT-双绞线服务器集线器粗缆/细缆40计算机网络基础杜煜集线器的分类与应用独立式集线器(StandaloneHUB)独立式集线器是最简单的一种集线器，带有多个（8个、12个、16个或24个）RJ-45端口；41计算机网络基础杜煜集线器的级联使用双绞线通过集线器的RJ-45端口实现级联；42计算机网络基础杜煜常用的局域网设备有：中继器（Repeater）、集线器（HUB）、网桥（Bridge）、交换式集线器（Switch，又称交换机）等。中继器（Repeater），又被称为转发器，它是局域网连接中最简单的设备，它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，从而扩展了局域网的距离。使用中继器连接局域网时，要注意以太网的5-4-3中继规则；43计算机网络基础杜煜3.2.5网桥网桥是一种在数据链路层实现网络互连的存储转发设备。在网络互联中,网桥起到数据接收、地址过滤及数据转发的作用，用来实现多个网络系统之间的数据交换。与中继器相比，网桥具有以下特点：⑴网桥可以实现不同类型的局域网互联，而中继器只能实现单一类型的网络间的互联。⑵网桥可以实现大范围的局域网互联，而中继器互联的网段数有一定的限制，且不能超过一定距离。⑶网桥可以隔离错误帧，提高网络性能，而中继器转发所有数据帧，采用中继器连接的以太网，随着用户的增多，冲突加大，网络性能降低。⑷网桥的引入可以提高局域网的安全性。44计算机网络基础杜煜网桥分为：透明网桥和源路由网桥。透明网桥由各个网桥自己决定数据帧的路由选择，局域网上的各节点不负责路由选择，网桥对于互联局域网的各节点来说是透明的；透明网桥一般用于互联使用相同MAC子层协议的网段。源路由选择网桥由发送帧的源结点负责路由选择；网桥在假定每个节点45计算机网络基础杜煜

4.3.6交换机交换机又称为交换式集线器。交换机有10Mbps、100Mbps等多种规格。交换机与HUB不同之处在于每个端口都可以获得同样的带宽。如10Mbps交换器，每个端口都可以获得10Mbps的带宽，而10Mbps的HUB则是多个端口共享10Mbps带宽。10Mbps的交换机一般都有两个100Mbps的高速端口，用于连接高速主干网或直接连到高性能服务器上。46计算机网络基础杜煜交换机的技术分类与应用10Mbps交换机10Mbps交换机每个端口的速率为10Mbps，它价格相对便宜，用于连接专用的10Mbps以太网节点计算机或10Mbps共享式集线器。47计算机网络基础杜煜交换机的技术分类与应用10/100Mbps自适应交换机可以自动检测端口连接设备的传输速率与工作方式，并自动作出调整，保证10Mbps和100Mbps的节点可以互相通信。48计算机网络基础杜煜49计算机网络基础杜煜4.3.7路由器路由器是实现网络层服务的设备，它工作在OSI模型的第三层——网络层，路由器的功能：具有判断网络地址和路径选择的功能。路由器的优点：路由器比网桥更灵活，它能根据代价、线速、线路延迟等因素在多条路经中做出选择。路由器可以防止广播风暴。基于路由器的网络支持任何拓扑结构。50计算机网络基础杜煜4.3.8网关网关:比网络层高的层次上的中继系统。网关的主要功能：互联网间协议的转换。51计算机网络基础杜煜4.4局域网的分类4.4.1以太网4.4.2令牌环网4.4.3光线分布式数据接口网4.4.4异步传输模式网目录页52计算机网络基础杜煜4.4.1以太网

以太网是目前应用最广泛的局域网类型，包括传统以太网、快速以太网、千兆以太网和万兆以太网，他们都遵循IEEE802.3系列标准。1.传统以太网传统以太网是10Mbps以太网，主要包括10Base-5、10Base-2、10Base-T和10Base-F以太网标准.目录页53计算机网络基础杜煜IEEE802.3的四种规范数据率（Mbps）基带信号段最大长度（百米）10Base-554计算机网络基础杜煜10Base510Base-5是IEEE802.3中最早定义的以太网标准，也叫粗缆以太网，因使用比较粗的同轴电缆而得名。10Base-5的拓扑结构为总线型，采用基带传输，无中继器的情况下最远的传输距离可以达到500m。10Base-5的含义是：“10”表示传输速率为10Mbps；“Base”是baseband(基带)的缩写，表示10Base-5使用基带传输技术；“5”指的是最大电缆段的长度为500m。55计算机网络基础杜煜10Base5

粗缆vampiretapBNC端子收发器AUI电缆NIC最大段长度500米每段最多站点数100两站点间最小距离2.5米网络最大跨度

2.8公里

56计算机网络基础杜煜10Mbps以太网的中继规则大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）数目的限制。在10Mbps的以太网中，使用5-4-3的规则：总共允许有5个网段（每个网段500米）；在信道上只允许连接4个转发器；可以有3个网段连接客户机；额外2个不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他位置；全网直径2500米；57计算机网络基础杜煜58计算机网络基础杜煜10Base2

10Base-2是总线型细缆以太网的简略标识符。它是以太网支持的第二类传输介质，该规范于1985年公布。10Base-2使用50Ω细同轴电缆传输介质，组成总线型网.59计算机网络基础杜煜10Base2细缆BNC接头NIC段最大长度185m每段最多站点数30两站点间最短距离

0.5m60计算机网络基础杜煜10Base2

(2)组网规则①每个缆段的最大长度为185m。②每个缆段上最多连接30个站点。③站点之间最小距离为0.5m。④每个缆段的两端必须安装50Ω终接器，且一端接地。⑤每个缆段可由多个带BNC接头的细缆段组成，通过T型连接器将电缆和站点连接起来，T型连接器必须直接连接到网卡的BNC接口上，在它们之间不能再连接其他电缆。⑥当要求延长缆段长度或扩展网络规模时，可以使用中继器连接多段。同样遵守“5-4-3”原则。故最长距离是925m，最多可连接90个站点。61计算机网络基础杜煜10BaseT

1990年，由IEEE802公布了10Mbps双绞线以太网标准10Base-T，编号为IEEE802.3i。该标准规定在非屏蔽双绞线(UTP)介质上提供10Mbps的数据传输速率。每个网络站点都需要通过UTP连接到一个中心设备集线器(HUB)上，构成星型拓扑结构。目录页62计算机网络基础杜煜10BaseT⑴10Base-T的主要技术特性如下：①数据传输速率：10Mbps基带传输。②每段双绞线最大长度：100m(HUB与工作站间及两个HUB之间)。③拓扑结构：星型。④访问控制方式:CSMA/CD。⑤最大传输距离：500m。目录页63计算机网络基础杜煜10BaseT集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其他所有端口广播出去（扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减）。NIC最大长度

100m目录页64计算机网络基础杜煜10BaseF

10Base-F是10Mbps光纤以太网，它使用多模光纤传输介质，在介质上传输的是光信号而不是电信号。因此，10Base-F具有传输距离长、安全可靠、可避免电击的危险等优点。由于光纤介质适宜连接相距较远的站点，所以10Base-F常用于建筑物间的连接，它能够建园区主干网，并能实现工作组级局域网与主干网的连接。目录页65计算机网络基础杜煜2快速以太网传统以太网中的一些问题传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps，但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为30~40%；解决方案升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、

FDDI、1000BASE-T(千兆位以太网)、ATM；使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局域网”；66计算机网络基础杜煜快速以太网（FastEthernet）100BASE-T快速以太网，是标准以太网的100Mbps版本。100BASE-T的标准为802.3u，作为802.3的补充；与10BASE-T相同，100BASE-T要求有中央集线器的星型布线结构；67计算机网络基础杜煜100Base-T的四种标准100Base-TX支持2对五类非屏蔽双绞线（UTP）或2对一类屏蔽双绞线（STP）。其中1对用于发送，另1对用于接收，因此100Base-TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以100Mbps的速率发送与接收数据。使用五类UTP的最大距离为100米。100Base-T4支持4对三类非屏蔽双绞线UTP，其中有3对用于数据传输，1对用于冲突检测。100Base-T2支持2对三类非屏蔽双绞线UTP。100Base-FX支持2芯的多模或单模光纤。100Base-FX主要是用作高速主干网，从节点到集线器HUB的距离可以达到450米。68计算机网络基础杜煜3千兆位以太网（GigabitEthernet）千兆位以太网同样保留着传统的100Base-T的所有特征。GigabitEthernet标准的工作是从1995年开始的，1995年11月IEEE802.3委员会成立了高速网研究组；1996年8月成立了802.3z工作组，主要研究使用光纤与短距离屏蔽双绞线的GigabitEthernet物理层标准；1997年初成立了802.3ab工作组，主要研究使用长距离光纤与非屏蔽双绞线的GigabitEthernet物理层标准。69计算机网络基础杜煜GigabitEthernet物理层标准一1000Base-SX使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为770-860nm（一般为850nm）的激光传输器，只能支持多模光纤。1000Base-SX所使用的光纤规格有两种：62.5微米多模光纤使用62.5微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为275米；50微米多模光纤使用50微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为550米。70计算机网络基础杜煜GigabitEthernet物理层标准二1000Base-LX1000Base-LX使用长波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm）的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。1000Base-LX所使用的光纤规格为：62.5微米多模光纤、50微米多模光纤、9微米单模光纤。使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输距离可以达到550米；使用单模光纤时，全双工方式下的最长有效距离为3000米。71计算机网络基础杜煜GigabitEthernet物理层标准三1000Base-CX1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一。1000Base-CX使用了一种特殊规格的高质量平衡屏蔽双绞线，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆。1000Base-T1000BaseT使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与100Base-TX一样可以达到100米。采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。72计算机网络基础杜煜4万兆以太网

10Gbps以太网仍使用与10Mbps以太网相同的帧格式，介质访问控制方法。不过使用光纤作为传输介质，技术相对复杂。73计算机网络基础杜煜4.4.2令牌环网令牌环网在物理上采用星状拓扑结构，但逻辑上采用环状拓扑结构，在令牌环网中，有一种专门称为“令牌”控制帧，长度为24位，在环路上持续地传输，确定一个节点何时可以发送数据。74计算机网络基础杜煜4.4.3光纤分布式接口FDDIFDDI特点：以光纤作为传输介质的高速主干网；基于共享介质原理，是令牌环体系结构的拓展；使用基于IEEE802.5的单令牌的环型网介质访问协议；数据传输速率为100Mbps，可支持1000个物理连接，环路的长度为100KM；采用双环拓扑结构，可增加网络容错能力，提高了可靠性；可以使用多模或单模光纤采用单模光纤时，两节点之间距离可超过20km，全网光纤总长可以达到数千公里。FDDI环路由器路由器环网总线网75计算机网络基础杜煜4.4.4异步传输模式网异步传输模式（ATM）技术，使用53B固定长度的单元进行交换，具有不同的传输速率。76计算机网络基础杜煜4.4.5无线局域网 1无线局域网的概述2无线局域网的主要类型 3无线局域网的标准 4无线局域网的拓扑结构5无线局域网的组建 77计算机网络基础杜煜无线局域网概述前面讨论的都是有线局域网，其传输介质主要依赖铜缆或光缆。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相隔较远的节点连接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长。无线局域网是指以无线信道作传输介质的计算机局域网络(WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN)，是在有线网的基础上发展起来的，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。78计算机网络基础杜煜无线局域网的标准 目前的WLAN产品所采用的技术标准主要包括：IEEE

802.11、IEEE

802.11b、HomeRF、IrDA和蓝牙。由于2.4 GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源，例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等等。79计算机网络基础杜煜无线局域网的标准 1.IEEE802.111997年6月，IEEE推出了第一代无线局域网标准——IEEE802.11。该标准定义了物理层和介质访问控制子层(MAC)的协议规范。任何LAN、网络操作系统或协议在遵守IEEE

802.11标准的无线LAN上运行时，就像运行在以太网上一样。支持数据速率：1Mb/s和2Mb/s。80计算机网络基础杜煜无线局域网的标准 2.IEEE802.11b为了支持更高的数据传输速率，IEEE于1999年9月批准了IEEE802.11b标准。IEEE802.11b标准对IEEE802.11标准进行了修改和补充，其中最重要的改进就是在IEEE802.11的基础上增加了两种更高的通信速率：5.5Mb/s和11Mb/s。81计算机网络基础杜煜无线局域网的标准 3.HomeRFHomeRF是专门为家庭用户设计的一种WLAN技术标准。HomeRF利用跳频扩频方式，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免(CSMA/CA)协议提供数据通信服务。HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持广播、多播和48位IP地址。目前，HomeRF标准工作在2.4 GHz的频段上，跳频带宽为1MHz，最大传输速率为2 Mb/s，传输范围超过100m。82计算机网络基础杜煜无线局域网的拓扑结构传输方式无线电波与红外线；无线局域网的拓扑结构无中心拓扑和有中心拓扑；83计算机网络基础杜煜无线局域网的组建无线网络器件无线网络网卡：无线网卡主要包括NIC(网卡)单元、扩频通信机和天线三个功能模块。NIC单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接；扩频通信机与物理层建立了对应关系，它通过天线实现无线电信号的接收与发射。无线网络HUB：无线HUB既是无线工作站之间相互通信的桥梁和纽带，同时又是无线工作站进入有线以太网的访问点。它负责管理其覆盖区域(无线单元)内的信息流量。覆盖彼此交叠区域的一组无线HUB，能够支持无线工作站在大范围内的连续漫游功能，同时又能始终保持网络连接，这与蜂窝式移动通信的方式非常相似。无线网络网桥：无线网桥主要用于无线或有线局域网之间的互连。当两个局域网无法实现有线连接或使用有线连接存在困难时，可使用无线网桥实现点对点的连接，在这里，无线网桥起到了网络路由选择和协议转换的作用。目录页84计算机网络基础杜煜无线局域网的组建无线局域网的组建形式全无线网；无线节点接入有线网；两个有线网通过无线方式相连。目录页85计算机网络基础杜煜4.5交换式以太网（SwitchingEthernet）共享式以太网采用了以共享集线器为中心的星型连接方式，但其实际上是总线型的拓扑结构；当网络规模不断扩大时，网络中的冲突就会大大增加，而数据经过多次重发后，延时也相当大，造成网络整体性能下降。在网络节点较多时，以太网的带宽使用效率只有30%～40%。86计算机网络基础杜煜交换式以太网交换式以太网采用交换机作为中央设备的以太网成为交换式以太网；交换机提供了多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输；87计算机网络基础杜煜交换式以太网的应用88计算机网络基础杜煜交换式以太网的工作原理交换机对数据的转发是以网络节点计算机的MAC地址为基础的。交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧中的有关信息（源节点的MAC地址、目的节点的MAC地址），就会得到与每个端口所连接的节点MAC地址，并在交换机的内部建立一个“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机会读取出该帧中的目的节点MAC地址，并通过“端口-MAC地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应的端口。以太网交换机对数据帧的转发方式分为三类；89计算机网络基础杜煜交换式以太网的工作原理90计算机网络基础杜煜交换机对数据帧的转发方式一直接交换方式(Cut-Through)不接收完整个转发的帧，只收到帧中最前面的源地址和目的地址即可；根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到该端口；特点优点：速度快、延时小；缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；另外，不能对不同速率的端口转发，100到10Mbps时就需要缓冲帧。91计算机网络基础杜煜交换机对数据帧的转发方式二存储转发交换方式(Store-and-Forward)与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；特点优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间的转发；缺点：延迟时间大；交换机内的缓冲存储器有限，当负载较重时，易造成帧的丢失；92计算机网络基础杜煜交换机对数据帧的转发方式三改进的直接交换方式将前两者结合起来，在收到帧的前64字节后，判断帧的帧头字段是否正确；特点：对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式相同；对于长的帧，交换延迟时间减少；93计算机网络基础杜煜交换式以太网的特点交换式以太网保留了现有以太网的基础设施，而不必把现有的设备淘汰掉。以太网交换机可以与现有的以太网集线器相结合，实现各类广泛的应用。交换机可以用来将超载的网络分段，或者通过交换机的高速端口建立服务器群或者网络的主干，所有这些应用都维持现有的设备不变。94计算机网络基础杜煜以太网交换技术是一种基于以太网的技术，对用户有较好的熟悉度，易学易用。使用以太网交换机，可以支持虚拟局域网应用，使网络的管理更加灵活。交换式以太网可以使用各种传输介质，支持三类/五类UTP、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，可以使交换式以太网作为网络的主干。交换式以太网的特点95计算机网络基础杜煜虚拟局域网VLAN 1VLAN概述 2VLAN的划分方法 3VLAN的优点 目录页96计算机网络基础杜煜虚拟局域网VLAN什么是虚拟局域网（VLAN）简称VLAN，跨接不同物理LAN网段的节点连接成逻辑LAN网段，处于不同物理网段的用户通过软件设置处于同一局域网中，形成逻辑的工作组。

建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制；同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，也可以分布在不同的网络上；97计算机网络基础杜煜98计算机网络基础杜煜VLAN的划分方法基于交换机端口的虚拟局域网基于交换机端口的虚拟局域网无法自动解决节点的移动、增加和变更问题。如果一个节点从一个端口移动到另一个端口时，网络管理者必须对虚拟局域网成员进行重新配置。

99计算机网络基础杜煜基于MAC地址的虚拟局域网优点：允许节点移动到网络其它物理网段；缺点：需要对大量的毫无规律的MAC地址进行操作；100计算机网络基础杜煜基于网络层地址的虚拟局域网使用节点的网络层地址来配置虚拟局域网，要求交换机能够处理网络层的数据；用户可以随意移动节点而无需重新配置网络地址；一个虚拟局域网可以扩展到多个交换机的端口上，甚至一个端口能对应于多个虚拟局域网。由于检查网络层地址比检查MAC地址的延迟要大，因此，这种方法影响了交换机的交换时间以及整个网络的性能；101计算机网络基础杜煜VLAN的其他划分方法基于IP组播的虚拟局域网使用IP广播组动态的建立VLAN；基于策略的虚拟局域网可以同时使用不同划分VLAN的方法来建立一个虚拟局域网；102计算机网络基础杜煜4.6网络操作系统的特点4.6.1单机操作系统1.操作系统的定义作为计算机和用户之间的接口，为用户提供本机资源的手段；由一些程序模块组成，管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源；合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境；只为本地用户服务，不能满足网络环境的要求；103计算机网络基础杜煜2.操作系统的管理功能（1）进程管理进程是一个将执行的程序，它附有一个进程的地址空间，运行程序所需要的其他信息的等。（2）内存管理内存管理的目标是给每一个应用程序所需要的内存空间，而又不占用其他应用程序的内存。内存管理的另一个任务是采取某些步骤以阻止应用程序访问不属于它的内存。（3）文件系统它负责管理在硬盘和其他大容量存储设备中存储的文件，通过文件管理向用户提供创建文件、删除文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。（4）设备I/O

操作系统的设备管理负责分配和回收外部设备，以及控制外部设备按用户要求进行操作。104计算机网络基础杜煜4.6.2网络操作系统网络操作系统是指：能使网络上各个计算机方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的操作系统软件。网络操作系统屏蔽本地资源与网络资源的差异；作为网络用户和计算机网络的接口；管理计算机的硬件和软件资源，如网卡、网络打印机、大容量外存等；为用户提供文件共享、打印共享等各种网络服务；完成网络的共享资源管理、网络的安全管理；105计算机网络基础杜煜4.6.3网络操作系统的基本功能文件服务打印服务数据库服务通信服务信息服务目录服务网络管理服务Internet/Intranet服务106计算机网络基础杜煜4.6.4网络服务器的种类文件服务器文件服务器主要提供共享的硬盘来存储数据和应用程序，以便向客户机分发这些资源。当一台客户机需要使用文件服务器上的资源时，客户机首先将所需的文件复制到客户机本地，然后再对这些资源进行处理。在服务器上，不进行应用程序的处理，所有任务都在客户机本地进行。应用服务器在客户机和应用服务器上都运行有应用程序。客户机运行本地的程序，向服务器发出服务请求，要求服务器对某个数据进行处理，而服务器会将处理后的信息返送给客户机。通过这种方法，客户机几乎不处理信息，所有任务都由服务器处理。数据库服务器。107计算机网络基础杜煜邮件服务器邮件服务器专为处理客户机的电子邮件需要而建立，为客户机提供发送和接收电子邮件的环境。Web服务器Web服务器广泛应用于Internet和Intranet，用户通过客户机上的浏览器应用程序，浏览Web服务器上的信息。通信服务器通信服务器为处理远程用户拨号入网而建立。为安全起见，通信服务器应用程序通常放置在单独的服务器上。视频服务器视频服务器可以提供视频点播业务，同时支持多个视频流的单播或广播。108计算机网络基础杜煜4.6.5典型的网络操作系统早期的网络操作系统具有简单的文件服务和某些安全性特性。随着用户要求的增加，现代网络操作系统提供了更为广泛的服务。目前，常用的网络操作系统有：Novell公司的NetWare；Microsoft的WindowsNT/2000；带有网络功能的UNIX。109计算机网络基础杜煜Windows2000产品系列Standard