《计算机网络基础与应用》局域网

第四章局域网目录【知识目标】1．掌握局域网的概念及局域网标准。2．掌握局域网的介质访问控制方式。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。【技能目标】1．能够清晰描述局域网的各种介质访问控制方法的区别和特点。2．能够说明传统以太网和交换式以太网的区别和特点。3．能够举例说明虚拟局域网的概念及应用情况。4．1局域网概述局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种应用广泛的计算机网络，在有限的地理范围内（一般不超过10公里），一个机房、一栋大楼、一个学校或一个单位内部的计算机、外设和各种网络连接设备互联在一起，实现数据传输和资源共享的计算机网络系统。局域网的始于20世纪70年代，以太网（Ethernet）是其典型的代表。1．

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管理。局域网协议简单，结构灵活，建网成本低，工作站的数量一般在几十台到几百台之间，管理和扩充都方便。2．局域网的层次结构1．物理层物理层涉及在通信线路上传输的二进制比特流，主要作用是确保在一段物理链路上正确传输二进制信号，完成信号的发送与接收、时钟同步、解码与编码等功能。2．数据链路层（1）逻辑链路控制子层（LLC子层）（2）介质访问控制子层（MAC子层）。MAC子层进行信道分配，解决信道争用问题。4．1．3局域网的标准IEEE802又称为LMSC（LAN/MANStandardsCommittee，局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层中定义的服务和协议，对应OSI网络参考模型的最低两层（即物理层和数据链路层）。IEEE802系列标准4．2802.3的介质访问控制方法通信是共享传输介质的，采用广播式通信方式。4．2．1载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）冲突（Collision）冲突域2．载波监听多路访问/冲突检测工作原理先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机，然后再说；注：“听”，即监听、检测之意；“说”，即发送数据之意。2．载波监听多路访问/冲突检测工作原理4．2．2令牌访问控制令牌（Token）技术使站点能轮流发送数据，解决了这种不确定性，每次轮到的时候只能发送一帧，这种循环协调的机制称为令牌传递。3．令牌帧和数据帧的格式4．FDDI光纤网4．3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，IEEE802.3标准给出了以太网的技术规范（10Mbps）。广播式的传输以太网规范在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度或电缆的类别，Base表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。选项10Base510Base210Base-T10Base-F10Broad36传输介质50Ω同轴电缆50Ω同轴电缆双绞线光纤75Ω同轴电缆网段长（m）50018510020001800段站点数10030

33100电缆直径10mm5mm(0.4-0.6)mm62.5/125μm15mm拓扑结构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803.3802.3a802.3i802.3i802.3b4．3．1以太网的帧格式4．3．2标准以太网技术1．10Base5规范2．10Base2规范3．10Base-T规范4．10Base-F规范10Base-F规范是使用光纤作为传输介质的标准。IEEE802.3中规定每条传输线路都使用一条光纤，每条光纤采用曼彻斯特编码传输一个方向上的信号。每一位数据经编码后，转换为光信号，可以用有光表示电信号中的高电平，无光表示电信号中的低电平。4．3．3以太网的发展1．快速以太网（100M以太网）标准传输介质特性网段长（m）100Base-TX2对5类UTP100Ω1002对STP150Ω100100Base-FX1对单模光纤8/125μm400001对多模光纤62.5/125μm2000100Base-T44对3类UTP100Ω100100Base-T22对3类UTP100Ω1002．100M以太网和10M以太网比较100M以太网和10M以太网的MAC帧结构、长度和校验机制相同；介质访问控制方式相同，都采用CSMA/CD；组网方法相同。这样，从10M以太网升级到100M的快速以太网很容易实现，成本较低。10M以太网的工作频率是25MHz，100M以太网的工作频率是125MHz。3．千兆以太网标准传输介质特性网段长1000Base-SX50μm多模光纤短波长激光全双工最长传输距离550m62.5μm多模光纤全双工最长传输距离2750m1000Base-LX9μm单模光纤长波长激光全双工最长传输距离550m50μm，62.5μm多模光纤全双工最长传输距离3000m1000Base-CX同轴电缆

最长传输距离25m1000Base-T5类UTP

最长传输距离100m4．3．4交换式以太网交换式以太网是以交换机（switch）为中心构成，是一种星型拓扑结构的网络。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非常广泛。2．交换式以太网点到点的传输4．3．5局域网连接设备

局域网的网络连接设备，根据设备在网络中工作的层次不同，分为:

物理层的是中继器和集线器，

数据链路层的网桥和二层交换机，

网络层的路由器和三层交换机，传输层及以上的是网关，

连接电脑与网络设备的是网卡。1．网卡2．集线器广播式通信3．交换机点到点式通信4．4虚拟局域网虚拟局域网是建立在物理网络基础上的一种逻辑子网，虚拟局域网技术使局域网的组网灵活多变。1．虚拟局域网的定义虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork，VLAN）是以交换式网络为基础，把网络上的站点分成若干个逻辑工作组，每个逻辑工作组就是一个VLAN。VLAN的标准在IEEE802.1Q中有详细的定义。VLAN与使用网桥或交换机构成的一般逻辑子网的最大区别就是不受地理位置的限制，自由组网。例如2．虚拟局域网的应用（1）需要对广播数据包进行隔离操作，数据包只发送给某些特定的网段，避免网络中发生广播风暴。（2）由于公司人员增加，网络站点扩充，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。（3）公司里的一些关键部门有特殊的安全需要，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。3．虚拟局域网的特点（1）网络结构灵活，变化多样。（2）减少网络流量，节约带宽。（3）提高网络安全性。（4）简化网络管理。（5）设备投资少。4．虚拟局域网的帧格式4虚拟局域网的划分1．基于端口的VLAN2．基于MAC地址的VLAN3．基于网络层协议的VLAN4．基于IP组播的VLAN5．按策略划分VLAN6