计算机网络技术与应用（第4版）课件 第3章 局域网

第三章局域网目录3.1局域网概述3.2以太网3.3交换式局域网3.1.1局域网的组成局域网的组成也包括硬件部分和软件部分。局域网资源硬件主要是指服务器、工作站及各种共享的外围设备如打印机、传真机等，通信硬件主要是指通信线路和网卡、集线器、交换机、路由器、无线AP等通信设备。局域网的软件主要包括网络操作系统和通信协议。3.1.2局域网的分类按照网络中计算机之间的关系，局域网可划分为对等网和客户-服务器网络；如果从应用角度划分，局域网又可划分为家庭网、企业网等；按照技术规范划分，局域网可划分的种类较多，其中占主导地位的有4种类型，分别是以太网（Ethernet）、令牌环网（TokenRing）、令牌总线（TokenBus）和光纤分布式数据接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）。对等网和客户-服务器网络（1）对等网在对等网中没有专门的计算机充当服务器，并且通常也没有管理员负责维护网络，每一台计算机的用户自己决定该计算机上的哪些数据在网络上共享，安全性也由每一台计算机上的本地目录数据库提供。在这种网络中，每一台计算机都是一种平等的关系。（2）客户机-服务器网络随着网络规模的扩大，对等网已不能满足日益增长的资源需求。而客户机-服务器网络会配置专用的、经过优化的计算机充当服务器，以便处理来自客户机的请求。有时为了确保每个任务都能及时有效的完成，可配置多台服务器以降低单个服务器所承受的负载。客户机-服务器网络已成为组网的标准模型，这类网络也方便对客户机进行统一管理和控制。家庭网和企业网（1）家庭网家庭网，一般指的是在一个家庭内部或学生宿舍内部组建的微型局域网，它们一般是对等网，组网的目的仅是为了共享、传递数据或者共享Internet。（2）企业网企业网，也叫校园网或者园区网，通常指一个企业或一所学校将机构内不同部门在不同的楼群或园区中建立的局域网连接起来形成的网络。2.1.3数据通信系统数据通信是指依据通信协议，利用数据传输技术（模拟传输或数字传输）在两个功能单元之间传递信息。目录3.1局域网概述3.2以太网3.3交换式局域网3.2.1以太网的特点以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switch）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型拓扑，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。以太网结构简单，易于实现，技术相对成熟，网络连接设备的成本越来越低。3.2.2以太网的发展（1）10Mbps以太网（2）100Mbps以太网（3）千兆位以太网（4）万兆位以太网3.2.3CSMA/CD传统的以太网采用“共享介质”的工作方式。为了实现对多结点使用共享介质发送和接收数据的控制，以太网技术中采用冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法来进行介质访问控制。先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。

3.2.4MAC地址MAC（MediaAccessControl）地址在网络中唯一标识一个网卡，每个网卡都需要并拥有唯一的一个MAC地址。一块网卡的MAC地址是具有全球唯一性的，类似每个公民都会拥有唯一的身份证号。构成和表示方法一个MAC地址有48bit，6Byte，12位的十六进制数组成。MAC地址分类单播MAC地址：也称为物理MAC地址。广播MAC地址：全1的MAC地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）用来表示局域网上的所有终端设备。组播MAC地址：除广播地址外，第7bit为1的MAC地址为组播MAC地址（例如01-00-00-00-00-00），用来代表局域网上的一组终端。3.2.5以太网帧结构以太网技术所使用的帧称为以太网帧（EthernetFrame），或简称以太帧。EthernetⅡ以太帧（1）DMAC：6字节，目的MAC地址，6字节，该字段标识帧的接收者。（2）SMAC：6字节，源MAC地址，6字节，该字段标识帧的发送者。（3）Type：2字节，协议类型。常见值有0x0800：InternetProtocolVersion4(IPv4)；0x0806：AddressResolutionProtocol(ARP)。IEEE802．3LLC以太帧逻辑链路控制（LogicalLinkControl，LLC）由目的服务访问点（DestinationServiceAccessPoint，DSAP）、源服务访问点（SourceServiceAccessPoint，SSAP）和Control字段组成。（1）DSAP（2）SSAP（3）Ctrl（4）SNAP最小帧长以太网口的最大传输单元是1500字节，即MTU=1500B，以太网中，最小帧长为64字节，这是由最大传输距离和CSMA/CD机制共同决定的。目录3.1局域网概述3.2以太网3.3交换式局域网3.3.1交换式局域网基本结构交换式局域网的核心设备是交换机，交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。典型的交换式局域网是交换式以太网（SwitchedEthernet），它的核心部件是以太网交换机（EthernetSwitch）。以太网交换机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质的以太网集线器（Hub）连接。3.3.2局域网交换机的工作原理图中的交换机有6个端口，其中端口1、4、5、6分别连接了结点A、结点B、结点C与结点D，那么交换机的端口号/MAC地址映射表就可以根据以上端口号与结点MAC地址的对应关系建立起来。如果结点A与结点D同时要发送数据，那么它们可以分别在以太网帧的目的地址字段（DA）中填上该帧的目的地址。3.3.3交换机的帧转发方式交换机对帧的处理动作有三种：泛洪（Flooding）、转发（Forwarding）、丢弃（Discarding）以太网交换机的帧转发方式可以分为以下三类：直接交换（CutThrough）、存储转发（StoreandForward）、改进直接交换3.3.4交换机局域网的技术特点（1）交换传输延迟小从传输延迟时间的量级来看，局域网交换机为几十微秒，传统的网桥为几百微秒，路由器为几千微秒。（2）传输带宽高（3）允许10Mbps与100Mbps