计算机网络管理之初识局域网.ppt

1、第1章 初识局域网,第1章 初识局域网,教学目标：通过本章的学习，要求读者了解 计算机网络的形成与发展， 理解计算机网络的概念、功能和分类， 了解计算机网络的新技术和发展趋势， 熟悉局域网的特点、类型， 熟悉局域网的拓扑结构和工作模式， 熟练掌握网络系统的组成结构， 为后续章节的学习打下基础。,第1章 初识局域网,教学目标：,计算机网络的概念 计算机网络的分类 局域网拓扑结构 局域网的功能 局域网的类型 局域网的工作模式 计算机网络系统的组成,1.1 计算机网络基础 1.2 局域网技术 1.3 新型局域网技术介绍 1.4 常 用 术 语,第1章 初识局域网,1.1 计算机网络基础,1.1.1

2、计算机网络的形成与发展 1.1.2 计算机网络的概念 1.1.3 计算机网络的功能 1.1.4 计算机网络的分类 1.1.5 计算机网络系统的组成,1.1.1 计算机网络的形成与发展,计算机网络从出现到发展成熟共经历了以下3个阶段: (1)以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机系统。 (2)多个主计算机通过通信线路互联形成计算机网络的雏形。 (3)统一的网络体系结构，形成真正的计算机网络。,1.1.2 计算机网络的概念,一般认为，计算机网络是指将地理位置不同且具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实

3、现资源共享和信息传递的计算机系统。 “地理位置不同”是指计算机网络中的计算机通常都处于不同的地理位置。 “功能独立”是指相互连接的计算机之间不存在互为依赖的关系。 为了在功能相对独立的计算机之间实现有效的资源共享和信息传递，还必须提供具备网络软、硬件资源管理功能的系统软件，这些软件就是网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议。,1.1.3 计算机网络的功能,1、资源共享。资源共享是计算机网络的基本功能之一。计算机网络的资源主要包括硬件资源和软件资源。资源共享功能不仅使得网络用户可以克服地理位置上的差异，共享网络中的资源，还可以充分提高资源的利用率。 2、数据传送。数据传送是计算机网络的另一项基

4、本功能。它包括网络用户之间、各计算机之间以及用户与计算机间的数据通信。 3、均衡负载和分布式处理 。所谓均衡负载是指当网络中某个节点的负载过重时，新的作业可以通过网络传送到网络中其他较为空闲的计算机系统去处理。分布式处理则是指当网络中的某个节点其性能不足以处理某项复杂的计算或数据处理任务时，可以通过调用网络中的其他计算机，通过分工合作来共同完成的处理方式。利用均衡负载和分布式处理功能可以提高系统的可用性与可靠性。,4、数据信息的集中和综合处理。以网络为基础，用户可以将从不同计算机终端上得到的各种数据收集起来，并进行整理和分析等综合处理。 上面所列举的计算机网络功能不是完全独立存在的，它们之间存

5、在相辅相成的关系。以这些功能为基础，可以在网络上开发出许许多多的应用。,1.1.4 计算机网络的分类,图1-2 有线网络,图1-3 无线网络,1、 按通信所使用的介质分类 按通信所使用的介质分为有线网络和无线网络。所谓有线网络， 是指采用光纤、双绞线、同轴电缆等有形的传输介质组建的网络， 如图1-2所示；而使用微波、红外线等无线传输介质作为通信线路 的网络就属于无线网络，如图1-3所示。,1.1.4 计算机网络的分类,2、 按网络的使用对象分类 按网络的使用对象分为公众网络和专用网络。公众网络是指开放的用于为公众提供网络服务的网络，如Internet；而专用网络是指专门为特定的部门或应用而设计

6、的网络，如银行系统的内部网络。 3、 按网络传输技术分类 按网络传输技术分为广播式网络和点到点式网络。所谓广播式网络(Broadcast Network)是指网络中所有的计算机共享一条通信信道。广播式网络在通信时具备两个特点：一是任何一台计算机发出的消息都能够被其他连接到这条总线上的计算机收到；二是任何时间内只允许一个节点使用信道。而在点到点网络(Point-to-Point Network)中，由一条通信线路连接两台设备，为了能从源端到达目的端，这种网络上的数据可能需要经过一台或多台中间设备。,1.1.4 计算机网络的分类,4、 按地理覆盖范围分类。按地理覆盖范围，将网络划分为广域网、城域网

7、和局域网。按地理覆盖范围对网络类型进行划分是目前最为常见的一种计算机网络分类方法。 （1）局域网(LAN，Local Area Network)的覆盖范围大约是几公里以内，如一幢大楼内或一个校园内。局域网通常为使用单位所有。学校的实验室或中、小型公司的网络通常都属于局域网，如图1-4所示。 （2） 城域网(MAN，Metropolitan Area Network)的覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主要是满足城市范围内的联网需求。例如，将某个城市中所有中小学计算机互联起来所构成的网络就可以称为教育城域网，如图1-5所示。,1.1.4 计算机网络的分类,图1-4 局域网,图1-5 城域网,1.

8、1.4 计算机网络的分类,（3）广域网(WAN，Wide Area Network)的覆盖范围一般是几十公里到几千公里以上，它能够在很大的范围内实现资源共享和信息传递。大家所熟悉的国际互联网(Internet)，就是广域网中最典型的例子，如图1-6所示。,图1-6 广域网,1.1.4 计算机网络的分类,1.1.5 计算机网络系统的组成,计算机网络系统包括网络软件系统和网络硬件系统，它们是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，网络硬件的选择对网络起着决定性作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。 1、 网络硬件。网络硬件是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将计算机及其附属

9、硬件设备与网络中的其他计算机系统连接起来。网络硬件通常包括以下设备。 （1）网络服务器 网络服务器其实就是一台高性能的计算机，它主要用于网络管理、运行服务程序、处理各网络工作站的功能请求。 (2) 网络工作站 网络工作站(Workstation)也叫客户机。广义上讲，联入网络的任何计算机都是工作站，它们可以由服务器进行管理也可以单独工作，享受服务器提供的服务。,1.1.5 计算机网络系统的组成,（3）网络接口设备 网络接口设备是指用来连接计算机(服务器或工作站)和通信线路的设备，如网卡、调制解调器(Modem)等 。 （4）网络通信设备 网络通信设备包括网络通信中的线路和控制设备。线路有时也叫

10、做“传输介质”或“传输媒体”，主要是电缆、双绞线和光纤等，它们主要完成数字或模拟信号的传递工作；控制设备主要包括集线器、交换机和路由器等，主要完成信号的放大、数据交换和路径选择等。,1.1.5 计算机网络系统的组成,2、网络软件 网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。网络软件主要包括网络操作系统和网络通信协议两部分，有些专家认为，网络软件也应该包括网络管理和网络应用软件。 （1） 网络操作系统 网络操作系统(NOS，Network Operating System)是使网络中各计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务的软件和有关规则的集合。大家常用的Windows系列

11、操作系统就是典型的网络操作系统。 （2） 网络通信协议 网络通信协议(Protocol)是一种特殊的软件，是为了实现网络中的通信或数据交换而建立的规则、标准或约定，是计算机网络实现其功能的最基本机制。,1.1.5 计算机网络系统的组成,（3）网络管理及网络应用软件 网络管理软件是用来对网络资源进行管理和对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件。 有效配置和使用网络软件可以使网络系统充分发挥其资源共享、沟通交流的功能，以确保网络中不同系统之间能够可靠、有效地相互通信和合作。,1.2 局域网技术,1.2.1 局域网的特点 1.2.2 局域网的拓扑结构 1

12、.2.3 局域网的类型 1.2.4 局域网的工作模式,1.2.1 局域网的特点,局域网通常为一个单位所拥有，地理范围和站点数目均有限。局域网具有以下特点。 1、 网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十千米，甚至只在一个园区、一幢建筑或一个房间内。 2、 数据的传输速率比较高，目前大多数局域网的速度都达到了100Mbps，许多局域网的主干网速已达到1Gbps、10Gbps。 3、 具有较低的延迟和误码率，其误码率一般为10-810-11。 4、 局域网的经营权和管理权属于某个单位所有。 5、 局域网安装、维护较为容易，且易于扩充，建网成本低、周期短。,1.2.2 局域网的拓扑结构,由于局域网

13、设计的主要目标是覆盖一个公司、一所大学或一幢甚至几幢大楼的“有限的地理范围”，因此它在基本通信机制上选择了“共享介质”方式和“交换”方式。局域网在传输介质的物理连接方式、介质访问控制方法上形成了自己的特点，在网络拓扑上主要有以下几种结构。 1、星形拓扑(Star-Topology) 星形拓扑是目前比较流行的一种局域网结构，这种结构是因为网络中的各工作站节点设备通过一个网络中央节点(如集线器或交换机)连接在一起，各节点呈星状分布而得名，如图1-7所示。星形拓扑以中央节点为中心，执行集中式通信控制策略，因此，中央节点相对复杂，而各个站点的通信处理负担都很小，又称集中式网络。,1.2.2 局域网的拓

14、扑结构,图1-7 星形拓扑结构,星形拓扑的优点是结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易。 星形拓扑的缺点是每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆，因此费用较高；如果中央节点产生故障，则全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。 星形拓扑广泛应用于网络中智能集中于中央节点的场合。目前在传统的数据通信中，这种拓扑还占支配地位。,1.2.2 局域网的拓扑结构,图1-8 总线型拓扑结构,2、总线型拓扑(Bus-Topology) 总线型拓扑采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或总线上。任何一个站点发送的信息都可以沿着介质传播，而且能被所有其他的站

15、点接收，如图1-8所示。,1.2.2 局域网的拓扑结构,总线型拓扑的优点是结构简单，实现容易；易于安装和维护；价格低廉，用户站点入网灵活。但总线型拓扑结构有很大的缺点，就是传输介质故障难以排除，并且由于所有节点都直接连接在总线上，因此任何一处故障都会导致整个网络的瘫痪。随着对局域网安全可靠、易于维护的要求越来越高，目前这种网络拓扑正在被淘汰。 3、 环形拓扑(Ring-Topology) 环形拓扑是将通信链路首尾相连形成一个闭合的环，如图1-9所示。这种拓扑结构的网络实现非常简单，投资最小，没有价格昂贵的节点集中设备，所以这种网络所能实现的功能最为简单。环形网络的维护困难，任何一个节点出了故障

16、都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。同时，网络扩展性能差，如果要新添加或移动节点，就必须中断整个网络，在环的两端作好连接器才能连接。 鉴于这些弱点，在局域网实际的应用中，已经逐渐不采用环形网络这种拓扑结构了。,1.2.2 局域网的拓扑结构,图1-9 环形拓扑结构,1.2.2 局域网的拓扑结构,4、树形拓扑(Tree-Topology) 树形拓扑结构是星形拓扑结构和总线型拓扑结构的综合，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星形网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量上的限制。这种网络拓扑结构同时兼顾了星形网络与总线型网络的优点，而在缺点方面也得到了一定的弥

17、补，如图1-10所示。拓扑结构主要有以下特点： (1) 应用相当广泛。 (2) 扩展相当灵活。 (3) 维护较复杂。 (4) 速度较快。 因此，目前大多数大中型局域网都采用树形拓扑结构 。,1.2.2 局域网的拓扑结构,图1-10 树形拓扑结构,1.2.3 局域网的类型,1、 以太网 目前应用最广泛的一类局域网就是以太网(Ethernet)。 以太网是典型的总线型局域网，它的传输速率为10Mbps。以太网的核心技术是采用了一种叫做随机争用型介质访问的控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access with Collisio

18、n Detection)方法。这种方法规定了以太网中传输的数据要分成一个一个的小数据块，称为“帧(Frame)”，同时，还规定了这些帧的传输方法。所有采用这种数据传输方式和传输方法的网络都称作“以太网”。,1.2.3 局域网的类型,2、快速以太网 快速以太网的传输速率为100Mbps，它的物理布局与10Mbps传输速率的双绞线以太网极为类似。实际上快速以太网可以看作传统以太网的第二代。介质访问控制方法仍然采用CSMA/CD，只是所使用的传输介质与信号编码方法与传统以太网不尽相同。 快速以太网具有以下特点： (1) 快速以太网是10Mbps双绞线以太网的扩展。10Mbps传输速率的双绞线以太网可

19、以很容易地升级为100Mbps的快速以太网。 (2) 快速以太网卡有很强的调节性，可以自动识别与它通信的网卡工作在10Mbps模式下还是工作在100Mbps模式下，然后将自身的传输速率调整为与对方相当的速率，而且快速以太网中允许有10Mbps的网卡存在。实际上，快速以太网常用于作互联局域网的主干网，二级网往往是10Mbps以太网，这样做既能提高整个网络系统的性能，又能节约一定的资金。如图1-6所示是一个典型的快速以太网与10Mbps以太网的混合网络。,1.2.3 局域网的类型,3、光纤分布式数据接口网 光纤分布式数据接口网(FDDI，Fiber Distributed Data Interfa

20、ce)采用光纤作为其传输介质，网络的传输速率可达100Mbps。FDDI是一种令牌环网，采用环形拓扑结构，使用Token Ring 作为共享介质的访问控制方法。使用环形拓扑结构网络的最大隐患是当环上某处出现故障，就会使整个网络出现瘫痪。为了解决可靠性问题，FDDI 将它的令牌环网设计成双环结构，保证了某一站点出现故障时，网络能够正常运行。FDDI有以下优点： (1) FDDI具有较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2km，最大站间距离为200km。 (2) FDDI具有较大的带宽，其设计带宽为100Mbps。,(3) FDDI具有对电磁和射频干扰的抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影

21、响，也不影响其设备。 (4) 光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的传输媒介。,1.2.4 局域网的工作模式,根据局域网中各计算机的位置和功能的不同，局域网可分为两种不同的工作模式：对等网和客户机/服务器网。 1、对等网(Peer-to-Peer) 对等网是非结构化地访问网络资源。对等网中的每一台设备可以同时是客户机和服务器。网络中的所有设备可直接访问数据、软件和其他网络资源。 “对等网”主要针对一些小型企业，因为它不需要服务器，所以对等网成本较低，但它只是局域网中最基本的一种，许多管理功能不能实现。 对等网构架简单，而且价格低，维护方便，可扩充性也好。,1.2.

22、4 局域网的工作模式,2、客户机/服务器网(C/S，Client/Server) 客户机/服务器网又叫服务器网络，在客户机/服务器网中，计算机划分为服务器和客户机。在这种模式中，一台或几台较大的计算机集中进行专项服务和共享资源的管理，被称为服务器，而将其他的应用处理工作分散到网络中其他客户机上去做，构成分布式的处理系统。服务器控制管理数据的能力已由文件共享方式上升为服务与数据管理方式。 客户机/服务器网多应用于大中型企业，它可以实现数据共享，对财务、人事等工作进行网络化管理，并可以召开网络化会议，它还提供了强大的信息服务功能(如WEB、FTP等)。客户机/服务器工作模式是一种非常实用的局域网构架方案。虽然它需要一台或多台高档服务器，成本较高，但对于企业而言，它的功能为企业的工作效率及业务工作带来了极大的方便，这远远超过了对它的投资。,1.3 新型局域网技术介绍,1.3.1 千兆位/万兆位以太网 1.3.2 无线局域网,1.3.1 千兆位/万兆位以太网,千兆位/万兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩展，其数据传输速率分别达到1Gbps和10Gbps。千兆位/万兆位以太网基本保留了原有以太网的帧结构，所