局域網(wǎng)組建與維護(hù)》-何曙輝-電子教第1章局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識.ppt

局域網(wǎng)組建與維護(hù),主編：何曙輝 中國水利水電出版社,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：將分布在不同地理位置上的具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，并配置網(wǎng)絡(luò)軟件（包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、通信協(xié)議和規(guī)程等）,以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源共享的系統(tǒng)，稱作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具有三個(gè)主要的組成部分： 1)若干具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)，且它們之間有相互共享某種資源的需求； 2)這些計(jì)算機(jī)之間必須有某種通信手段將其連接起來； 3)制定相互可確認(rèn)的通信協(xié)議或規(guī)程，使得功能獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間能相互通信。 從結(jié)構(gòu)上，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分成兩部分： 資源子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)； 通信子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成如圖1-1所示。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)的主要功能如下： 資源共享。 實(shí)現(xiàn)各種形式的數(shù)據(jù)信息的快速傳輸。 進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的集中和綜合處理。 提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。 能進(jìn)行分布式處理。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology)指的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理連接方式，按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為：總線型(Bus)、星型(Star)、環(huán)型(Ring)、樹型(Tree)、網(wǎng)狀(Mesh),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意如圖1-2所示。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,二、依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的作用范圍，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為：局域網(wǎng)(LAN，local area network)、廣域網(wǎng)(WAN,wide area network)、城域網(wǎng)(MAN,metropolitan area network)。 三、網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類 按交換方式來分類,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)三種 。 除了以上三種分類方法外,還可按所采用的傳輸媒體分為雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)、無線網(wǎng);按信道的帶寬分為窄帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng);按不同用途分為科研網(wǎng)、教育網(wǎng)、商業(yè)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 協(xié)議(protocol)是一套通信雙方共同遵守的規(guī)則集或約定，這些約定或規(guī)則使參與通信各方在通信內(nèi)容、通信方式及何時(shí)通信等方面相互配合，所以，協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要的、必不可少的組成部分。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由語法、語義和同步三個(gè)要素組成。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1）語法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； 2）語義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作及做出何種應(yīng)答； 3）同步：事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Architecture）是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各部件的功能及各部件之間的通信協(xié)議的集合。為了更好描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，目前常用層次結(jié)構(gòu)劃分技術(shù),通過分層可以把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題分解為較簡單的問題，使得每層的功能可以相對獨(dú)立，從而使復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題變得較容易處理。層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： 各層之間相對獨(dú)立，便于抽象。 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。 便于標(biāo)準(zhǔn)化。 層次接口清晰，便于功能模塊的劃分和實(shí)現(xiàn)。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1ISO/OSI參考模型。 OSI模型的每層的名字分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層,如圖1-3所示 OSI參考模型。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,2TCP/IP模型 TCP/IP模型有以下的四層：網(wǎng)絡(luò)訪問層（Network Access Layer）、網(wǎng)際互連層(internet Layer)、傳輸層(Transport Layer)和應(yīng)用層(Application Layer), 如圖1-4所示TCP/IP模型。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,3. OSI參考模型和 TCP/IP模型的對比。 OSI參考模型和TCP/IP模型是目前兩個(gè)最重要的網(wǎng)絡(luò)模型，OSI參考模型主要處理網(wǎng)絡(luò)不兼容的問題，TCP/IP模型主要在任何條件下可以通過任何通信介質(zhì)傳輸分組信息； 兩個(gè)模型都是分層模型，但兩者分層的方法并不相同，各成體系，OSI參考模型分七層，TCP/IP模型分四層； TCP/IP的應(yīng)用層相當(dāng)于OSI模型的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，TCP/IP的傳輸層相當(dāng)于OSI模型的傳輸層，TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)訪問層相當(dāng)于OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.2 局域網(wǎng)概述 按傳輸特性劃分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可粗略地分成兩大類：點(diǎn)到點(diǎn)(Point-to-Point)網(wǎng)絡(luò)和廣播(Broadcast)網(wǎng)絡(luò)。廣播網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)被網(wǎng)絡(luò)上所有機(jī)器共享的傳輸通道，在這個(gè)傳輸通道傳送的信息，都會(huì)被所有在網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)器所接收，局域網(wǎng)就是廣播網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)例，點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)常用于廣域網(wǎng)。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.2 局域網(wǎng)概述 1.2.1 局域網(wǎng)的特點(diǎn) 由一個(gè)單位擁有和維護(hù)，且覆蓋范圍和站點(diǎn)數(shù)量有限。 建造成本較低，技術(shù)較成熟。 數(shù)據(jù)傳輸率較高：101000 Mbps。 延遲時(shí)間較短和誤碼率(10-1110-8) 較低,因此，可靠性較高。 各站點(diǎn)平等共享網(wǎng)絡(luò)資源。 局域網(wǎng)的主要技術(shù)要素是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.2.2 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 1線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 總線型網(wǎng)絡(luò)采用單根傳輸線路作為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)上，這傳輸介質(zhì)被稱作總線，所有的站點(diǎn)設(shè)備通過總線連接在一起，任何一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信號都可以沿著總線傳播，而且能被其他所有站點(diǎn)接收。 2環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 每一站點(diǎn)與它左右相鄰的站點(diǎn)連接，首尾相接形成封閉環(huán)路，在這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)沿著同一個(gè)傳輸方向，繞著環(huán)路，依次在各個(gè)站點(diǎn)間傳輸，數(shù)據(jù)從一個(gè)站點(diǎn)傳送到另一個(gè)站點(diǎn)。 3星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 星型網(wǎng)絡(luò)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路接到中央結(jié)點(diǎn)的各站點(diǎn)組成的，通過中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)許多點(diǎn)到點(diǎn)連接，在局域網(wǎng)中，這種設(shè)備通常是集線器(Hub)或交換機(jī)(Switch)。在星型網(wǎng)絡(luò)中，可以非常容易地增加和減少設(shè)備，而不影響系統(tǒng)其他設(shè)備工作，任何一個(gè)連接只涉及到中心結(jié)點(diǎn)和一個(gè)站點(diǎn)；同時(shí)，單個(gè)站點(diǎn)的故障只影響一個(gè)站點(diǎn)，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此，星型網(wǎng)絡(luò)容易檢測和隔離故障，重新配置網(wǎng)絡(luò)也十分方便。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.2.3 局域網(wǎng)技術(shù) 局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法。 在局域網(wǎng)中，常用的介質(zhì)訪問控制方法有：帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(Carrier sense multiple access with collision detection ,CSMA/CD)、令牌總線(Token Bus)和令牌環(huán)(Token Ring)。以太網(wǎng)(Ethernet)采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD方法。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)、CSMA/CD和IEEE802.3 CSMA/CD的發(fā)送過程的工作原理如下： 1）由于以太網(wǎng)中的各個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收，為了避免沖突，每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽，判斷介質(zhì)空閑時(shí)，才允許發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 2）如果介質(zhì)已被其它站點(diǎn)占用，則繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 3）如果兩個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽到介質(zhì)空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突現(xiàn)象，這樣使得發(fā)送的數(shù)據(jù)幀都成為無效幀。為了避免沖突的發(fā)生，每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送過程中，必須檢測沖突是否發(fā)生，如果檢測到發(fā)生了沖突，則應(yīng)立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并發(fā)送一個(gè)簡短的阻塞信號，使以太網(wǎng)上的各個(gè)站點(diǎn)都知道已發(fā)生了沖突，然后隨機(jī)等待一段時(shí)間后，再重新爭用介質(zhì)，重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 因此，CSMA/CD的發(fā)送過程可以概括為：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)， 突停止，延時(shí)重發(fā)。以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法-CSMA/CD IEEE802委員會(huì)確定為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,3. 令牌環(huán)和IEEE802.5 令牌環(huán)(Token Ring)介質(zhì)訪問控制方法是一種查詢式的機(jī)制，通過在環(huán)型網(wǎng)上傳遞令牌的方式來實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)的訪問控制，這種介質(zhì)訪問控制方法規(guī)定了在環(huán)型網(wǎng)上的站點(diǎn)要獲得令牌才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果沒有獲得令牌，則必須等待。所謂令牌是一組特殊的比特，標(biāo)記為0111111，稱為空標(biāo)記，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)幀，需要等待令牌的到來，并截獲令牌，把空標(biāo)記換成忙標(biāo)記(0111110),發(fā)給環(huán)型網(wǎng)上的其他站點(diǎn)，然后獲得令牌的站點(diǎn)便可發(fā)送數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包括接收站點(diǎn)的地址，以標(biāo)識哪一站點(diǎn)應(yīng)接收此數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀在環(huán)上傳送時(shí)，不管幀是否是針對自己站點(diǎn)的，所有站點(diǎn)都進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，直到待回到數(shù)據(jù)幀的始發(fā)站點(diǎn)，并由該始發(fā)站點(diǎn)回收該數(shù)據(jù)幀，發(fā)送站點(diǎn)在發(fā)送完一數(shù)據(jù)幀后，應(yīng)該釋放令牌，以便其他站點(diǎn)可以使用介質(zhì)。 令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法被IEEE802委員會(huì)確定為IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,4. 典型以太網(wǎng)技術(shù) 以太網(wǎng)可以用不同的介質(zhì)，如同軸電纜、雙絞線或光纖等連接組網(wǎng)，也可以運(yùn)行在不同的傳輸速度，如：10Mbps、100Mbps或1000Mbps（1Gbps）等。 （1）10 Mbps以太網(wǎng)10Mbps以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有：10BASE5、10BASE2、10BASE-T,10BASE5采用粗同軸電纜，10BASE2采用細(xì)同軸電纜，10BASE-T采用3類、4類、5類或超5類的非屏蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair,UTP)。 （2）100 Mbps以太網(wǎng)100Mbps以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有：100BASE-TX、100BASE-FX,100BASE-TX采用5類或超5類的非屏蔽雙絞線,100BASE-FX采用多模光纖作為傳輸介質(zhì)，100Mbps以太網(wǎng)也被稱作快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。 （3）1000 Mbps以太網(wǎng) 1000Mbps以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有：1000BASE-X和1000BASE-T, 1000BASE-X采用多模光纖，工作在全雙工方式下，1000BASE-T采用超5類的非屏蔽雙絞線。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,4. 典型以太網(wǎng)技術(shù),第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1.2.4 無線局域網(wǎng)介紹 無線局域網(wǎng)(Wireless LAN,WLAN)是指利用射頻（Radio Frequency,RF）技術(shù)、以無線信道作傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。與有線局域網(wǎng)相比，無線局域網(wǎng)有以下的優(yōu)點(diǎn)： 安裝便捷，實(shí)施容易。 使用靈活、方便。 易于擴(kuò)展。 因此，無線局域網(wǎng)可以作為有線局域網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充，應(yīng)用在以下的情 形： 難以架設(shè)有線局域網(wǎng)的情況，如：大型的露天廣場。 臨時(shí)性局域網(wǎng)，如：展覽會(huì)場。 頻繁更換地點(diǎn)，如：學(xué)校圖書館閱覽室、教室等。 小公司辦公或家庭辦公(small office home office,SOHO)用戶或移動(dòng)辦公。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,1無線局域網(wǎng)概念 2無線局域網(wǎng)組網(wǎng)方式 WLAN的應(yīng)用主要有以下兩類情況： （1）獨(dú)立的WLAN 在這種方式下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有的站點(diǎn)都使用無線通信。在這種方式下可以使用AP(圖1-6b)，也可以不使用AP。在不使用AP時(shí)，各個(gè)用戶之間通過無線直接互連。但缺點(diǎn)是各用戶之間的通信距離較近，且當(dāng)用戶數(shù)量較多時(shí)，性能較差。(圖1-6a) （2）非獨(dú)立的WLAN在這種方式下，多個(gè)AP通過線纜連接在有線網(wǎng)絡(luò)上，無線站點(diǎn)也能夠訪問有線網(wǎng)絡(luò)的資源。這種的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)方式是最普遍采用的。,第1章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識,3 . 無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 為了協(xié)調(diào)和規(guī)范無線局域網(wǎng)的發(fā)展，無線局域網(wǎng)委員會(huì)制定并通過了一系列無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11,主要的標(biāo)準(zhǔn)如下： （1）IEEE802.11b: 最高的數(shù)據(jù)傳輸率為11Mbps