局域网组网原理-全

1、本章学习目标：,了解：局域网的技术特点、拓扑结构类型与应用特点 掌握：局域网的基本组成 掌握：常用传输介质的分类和选型 了解：局域网的模型、标准、访问控制方式和工作原理 掌握：局域网设计的基本原则 掌握：典型以太网组网技术,本章学习目标：,掌握：共享式高速以太网组网技术 掌握：交换式以太网组网技术 掌握：虚拟局域网的基本原则和实现条件和划分方法 掌握：无连局域网的标准和组网技术 了解：局域网的结构化综合布线的基本概念和基本组成,4.1 局域网概述,4.1.1 局域网的定义 局域网（local area network，LAN）是一种小范围内（一般为几公里），以实现资源共享、数据传递和彼此通信为基本目的，由网络结点（计算机或网络连接）设备和通信线路等硬件按照某种网络结构连接而成的，配有相应软件的高速计算机网络。,4.1.2 局域网的主要特点和功能,1. 局域网的特征 （1）共享传输信道 （2）高传输速率 （3）有限传输距离 （4）低误码率 （5）连接规范整齐 （6）用户集中，归属与管理单一,4.1.2 局域网的主要特点和功能,（7）采用多种传输介质及相应的访问控制技术 （8）一般采用分布

2、式控制和广播式通信 （9）简单的低层协议 （10）易于安装、组建和维护,4.1.2 局域网的主要特点和功能,局域网的功能 （1）资源共享 资源共享主要指系统中的软件、硬件，以及数据和信息等资源的共享。 （2）通信交往 通信交往主要指各种形式的数据、文件等的传输。,局域网的典型分布区域, 同一房间内的所有主机，覆盖距离为10m的数量级。 同一楼宇内的所有主机，覆盖距离为100m的数量级。 同一校园、厂区、院落内的所有主机，覆盖距离为1000m的数量级。,4.1.3 局域网的四大实现技术,一个实用的局域网通常涉及以下四项基本网络技术： 网络拓扑结构 传输介质和介质的访问控制方式 通信协议 布线技术,4.2 局域网的拓扑结构,1. 局域网拓扑结构的分类 （1） 逻辑拓扑结构 （2） 物理拓扑结构 2. 局域网拓扑结构的选择原则 网络的拓扑的选择将直接影响网络的投资、运行速率、安装、维护和诊断等性能。,4.2.1 总线拓扑,1. 总线拓扑的结构 “总线”（bus topology）拓扑结构如图4-1所示。,图4-1 图4-2 总线拓扑结构的应用,4.2.1 总线拓扑,“总线”拓扑结构的应用特点

3、 适用场合 适用于小型办公自动化系统、实验室、游戏厅等低负荷，实时性要求不高的环境。 网络范例 10BASE5、10BASE2以太网。,4.2.2 环型拓扑,环型拓扑如图4-3所示；其实际应用的连接如图4-4所示。 1.“环型”拓扑的结构,图4-3 图4-4 环型拓扑应用,4.2.2 环型拓扑,“环型”拓扑结构的应用特点 3. 适用场合 这种拓扑结构曾经被广泛地用于局域网主干网。 4. 网络范例 IBM令牌环网（Token-Ring），以及FDDI光纤分布式接口的环型网络。,4.2.3 星型拓扑,星型拓扑（star topology）的结构如图4-5；实际应用结构如图4-6所示。 1. “星型”拓扑的结构,图4-5 图4-6 星型拓扑应用 （交换机或集线器组成的以太网）,4.2.3 星型拓扑,星型拓扑的拓扑结构问题 3.“星型”拓扑结构的应用特点 4.适用场合 5.网络范例 10/100/1000BASE系列使用集线器或交换机的共享式或交换式以太网。,4.2.4 树型拓扑,1.“树型”拓扑的结构 树型拓扑（Tree Topology）结构如图4-7，它可以看成是星型拓扑的扩展，其应用结

4、构如图4-8。 2.“树型”拓扑结构的应用特点 3.适用场合 树型拓扑属于集中控制式网络，适用于分级管理的场合，或者是控制型网络。 4.网络范例 10/100/1000BASE使用集线器或交换机的共享式或交换式以太网，以及使用ATM交换机组成的分层网络等。,4.2.4 树型拓扑,图4-7 树型拓扑结构 图4-8 树型拓扑应用 （交换机或集线器组成的以太网）,4.3 局域网的基本组成,局域网的软件系统 网络操作系统、网络管理软件和网络应用软件等3类软件。 局域网的硬件件系统 网络服务器、网络客户机或工作站、网卡、网络传输介质和网络共享设备等几个部分。 局域网中的其他组件 网络资源。 用户。 协议。,4.3.1 网络服务器,按网络服务器的功能分类 主干服务器； 功能（专用）服务器； 应用（程序）服务器。,4.3.1 网络服务器,按服务器技术分类 （1）服务器技术 多处理机技术。 总线能力。 内存。 磁盘接口和容错技术。 其他常用的服务器技术：还有设备的热插拔技术、双机热备份、集群技术等。,4.3.1 网络服务器,（2）服务器硬件类型 通用服务器。 专用型（功能型）服务器。 Web（WWW）

5、服务器。 FTP服务器。 Email服务器。,4.3.1 网络服务器,网络主干服务器 运行和安装了网络操作系统。 网络管理员通过主干服务器对网络中的各种对象，进行全方位的集中、可靠管理。 是实现网络中软件、硬件和数据信息资源共享和集中管理的主要计算机。 主干服务器对处理能力、内存容量与类型、硬盘容量和可靠性等均有较高的要求。可以选择硬件功能强大的通用服务器。,功能（专用）服务器,目前，人们从不同的角度，根据服务器作用的不同，对网络服务器进行了分类。 （1） 通信和远程访问服务器 （2） WWW（Web）服务器 （3） DNS服务器 （4） DHCP服务器 （5） 打印服务器 （6） VOD服务器（视频点播）,4.3.1 网络服务器,网络的应用服务器 网络的应用服务器主要用于网络的各种应用系统。如，通过Excel应用服务器，ERP（企业的资源管理）、OA、CRM（顾客关系管理）、SCM（供应链关系管理）等管理信息系统。,4.3.1 网络服务器,6. 网络服务器物理设备的选择和配备 （1） 集成的服务器 （2） 专用的服务器 7. 选购网络服务器时需要考虑的主要因素 价格因素。 系统的开放

6、性、系统的延续性、可扩展性、互连性能、应用软件的支持、性能价格比的合理性，生产厂商的技术支持以及等各种因素。 主流品牌；足够的高质量内存；高品质的硬盘；以及所依赖的网络操作系统等。,4.3.2 客户机或工作站,在网络中，用户连入网络的计算机就是客户机，也被称为工作站。 1. 网络客户机（工作站）应具有的功能 2. 网络客户机（工作站）的类型 3. 网络客户机（工作站）的配置要求 （1） 硬件条件 （2） 软件条件,4.3.3 网络适配器,“网络适配器”（network adapter），又称为网络接口卡（network interface card），简称网卡或NIC。网卡是网络设备的通信接口，一般安装在每台服务器或者客户机的扩展插槽中。 1. 网络适配器的组成与连接,4.3.3 网络适配器,网卡的组成：如图4-9所示，由CPU、RAM、ROM和I/O接口等组成。 网卡与LAN的连接：网卡通过传输介质的接口与局域网连接。在传输介质中，信号以串行方式传输。 网卡与计算机的连接：网卡通过计算机内主板上的I/O总线与计算机连接。在计算机的I/O总线上，信号以并行方式传输。,图4-9 网卡的结

7、构示意图,网络适配器的基本功能,网卡工作在OSI模型的第2层，它实现“物理层”和“数据链路层”的功能。 （1） 网卡的工作流程 发送端计算机：网卡负责将计算机待发送的数据转换为能够通过传输介质传送的信号，并通过传输介质传递信号到目的设备。 接收端的计算机：网卡负责接收传输介质传递过来的信号，并将其转换为计算机能够处理的信息。,网络适配器的基本功能,（2） 网卡的功能 从功能来说，网卡相当于广域网的通信控制处理机，通过它将工作站或服务器连接到网络上，实现网络资源共享和相互通信。此外，网卡还负责工作站与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，接收和执行工作站与服务器送来的各种控制命令，完成物理层和数据链路层的功能。,网 卡 的选购与安装,3. 选购网络适配器时应考虑的因素 速率 计算机总线接口类型 支持的网络类型和电缆接口 其他因素 4. 安装和配置网络适配器 硬件连接设置 软件驱动安装,4.3.4 传输介质,在局域网中常用的是双绞线、同轴电缆和光导纤维3种。 1. 选择传输介质应考虑的具体因素 成本。 安装的难易程度。 容量。 衰减及最大距离。 抗干扰能力：主要指电磁干扰（。 网络拓扑

8、结构。 网络连接方式：。 环境因素：地理分布、气象影响、环境温度、结点间距等。,双绞线（Twisted Pairwire，TP）,双绞线电缆为无屏蔽双绞线（UTP）和有屏蔽双绞线（STP）2种。这两大类中又分为100欧姆电缆、双体电缆、大对数电缆、150欧姆屏蔽电缆。 （1） 双绞线的物理结构 网络中常用的是4对双绞线电缆，如图4-10所示。,图4-10 4对8根双绞线（UTP和STP）,4.3.4 传输介质,（3）有屏蔽双绞 （4）双绞线的传输距离:单段距离为100米。 3. 同轴电缆 （1）同轴电缆的物理结构 （ 2）同轴电缆的分类和性能参数 （3）常用基带同轴电缆的应用特点 （4）同轴电缆的传输距离,图4-11 电缆的结构和外形,4. 光导纤维电缆,光导纤维电缆（optical fiber），简称光纤电缆、光纤或光缆。它是一种用来传输光束的细软而柔韧的传输介质。光导纤维电缆通常由一捆纤维组成，因此得名“光缆”。 （1） 光导纤维电缆的物理结构,图4-12 光纤电缆的物理结构,4. 光导纤维电缆,（2）光纤通信系统的工作原理 光纤通信系统是以光波为信号的载体、光导纤维为传输介质的通

9、信系统。光纤通信系统由光纤、光发送机和光接收机等部分组成，参见图4-14。,图4-14 光纤通信系统工作示意图,4. 光导纤维电缆,（3）光导纤维电缆的分类与性能参数 （4）光纤电缆的接口与常用设备 （5）光导纤维电缆的主要应用特点 光纤与其他传输介质的比较，参见表4-2。 （6）光导纤维电缆的应用场合 （7）光纤的传输距离 光纤中的信号衰减极小，在不安装光纤中继器的条件下，其最大传输距离为68千米。,5. 无线（自由）传输介质,无线传输介质，简称无线（自由或无形）介质，或空间介质。无线传输介质通过空气进行信号传输。根据电磁波的频率，无线传输系统大致分为广播通信系统、地面微波通信系统、卫星微波通信系统和红外线通信系统。因此，对应的3种无线介质是无线电波（30MHz 1GHz）、微波（300MHz 300GHz）、红外线和激光。,5. 无线（自由）传输介质,（1） 无线电波通信 （2） 无线电微波通信 1）面微波接力通信,图4-15 地面微波接力通信示意图,5. 无线（自由）传输介质,2） 卫星通信 卫星通信是利用静止的地球与同步卫星作为中继站的微波接力通信系统。地面系统通常采用定向抛物天线。卫星微波通信系统也具有：通信容量大、传输距离远、覆盖范围广等优点，因此，特别适用于全球通信、电视广播，以及地理环境恶劣的地区使用。 随着网络技术和移动通信技术的普及，无线通信技术的应用随之增加。目前的无线局域网已经广泛地作为有线局域网的补充，被广泛用在移动办公场合。,4.4 局域网的模型与工作原理,4.4.1 局域网的模型和标准 1. IEEE 802参考模型 IEEE 802委员会负责制定局域网的标准化，并制定了IEEE802局域网参考模型。该模型只制定了对应于OSI参考模型的下两层规范，即物理层和数据链路层的规范。此外，IEEE802还将数据链路层进一步划分为逻辑链路子层和介质访问控制子层，参见表4-3。,4.4 局域网的模型与工作原理,（1）物理层 （2）IEEE 802 LAN的数据链路层 介质存取控制（MAC）子层的功能：控制对传输介质的访问。MA

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