第3章局域網(wǎng)-高殿武

本章學(xué)習(xí)要求：掌握：局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)、組成和分類掌握：IEEE802參考模型、標(biāo)準(zhǔn)系列、令牌媒體訪問控制掌握：以太網(wǎng)的物理層和以太網(wǎng)MAC層協(xié)議掌握：交換式以太網(wǎng)和VLAN基本概念與技術(shù)原理了解：結(jié)構(gòu)化布線和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)踐:以太網(wǎng)組網(wǎng)實(shí)例、VLAN配置第3章局域網(wǎng)3.1局域網(wǎng)概述

局域網(wǎng)具有的幾個(gè)特征以資源共享為主要目的局域網(wǎng)絡(luò)的主要功能：（1）信息交換功能

（2）實(shí)現(xiàn)資源共享（3）數(shù)據(jù)信息的快速傳輸、集中和綜合處理（4）提高系統(tǒng)的可靠性（冗余線路與備份設(shè)備）

（5）有利于均衡負(fù)荷

第3章局域網(wǎng)局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸媒體和媒體（介質(zhì)）訪問控制方法3.1.1局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)局域網(wǎng)常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：星形、總線、環(huán)形和樹形1．拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)典型的傳輸媒體有：雙絞線、基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜和光纖、電磁波等2．傳輸媒體媒體訪問控制方法是指將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)的方法就是控制網(wǎng)上各工作站在什么情況下才可以發(fā)送數(shù)據(jù)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，如何發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)問題后如何處理等目前比較常用的媒體訪問控制方法有：CSMA/CD（帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問）TokenBus（令牌總線）TokenRing（令牌環(huán)）等3．媒體訪問控制1．局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件兩部分組成網(wǎng)絡(luò)硬件主要有：服務(wù)器、工作站、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接部件等。3.1.2局域網(wǎng)的組成和分類網(wǎng)絡(luò)連接部件主要包括：網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機(jī)等交換機(jī)采用交換方式進(jìn)行工作能夠?qū)⒍鄺l線路的端點(diǎn)集中連接在一起，并支持端口工作站之間的多個(gè)并發(fā)連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作站之間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，可以增加局域網(wǎng)帶寬，改善局域網(wǎng)的性能和服務(wù)質(zhì)量接到同一交換機(jī)的所有工作站都獨(dú)享其端口速率

網(wǎng)絡(luò)軟件包括：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議及相應(yīng)的協(xié)議軟件大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型局域網(wǎng)、環(huán)型局域網(wǎng)、星型局域網(wǎng)和混合型局域網(wǎng)等（2）傳輸介質(zhì)：有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)（3）訪問傳輸介質(zhì)的方法：以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線

（4）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：例如：Windows2000網(wǎng)

（5）按數(shù)據(jù)的傳輸速度：10Mbps局域網(wǎng)、100Mbps局域網(wǎng)、千兆局域網(wǎng)等（6）按信息的交換方式：交換式局域網(wǎng)、共享式局域網(wǎng)2．局域網(wǎng)的分類IEEE802標(biāo)準(zhǔn)1985年，IEEE公布了IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文本同年為美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）采納為美國國家標(biāo)準(zhǔn)后來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）經(jīng)過討論，建議將802標(biāo)準(zhǔn)定為局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單不需要路由選擇協(xié)議第三層以上的高層不再涉及實(shí)質(zhì)上是個(gè)通信子網(wǎng)3.2局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在IEEE802局域網(wǎng)參考模型中主要涉及OSI參考模型的下兩層：物理層規(guī)定了所使用的信號(hào)、編碼和傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路層IEEE802模型中將數(shù)據(jù)鏈路層分解為兩個(gè)子層：LLC子層：數(shù)據(jù)鏈路層的功能與硬件無關(guān)的部分MAC子層：與硬件有關(guān)的部分局域網(wǎng)的高層功能：由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)

3.2.1IEEE802參考模型LLC協(xié)議負(fù)責(zé)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)幀的封裝與解封裝尋址可靠性：差錯(cuò)控制和流量控制三種服務(wù)由高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC派生出來，只是沒有標(biāo)志字段F和幀檢驗(yàn)序列FCS

MAC子層負(fù)責(zé)物理尋址和介質(zhì)訪問控制同一個(gè)LLC子層能與其中任何一種訪問方式接口

3.2.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列OSIIEEE802高層協(xié)議IEEE802.10客戶在LAN中的安全與保密技術(shù)IEEE802.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)互連數(shù)據(jù)鏈路層IEEE802.2邏輯鏈路控制子層LLC介質(zhì)訪問控制子層802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5

TokenRing物理層CSMA/CD介質(zhì)TokenBus介質(zhì)TokenRing介質(zhì)IEEE802.1：LAN體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互連；IEEE802.2：邏輯鏈路控制子層的功能；IEEE802.3：CSMA/CD總線介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE802.4：令牌總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE802.5：令牌環(huán)網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE802.6：城域網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范；IEEE802.7：寬帶技術(shù)；IEEE802.8：光纖技術(shù)；IEEE802.9：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字子網(wǎng)ISDN技術(shù)；IEEE802.10：局域網(wǎng)安全技術(shù)；IEEE802.11：無線局域網(wǎng)；IEEE802.15：無線個(gè)域網(wǎng)1．令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制令牌環(huán)網(wǎng)采用環(huán)型物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)IEEE802.5令牌協(xié)議

工作方式

單令牌協(xié)議優(yōu)先級(jí)位（設(shè)定令牌的優(yōu)先級(jí)，最多8級(jí)）監(jiān)控站（環(huán)中設(shè)置中央監(jiān)控站可通過令牌監(jiān)控位執(zhí)行環(huán)維護(hù)功能）預(yù)約指示器（控制每個(gè)結(jié)點(diǎn)利用空閑令牌發(fā)送不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)幀所占用的時(shí)間）優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

FDDI（FiberDistributedDataInterface）3.2.3MAC子層的令牌媒體訪問控制2．令牌總線媒體訪問控制IEEE802.4定義了令牌總線媒體訪問控制方法令牌總線是在物理總線上建立一個(gè)邏輯環(huán)工作方式優(yōu)缺點(diǎn)

令牌環(huán)網(wǎng)和令牌總線網(wǎng)目前在局域網(wǎng)市場存量很少，但令牌媒體訪問控制方式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很多

3.3.1載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）1．CSMA方法CSMA的基本思想是：網(wǎng)絡(luò)上任一站要發(fā)送，先監(jiān)聽總線，若總線空閑，則立即發(fā)送；若總線正被占有，則等待某一時(shí)間間隔后（固定時(shí)間或隨機(jī)時(shí)間）再發(fā)送這種等待某一時(shí)間的做法就叫二進(jìn)制退避算法

根據(jù)監(jiān)聽后的退避策略，CSMA有3種不同的類型：1－堅(jiān)持

非（N－）堅(jiān)持

P－堅(jiān)持

CSMA廣泛應(yīng)用于共享介質(zhì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中3.3IEEE802.32．CSMA/CD媒體訪問控制方法CSMA/CD媒體訪問方法用于IEEE802.3的總線型以太網(wǎng)中沖突問題CSMA/CD協(xié)議的工作過程為：先聽后發(fā)邊聽邊發(fā)沖突停發(fā)（發(fā)的過程中檢測沖突）隨機(jī)重發(fā)該工作過程是由網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)的3．CSMA/CD要注意的問題一是幀的長度要足夠以便其在發(fā)完之前就能檢測到碰撞，否則就失去了意義二是需要一個(gè)間隔時(shí)間（即沖突檢測時(shí)間），其大小為往返傳播時(shí)間與為了強(qiáng)化碰撞而有意發(fā)送的干擾序列時(shí)間之和最壞情況下，對(duì)于基帶CSMA/CD來說，檢測出一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩站之間最大傳播時(shí)延的兩倍3.3.2MAC地址與IEEE802.3的MAC幀結(jié)構(gòu)1．MAC地址（1）機(jī)構(gòu)唯一標(biāo)識(shí)符（OUI）（2）I/G表示Individual/Group（3）G/L表示Global/Local，以太網(wǎng)不使用例如:00e0.fc01.2345

（1）前導(dǎo)碼與幀前定界符SFD字段

（2）目的地址DA和源地址SA字段（3）長度字段

（4）LLC數(shù)據(jù)字段（5）幀校驗(yàn)字段

2．IEEE802.3的MAC幀結(jié)構(gòu)串行/并行轉(zhuǎn)換

網(wǎng)卡還要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議（1）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)（2）在發(fā)送數(shù)據(jù)期間。（3）接收時(shí)

小于64字節(jié)大于1518字節(jié)CRC校驗(yàn)

接收方式

3．以太網(wǎng)卡1．傳統(tǒng)以太網(wǎng)

10Base-510Base-210Base-T10Base-F

3.3.3以太網(wǎng)的物理層2．快速以太網(wǎng)（FastEthernet）

100Base-TX（雙絞線）100Base-T4（雙絞線）

100Base-FX（光纖）IEEE802.3u

3.3.3以太網(wǎng)的物理層3．千兆位以太網(wǎng)（GigabitEthernet）基于光纖信道和短銅線介質(zhì)系統(tǒng)的千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z在1998年獲得通過1999年，使用5類雙絞線運(yùn)行千兆以太網(wǎng)的IEEE802.3ab標(biāo)準(zhǔn)，即長銅線介質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)1000Base-T也獲得了成功1000Base-SX（多模光纖）1000Base-LX（單模光纖）1000Base-CX（屏蔽雙絞線）1000Base-T（非屏蔽雙絞線）

3.3.3以太網(wǎng)的物理層使用以太網(wǎng)交換機(jī)作為中央連接設(shè)備的以太網(wǎng)稱為交換式以太網(wǎng)。交換式以太網(wǎng)采用星型和多級(jí)星型（樹型）的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.4交換式以太網(wǎng)

3.4.1交換式以太網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)3.4.1交換式以太網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)交換工作方式多個(gè)端口交換矩陣并發(fā)連接實(shí)現(xiàn)多結(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，因此增加了LAN帶寬，改善了LAN的性能與服務(wù)質(zhì)量目前的局域網(wǎng)，往往采用以交換機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備的三級(jí)星型結(jié)構(gòu)來建設(shè)，集線器通常只用于用戶工作站的接入部分

核心層匯聚層（分布層）接入層1．基本原理端口—MAC地址的映射表表中每條記錄有兩項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容：端口和MAC地址基本工作原理

第二層交換機(jī)

3.4.2以太網(wǎng)交換機(jī)工作原理（1）直接交換方式

（2）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（3）改進(jìn)的直接交換方式交換機(jī)包括如下3種幀轉(zhuǎn)發(fā)方式2．以太網(wǎng)交換機(jī)的基本配置實(shí)例

Console口配置

2．以太網(wǎng)交換機(jī)的基本配置實(shí)例

命令視圖：用戶、系統(tǒng)、端口

3.5.1虛擬局域網(wǎng)VLAN的概念1．沖突域與廣播域

廣播風(fēng)暴

2．VLAN的基本概念VLAN（virturalLAN）就是將局域網(wǎng)的用戶或結(jié)點(diǎn)劃分成若干個(gè)“邏輯工作組”。邏輯組的劃分不用考慮局域網(wǎng)上用戶或結(jié)點(diǎn)所處的物理位置，只需考慮用戶或結(jié)點(diǎn)功能、部門、應(yīng)用等因素。3.5虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分VLAN后的交換機(jī)收到需要廣播的幀，只向它所屬的VLAN廣播進(jìn)行VLAN劃分時(shí)，需要把握如下兩點(diǎn)基本原則：（1）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的不同VLAN間進(jìn)行相互通信時(shí)，需要路由的支持。可以采用路由器，也可采用三層交換機(jī)來完成（2）利用以太網(wǎng)交換機(jī)就可以劃分和配置VLAN。1．靜態(tài)VLAN將以太網(wǎng)交換機(jī)上的一些端口劃分給一個(gè)VLAN。實(shí)現(xiàn)：交換機(jī)配置3.5.2利用交換機(jī)的VLAN劃分所謂的動(dòng)態(tài)VLAN是指交換機(jī)上的VLAN端口是動(dòng)態(tài)分配的。MAC地址邏輯地址（例如IP地址）數(shù)據(jù)包的協(xié)議類型（例如IP）2．動(dòng)態(tài)VLANIEEE802.1Q虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許以太網(wǎng)的幀格式中源MAC地址后面插入一個(gè)4字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為VLAN標(biāo)記（tag）VLAN標(biāo)記中最后的12位是該虛擬局域網(wǎng)的VLANID（VLAN號(hào)）Access端口和Trunk端口

交換機(jī)的端口分為兩類的根本原因在于網(wǎng)卡一般無法識(shí)別VLAN標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)幀。3.5.3VLAN技術(shù)特性與配置實(shí)例

1．減少網(wǎng)絡(luò)管理開銷部門重組和人員流動(dòng)2．控制廣播流量

3．提供較好的網(wǎng)絡(luò)安全性

3.5.4虛擬局域網(wǎng)VLAN的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)（PDS）是指按標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的和簡單的結(jié)構(gòu)化方式編制和布置各種建筑物（或建筑群）內(nèi)各系統(tǒng)的通信線路

6個(gè)子系統(tǒng)

3.6結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)

對(duì)等網(wǎng)安裝網(wǎng)卡及驅(qū)動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)組件的安裝

更改計(jì)算機(jī)名及工作組

設(shè)置IP地址

雙機(jī)互接、集線器星型連接、交換機(jī)星型連接Ping、ipconfig域（C/S）參考局域網(wǎng)Windows操作系統(tǒng)相關(guān)書籍3.7以太網(wǎng)組網(wǎng)實(shí)例

1．Windows類WindowsNT4.0ServeWindows2000Server/AdvanceServerWindows2003Server/AdvanceServer工作站系統(tǒng)可以采用任一Windows或非Windows操作系統(tǒng)，包括個(gè)人操作系統(tǒng)，如Windows9x/ME/XP等（1）Windows2000Professional

（2）Windows2000Server

（3）Windows2000AdvancedServer（4）Windows2000DatacenterServer

3.8網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2．Unix3．Linux

3.8網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1、局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)是什么？并簡述其主要功能。2、你對(duì)MAC地址是如何理解的？3、簡述局域網(wǎng)的基本組成和分類。4、IEEE802局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型有何異同？5、局域網(wǎng)為什么設(shè)置介質(zhì)訪問控制子層？6、