51CTO下载X00010003第3章局域网基本原理PPT课件
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《局域网基础介绍》PPT课件
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11
2、令牌传递方法
TOKEN BUS（令牌总线方法）是一种在总线拓扑中利用“令牌”作为控制结点 访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。
所谓正常稳态操作是网络已经完成初始化，各结点进入正常传递令牌与数据，并 且没有结点要加入与撤除，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。
令牌传递规定由高地址向低地址，最后由低地址向高地址传递。 令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环网。
效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者相应主干网段就
断了。
（5）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等
待到获得发送权。
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7
2、环型结构
这种结构的网络形式主要应用于令牌网中， 在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串 接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信 息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之 为"令牌环网"。
个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。另一方面因为同轴
电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查
找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。
（5）扩展性能差。
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8
3、星型结构
这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍
的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方
这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点：
（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的
令牌网（Token ring network），在这种网络中，“
令牌”是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一
般是同轴电缆。
（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。可以从其网络结构示意图中看出，组成这
第三章局域网基础详解
3
3.1.1 局域网的主要技术特点
局域网的主要特点
是一个通信网络仅包含了物理层和数据链路层的功 能连接的是数据通信设备
覆盖的地理范围有限
数据传输率，误码率低
归单一组织所拥有和使用
决定局域网特性的主要技术要素
网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法
从介质访问控制方法的角度来，可以分为：
共享介质局域网
19
3.2.2 IEEE 802.3标准与 Ethernet
CSMA/CD——带有冲突检测的载波侦听 多路访问，Ethernet的核心技术
CSMA/CD适用于总线结构的分布式介质访问 控制方法
CSMA/CD用来解决多结点如何共享公用总线传 输介质的问题
CSMA/CD是IEEE 802.3的核心协议 CSMA/CD是一种典型的随机访问的争用型技术
物理层
802.9 语音与 数据综合 局域网
802.11 无线 局域网
802.7 宽带技术 802.8 光纤技术
LLC子层
802.12 100VG AnyLAN
MAC子层 物理层
18
3.2.1 IEEE 802模型与协议标准 (续)
IEEE 802.1：局域网体系结构、网络互联，以及网络管理与性能 测试；
早期：
同轴电缆
目前:
近距离：双绞线 远距离：光纤 移动结点：无线通信信道
12
1．双绞线
分为两类：
屏蔽双绞线STP：由外部保护层、屏蔽层、与多对 双绞线组成；
非屏蔽双绞线UTP：由外部保护层与多对双绞线组 成；
屏蔽双绞线的抗干扰能力优于非屏蔽双绞线。
非屏蔽双绞线：
三类线：适用于语音及10Mbps以下的数据传输；
三级网络技术
3.1.1 局域网的主要技术特点
局域网的主要特点
是一个通信网络仅包含了物理层和数据链路层的功 能连接的是数据通信设备
覆盖的地理范围有限
数据传输率，误码率低
归单一组织所拥有和使用
决定局域网特性的主要技术要素
网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法
从介质访问控制方法的角度来，可以分为：
共享介质局域网
19
3.2.2 IEEE 802.3标准与 Ethernet
CSMA/CD——带有冲突检测的载波侦听 多路访问，Ethernet的核心技术
CSMA/CD适用于总线结构的分布式介质访问 控制方法
CSMA/CD用来解决多结点如何共享公用总线传 输介质的问题
CSMA/CD是IEEE 802.3的核心协议 CSMA/CD是一种典型的随机访问的争用型技术
物理层
802.9 语音与 数据综合 局域网
802.11 无线 局域网
802.7 宽带技术 802.8 光纤技术
LLC子层
802.12 100VG AnyLAN
MAC子层 物理层
18
3.2.1 IEEE 802模型与协议标准 (续)
IEEE 802.1：局域网体系结构、网络互联，以及网络管理与性能 测试；
早期：
同轴电缆
目前:
近距离：双绞线 远距离：光纤 移动结点：无线通信信道
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1．双绞线
分为两类：
屏蔽双绞线STP：由外部保护层、屏蔽层、与多对 双绞线组成；
非屏蔽双绞线UTP：由外部保护层与多对双绞线组 成；
屏蔽双绞线的抗干扰能力优于非屏蔽双绞线。
非屏蔽双绞线：
三类线：适用于语音及10Mbps以下的数据传输；
三级网络技术
《局域网基础》PPT课件
2020/11/23
5
5.1.2 局域网的组成
工作站（PC机） 服务器 网络接口卡 集线器、交换机 传输介质
2020/11/23
6
5.1.2 局域网的组成
• 1. PC机 PC机通过网卡经传输介质连接到集线器或网络交换机
上，通过交换机实现与网络服务器及其它PC机之间的通 信。 • 2. 服务器
在集中控制型局域网中，通常设置专门的网络服务器作 为局域网的核心控制计算机，用于控制局域网内的网络资 源及网络用户管理。
数据
FCS
目的地址字段占用6个字节、48位，标记数据帧下一个目的站 的物理地址，即MAC地址。
MAC子层有三类目的地址，即单个地址、组地址和广播地址。 当最高位为“0”时，为单个地址，为“1”时，为组地址，当全 为“1”时，为广播地址。
2020/11/23
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MAC层
Bytes
7
1
6
6
2
46～1500
2020/11/23
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4.集线器
• 集线器（Hub）是局域网中重要的部件之一。集线器实质 上是一个多端口的中继器，工作在OSI参考模型的物理层。 基于集线器的网络属于共享介质局域网，即共享总线带宽。
• 随着集成技术的发展，集线器与交换技术的结合产生了交 换式集线器（Hub/Switch）。交换式集线器是一种新型的 网络互连设备，它不但能使网络分段，而且还增加了线路 交换功能，提高了网络传输的带宽。
• IEEE 802.16：无线城域网标准，也被称为WiMax技 术，主要用于10km范围内的固定及移动无线数据 传输。
• IEEE 802.20：无线广域网，基于IP的无线全移动网 络技术。
2020/11/23
《局域网技术》PPT课件
• 覆盖有限的地理范围。适用于公司、机关、校园、工厂等有 限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。
• 数据传输速率高（10M～10000Mbps）、误码率低。
• 一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。
• 主要技术包括网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。
• 按介质访问控制方法可分为共享介质局域网与交换局域网。
2021/4/25
图 3.3
6
3.2.3 星型拓扑结构
1、逻辑结构与物理结构
逻辑结构是指局域网的结点间相互通信的关系，而物理结 构是指局域网外部连接形式。
2、交换局域网与共享局域网的星型拓扑
• 在共享式局域网（shared LAN）中，中心结点是一种共享式 集线器，构成 星型拓扑的物理结构是星型，而逻辑结构是总线 型。典型的星型局域网的拓扑结构如图3.4所示。同时只能有一 台电脑发送信息。
2021/4/25
图 3.8
18
• 在采用令牌总线的局域网中，任何一个结点只有在取得令 牌后才能使用总线去发送数据。令牌是一种特殊结构的控 制帧，用来控制结点对总线的访问权。
• 所谓正常的稳态操作，是指在网络已完成初始化之后，各 结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤
出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。此时， 每个结点有本站地址（TS），并知道上一结点地址（PS） 与下一结点地址（NS）。
局域网常用的传输介质： 同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道。一般在同一建筑
物内的局域网中使用双绞线；在建筑物和建筑物之间或远距离传 输中使用光纤；在有移动结点的局域网中采用无线技术。
介质访问控制方法：
传统的局域网采用共享介质的工作方式。为实现对多结点使 用共享介质发送和接收数据的控制，目前被普遍采用并形成国际 标准的介质访问控制方法主要有以下三种：
• 数据传输速率高（10M～10000Mbps）、误码率低。
• 一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。
• 主要技术包括网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。
• 按介质访问控制方法可分为共享介质局域网与交换局域网。
2021/4/25
图 3.3
6
3.2.3 星型拓扑结构
1、逻辑结构与物理结构
逻辑结构是指局域网的结点间相互通信的关系，而物理结 构是指局域网外部连接形式。
2、交换局域网与共享局域网的星型拓扑
• 在共享式局域网（shared LAN）中，中心结点是一种共享式 集线器，构成 星型拓扑的物理结构是星型，而逻辑结构是总线 型。典型的星型局域网的拓扑结构如图3.4所示。同时只能有一 台电脑发送信息。
2021/4/25
图 3.8
18
• 在采用令牌总线的局域网中，任何一个结点只有在取得令 牌后才能使用总线去发送数据。令牌是一种特殊结构的控 制帧，用来控制结点对总线的访问权。
• 所谓正常的稳态操作，是指在网络已完成初始化之后，各 结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤
出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。此时， 每个结点有本站地址（TS），并知道上一结点地址（PS） 与下一结点地址（NS）。
局域网常用的传输介质： 同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道。一般在同一建筑
物内的局域网中使用双绞线；在建筑物和建筑物之间或远距离传 输中使用光纤；在有移动结点的局域网中采用无线技术。
介质访问控制方法：
传统的局域网采用共享介质的工作方式。为实现对多结点使 用共享介质发送和接收数据的控制，目前被普遍采用并形成国际 标准的介质访问控制方法主要有以下三种：
《局域网基础知识》课件
数据加密技术
01 02
数据加密定义
数据加密是一种保护数据不被非法获取或篡改的技术。通过加密，可以 将明文数据转换为密文数据，只有拥有解密密钥的用户才能还原原始数 据。
数据加密类型
数据加密可以分为对称加密和公钥加密两种类型。对称加密使用相同的 密钥进行加密和解密，而公钥加密则使用不同的密钥进行加密和解密。
06
局域网发展趋势
无线局域网
总结词
无线局域网是局域网的一个重要发展趋势，它使得网络连接 更加灵活和方便。
详细描述
无线局域网通过无线传输技术，如Wi-Fi，实现了网络接入的 移动性和便捷性，不再受传统有线网络的线缆限制，提高了 网络覆盖范围和接入速度。
虚拟专用网络(VPN)
总结词
VPN技术使得局域网可以实现远程接入和安全加密，提高了网络使用的安全性和便利性。
网络管理软件
用于管理网络硬件和软件，确保网络 的正常运行。
网络拓扑结构
星型拓扑
总线型拓扑
所有节点都连接到一个中心节点，如果中 心节点出现故障，整个网络将瘫痪。
所有节点都连接到一个总线，如果某个节 点出现故障，只会影响该节点以下的通信 。
环型拓扑
网状拓扑
所有节点连接成一个闭环，数据只能沿一 个方向流动，如果某个节点出现故障，可 能会导致整个网络的通信中断。
03
数据加密算法
常见的对称加密算法有AES、DES等，公钥加密算法有RSA、ECC等。
选择合适的加密算法可以提高数据的安全性。
访问控制列表
访问控制列表定义
访问控制列表（ACL）是一种用于控制网络流量流向的安全机制。通过配置ACL，可以允许或拒绝特定IP地址或端口 的流量。
ACL应用场景
计算机网络课件第三章 局域网技术
计算机网络课件第三章局域网技术在当今数字化的时代，计算机网络已成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而局域网技术作为计算机网络中的一个重要领域，为我们在相对较小的地理范围内实现高效的数据通信和资源共享提供了坚实的基础。
一、局域网的定义与特点局域网（Local Area Network，简称 LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。
一般来说，这个区域的范围相对较小，比如一个办公室、一栋教学楼、一个工厂等。
局域网具有以下几个显著的特点：1、覆盖范围小：通常局限在一个较小的地理区域内，这使得信号传输的延迟较低，数据传输速度较快。
2、传输速率高：能够提供较高的数据传输速率，满足用户对快速数据交换的需求。
3、误码率低：由于传输距离短，信号受到的干扰相对较少，从而降低了误码率。
4、所有权归单一组织：通常由一个组织或机构拥有和管理，便于进行集中控制和维护。
二、局域网的拓扑结构拓扑结构是指网络中各个节点相互连接的方式。
常见的局域网拓扑结构有以下几种：1、总线型拓扑在总线型拓扑中，所有的节点都连接在一条公共的传输介质（通常是同轴电缆）上。
数据沿着总线进行传输，每个节点都能接收到总线上的数据，但只有目标节点会处理这些数据。
这种拓扑结构的优点是结构简单、成本低，易于扩展；缺点是如果总线出现故障，整个网络将瘫痪，而且由于多个节点共享总线，可能会出现冲突，导致数据传输效率降低。
2、星型拓扑星型拓扑以中央节点为中心，其他节点通过独立的线路与中央节点相连。
中央节点通常是一个集线器或交换机。
这种拓扑结构的优点是易于管理和维护，单个节点的故障不会影响到其他节点；缺点是中央节点的负担较重，如果中央节点出现故障，整个网络将无法正常工作。
3、环型拓扑在环型拓扑中，各个节点通过首尾相连的方式形成一个闭合的环。
数据沿着环单向传输，每个节点都会接收并转发数据。
这种拓扑结构的优点是结构简单，数据传输的确定性较高；缺点是任何一个节点的故障都可能导致整个网络瘫痪，而且重新配置网络比较困难。
局域网基本原理课件
03
网络流量分析工具
分析网络流量数据，识别和解决 网络中的瓶颈和异常流量。
02
网络性能监控工具
监控网络性能指标，如带宽利用 率、延迟、丢包率等，以便及时
发现和解决性能问题。
04
网络设备管理工具
管理和配置网络设备，如路由器、 交换机、服务器等，以确保网络
的正常运行。
故障排除与维护
故障排除流程 遵循标准的故障排除流程，逐步排查和
局域网基本原理课件
目录
• 局域网概述 • 局域网技术原理 • 局域网协议标准 • 局域网应用与开发 • 局域网安全与管理 • 局域网发展趋势与展望
01
局域网概述
局域网定 义
• 局域网是一种在有限区域内（通常在建筑物内或相近的建筑物之间）使用的计算机网络，其覆盖范围通常不超过方圆10公 里。局域网可以实现文件共享、设备共享、打印共享等功能，是办公和企业内部通信的常见网络形式。
局域网特点
高速度
局域网通常采用高速传输介质 （如光纤、双绞线等），传输 速率高，能够满足大量数据传
输的需求。
可靠性
局域网采用可靠的传输协议和 介质，具有较高的数据传输可 靠性和稳定性。
安全性
局域网通常采用防火墙、访问 控制列表等安全措施，能够保 护网络免受未经授权的访问和 攻击。
灵活性
局域网可以根据实际需求进行 灵活配置，可以支持多种网络
确保只有授权用户能够访问网络资源，防 止未经授权的访问和数据泄露。
对敏感数据进行加密，以保护数据的机密 性和完整性。
防火墙策略
安全审计策略
通过防火墙过滤和限制进出网络的数据流 量，以防止潜在的攻击和威胁。
对网络系统进行安全审计，发现和纠正潜 在的安全漏洞和隐患。
X00010003_第3章_局域网基本原理汇总
CSMA/CD冲突检测和退避
检测到冲突
检测到冲突
两台主机同时发送数
检测到冲突
据导致冲突
全部主机停止发送， 等待一个随机退避
时间
退避期满的主机首 先开始发送
MAC地址
24位OUI
24位EUI
48位MAC地址
00 - E0 - FC - 01 - 23 - 45
IP: 10.1.1.3
蜂窝式无线覆盖实现无 交叉频率重复使用
802.11无线网络的介质访问控制
DIFS
10
Frame
STA 1 Exchange
9
DIFS
STA 2 STA 3
3
Frame Exchange
5
2
STA 4
DIFS
7
5
6 10
Frame Exchange
4
Frame Exchange
Hub
Switch
隔离冲突域，避免冲突域过大 进一步扩大物理连接范围 提高以太网带宽利用率，增加吞吐量 适应不同的速率和不同的双工状况
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
WLAN简介
WLAN（Wireless LAN）是计算机网络与无线 通信技术相结合的产物。
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
局域网与OSI参考模型
网络层 数据链路层
物理层
OSI参考模型
IP、IPX等网络层协议
LLC子层
802.3、802.4、802.5
MAC子层
802.2 LLC/SNAP
同轴线缆、双绞线、光纤、 RJ-45、无线电波
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单播与广播
单播
DMAC=00E0.FC01.2222
MAC: 00E0.FC01.1111
接收
MAC: 00E0.FC01.2222
不接收
MAC: 00E0.FC01.3333
广播
DMAC=FFFF.FFFF.FFFF
MAC: 00E0.FC01.1111
接收
MAC: 00E0.FC01.2222
反向发送PAUSE帧
在半双工线路上采用背压式流控
接收方反向发送电压信号制造冲突，使发送方停止发送
在全双工线路上采用802.3 PAUSE流控
接收方向保留组播地址01-80-C2-00-00-01发送PAUSE帧， 通知发送方停止发送
总线型以太网拓扑扩展
中继器
冲突域
用中继器可以扩展10BASE5和10BASE2 网络范围
2.472
14
2.484
无线覆盖原则－蜂窝式覆盖
任意相邻区域使用无频 率交叉的频道，如1、6、 11频道
适当调整发射功率，避 免跨区域同频干扰
蜂窝式无线覆盖实现无 交叉频率重复使用
CSMA/CD载波侦听
侦听到载波
侦听不到载波
侦听到载波 不发送
侦听到线路上有载波 侦听到载波 时，不发送数据
不发送
侦听不到载波
侦听不到载波时， 侦听不到载波 说明线路已经空闲
抢占发送
线路空闲时，任一主 机都可以抢占线路
CSMA/CD冲突检测和退避
检测到冲突
检测到冲突
两台主机同时发送数
检测到冲突
据导致冲突
以太网
令牌
令牌环网
FDDI环网
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
早期以太网技术介绍
10BASE5/10BASE2
Hub
10BASE-T
以太网集线器
内部总线
集线器
Host
Host
Host
Host
集线器(Hub)与主机构成物理星型拓扑
集线器内部采用总线结构，任意时间只有 一台主机能占用总线
局域网基本原理
ISSUE 1.0
日期：
引入
局域网覆盖的范围较小，带宽较高，通常用于建筑内 部、园区范围内的专用网络
在众多的局域网协议中，以太网占据着统治地位
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解局域网类型 掌握主要以太网类型及其主要特性 掌握CSMA/CD工作原理 了解以太网传输介质中双绞线和光纤知识 了解WLAN技术基本原理
全部主机停止发送， 等待一个随机退避
时间
退避期满的主机首 先开始发送
MAC地址
24位OUI
24位EUI
48位MAC地址
00 - E0 - FC - 01 - 23 - 45
IP: 10.1.1.3
RAM
操作系统
MAC: 00-E0-FC-01-23-45
ROM
网络接口卡
MAC地址为48位二进制数，常用12位16进 制数表示
x
11
2.462
x
12
2.467
13
2.472
14
2.484
x x x x x x x x x x x x x
x
802.11b/g工作频段划分图
2.417
2.427
2.437
2.447
2.457
2.467
5
10
4
9
3
8
13Leabharlann 27121
6
11
2.412
2.422
2.432
2.442
2.452
2.462
接收
MAC: 00E0.FC01.3333
接收地址包括本卡MAC地址、广播地址和本机所属组播组地址 网卡丢弃与本卡接收地址不匹配的帧 网卡解开与本卡接收地址匹配的帧，将数据递交上层处理
以太网流量控制
背压式流控
反向发送电压信号
半双工 Hub
PAUSE流控
全双工
DMAC=0180.C200.0001
MDI/MDIX
同类接口互连用交叉线，异类接口互连用直连线 H3C以太网交换机支持MDI/MDIX自适应，不必考
虑连线类型
10BASE-T线缆和接口
10BASE-T使用5类UTP和RJ-45接头
直连线
RJ-45接头
Side 1 Side 2
Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
所有线缆段都属于一个冲突域
星型以太网拓扑扩展
Hub Hub
冲突域
Hub
用集线器可以扩展10BASE-T网络范围 全部线缆段都属于一个冲突域
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
单模光纤与多模光纤
多模光纤
较粗的纤芯，传输多种不同波长不同角度的光 衰耗大，传输距离通常在千米以内 成本低
单模光纤
纤芯与光波长相同，传送单一波长的激光 衰耗小，传输距离可达数十千米 成本高
常用光纤连接器
ST：卡接式圆形光纤接头
FC：带螺纹的圆形光纤接头
常用光纤连接器（续）
SC：矩型光纤接头
LC：一种Mini型连接器
快速以太网和千兆以太网
用交换机扩展以太网拓扑
Switch
Hub
Switch
隔离冲突域，避免冲突域过大 进一步扩大物理连接范围 提高以太网带宽利用率，增加吞吐量 适应不同的速率和不同的双工状况
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
WLAN简介
WLAN（Wireless LAN）是计算机网络与无线 通信技术相结合的产物。
用射频（RF）技术取代旧式的双绞线构成局域 网络，提供传统有线局域网的所有功能。
交叉线
Side 1 Side 2
Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
1=白/绿 2=绿 3=白/橙 4=蓝 5=白/蓝 6=橙 7=白/棕 8=棕
目录
局域网概述 以太网技术基础 现代以太网技术 WLAN技术基础
局域网与OSI参考模型
网络层 数据链路层
物理层
OSI参考模型
IP、IPX等网络层协议
LLC子层
802.3、802.4、802.5
MAC子层
802.2 LLC/SNAP
同轴线缆、双绞线、光纤、 RJ-45、无线电波
局域网
主要局域网技术
具有部署简单、移动方便、使用便捷等优点。
802.11协议的发展
各国授权使用的频段
Channel Freq (GHz) US/Can Europe Japan
1
2.412
x
2
2.417
x
3
2.422
x
4
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x
5
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x
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2.457