第四章 局域网技术
计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网
工作站
工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换 信息，共享网络资源。工作站通过网卡、传输介质以及通信设备 连接到网络服务器，且仅对操作该工作站的用户提供服务。
3. 总线型（Bus）
所有的结点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的 总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。如图4-7所 示：
图4-7 总线型网络结构示意图
总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以 沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间 内，只允许一个结点发送数据。
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4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准
4.4.1 局域网参考模型
IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决最低两层 （即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802参考模型中不再设立网络层，它与ISO/OSI参考模型的对应 关系如图4-8所示：
4.3.3 介质访问控制方法
1. 什么是介质访问控制
介质访问控制，是指控制网上各工作站在适当的情况下发送数据， 并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善处理问 题的一整套管理方法。介质访问控制技术的优劣将对局域网的总体 性能产生决定性的影响。
2. 常用的媒体访问控制方法 CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问） Token Ring（令牌环） Token Bus（令牌总线）
第四章局域网和城域网
4.2.2 IEEE802标准
IEEE(电气电子工程师学会)
802委员会专门致力于局域网的发展 IEEE 802.x网络通信协议系列服务于局域网通
信 802系列协议的两个基本思想
将局域网作为网络的最小组成单位进行描述 针对于不同的局域网拓扑结构，不同的传输媒体，
纯ALOHA协议
起源：最早用于无线网，用来连接夏威夷群岛和船舰 之间的无线通信，其思想可用于各种共用的传输介质。
工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上； 规定时间（数据最长的往返时间+一小段固定时间） 内若收到应答，表示发送成功；否则重发
重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次 冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 等待随机时间是为了减少再次冲突的可能性。
纯ALOHA的工作原理
纯ALOHA协议
缺点：极容易冲突 性能：网络负载≤ 0. 5 吞吐量≤ 0. 184
纯ALOHA的性能分析
假定一个帧时T0内产生的帧数服从泊松分布 T0 的含义：独占信道时成功发送一帧所用的时间
T0=帧长度/数据速率 Frame
主要性能参数：
S——吞吐率（吞吐量、信道利用率），T0 内成功发送的帧数 0≤ S ≤ 1
对于同一种LLC层实现，可提供几种不同的 MAC选择。
局域网参考模型中各层主要功能
物理层的主要功能是：
信号的编码与译码； 为进行同步用的前同步码（preamble）的产生与去除； 比特的传输与接收。
MAC子层主要功能：
发送方将 LLC 送来的数据封装成帧，帧中包含地址、差错控制、 流量控制等字段。
局域网基本工作原理
第四章 局域网基本工作原理
◇ 本章学习要求
• • • • • • • • 了解局域网的技术特点 掌握局域网拓扑结构的类型和特点 了解IEEE802参考模型与协议的基本概念 掌握共享介质局域网的基本工作原理 了解高速局域网的基本工作原理 掌握交换局域网的基本工作原理 了解虚拟局域网的基本工作原理 了解无线局域网的基本工作原理
• ⑴ FDDI主要技术特点 • ⑵ FDDI主要应用环境
þ Î ² ñ Æ ÷
²Ó Â É Æ ÷ FDDIÖ ÷· É º ²Í ø
²Ó Â É Æ ÷
Ô Ì Ò « Í ø Token Ring
图4-7 FDDI互连多个局域网的主干环网结构
3.快速以太网
• 快速以太网又称为Fast Ethernet，它的传输 速率比普通Ethernet快10倍，数据传输速率达 到了100Mbps； • Fast Ethernet保留着传统的帧格式、介质访 问控制方法与组网方法； • 每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns； • 1995年9月，IEEE 802委员会正式批准了Fast Ethernet标准IEEE 802.3u。
• 2.无线局域网的主要类型
–红外线局域网 –扩频局域网 –窄带微波局域网
• 3.无线局域网标准是：IEEE 802.11标准
● 复习思考题
• • • • P123 第一题 P123 第二题 P124 第三题 P124 第四题
– 1、 2、 3 、 6、 7、 8 、 9 – 11. 简释下列基本概念
⑴ CSMA/CD的工作原理
4-1 CSMA/CD工作原理图
⑵ 令牌总线的工作原理
计算机网络基础—局域网技术
10/100Mbps交换机(堆叠)
连接一个工作组 10Mbps交换机
100Mbps专用连接 10Mbps专用连接 10Mbps集线器
服务器
交换机的技术分类与应用
• 100Mbps交换机
服务器区
100Mbps主干交换机 千兆位的连接
千兆位的连接
100Mbps主干交换机
10/100Mbps交换机 10/100Mbps交换机
第四章 局域网技术
• 第一节 局域网概述
– 教学目标
• 了解局域网的特点、分类集基本组成 • 了解决定局域网特性的主要技术
– 重点/难点
• 局域网的基本组成和技术特点
大家谈一谈
• 你认识的局域网是什么样子？有何特点？ • 能不能举一些常见局域网的实例？
第四章 局域网技术
• 一、局域网的概念
– 定义：局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或 无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围 进行资源共享和信息交换。
拓扑结构 ——星型拓扑结构
• 在星型拓扑中存在一个中心 节点，每个节点通过点到点 线路与中心节点连接。
• 在局域网中，由于使用中央 设备的不同，局域网的物理 拓扑结构和逻辑拓扑结构不 同。
– 使用集线器连接所有计 算机时，是一种具有星 型物理连接的总线型拓 扑结构；
– 使用交换机时，是真正 的星型拓扑结构。
以太网交换机
LED指示灯
高速端口
管理端口
端口密度
• 端口密度是指交换机提供的端口数，通常为8～24个端口，端口速率 为为10Mbps或100Mbps。
• LED指示灯通常用来指示以太网交换机的信息或交换状态。
• 高速端口用来连到服务器或主干网络上，可以是100Mbps或 1000Mbps端口，可以连接100Mbps的FDDI、快速以太网络（ 100Base-TX）、或上连到千兆位交换网络。
计算机网络基础课件第四章
RJ-45，连接双绞线 AUI，连接粗缆 BNC，连接细缆 LC等，连接光纤
4.2.2 集线器（HUB）
中继器（Repeater）：一种在物理层上实现信号的放 大与再生的网络设备，用以扩展局域网的跨度。 集线器（HUB）：一种特殊的多端口中继器，所有连接 端口共享网络带宽。
集线器的分类
无源集线器：不对信号做任何处理——早期 有源集线器：对信号可再生和放大
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代理服务（Proxy）
组建大型局域网—园区网
4.2.1 网卡
网卡---- Network Interface Card， NIC
又称网络适配器（Network Interface Adapter，NIA） 负责网络信号的发送、接收和协议转换，用来实现终端 计算机与传输介质之间的网络连接。 局域网连接方式中，每台计算机至少应安装一块网卡。 每块网卡都有一个惟一的网络硬件地址 - MAC地址。 提供不同的接口类型以连接不同的传输介质。
令牌网
FDDI ATM
4.1.2 局域网的拓扑结构
星型 环型 总线型 树型
4.1.3 局域网的传输介质
有线传输
– 双绞线 – 同轴电缆 – 光纤
无线传输
– 红外线通信
– 蓝牙通信 – 扩频通信
第4章 局域网组网
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2 3 4 5 6
局域网概述 以太网的物理网络设备 网卡（NIC） 集线器（HUB） 双绞线组网、结构化布线 交换机（Switch） 网络操作系统 Windows下建立局域网连接 动态主机配置（DHCP）
智能集线器：具有有源集线器的全部功能外，还提供网
络管理功能。
4.2.3 交换机（Switch）
计算机网络技术第4章 局域网
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以太网名字的由来
1973年，Bob Metcalfe将该系统命名为“以太网 ――Ethernet”。“ 以太网――Ethernet”中的“ether” 源于物理学名词，“以太”最初被认为是电磁波的传 输介质，宇宙中充满了“以太”，因此电磁波将被传 输到宇宙的每一个角落。
DIX 以 太 网 标 准 有 两 个 版 本 ： 1980 年 9 月 发 布 的 1.0版本和1982年11月发布的2.0版本。
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以太网的标准
1985 年 ， IEEE 在 DIX 以 太 网 标 准 的 基 础 上 制 定 了 IEEE
802.3标准，术语“CSMA/CD――带有冲突检测的载
802.7宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的 建议；
802.8光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的 建议；
802.9综合话音/数据的局域网（IVDLAN）介质访问控制协议 及其物理层技术规范；
802.10局域网安全技术标准；
802.11无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范；
第 4 章 局域网(LAN)
4.1 LAN拓扑结构和传输介质 4.2 局域网的IEEE 802标准 4.3 局域网的网络体系结构 4.4 CSMA/CD协议和IEEE 802.3标准 4.5 令牌总线和IEEE 802.4标准 4.6 令牌环和IEEE 802.5标准 4.7 高速局域网技术与无线局域网技术 4.8 综合布线技术
802.12 100Mbps高速以太网按需优先的介质访问控制协议
100V20G22-/3A/23ny LAN。
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第四章无线局域网
使用CSMA/CA的基本DCF
如果介质持续为空的时间大于DIFS，则节点可以 立即访问介质
网络负载较轻时可缩短访问延迟 网络规模增大时需要其他机制的协助
如果介质为忙，则等待一段随机时间
CSMA/CA的公平性
如果介质忙，则节点必须等待DIFS，然后进入 竞争阶段；
每个节点在竞争窗口中选择一个随机backoff时 间，延迟这段时间访问介质；
如果随机等待时间过后，介质仍然为空，则节 点可立即访问介质；
如果介质为忙
重新开始下一轮竞争 每个节点在下一次竞争时具有同样的发送数据机会
CSMA/CA-例1
CSMA/CA-例2
CSMA/CA-例3
基本DCF特征
当网络负载大时
竞争窗口越小，站点选择的随机值越接近 导致太多冲突
当网络负载轻时
竞争窗口越大，站点等待时间越长 导致不必要的延迟
“隐藏”节点问题
假设：A正在向B传输数据，C也要向B发送数据
“隐藏”节点的干扰
“暴露”终端问题
假设：B正在向A传输数据，C要向D发送数据
“暴露”终端的干扰
IEEE 802.11MAC基本服务
异步数据服务
广播 组播 Best effort Ad hoc 、AP
时限服务
AP 需要AP控制介质访问以避免冲突
802.11基本访问机制
基于CSMA/CA的强制基本功能 避免隐藏终端问题的可选功能
时限服务的无冲突polling方法
协调功能CF(DCF&PCF)
协调功能(Coordination Function) 是指一个用来决定什 么时候那个站点能开始传输数据的机制。
DCF 是 IEEE 802.11 MAC 的基本接入方法，它利用 CSMA/CA来提供异步数据传输，这种方法可用在 Ad Hoc 和有基础设施的无线局域网络架构中。
第四章 计算机局域网--好
1、IEEE 802 LAN 参考模型 IEEE 802标准经过几年的研究和反复修订，于1985年被 美国标准化协会(ANSI)接收为美国国家标准，后来被国际标 准化组织(ISO)于1987年修改，成为国际标准，定名为ISO 8802。 IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两 层(物理层和数据链路层)的功能，以及与网络层的接口服务、 网际互连有关的高层功能。 OSI的数据链路层在IEEE 802 LAN参考模型中分为媒体访 问控制层(MAC) 和逻辑链路控制层(LLC)两个功能子层来实 现。 （图4-1 IEEE 802 LAN参考模型）
帧的传播时间:通常是指在一个站点上从帧的发送开 始，到局域网上其它所有站点都接到这个帧的头部 为止的一段时间。 帧的传输时间:是指把一个完整的帧从源站点全部传 送到目的站点的整个过程中所用的时间。 分析：一个帧是由很多个bit组成的，在帧的传输过 程中，这些bit都要以信号的形式进行传输，假设一 个帧需要n个信号才能传送完，那么帧的传播时间只 相当于帧的传输时间的1/n。 CSMA控制思想 的根据！！
分布式系统的特点：
各计算机平等，无主次之分； 物理上、逻辑上是分散的； 各用户共享系统所有资源； 若干计算机协同工作，并行运行一个大型程序。
局域网
局域网不具备并行运算能力； 局域网可以是分布式系统，也可以不是，取决于
软件配置和应用要求。大多采用分布控制，便于 扩展； 由多台主机互连； 资源由全网提供，全网共享； 系统响应快，可靠性较高。
第四章计算机局域网
计算机局域网概述 局域网的体系结构 CSMA/CD和IEEE802.3标准 令牌环访问控制和IEEE802.5标准 令牌总线访问控制和IEEE 802.4标准
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第四章局域网技术一、填空题1.局域网是一个允许很多彼此独立计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。
2.在中小型局域网中常用到的网络拓扑结构有总线型、星型、环型拓扑结构三种。
3.按照IEEE 802标准，局域网的体系结构由三层协议组成，即物理层、媒体访问控制层、逻辑链路物理层。
4. 媒体访问控制层和逻辑链路物理层这两层相当于OSI参考模型中的第二层，即数据链路层。
5.介质访问控制方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。
6.通常，可将信道分配方法划分为两类：静态分配方法，动态分配方法。
7.冲突检测/载波侦听是以太网中采用的介质访问控制方法，其中CS是载波侦听，MA是多路访问，CD是冲突检测。
8.组成一个局域网有三大要素：网络的结构、网络的硬件系统及网络的软件系统。
9.通常组建局域网需要的网络硬件主要是服务器、网络工作站、网卡‘交换机及传输介质等。
10.在局域网上使用的网络软件主要是网络操作系统、网络数据库管理系统和网络应用软件。
11.对等网也可以说成就是不要服务器的局域网，他是一个分布式网络系统。
12.客户/服务器网络是以服务器为中心的网络模型，又称为主/从结构网络。
13.B/S结构即浏览器结构和服务器结构。
14.现在广泛能使用的局域网技术有传统以太网、快速以太网、高速以太网、FDDI网络及ATM 网络。
15.ATM是高速分组交换技术，基本数据传输单位是信元。
16.光纤分布数据接口标准是由美国国家标准协会建立的一套标准，他使用基本令牌的环型体系结构，以光纤为传输介质。
17.无线局域网是计算机网络和无线通信技术相结合的产物，移动通信技术的飞速发展也为无线接入提供了基础。
WLAN可提供移动接入的功能，一般采用红外线和无线电射频技术。
18.一般来说，组建无线局域网用到的设备包括无线接入点、无线路由器、无线网卡和天线等。
19.无线局域网采用单元结构，将各个系统分成许多单元，每个单元称为一个基本服务组，服务组的组成结构主要有两种形式：无中心无线网络拓扑结构和有中心无线网络拓扑结构。
20.交换式局域网的核心是交换机，交换机提供了多个端口。
21.交换以太网采用存储转发技术或直通技术来实现信息帧的转发。
22.以太网包括三种网络接口：RJ-45，BNC和AUI，所用的传输介质分别是双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆。
23.根据交换机所应用的网络层次，我们又可以将网络交换机划分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机、工作组交换机和桌面型交换机五种。
24.根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机。
二、选择题1.从达到目的的角度来看，网络互联包含了3个不同层次的内容，它们是（）A．互通、互联、交换B．互联、互通、互操作C．互联、互通、共享D．互通、互联、连通2.（）是计算机网络的重要的组成部分，是当今计算机网络技术应用与发展非常活跃的一A．局域网B．城域网C．微型计算机D．小型计算机3.局域网其他地理范围的覆盖通常不超过（）A．1KMB．10KMC．20KMD．50KM4.局域网具有较高数据传输速率，一般不小于（）A．10MbpsB．100 MbpsC．1000 MbpsD．10000 Mbps5.下列关于局域网的主要特征的叙述中，不正确的是（）A．局域网通常为一个单位所有B．局域网的所有权可以归某一单位所有C．局域网通常为单位内部使用与管理D．局域网需要由国家通信部门参与管理6.按照IEEE802标准，局域网的体系结构不包括（）协议。
A.即物理层B.媒体访问控制层C.网络层D.逻辑链路控制层7.IEEE802委员会现有（）个分委员会，分别负责各自方面标准的研究与制定。
A.10B.11C.12D.138.带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问控制方法中，CS的含义是（）A.载波侦听B.多路访问C.冲突检测D.控制方法9.带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）的访问控制方法中，CD的含义是（）A.载波侦听B.多路访问C.冲突检测D.控制方法10.下列设备中，实现带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）功能的是（）A.CPUB.内存C.声卡11.目前，常见的局域网中，一般多涉及IEEE（）标准。
A.802.1B.802.3C.802.7D.802.1112.网络互联主要在（）层中实现。
A.网络层、数据链路层、网络层B.物理层、数据链路层、表示层C.数据链路层、网络层、高层D.物理层、数据链路层、会话层13.在下列传输介质中，在单个建筑物内局域网通常使用的传输介质是（）A.双绞线B.同轴电缆C.光纤D.无线介质14.组建局域网时，星型结构对等网用户要选购的硬件不必有（）A.服务器B.RJ-45接口网卡C.交换机D.RJ-45双绞线15.下列系统软件中，不属于网络操作系统的是（）A.Windows XPN RerverC.UNIXD.Window Server200816.适用于非屏蔽双绞线的网卡接口类型是（）A.AUI接口B.RJ-45接口C.BNC接口D.F/O接口17.下列软件系统中，不属于网络数据库管理系统的是（）A.My SQLB.SQL ServerC.OracleD.Visual Foxpro18.现在，（）网络模式的系统结构在一般局域网中所见不多。
A.集中式处理的主机-终端机系统结构B.对等网络系统结构。
C.客户服务器系统结构。
D浏览器-服务器系统结构19.下列说法中不正确的是（）A.对等网也可以说成就是不要服务器的局域网B.对等网它是一个分布式网络系统C.对等网需要专门的服务器来做网络支持D.对等网中，各工作站除了共享文件之外，还可以共享打印机20.网络中所连接的计算机在10台以内时，多采用（）A.对等网B.基于服务器的网络C.对点网络D.小型LAN21.局域网和广域网相比最显著的区别是（）A.前者网络传输速率快B.后者吞吐量大C.前者传输范围小D.后者可以传输的数据类型多于前者22.“覆盖10Km左右，传输速度较快”，上述特征所属的网络类型是（）A.广域网B.局域网C.互联网D.城域网23.在10Base-T网络中，其传输介质为（）A.细缆B.粗缆C.微波D.双绞线24.一座办公室内各个办公室中的微机进行联网，这个网络属于（）A.WANNC.MAND.GAN25.在局域网的硬件系统中，网络用户最终的操作平台称为（）A.服务器B.工作站C.显示设备D.网络连接器26.一个小区范围内的计算机网络通常属于（）NB.MANC.WAND.不能确定27.对等网络指网络上每个计算机的地位都是（）A.特定的B.主从的C.平等的D.不能确定28.下列以太网标准中针对无线网络的标准是（）A.IEEE 802.3B.IEEE 802.3iC.IEEE 208.8D.IEEE 802.1129.下列以太网技术标准中，（）采用的是双绞线作为传输介质。
A.10BASE-5B.10BASE-2C.10BASE-TD.100BASE-FX30.无线局域网的英文缩写是（）NB.WLANC.MAND.WAN31.在10BAE-T网络中，其传输介质为（）A.细缆B.粗缆C.微波D.双绞线32.以下不适合采用对等网的场所是（）A.家庭B.小型办公室C.校园D.金融机构33.按对等模式组的局域网，相对不足的主要是指（）A.组网简单B.安装和配置方案C.安全性差D.投资少34.以下最适合作为网络操作系统的是（）A.Windows XP HomeB.Windows XP ProfessionalC.Windows 98D.Windows 2003 Server35.对客户-服务器模型（C-S）的特点，叙述不正确的是（）。
A.分工明确B.集中式管理C.主机地位相等D.可扩充性好36.（）网络结构，维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。
A.对等结构B.C/S结构C.B/S结构D.主机-终端机结构37.在对等网中，下列说法正确的是（）A只可以共享文件B.只可以共享打印机C.即可共享文件，也可共享打印机D.无法确定38.客户-服务器模式的英文写法是（）A.Slave/masterB.Guest/ServerC.Guest/MasterD.Client/Server39.快速以太网的传输速率可达（）A.10NbpsB.100MbpsC.1GbpsD.1Tbps40.FDDI网采用的传输介质是（）A.非屏蔽层双绞线B.屏蔽双绞线C.10Base5D光纤41.下列关于对等网的叙述中，正确的是（）A.被应用于安全性要求较高的场合B.网络中的计算机分工明确，各自角色不同C.对等网络中每台计算机都有绝对的自由权D.具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理42.当需要网络具有分布式特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理，只需要改变网页即可实现所有用户的同步更新，应当选用（）结构。
A.对等网B.C/SC.B/SD.主机-终端机43.三、简答题1.什么是局域网？局域网有何特征？2.介质访问控制方法的主要内容有哪些？3.局域网的工作模式有哪几种？4.什么是对等网？对等网有何技术特点？5.B/S结构的工作模式有何优缺点？6.什么是无线局域网？其特点有哪些？7.简述几种无线传输介质的区别。
8.交换机的主要性能指标有哪些？9.简述交换机的工作原理？10.交换机的技术指标有哪些？。