[信息与通信]计算机通信与网络_CH04 局域网与广域网--模板1
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《计算机数据通信教程》课件第10章 广域网
广域网的拓扑结构十分复杂，它大致上介于简单 的总线或环形结构和全连接之间。更为复杂的拓扑结 构要求更为复杂的协议。对照OSI参考模型，广域网技 术主要集中于底层的3个层次，即物理层、数据链路层 和网络层。图10-2列出了一些经常使用的广域网技术 与OSI参考模型之间的对应关系。
OSI参 考 模 型 Network Layer (网 络 层 )
LLC Data Link Layer (数 据 链 路 层 )
MAC
Physical Layer (物 理 层 )
SMDS X.21Bis
LAPB Frame Reiay
HDLC PPP SDLC
广域网 X.25 PLP
EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.24 V.35 HSSI G.703
当输入的业务量超过网络负荷(如带宽或处理能力) 时，网络会发生阻塞，帧中继通过预防和缓解措施对 所发生的拥塞进行控制和管理。
10.3.3 帧中继的标准 ITU–T标准主要包括： (1) I.122帧中继承载业务框架； (2) I.233帧模式承载业务； (3) I.370帧中继承载业务的拥塞管理； (4) I.372帧中继承载业务的网络—网络间接口要求； (5) I.555帧中继承载业务的互通； (6) I.655帧中继网络管理； (7) Q.922用于帧模式承载业务的ISDN数据链路层技术规
数据链路层 数据链路层
物理层
物理层 物理层
物理层 物理层
桥
(b)
运输层
运输层
应用层 应用层
应用层 应用层
网络层 网络层 数据链路层
数据链路层
物理层 物理层
(c)
网络层 网络层 数据链路层
数据链路层
计算机通信与网络_CH04局域网与广域网
n 在具有广播特性的总线上实现一对一通信。
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计算机通信与网络_CH04局域网与广 域网
4.1 局域网概述
7、局域网的媒体访问控制技术 n 所谓“访问”指的是在两个实体之间
建立联系并交换数据信息。
n 在网络中，媒体访问方式（介质访问 方式，媒体接入方式）泛指分配介质 使用权限的机理、策略和算法。
计算机通信与网络 _CH04局域网与广域网
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2020/12/8
计算机通信与网络_CH04局域网与广 域网
•内容纲要
局域网概述 以太网技术 局域网的扩展 高速以太网 虚拟局域网 无线局域网 广域网
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•内容纲要
局域网概述 以太网技术 局域网的扩展 高速以太网 虚拟局域网 无线局域网 广域网
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4.1 局域网概述
公共信道共享技术 信道共享技术，即如何分配使用公共 信道传输资源的方法和策略，有静态 和动态的信道分配方案。
n 静态分配方案：固定的分配
n 动态分配方案：能够根据数据源对传 输资源的随机需求而动态分配。
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计算机通信与网络_CH04局域网与广 域网
4.1 局域网概述
2、局域网的特点 • 网络覆盖的区域相对较小，通常传输距离在 0.1km25km，总成本较低。
• 传输速率高，局域网的数据传输速率一般为 1 ～100Mbit/s。随着技术发展，10 Mbit/s， 100 Mbit/s，1000 Mbit/s的以太网得到了广 泛的应用，正在推出10 Gbit/s的以太网。
2020年第4章 计算机通信与网络参照模板
• 网络通信软件：用于实现网络中各种设备之间进行 通信的软件。
• 网络操作系统：实现系统资源共享，管理用户的应 用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有 Windows NT、Netware、UNIX等。
• 网络管理软件和网络应用软件：网管软件是用来对 网络资源进行管理，对网络进行维护的软件。网络 应用软件是为网络用户提供服务的，是网络用户在 网络上解决实际问题的软件。
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4.1.3 计算机网络的体系结构
图6-2 开放系统互联参考模型
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4.1.3 计算机网络的体系结构
• 2．OSI参考模型各层的功能 • ⑴ 物理层：实现比特流的透明传输，为数据
链路层提供数据传输服务，物理层的数据传 输单元是比特。
• ⑵ 数据链路层：传输以“帧”为单位的数据 包，采用差错控制与流量控制方法，使有差 错的物理线路变成无差错的数据链路。
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4.1.2 计算机网络的演变和发展
• 2．计算机－计算机网络
60年代中期，出现了多台计算机互 连的系统，开创了“计算机－计算机” 通信时代，并有多个处理中心，实现资 源共享。美国的ARPA网，IBM的SNA网， DEC的DNA网都是成功的典例。这个时 期的网络产品是相对独立的，没有统一 的标准。
图4-1 典型的计算机网络逻辑结构图
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4.1.1 计算机网络的定义
• 1．资源子网 由主机、终端、终端控制器、连网外设、
各种软件资源与信息资源组成。 资源子网负责全网的数据处理业务，向
网络用户提供各种网络资源与网络服务。
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4.1.1 计算机网络的定义
• 网络操作系统：实现系统资源共享，管理用户的应 用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有 Windows NT、Netware、UNIX等。
• 网络管理软件和网络应用软件：网管软件是用来对 网络资源进行管理，对网络进行维护的软件。网络 应用软件是为网络用户提供服务的，是网络用户在 网络上解决实际问题的软件。
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4.1.3 计算机网络的体系结构
图6-2 开放系统互联参考模型
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4.1.3 计算机网络的体系结构
• 2．OSI参考模型各层的功能 • ⑴ 物理层：实现比特流的透明传输，为数据
链路层提供数据传输服务，物理层的数据传 输单元是比特。
• ⑵ 数据链路层：传输以“帧”为单位的数据 包，采用差错控制与流量控制方法，使有差 错的物理线路变成无差错的数据链路。
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4.1.2 计算机网络的演变和发展
• 2．计算机－计算机网络
60年代中期，出现了多台计算机互 连的系统，开创了“计算机－计算机” 通信时代，并有多个处理中心，实现资 源共享。美国的ARPA网，IBM的SNA网， DEC的DNA网都是成功的典例。这个时 期的网络产品是相对独立的，没有统一 的标准。
图4-1 典型的计算机网络逻辑结构图
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4.1.1 计算机网络的定义
• 1．资源子网 由主机、终端、终端控制器、连网外设、
各种软件资源与信息资源组成。 资源子网负责全网的数据处理业务，向
网络用户提供各种网络资源与网络服务。
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4.1.1 计算机网络的定义
计算机网络与通信4
• 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
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4.3 Medium Access Control
局域网中目前广泛采用的两种介质访问控制方法: 争用型介质访问控制协议，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。 确定型介质访问控制协议，又称有序的访问控制协议，如 To ken （令牌）方式。
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以太网组成演示
10 BASE-T网络连接所使用的硬件有： • 10 BASE-T Ethernet网卡。 • 带有RJ45插座的Ethernet网卡。 • 双绞线（UTP）将计算机和集线器连接，双绞线两头各接一个RJ45头。 • 10 BASE-T集线器（HUB）。
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（3）100BASE-FX 100BASE-FX是用于光纤的物理规范，它的连线比100BASE-TX长（可达
450m），如果采用非标准的全双工模式可达2km，另外在抗干扰能力方面比UTP和 STP强。采用4B/5B编码。
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100Base-T网络组成 100Base-T保留了 10Base-T 的网络拓扑结构，但对网络拓扑结构进行了适
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4.5 High speed Ethernet
一般我们将数据传输速率在100Mb/s以上的网络称为 高速局域网。
快速以太网技术标准
100BASE T快速以太网标准是对10BASE T标准的扩展， 它保留了10BASE T在介质存取控制（MAC）层的 CSMA/CD访问控制方法与数据传输的帧格式。
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3．10BASE-T网络组成 10BASE-T是指采用无屏蔽双绞线（Unshielded Twisisted Pair，UTP） 实现10Mpbs传输速率的 Ethernet。10BASE-T物理介质采用的是直径为 0.4～ 0.6mm的2对3类UTP，线端接有符合ISO标准的RJ45插头，线段长度可达100m， 信号频率为20ＭHz，10BASE-T以太网需要用集线器（HUB）构成树形或总线和 星形结合的拓扑结构。10BASE-T以太网络的安装和维护简单易行且费用低廉。其 组成见图。
计算机网络与通讯_201409_第4章 局域网与广域网(下)
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以太网交换机的特点：
①拥有N对接口的交换机的总容量为 N10 Mb/s。 ②从总线式局域网或集线器式局域网转换成交换机式 局域网，不需要对所有接入设备的软件和硬件作任 何改动。 ③交换机式局域网的扩充非常容易，通过增加交换 机的容量，就可接入新的设备。 ④以太网交换机一般都具有多种速率(如10Mb/s， 100Mb/s和1Gb/s等)的接口，这就便于满足各种不 同类型用户的需要。
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以太网扩展设备：转发器(又称中继器)
图 利用转发器扩展的细缆以太网
转发器工作在物理层，其作用是消除信号经过电缆所造成的 失真和衰减，将其放大整形后再转发出去，以此来扩展网 络的覆盖范围。用转发器连接起来的几个网段仍然属于一 个局域网。
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以太网扩展设备：集线器(HUB)
也工作在物理层；物理上是一个星形网，但逻辑上仍然是一 个总线网，各站共享逻辑上的总线，执行CSMA/CD协议。 集线器
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网桥带来的好处：
扩展了物理范围，增加了站的数目； 可实现不同拓扑结构和传输媒体局域网的互联； 通过帧过滤平滑通信流量，改善了网络性能； 便于隔离故障，提高网络的可靠性。
冲突域
A B
B1 C
冲突域
D
B2
E
冲突域
F
网桥使各网段成为隔离开的冲突域
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网桥带来的问题：
通过存储帧和查找转发表会增加时延； MAC子层无流量控制功能，可能会出现帧的丢失 现象； 只适用于用户不太多和通信量不太大的场合，否 则会引起过多的广播信息而产生网络拥塞(即所 谓广播风暴)。
例如，10BASE5表示使用粗缆(直径为10mm，特性阻抗 为50Ω)作为传输介质的以太网。这里，“10”表示信 号在电缆上的传送速率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上 传输是基带信号，“5”表示每一段电缆的最大长度为 500m。
计算机网络与通信
计算机网络与通信第一篇：计算机网络与通信1、计算机网络：是指将不同地理位置上的独立的计算机，用传输介质和连网设备连接起来进行通信，用完善的软件系统进行管理，以实现资源共享为目的的系统。
2、计算机网络的功能：信息交换、资源共享和分布式处理。
3、广域网与计算机通信网的区别：1）广域网一般是将不同城市之间的LAN或者MAN利用计算机通信网进行互连，所覆盖地理范围可从几百公里到几千公里，可以说广域网是LAN或者MAN的延伸；2）广域网与局域网的重大区别是广域网必须运行网络层协议解决寻由问题；3）广域网提供数据资源、软件资源、计算机资源共享，计算机通信网不提供这些资源共享，只为广域网提供通信资源共享；4）广域网的产权属于建造者本身，计算机通信网的产权属于通信网公司，前者通过付费的方式利用后者的通信资源；5）计算机通信网由于距离远，造价昂贵，在我国都是由国家或元占有时间的倒数。
16、数据传输中产生差错的原因：1）独立型差错；2）突发型差错。
17、基带传输：即数字传输，是指对基带信号不加调制而直接在线路上进行传输，它将占用线路的全部带宽，也称数字基带传输。
18、光纤的损耗特性和色散特性是光纤的主要特性，决定了光纤的最大传输距离和最大传输带宽。
19、光纤的分类：按照折射率分布有均匀光纤和非均匀光纤，按照传输的总模数，光纤通常分为单模光纤和多模光纤。
20、光纤的主要特点：抗干扰能力强、保密性好、重量轻、中继距离长等。
、21、常用的数据交换技术有3种：电路交换、报文交换、分组交换、其中使用“存储转发”交换方式有：报文交换、分组交换（包交换）。
22、电路交换的特点：线路利用率低、电路交换时延小、提供通特码、差分曼彻斯特码、AMI码和HDB3码。
39、主要的调制技术有：ASK、QAM、PSK40、将所要传递的频率较低的信号“附加”在高频信号上发送出去叫做调制；把载波所携带的信号取出来，得到原来的信息叫做解调。
41、正交幅度调制（QAM）：采用4个相位，两个幅值进行调制，则每波特运载二进制数据位3位。
计算机网络与通信计算机局域网课件
网络操作系统的特点
网络操作系统具有可扩展性、 可靠性、安全性等特点，能够 满足不同规模网络的需求。
网络管理软件
网络管理软件概述 网络管理软件用于监控和管理网络设备，
以确保网络的稳定性和可靠性。
网络管理软件的功能 网络管理软件提供了设备监控、故障 排除、性能优化等功能，以帮助管理
员维护网络的正常运行。
交换机采用独享带宽的方式工作，每个端 口拥有独立的带宽，互不影响。
交换机分类
交换机应用场景
根据端口数量和性能的不同，交换机可分 为百兆交换机、千兆交换机、万兆交换机 等不同类型。
交换机适用于中大型局域网或数据中心环 境，可满足高带宽、高性能的网络连接需求。
路由器
路由器
路由器是局域网中的一种 设 备，用于连接不同的网络段 或子网，实现数据传输和通 信。
TCP/IP协议体系结构
由四个层次组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。其中，网络 层协议主要是IP协议，传输层协议主要是TCP和UDP协议。
03
CATALOGUE
局域网硬件设备
网卡
网卡
网卡是局域网中的基本设备， 负责将计算机连接到网络，实
现数据传输和通信。
网卡分类
根据传输速率和连接方式的不 同，网卡可分为百兆网卡、千 兆网卡、无线网卡等不同类型。
资源共享
计算机网络中的计算机可 以共享硬件、软件和数据 资源，提高资源利用率。
信息交换
计算机网络中的计算机之 间可以交换数据、邮件、 文件等，提高信息传递效 率。
计算机网络发展历程
面向终端的计算机网络
20世纪50年代，以单个计算机为中 心，多个终端通过通信线路与计算机 相连，实现信息交换。
分组交换网络
网络操作系统具有可扩展性、 可靠性、安全性等特点，能够 满足不同规模网络的需求。
网络管理软件
网络管理软件概述 网络管理软件用于监控和管理网络设备，
以确保网络的稳定性和可靠性。
网络管理软件的功能 网络管理软件提供了设备监控、故障 排除、性能优化等功能，以帮助管理
员维护网络的正常运行。
交换机采用独享带宽的方式工作，每个端 口拥有独立的带宽，互不影响。
交换机分类
交换机应用场景
根据端口数量和性能的不同，交换机可分 为百兆交换机、千兆交换机、万兆交换机 等不同类型。
交换机适用于中大型局域网或数据中心环 境，可满足高带宽、高性能的网络连接需求。
路由器
路由器
路由器是局域网中的一种 设 备，用于连接不同的网络段 或子网，实现数据传输和通 信。
TCP/IP协议体系结构
由四个层次组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。其中，网络 层协议主要是IP协议，传输层协议主要是TCP和UDP协议。
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CATALOGUE
局域网硬件设备
网卡
网卡
网卡是局域网中的基本设备， 负责将计算机连接到网络，实
现数据传输和通信。
网卡分类
根据传输速率和连接方式的不 同，网卡可分为百兆网卡、千 兆网卡、无线网卡等不同类型。
资源共享
计算机网络中的计算机可 以共享硬件、软件和数据 资源，提高资源利用率。
信息交换
计算机网络中的计算机之 间可以交换数据、邮件、 文件等，提高信息传递效 率。
计算机网络发展历程
面向终端的计算机网络
20世纪50年代，以单个计算机为中 心，多个终端通过通信线路与计算机 相连，实现信息交换。
分组交换网络
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4.2 以太网技术
1、以太网概述
LLC 子层看不见 下面的局域网
网络层 逻辑链路控制 网络层
LLC MAC
物理层 站点 1 局域网
LLC MAC
物理层 站点 2 数据 链路层
媒体接入控制
4.2 以太网技术
• 2. 以太网工作原理
采用了第三章所介绍的载波监听多 路访问/冲突检测(CSMA/CD) 的方法进行 信道访问控制。
4.1 局域网概述
3、局域网的四个技术特性
传输媒体，常用的有双绞线、同轴电缆、 光纤，以及微波、红外线和激光等无线传 输媒体。 传输技术，常用的有基带传输和频带传输 两种。 网络拓扑：星型、总线型、环型等。 媒体访问控制方法，随机争用、令牌总线、 令牌环
4.1 局域网概述
4、IEEE 802 局域网标准
1、MAC地址
第 1 字节
第 6 字节 十六进制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80 二进制表示的 EUI-48 地址： 机构惟一标志符 OUI 扩展标志符
第1 第2 第3 第4 第5 第6 10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000
4.2 以太网技术
以太网的系列标准（规范）
传统以太网标准
10 Base-5 1983 10Mbps 10 Base-2 1988 10Mbps 10 Base-T 1990 10Mbps BASE 表示基带传输
500m 185m 100m
AUI 粗缆以太网 BNC细缆以太网 RJ45双绞线以太网
4.3 以太网的MAC层
1、MAC地址
网卡上的硬件地址
1A-24-F6-54-1B-0E
路由器由于同时连接 到两个网络上，因此 它有两块网卡和两个 硬件地址。
00-00-A2-A4-2C-02
路由器
20-60-8C-C7-75-2A
08-00-20-47-1F-E4
20-60-8C-11-D2-F6
• 局域网是指将分散在一个局部地理范围
(如一栋大楼等)的多台计算机通过传输媒
体连接起来的通信网络。
4.1 局域网概述
2、局域网的特点
网络覆盖的区域相对较小，具有专用性质。 传输速率高，100 Mbit/s，1000 Mbit/s，10 Gbit/s。 传输质量高，误码率低，一般在10-8 10-11范 围内。 局域网大多采用广播方式传输数据，不需要考 虑路由选择问题。
2、MAC帧格式
以太网 V2 的格式
目的地址字段 6 字节，源地址字段 6 字节 类型字段 2 字节：类型字段用来标志上一层使用的是 什么协议，以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一 层的这个协议 数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段最小长度 64 字节 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长 度（46字节）
4.1 局域网概述
4、IEEE 802 局域网标准
4.1 局域网概述
4、IEEE 802 局域网标准
LLC子层的功能：提供一个或多个两相邻层
的逻辑接口
MAC子层的功能：组帧（带地址和校验字段）
和拆卸帧（地址识别和差错校验），管理链路
通信
4.2 以太网技术
1、以太网概述
• 以太网是以 CSMA/CD 方式工作的一种总线式 局域网 • IEEE 802委员会在局域网的数据链路层定义了 两个子层，即逻辑链路控制LLC (Logical Link Control) 子层和媒体接入控制 MAC (Medium Access control)子层
4.3 以太网的MAC层
2、MAC帧格式
以太网 V2 的格式
数据字段的长度46－1500字节。当数据字段的长度小 于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的 填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字 节 帧校验序列 FCS 4 字节：当传输媒体的误码率为 1108 时 ， MAC 子 层 可 使 未 检 测 到 的 差 错 小 于 11014
802.1 管 理 及 802.3 体 MAC 系 802.3 结 物理层 构 寻址及网际互连 802.2逻辑链路控制LLC 802.4 MAC 802.4 物理层 802.5 MAC 802.5 物理层 802.7 MAC 802.7 物理层 802.9 MAC 802.9 物理层 数据链 路层 物理层 网络层
4.3 以太网的MAC层
1、MAC地址
网卡检查 MAC 地址 网卡从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址. • 如果是发往本站的帧则收下，然后进行其他处理。 • 否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。 “发往本站的帧”包括以下三种帧： • 单播(unicast)帧（一对一） • 广播(broadcast)帧（一对全体） • 多播(multicast)帧（一对多）
计算机通信与网络
Computer Telecommunications & Networks
第4章 局域网与广域网
内容纲要
局域网概述 以太网技术 以太网的MAC层 以太网的连接方法 局域网的扩展 高速以太网 虚拟局域网 无线局域网 广域网
4.1 局域网概述
1、局域网的定义
IP 数据报 字节 以太网 V2 MAC 帧 插入 8 字节 7 字节 MAC 帧 物理层 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据 4 FCS MAC 层 IP 层
1 字节
10101010101010 … 10101010101010101011
前同步码 帧开始 定界符
4.3 以太网的MAC层
4.3 以太网的MAC层
1、MAC地址 2、MAC帧格式 3、CSMA/CD的工作过程 4、以太网的信道利用率
4，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地 址。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的 “名字”或标识符。
4.3 以太网的MAC层
4.3 以太网的MAC层
2、MAC帧格式
两种不同的 MAC 帧格式
常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： • DIX Ethernet V2 标准 • IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。
4.3 以太网的MAC层
2、MAC帧格式
以太网 V2 的格式