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交换与虚拟局域网
第四章交换与虚拟局域网学习本章应掌握：1. 交换机以太网的特点2. 以太网交换机的工作过程和数据传输方式3. 以太网交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议4. VLAN的组网方法和特点§ 4.1 交换式以太网的提出引入：以太网变得越来越拥塞和不堪重负。
这一方面是由于网络应用和网络用户的迅速增长，另一方面则是由于快速CPU及快速网络操作系统的出现。
现在，处于同一个以太网上的两个工作站就很容易使网络饱和。
为了提高局域网的效率，交换技术应运而生了。
4.1.1共享式以太网存在的问题传统的共享式以太网是最简单、最便宜、最常用的一种组网方式。
但是，在网络应用和组网过程中，共享式以太网暴露出它的缺点,主要有以下几个方面:（1）覆盖的地理范围有限。
按照CSMA/CD的有关规定，以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小。
只要两个节点处于同一个以太网中，它们之间的最大距离就不能超过这一固定值，不管他们之间的连接跨越一个集线器还是多个集线器。
如果超过这个值，网络通信就会出现问题。
（2）网络总带宽容量固定。
传统的以太网是共享式的以太局域网。
网络上的所有节点共享同一传输介质。
在一个节点使用传输介质的过程中，另一节点必须等待。
共享式以太网的固定带宽容量被网络上的所有节点共同拥有，随机占用。
网络中的节点越多，每个节点平均可以使用的带宽越窄，网络的响应速度也会越慢。
举例：对于一个使用100BASE-TX技术的100Mb/s以太网，如果连接10个节点，则每个节点平均带宽发送节点竞争共享介质的过程中，冲突和碰撞是不可避免的。
冲突和碰撞会造成发送节点随机延迟和重发，进而浪费网络带宽。
随着网络中节点数的增加，冲突和碰撞必然加大，相应的带宽浪费也会越大。
（3）不能支持多种速率。
网络应用是多种多样的，不同速率的混合型组网不但有其存在的客观要求，而且也可以提高组网的传输速率，否则一个设备发送的信息，另一个设备不可能收到。
单一的共享式以太网不可能提供多种速率的设备支持。
第 4 章 交换与虚拟局域网
第 4 章 交换与虚拟局域网4.1 交换式以太网的提出4.1.1 共享以太网（ 10BASE-T 和 100BASE-TX ）存在的问题1、组网设备：双绞线、集线器、网卡2、共享以太网特点：（1）拓扑结构：物理上是星型，逻辑上总线型（2）传输介质：双绞线（3）介质访问控制方式：CSMA/CD3、缺点共享局域网：采用广播方式、模越大，冲突越多、速度越快（1）覆盖的地理范围有限CSMA/CD以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小，（2）网络总带宽容量固定以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重（3）不能支持多种速率以太网的传输介质是共享的，所有设备保持相同的速率。
4.1.2 交换的提出1、 共享以太网存在的问题的解决方法： 人们通常采取将一个大型的以太网分割成两个或多个小型的以太网，每个段（分割后的每个以太网）使用 CSMA/CD 介质访问控制方法维持段内用户的通信；段与段之间通过一种 “ 交换 ” 设备进行沟通的方式。
这种交换设备可以将在一端接收到的信息，经过简单的处理转发给另一段。
2、 网桥： 网桥是一种存储转发设备，用来连接相似的局域网。
过滤作用，将以太网分割成一些独立的网段（广播域），减少了网络广播。
在数据链路层，对数据帧进行存储转发，延长了通信距离（注意和中继器的区别）。
分类：两端口网桥：连接两个局域网，和以太网同时发展的。
多端口网桥：连接多个局域网， 交换机的前身 。
以太网交换技术（ SWITCH ）是在多端口网桥的基础上与九十年代初发展起来的，甚至被业界人士称为 " 许多联系在一起的网桥 " ，是一种改进了的局域网桥。
3 、交换设备• 局域网交换机： 工作于 数据链路层 ，连接较为相似的网络。
• 路由器： 工作于 互联层 ，实现异型网络互联。
4.2 以太网交换机的工作原理4.2.1 以太网交换机的工作过程1 、端口 /MAC 地址映射表（1）二维表包含：端口、 MAC 、计时。
交换机及虚拟局域网组网技术培训课件(ppt 45张)
VLAN实验内容
实验器材：3560交换机2台，PC机5台，连接线若干。 网络拓扑图如下： 图中：A1、A2、A3连接在Switch1上，B1、B2连接在Switch2上。 假定应用场景是A1、A3属于技术部，B1、B2、A2属于销售部，要求 同一部门的主机在同一个局域网上。
VLAN实验内容
采用Trunk技术实现了VLAN的跨计算机通信
VLAN 2
带有VLAN 1标签的以太网帧
VLAN 1
不带VLAN标签的 以太网帧
带有VLAN 2标签的以太网帧
VLAN 1
VLAN 2
DTP（Dynamic Trunk Protocol）简介
管理员可以手动指定交换机之间的链路是否形成Trunk， 也可以让交换机自动协商，这个协议称为DTP，DTP还可 以协商Trunk链路的封装类型。 配置了DTP的交换机会发送DTP协商包，或者对对方发送 来的DTP包进行响应，双方最终商讨他们之间的链路是否 形成Trunk，以及采用什么样的Trunk封装方式。 Cisco网络设备支持动态协商端口的工作状态。 根据动态协议的实现方式，Cisco网络设备接口有多种不 同的工作模式。
VLAN的应用背景及实现功能
VLAN——Virtual Local Area Network 【背景描述】 某企业有两个主要部门：技术部（A1、A3）和销售部（A2、B1、 B2），其中销售部门的个人计算机系统分散连接，也就有一名销 售部的工作人员在技术部的办公室，他的电脑连接在技术部的交 换机上。技术部之间、销售部之间需要相互进行通信，但为了数 据安全起见，技术部和销售部需要进行相互隔离。 【拓扑图如下：】
VLAN实验
【实验目的】
了解VLAN交换机的特性与应用场合 掌握VLAN交换机组网的基本配置方法
《局域网交换技术》PPT课件
第6章 局域网交换技术
MAC子层负责共享介质的访问控制，它与具体的物理介质 有关，其主要功能包括：
(1) 发端传输时将上层来的数据封装成帧后进行发送(接收 时执行相反的动作)。
(2) 差错检测。 (3) LAN传输介质访问控制。
第6章 局域网交换技术
LLC子层于具体的局域网类型(总线、令牌环、令牌总线 等)，是各类局域网的公共部分，其主要功能有：
第6章 局域网交换技术
2．Ethernet帧结构 图6.2(a)描述了MAC地址的具体结构。图6.2(b)描述了802.3 协议的帧结构，它由以下字段组成： (1) 前导码(preamble)：一个0和1交替的7字节串，接收者用 它来建立位同步。 (2) 帧起始定界符SFD(start of frame delimiter)：为 10101011序列，指明帧的实际起始位置。
第6章 局域网交换技术
1．CSMA/CD协议
Ethernet的MAC层采用带冲突检测的载波监听多路访问技 术(CSMA/CD协议)，它是一种典型的随机访问或竞争技术，即 多站点共享一条物理介质时，每个站点传输信息时都没有预先 安排的时间，并且何时传输信息不可预测，因此它是随机访问， 并且每一次传输要和其它站点争用总线使用权，因此它又是一 种竞争技术。由于信号传输时延的存在，总会发生两个或多个 站点同时占用介质传输数据帧的冲突情况。为解决这一问题， CSMA/CD采用了每个站点边发送边监听的技术，其规则是：
第6章 局域网交换技术
5．千兆Ethernet
千兆Ethernet标准在IEEE 802.3委员会制定的802.3z中定 义，它与Ethernet和快速Ethernet的工作原理相同。在定义新 的介质和传输规范时，千兆Ethernet保留了CSMA/CD协议和 MAC帧格式，帧间隔则提升到0.096 μs。
虚拟局域网教学课件.ppt
例：全写：switch# configure terminal 简写：Switch# config
❖ ③使用历史命令：可用向上键（↑）或向下键（↓） 选择曾经使用过的命令。
❖ （4）配置交换机Telnet功能：包括配置远程登陆密码、配置 进入特权模式密码和为交换机配置管理IP等操作。
❖ 配置远程登陆密码: ❖ Switch(config)#enable secret level 1 0 ruijie ❖ 配置进入特权模式密码: ❖ Switch (config)#enable secret level 15 0 ruijie ❖ 为交换机配置管理IP: ❖ Switch (config)#interface vlan 1 ❖ Switch (config-if)#no shutdown ❖ Switch (config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 ❖ Switch (config-if)#end
❖ 与用MAC地址定义VLAN或用端口定义 VLAN的方法相比，用网络层地址定义 VLAN的缺点是性能比较差。检查网络层 地址比检查MAC地址要花费更多的时间， 因此用网络层地址定义VLAN的速度会比 较慢。
主机IP地址的设置
❖ 自动获取 ❖ 手动设置
主机IP地址的设置
❖ 打开“网络连接”对话框：右击“网上邻居”—— “属性”
1、 基于端口
网络层
数据链路层 广播域
市场部 VLAN
销售部 VLAN
工程部 VLAN
物理层
LAN交换机 1 23 4 5
1 23 4 5
1 23 4 5
iMac
iMac
iMac
iMac
楼层1
❖ ③使用历史命令：可用向上键（↑）或向下键（↓） 选择曾经使用过的命令。
❖ （4）配置交换机Telnet功能：包括配置远程登陆密码、配置 进入特权模式密码和为交换机配置管理IP等操作。
❖ 配置远程登陆密码: ❖ Switch(config)#enable secret level 1 0 ruijie ❖ 配置进入特权模式密码: ❖ Switch (config)#enable secret level 15 0 ruijie ❖ 为交换机配置管理IP: ❖ Switch (config)#interface vlan 1 ❖ Switch (config-if)#no shutdown ❖ Switch (config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 ❖ Switch (config-if)#end
❖ 与用MAC地址定义VLAN或用端口定义 VLAN的方法相比，用网络层地址定义 VLAN的缺点是性能比较差。检查网络层 地址比检查MAC地址要花费更多的时间， 因此用网络层地址定义VLAN的速度会比 较慢。
主机IP地址的设置
❖ 自动获取 ❖ 手动设置
主机IP地址的设置
❖ 打开“网络连接”对话框：右击“网上邻居”—— “属性”
1、 基于端口
网络层
数据链路层 广播域
市场部 VLAN
销售部 VLAN
工程部 VLAN
物理层
LAN交换机 1 23 4 5
1 23 4 5
1 23 4 5
iMac
iMac
iMac
iMac
楼层1
第4章 计算机网络虚拟局域网VLAN课件PPT
VLAN的种类 • 基于端口划分的静态VLAN • 基于MAC地址划分的动态VLAN
基于端口划分的静态VLAN
以太网交换机
Port 1Port 2Port 7Port 10
主机A
主机B
主机C
主机D
Vt 1
VLAN 5
Port 2 VLAN 10
……
……
Port 7 VLAN 5
……
……
Port 10 VLAN 10
交换机上静态VLAN的配置
• 配置VLAN的步骤
• 创建VLAN • 将端口加入到相应的VLAN中 • 验证
创建VLAN
• switch(config)#vlan vlan-id
• 通过该命令实现vlan创建
• switch(config-vlan)#name vlan-name
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 1 VLAN 2 VLAN 3
交换机之间的VLAN通信3－2
• 如何实现交换机之间的VLAN通信？
• 只使用一条链路，那么来自多个VLAN的数据如何标识？
VLAN 1
VLAN 1
VLAN 2
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 3
VLAN标识
• 交换机给每个去往其他交换机的数据帧打上VLAN标 识
IEEE802.1Q的工作原理和帧格式3－2
DA SA Type Data
标准以太网帧
CRC
带有 IEEE802.1Q标 记的以太网帧
DA SA Tag Type Data
CRC
TPID
PriorityCFI VLAN ID
12bit，可标 识的VLAN ID为4096个
第4章交换与虚拟局域网(43)精品PPT课件
将大型以太网分割成两个或多个小型以太网 每个段使用CSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信 段与段之间通过“交换”设备沟通 交换设备在一段接收信息，经处理后转发给另一段
12.10.2020
☆信息学院☆居立峰☆制作☆
利用集线器组成的大型共享式以太网(1)
12.10.2020
☆信息学院☆居立峰☆制作☆
所谓10Base-t的5-4-3规则，是 指任意两台电脑间最多不能超过5段线 (既包括集线器到集线器的连接线缆， 也包括集线器到电脑间的连接线缆)、 4台集线器，并且只能有3台集线器直 接与电脑等网络设备连接。
12.10.2020
复习：10base-2（1）
12.10.2020
☆信息学院☆居立峰☆制作☆
交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口 交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜”
2.地址学习
读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口（节点 只要发送信息，交换机就能建立该表项）
利用计时器维护表项的“新鲜”性
12.10.2020
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地址学习（2）
12.10.2020
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复习：10base-T
使用集线器的网络在理论上称之 为共享网络。所谓共享网络，就是由网 络内的所有电脑共享网络带宽的网络。 例如，集线器的端口速率为10Mb/s， 24个端口上都连接有电脑，那么，每 个端口所获得的传输速率其实只有 10Mb/s的1／24。
集线器级联要遵循10Base-T的 5-4-3☆
利用共享式以太网需要做些什么？(2)
一个逻辑工作组的站点需要移到 另一个逻辑工作组（如站点从 LAN1移动到LAN3） 一个逻辑工作组的站点需要物理 位置的移动（如LAN1中的站点从 1楼移动到3楼） ➢以软件方式实现逻辑工作组的划 分与管理
12.10.2020
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利用集线器组成的大型共享式以太网(1)
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所谓10Base-t的5-4-3规则，是 指任意两台电脑间最多不能超过5段线 (既包括集线器到集线器的连接线缆， 也包括集线器到电脑间的连接线缆)、 4台集线器，并且只能有3台集线器直 接与电脑等网络设备连接。
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复习：10base-2（1）
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交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口 交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜”
2.地址学习
读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口（节点 只要发送信息，交换机就能建立该表项）
利用计时器维护表项的“新鲜”性
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地址学习（2）
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复习：10base-T
使用集线器的网络在理论上称之 为共享网络。所谓共享网络，就是由网 络内的所有电脑共享网络带宽的网络。 例如，集线器的端口速率为10Mb/s， 24个端口上都连接有电脑，那么，每 个端口所获得的传输速率其实只有 10Mb/s的1／24。
集线器级联要遵循10Base-T的 5-4-3☆
利用共享式以太网需要做些什么？(2)
一个逻辑工作组的站点需要移到 另一个逻辑工作组（如站点从 LAN1移动到LAN3） 一个逻辑工作组的站点需要物理 位置的移动（如LAN1中的站点从 1楼移动到3楼） ➢以软件方式实现逻辑工作组的划 分与管理
第4章交换与虚拟局域网
2.生成树协议 通过实现生成树协议相互的交换信息 利用交换的信息将网络中的环路断开 逻辑上形成一种树形结构 按照逻辑结构转发信息
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生成树协议举例
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虚拟局域网VLAN
1.什么是虚拟局域网？
将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”
逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因
2.网卡 10Mb/s、100Mb/s和10Mbps/100Mbps自适应以太网卡 返回总目录
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交换式以太网中的电缆
1.计算机与交换机连接 直通电缆
2.交换机与交换机级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
3.交换机与集线器级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
素划分而无须考虑它们所处的物理位置
2.利用以太网交换机就可以配置VLAN
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利用共享式以太网需要做些什么？(1)
一个逻辑工作组的站点需要移到
另一个逻辑工作组（如站点从LAN1
移动到LAN3）
一个逻辑工作组的站点需要物理位置
的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到
3楼）
移动站点的物理位置或逻辑工作组有
式以太网上划分VLAN。
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本章的教学重点和难点
本章重点：交换机的工作过程和数 据传输方式；交换机的通信过滤、 地址学习和生成树协议；VLAN的组 网方法和特点。
本章难点：在交换式以太网上划分 VLAN。
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共享式以太网存在的主要问题
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生成树协议举例
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虚拟局域网VLAN
1.什么是虚拟局域网？
将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”
逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因
2.网卡 10Mb/s、100Mb/s和10Mbps/100Mbps自适应以太网卡 返回总目录
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交换式以太网中的电缆
1.计算机与交换机连接 直通电缆
2.交换机与交换机级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
3.交换机与集线器级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
素划分而无须考虑它们所处的物理位置
2.利用以太网交换机就可以配置VLAN
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利用共享式以太网需要做些什么？(1)
一个逻辑工作组的站点需要移到
另一个逻辑工作组（如站点从LAN1
移动到LAN3）
一个逻辑工作组的站点需要物理位置
的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到
3楼）
移动站点的物理位置或逻辑工作组有
式以太网上划分VLAN。
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本章的教学重点和难点
本章重点：交换机的工作过程和数 据传输方式；交换机的通信过滤、 地址学习和生成树协议；VLAN的组 网方法和特点。
本章难点：在交换式以太网上划分 VLAN。
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共享式以太网存在的主要问题
交换机及虚拟局域网组网技术课件ppt4547页文档
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
交换机1、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
交换机1、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
《虚拟局域网》PPT课件
1. 静态VLAN 也称基于端口的VLAN。可通过命令直接将某一端口加 入到某一VLAN中。表态VLAN的特点是配置简单，缺点是 不够灵活，不支持移动办公的场合。 2. 动态VLAN 动态VLAN是通过网管软件分配主机的MAC地址的方式 来建立VLAN的。这种方式灵活性较强，但需专门的软件。 对于小型应用场景，作静态VLAN较合适。 3.基于 协议的VALN 是根据子网的不同建立VLAN的。与动态VLAN类似，但 是使用IP地址信息。由于与DHCP服务兼容性问题。此种 方式现已较少使用。
3.1 VLAN概述
3.1.6 Protocol VLAN
就是基于报文协议类型的VLAN分类技术，可以将 某一协议类型的空VLAN ID报文都划分到同一个VLAN。
Protocol VLAN只对Trunk和Hybrid口生效，对于 access口没有作用。
有基于IP地址的VLAN分类和端口上的基于报文类 型和以太网类型的VLAN分类两种。
PVLAN的应用对于保证接入网络的数据通信的安 全性是非常有效的，用户只需与自己的默认网关连接，一 个PVLAN不需要多个VLAN和IP子网就提供了具备第2层 数据通信安全性的连接，所有的用户都接入PVLAN，从 而实现了所有用户与默认网关的连接，而与PVLAN内的 其他用户没有任何访问。
3.1 VLAΒιβλιοθήκη 概述3.1 VLAN概述3.1.4 网络中VLAN的数量和大小
1. 流量类型 2. 应用程序类型 3. 网络管理需要 4. 用户数量 一般情况下一个物理子网对应一个VLAN。
3.1 VLAN概述
3.1.5 Super VLAN
Super VLAN又称为 VLAN聚合，是一种专门优化 IP地址的管理技术。其原理是将一个网段的 IP 分给不同 的子 VLAN(Sub VLAN)，这些 Sub VLAN 同属于一个 Super VLAN。而每一个 Sub VLAN 都是独立的广播域， 不同 Sub VLAN 之间二层相互隔离。当 Sub VLAN 内的 用户需要进行三层通信时，将使用 Super VLAN 的虚接口 的 IP 地址作为网关地址，这样多个VLAN 共享一个IP 地 址， 从而节省了IP 地址资源。 同时， 为了实现不同Sub VLAN 间的三层互通及 Sub VLAN 与其他网络的互通，需 要利用 ARP 代理功能。通过ARP 代理可以进行 ARP 请 求和响应报文的转发与处理，从而实现了二层隔离端口间 的三层互通。
3.1 VLAN概述
3.1.6 Protocol VLAN
就是基于报文协议类型的VLAN分类技术，可以将 某一协议类型的空VLAN ID报文都划分到同一个VLAN。
Protocol VLAN只对Trunk和Hybrid口生效，对于 access口没有作用。
有基于IP地址的VLAN分类和端口上的基于报文类 型和以太网类型的VLAN分类两种。
PVLAN的应用对于保证接入网络的数据通信的安 全性是非常有效的，用户只需与自己的默认网关连接，一 个PVLAN不需要多个VLAN和IP子网就提供了具备第2层 数据通信安全性的连接，所有的用户都接入PVLAN，从 而实现了所有用户与默认网关的连接，而与PVLAN内的 其他用户没有任何访问。
3.1 VLAΒιβλιοθήκη 概述3.1 VLAN概述3.1.4 网络中VLAN的数量和大小
1. 流量类型 2. 应用程序类型 3. 网络管理需要 4. 用户数量 一般情况下一个物理子网对应一个VLAN。
3.1 VLAN概述
3.1.5 Super VLAN
Super VLAN又称为 VLAN聚合，是一种专门优化 IP地址的管理技术。其原理是将一个网段的 IP 分给不同 的子 VLAN(Sub VLAN)，这些 Sub VLAN 同属于一个 Super VLAN。而每一个 Sub VLAN 都是独立的广播域， 不同 Sub VLAN 之间二层相互隔离。当 Sub VLAN 内的 用户需要进行三层通信时，将使用 Super VLAN 的虚接口 的 IP 地址作为网关地址，这样多个VLAN 共享一个IP 地 址， 从而节省了IP 地址资源。 同时， 为了实现不同Sub VLAN 间的三层互通及 Sub VLAN 与其他网络的互通，需 要利用 ARP 代理功能。通过ARP 代理可以进行 ARP 请 求和响应报文的转发与处理，从而实现了二层隔离端口间 的三层互通。
计算机网络课程设计交换式和虚拟局域网PPT
二、概要设计
2.1流程图
分别对三层交换机，二层交换机和PC进行配置。 配置流程如图2-1所示。
2.2拓扑图简单说明
在图1-1中，与交换机switch0直连的四台PC 机及与switch3直连的PC10和PC11机同在VLAN10 中，与switch1直连的四台PC机在VLAN20中，与 switch2直连的PC8，PC9和与switch3直连的两台 PC机及与switch5直连的PC19同在VLAN30中，与 switch4和switch6直连的以及与switch5直连的 PC18同在VLAN40中，同时，switch0和switch1及 switch2级联，switch5与switch6级联。
Multilayer Switch0配置：
S w itc h >e n a b le S w itc h #c o n f t S w itc h (c o n fig )#h o s tn a m e la y 3 L a y 3(c o n fig )#ip ro u tin g //允许网间漫游 L a y 3(c o n fig )#v tp m o d e se rv e r //产生感冒病毒 L a y 3(c o n fig )#v tp d o m a in te s t //名字为“te s t” L a y 3(c o n fig )#in t f0/1 L a y 3(c o n fig -if)# sw itc h p o rt tru n k e n c a p s u la tio n d o t1q //生成T ru n k 链路802.1q L a y 3(c o n fig -if)# sw itc h p o rt m o d e tru n k //生成T ru n k 链 路 L a y 3(c o n fig )#v la n 10 L a y 3(c o n fig )#v la n 20 L a y 3(c o n fig )#v la n 30 L a y 3(c o n fig )#v la n 40 L a y 3(c o n fig )#in t vla n 10 L a y 3(c o n fig -if)#ip a d d 192.168.0.254 255.255.255.0
计算机网络技术与internet应用课件第6章 交换与虚拟局域网
实现三层交换有多种方式，包括标记交换、IP交换、IP导航等，但基本思 想都是相似的，人们把用三层交换技术实现交换功能的交换机称为三层交换 机。
6.3 以太网交换机的工作过程
一．以太网交换机的工作过程
交换机的结构与工作过程
6.3 以太网交换机的工作过程
二．数据转发方式
1 ．直接交换
在直接交换方式中，交换机边接收边检测。一旦检测到目的地址字段，就立 即将该数据转发出去，而不管数据是否出错，出错检测任务由节点主机完成。
交换机的管理与基本配置
❖ 3．交换机的配置模式 ❖ 有4种方式可对交换机进行配置。 ❖ ② 通过Telnet访问交换机。如果网络管理员离交换机较远，可
通过Telnet远程访问交换机，前提是预先在交换机上配置IP地址 和访问密码，并且管理员的计算机与交换机之间是IP可达的。 ❖ ③ 通过Web访问交换机。 ❖ ④ 通过SNMP网管工作站访问交换机。
交换机的通信过滤
6.3 以太网交换机的工作过程
五．生成树协议
生成树协议STP计算无环路的最佳路径，当发现环路时 ，可以相互交换信息，并利用这些信息将网络中的某些环路 断开，从而维护一个无环路的网络，以保证整个局域网在逻 辑上形成一种数型结构，产生一个生成树。交换机按照这种 逻辑结构转发信息，保证网络上发送的信息不会绕环旋转。
返回
冲突域和广播域
❖ 所有使用同一共享总线进行数据收发的站点就构成了一个 冲突域。因此，集线器的所有端口处于同一个冲突域中。
❖ 广播域是能够接收同一个广播消息的集合。在该集合中， 任一站点发送的一个广播消息，处于该广播域的所有站点 都能接收到该广播消息。所有工作在OSI第一层和第二层的 站点处于同一个广播域中。
在单一交换机上配置VLAN
6.3 以太网交换机的工作过程
一．以太网交换机的工作过程
交换机的结构与工作过程
6.3 以太网交换机的工作过程
二．数据转发方式
1 ．直接交换
在直接交换方式中，交换机边接收边检测。一旦检测到目的地址字段，就立 即将该数据转发出去，而不管数据是否出错，出错检测任务由节点主机完成。
交换机的管理与基本配置
❖ 3．交换机的配置模式 ❖ 有4种方式可对交换机进行配置。 ❖ ② 通过Telnet访问交换机。如果网络管理员离交换机较远，可
通过Telnet远程访问交换机，前提是预先在交换机上配置IP地址 和访问密码，并且管理员的计算机与交换机之间是IP可达的。 ❖ ③ 通过Web访问交换机。 ❖ ④ 通过SNMP网管工作站访问交换机。
交换机的通信过滤
6.3 以太网交换机的工作过程
五．生成树协议
生成树协议STP计算无环路的最佳路径，当发现环路时 ，可以相互交换信息，并利用这些信息将网络中的某些环路 断开，从而维护一个无环路的网络，以保证整个局域网在逻 辑上形成一种数型结构，产生一个生成树。交换机按照这种 逻辑结构转发信息，保证网络上发送的信息不会绕环旋转。
返回
冲突域和广播域
❖ 所有使用同一共享总线进行数据收发的站点就构成了一个 冲突域。因此，集线器的所有端口处于同一个冲突域中。
❖ 广播域是能够接收同一个广播消息的集合。在该集合中， 任一站点发送的一个广播消息，处于该广播域的所有站点 都能接收到该广播消息。所有工作在OSI第一层和第二层的 站点处于同一个广播域中。
在单一交换机上配置VLAN
第4章-交换与虚拟局域网PPT课件
从协议层次的观点来看，局域网的体系结构由OSI参考模 型中的低二层组成。决定局域网特性的三个主要技术是： 传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法，在这三种技术 中最为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、 响应时间、传输效率等网络特性起着十分重要的作用。
5
学习目标
1、知识目标 了解局域网的特点、分类、拓扑结构 熟悉的体系结构和介质访问控制方式 熟悉共享式局域网、交换式局域网、虚拟局域网和无线局域网
局域网可以支持多种传输介质
局域网一般为一个部门或单位所有，建网、 维护以及扩展等较容易 在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一 块称为网络适配器（网卡域网的拓扑结构
1.局域网的拓扑结构 (1)总线型拓扑
9
4.1 局域网概述
2．局域网的拓扑结构 (2)环型拓扑
1.以太网 1）快速以太网（100BASE-T） 2）1000M以太网
以太网采用CSMA/CD协议，它实际上是一个物理上的星型连接, 逻辑上为总线型拓扑的网络。
（2）交换机到服务器链路的升级
（1）交换机到交 换机链路的升级
注:以太网 向千兆位以网
的升级方法
（3）快速以太网骨干网的升级 （4）共享式FDDI骨干网的升级
CSMA/CD方法的发送步骤
1）如果网络上共享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等 待。 2）在发送开始的T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。 3）如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使 用权信息，直到被传输帧结束； 4）如果检测随机时间段后，重新到冲突，则停止发送，并发 出一个阻塞信号。经过一个开始。
美国电气与电子工程师协会（IEEE）的802标准；欧洲计算机制 造会（ECMA）的标准；国际电工委员会的标准。其中，最有影响 的是IEEE802标准，它被ANSI接受为美国国家标准，被ISO作为国 际标准（称为ISO DP8802/X标准）。
5
学习目标
1、知识目标 了解局域网的特点、分类、拓扑结构 熟悉的体系结构和介质访问控制方式 熟悉共享式局域网、交换式局域网、虚拟局域网和无线局域网
局域网可以支持多种传输介质
局域网一般为一个部门或单位所有，建网、 维护以及扩展等较容易 在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一 块称为网络适配器（网卡域网的拓扑结构
1.局域网的拓扑结构 (1)总线型拓扑
9
4.1 局域网概述
2．局域网的拓扑结构 (2)环型拓扑
1.以太网 1）快速以太网（100BASE-T） 2）1000M以太网
以太网采用CSMA/CD协议，它实际上是一个物理上的星型连接, 逻辑上为总线型拓扑的网络。
（2）交换机到服务器链路的升级
（1）交换机到交 换机链路的升级
注:以太网 向千兆位以网
的升级方法
（3）快速以太网骨干网的升级 （4）共享式FDDI骨干网的升级
CSMA/CD方法的发送步骤
1）如果网络上共享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等 待。 2）在发送开始的T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。 3）如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使 用权信息，直到被传输帧结束； 4）如果检测随机时间段后，重新到冲突，则停止发送，并发 出一个阻塞信号。经过一个开始。
美国电气与电子工程师协会（IEEE）的802标准；欧洲计算机制 造会（ECMA）的标准；国际电工委员会的标准。其中，最有影响 的是IEEE802标准，它被ANSI接受为美国国家标准，被ISO作为国 际标准（称为ISO DP8802/X标准）。
交换机与虚拟局域网培训讲义(ppt 36页)_10016
共享式以太网存在的主要问题
❖ 覆盖的地理范围有限
▪ 以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小
❖ 网络总带宽容量固定
▪ 以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有 ▪ 节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重
❖ 不能支持多种速率
▪ 以太网的传输介质是共享的
❖4.1 交换技术
▪ 4.1.1 共享式以太网的缺点
❖ 与集线器的不同在于：集线器会把数据转发到除接受端口外的所有端 口，不检查其目的MAC地址。
交换机
端口1
A
端口3 端口2
主机11
主机12
主机13
交换机A在接收从主机11发出的数据帧后，执行以下操作步骤：
1.交换机A查找MAC地址表,查看是否有此MAC地址（有则直转给
相应的端口）
2.若没有，学习主机11的MAC地址 3.交换机A向除端口1的其它所有端口发送广播
通信过滤
❖ 目的：隔离本地信息，避免不必要的数据流动 ❖ 方法：
▪ 利用端口/MAC地址映射表和帧的目的地址决定是 否转发或转发到何处
▪ 如果地址表中不存在帧的目的地址，交换机则需要 向除接收端口以外的所有端口转发
交换机
3）交换式以太网的特点 （1）以太网交换机的各个端口独占带宽。 （2）具有较高的系统带宽。 （3）交换机的每个端口是一个冲突域，有逻辑分段与一定 的安全功能。
虚拟局域网
1.虚拟局域网技术的产生
VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一 种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段 从而实现虚拟工作组的新兴技术。
IEEE于1999年公布了用于标准化VLAN实现方案的802.1Q协议 标准草案。
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第四章
2
第四章 计算机局域网
第四章 计算机局域网
1
局域网概述
2
IEEE802 局域网体系结构标准
3
共享式局域网
4
交换式局域网
5
虚拟局域网
6
无线局域网
4
课程导入
局域网相对于广域网来说，是一种用于小范围短距离计算 机之间进行数据通信和资源共享的小型网络系统。局域网 技术目前发展最迅速，是计算机领域研究和应用的热点， 它在机关、企业的信息管理和服务等方面都有广泛的应用， 如Intranet就是Internet技术在局域网中的应用，且已成 为当前计算机网络技术领域中最活跃的一个分支。
3．令牌环访问控制方式
令牌是一种特殊的控制帧，其特点是：①一个环只有一个令牌；②令 牌是站点能进行数据发送的凭证，只有获得令牌的站点才能进入数据 发送工作方式；③令牌绕环行驶。
16
4.1 局域网概述
4. 令牌总线访问控制方式 站点A→B→E→D→A构成一逻辑环
17
4.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
21
4.3 共享式局域网
1.共享式局域网概述
在共享式局域网络通信中，采用多个通信实体共享一条公共信 道的方法来实现同时多对实体间的通信。它是一种资源共享系统， 系统资源就是信道的带宽。
22
4.3 共享式局域网
2.共享式局域网的工作原理 传统的以太网是典型的共享式局域网
A
ALOHA技术
B
改进的CSMA技术
14
4.1 局域网概述
CSMA/CD的接收工作过程
网上的每个节点都在 监听总线，如果有信息 传输，则接收信息，得 到MAC帧，再分析和判 断帧中的接收地址；如 果接收地址为本节点地 址，则复制接收该帧； 否则，简单丢弃该帧。
由于该方法具有广 播的特点，因此，可 以被多个节点复制和 接收。
15
4.1 局域网概述
7
4.1 局域网概述
局域网的定义及其特点
局域网是一种小范围内实现资源共享的计算机网络，它具有结构简单、 投资少、数据传输速率高和可靠性高等优点。近年来，局域网在我国得到飞
速发展，许多企业、机关和学校都先后建立了自己的计算机局域网。
特点
局域网的通信传输速率高
局域网覆盖的地理范围较小
局域网具有较好的传输质量，误码率低
12
4.1 局域网概述
CSMA/CD发送过程
站点要求发送
有载波？ Y
N
发送一帧信息
有冲突？
Y 发出阻塞信号
冲突 >16？
N
Y
放弃发送 另作处理
一次发送结束
图4.3 CSMA/CD发送过程流程图
延时处理 N
4.1 局域网概述
CSMA/CD的发送工作过程
◇发送前进行 载波监听
13
◇发送后进行总 线冲突检测
1.以太网
1）快速以太网（100BASE-T） 2）1000M以太网 以太网采用CSMA/CD协议，它实际上是一个物理上的星型连接, 逻辑上为总线型拓扑的网络。
（2）交换机到服务器链路的升级
（1）交换机到交 换机链路的升级
注:以太网 向千兆位以网 的升级方法
（3）快速以太网骨干网的升级 （4）共享式FDDI骨干网的升级
（5）高性能工作站的升级
20
4.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
2.令牌环网
令牌环网遵循IEEE802.5标准
令牌: 是一种信息发送许可证，实际上它是
一个特殊的控制帧。令牌帧沿着环网单 向循环，依次通过各个节点。当一个节 点要发送数据时，必须等待空闲令牌通 过本节点，然后获取该令牌帧，将令牌 的状态置为“忙”；并将要发送的数据 组成的数据帧发送到环网上。数据帧在 环上循环一周后再回到发送节点，由发 送节点将数据帧从环上取下，释放令牌， 发送给下一节点。
10
4.1 局域网概述
3．局域网的拓扑结构
(3)星型拓扑
11
4.1 局域网概述
2.局域网的介质访问控制方法
(1)介质访问控制方法的分类 存取：主机（网卡）或节点向信道发送信息称为“存”；主机
或节点从信道接收信息称为“取”。 (2)CSMA/CD访问控制方式
CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”
2、技能目标 通过本次课程学生学会共享式局域网与交换式局域网的组建。
3、情感目标 从 CSMA/CD的竞争总线的方法入手，提醒学生我们处于一个竞
争十分激烈的时代，要想成功，必然会参与到很多的竞争中去，鼓 励学生要不断的完善自己、充实自己，要用正当的竞争手段，避免 恶意竞争。
6
4.1 局域网概述
传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法，在这三种技术中最 为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、响应时间、 传输效率等网络特性起着十分重要的作用。
局域网可以支持多种传输介质 局域网一般为一个部门或单位所有，建网、 维护以及扩展等较容易 在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一 块称为网络适配器（网卡）的电路板上。
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4.1 局域网概述
1.局域网的拓扑结构
1.局域网的拓扑结构 (1)总线型拓扑
9
4.1 局域网概述
2．局域网的拓扑结构 (2)环型拓扑
美国电气与电子工程师协会（IEEE）的802标准；欧洲计算机制 造会（ECMA）的标准；国际电工委员会的标准。其中，最有影响 的是IEEE802标准，它被ANSI接受为美国国家标准，被ISO作为国 际标准（称为ISO DP8802/X标准）。
18
4.2 IEEE804.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
C
实用的CSMA/CD技术
D
以太网的IEEE802标准
CSMA/CD方法的发送步骤
1）如果网络上共享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等 待。 2）在发送开始的T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。 3）如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使 用权信息，直到被传输帧结束； 4）如果检测随机时间段后，重新到冲突，则停止发送，并发 出一个阻塞信号。经过一个开始。
从协议层次的观点来看，局域网的体系结构由OSI参考模 型中的低二层组成。决定局域网特性的三个主要技术是： 传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法，在这三种技术 中最为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、 响应时间、传输效率等网络特性起着十分重要的作用。
5
学习目标
1、知识目标 了解局域网的特点、分类、拓扑结构 熟悉的体系结构和介质访问控制方式 熟悉共享式局域网、交换式局域网、虚拟局域网和无线局域网
2
第四章 计算机局域网
第四章 计算机局域网
1
局域网概述
2
IEEE802 局域网体系结构标准
3
共享式局域网
4
交换式局域网
5
虚拟局域网
6
无线局域网
4
课程导入
局域网相对于广域网来说，是一种用于小范围短距离计算 机之间进行数据通信和资源共享的小型网络系统。局域网 技术目前发展最迅速，是计算机领域研究和应用的热点， 它在机关、企业的信息管理和服务等方面都有广泛的应用， 如Intranet就是Internet技术在局域网中的应用，且已成 为当前计算机网络技术领域中最活跃的一个分支。
3．令牌环访问控制方式
令牌是一种特殊的控制帧，其特点是：①一个环只有一个令牌；②令 牌是站点能进行数据发送的凭证，只有获得令牌的站点才能进入数据 发送工作方式；③令牌绕环行驶。
16
4.1 局域网概述
4. 令牌总线访问控制方式 站点A→B→E→D→A构成一逻辑环
17
4.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
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4.3 共享式局域网
1.共享式局域网概述
在共享式局域网络通信中，采用多个通信实体共享一条公共信 道的方法来实现同时多对实体间的通信。它是一种资源共享系统， 系统资源就是信道的带宽。
22
4.3 共享式局域网
2.共享式局域网的工作原理 传统的以太网是典型的共享式局域网
A
ALOHA技术
B
改进的CSMA技术
14
4.1 局域网概述
CSMA/CD的接收工作过程
网上的每个节点都在 监听总线，如果有信息 传输，则接收信息，得 到MAC帧，再分析和判 断帧中的接收地址；如 果接收地址为本节点地 址，则复制接收该帧； 否则，简单丢弃该帧。
由于该方法具有广 播的特点，因此，可 以被多个节点复制和 接收。
15
4.1 局域网概述
7
4.1 局域网概述
局域网的定义及其特点
局域网是一种小范围内实现资源共享的计算机网络，它具有结构简单、 投资少、数据传输速率高和可靠性高等优点。近年来，局域网在我国得到飞
速发展，许多企业、机关和学校都先后建立了自己的计算机局域网。
特点
局域网的通信传输速率高
局域网覆盖的地理范围较小
局域网具有较好的传输质量，误码率低
12
4.1 局域网概述
CSMA/CD发送过程
站点要求发送
有载波？ Y
N
发送一帧信息
有冲突？
Y 发出阻塞信号
冲突 >16？
N
Y
放弃发送 另作处理
一次发送结束
图4.3 CSMA/CD发送过程流程图
延时处理 N
4.1 局域网概述
CSMA/CD的发送工作过程
◇发送前进行 载波监听
13
◇发送后进行总 线冲突检测
1.以太网
1）快速以太网（100BASE-T） 2）1000M以太网 以太网采用CSMA/CD协议，它实际上是一个物理上的星型连接, 逻辑上为总线型拓扑的网络。
（2）交换机到服务器链路的升级
（1）交换机到交 换机链路的升级
注:以太网 向千兆位以网 的升级方法
（3）快速以太网骨干网的升级 （4）共享式FDDI骨干网的升级
（5）高性能工作站的升级
20
4.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
2.令牌环网
令牌环网遵循IEEE802.5标准
令牌: 是一种信息发送许可证，实际上它是
一个特殊的控制帧。令牌帧沿着环网单 向循环，依次通过各个节点。当一个节 点要发送数据时，必须等待空闲令牌通 过本节点，然后获取该令牌帧，将令牌 的状态置为“忙”；并将要发送的数据 组成的数据帧发送到环网上。数据帧在 环上循环一周后再回到发送节点，由发 送节点将数据帧从环上取下，释放令牌， 发送给下一节点。
10
4.1 局域网概述
3．局域网的拓扑结构
(3)星型拓扑
11
4.1 局域网概述
2.局域网的介质访问控制方法
(1)介质访问控制方法的分类 存取：主机（网卡）或节点向信道发送信息称为“存”；主机
或节点从信道接收信息称为“取”。 (2)CSMA/CD访问控制方式
CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”
2、技能目标 通过本次课程学生学会共享式局域网与交换式局域网的组建。
3、情感目标 从 CSMA/CD的竞争总线的方法入手，提醒学生我们处于一个竞
争十分激烈的时代，要想成功，必然会参与到很多的竞争中去，鼓 励学生要不断的完善自己、充实自己，要用正当的竞争手段，避免 恶意竞争。
6
4.1 局域网概述
传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法，在这三种技术中最 为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、响应时间、 传输效率等网络特性起着十分重要的作用。
局域网可以支持多种传输介质 局域网一般为一个部门或单位所有，建网、 维护以及扩展等较容易 在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一 块称为网络适配器（网卡）的电路板上。
8
4.1 局域网概述
1.局域网的拓扑结构
1.局域网的拓扑结构 (1)总线型拓扑
9
4.1 局域网概述
2．局域网的拓扑结构 (2)环型拓扑
美国电气与电子工程师协会（IEEE）的802标准；欧洲计算机制 造会（ECMA）的标准；国际电工委员会的标准。其中，最有影响 的是IEEE802标准，它被ANSI接受为美国国家标准，被ISO作为国 际标准（称为ISO DP8802/X标准）。
18
4.2 IEEE804.2 IEEE802 局域网体系结构与标准
C
实用的CSMA/CD技术
D
以太网的IEEE802标准
CSMA/CD方法的发送步骤
1）如果网络上共享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等 待。 2）在发送开始的T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。 3）如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使 用权信息，直到被传输帧结束； 4）如果检测随机时间段后，重新到冲突，则停止发送，并发 出一个阻塞信号。经过一个开始。
从协议层次的观点来看，局域网的体系结构由OSI参考模 型中的低二层组成。决定局域网特性的三个主要技术是： 传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法，在这三种技术 中最为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、 响应时间、传输效率等网络特性起着十分重要的作用。
5
学习目标
1、知识目标 了解局域网的特点、分类、拓扑结构 熟悉的体系结构和介质访问控制方式 熟悉共享式局域网、交换式局域网、虚拟局域网和无线局域网