第二章 局域网1

（一）总线型拓扑结构
总线型拓扑结构是局域网中最常用的拓扑结构之一。一般采用分布式媒体访问控制方法。总线网可靠性高、扩充性能好、通信电缆长度短、成本低，如著名的以太网的CSMA/CD；另一种是总线拓扑网与令牌环相结合的变形，其在物理连接上是总线拓扑结构，而在逻辑结构上则采用令牌环，兼有了总线结构和令牌环的优点。总线网的缺点是若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪；另外，当网上站点较多时，会因数据冲突增多而使效率降低。
第一节局域网概述
自20世纪70年代末，计算机局域网LAN（Local Area Network）技术得到了飞速发展。
局域网（Local Area Network，简称LAN）是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络。局域网常被用于连接一个单位办公室或工厂里的个人计算机和工作站，以便共享资源（如打印机）和交换信息。
*五、局域网的媒体访问控制方法
（一）具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD
（二）控制令牌
（三）时槽环
六、局域网的参考模型与协议标准
（一）IEEE802模型
局域网的标准化工作，能使不同生产厂家的局域网产品之间有更好的兼容性，以适应各种不同型号计算机的组网需求，并有利于产品成本的降低。IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers，电气和电子工程师协会）于1980年2月成立了局域网标准委员会（简称IEEE 802委员会），专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE 802标准。目前，许多IEEE 802标准已成为ISO国际标准。
总线型局域网适用于企业中的自动化办公网络、实验室等负荷低且实时性要求不高的环境。典型的总线型局域网有10BASE-2，10BASE-5等。
（二）环型拓扑结构
环型网也采用分布式媒体访问控制方法。环型网控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短、不存在数据冲突问题，在局域网中应用较广泛，典型实例有IBM令牌环（Token Ring）网和剑桥环（Cambridge Ring）网。另外还有一种FDDI结构，它是采用光纤作为传输媒体的高速通用令牌环网，常用于高速局域网HSLN和城域网MAN中。环形网的缺点是对节点接口和传输线的要求较高，一旦接口发生故障可能导致整个网络不能正常工作。
在LAN和WAN之间的是城市区域网MAN（Metropolitan Area Network）简称城域网。MAN是一个覆盖整个城市的网络，它使用LAN和WAN的技术。
三、局域网的传输介质
传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，常用的传输介质分为有线和无线两大类。
传输介质的特性对网络数据通信的质量有很大影响，这些特征是：
（一）有线传输介质
1．双绞线（TP）
由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成，如图2-1所示。双绞线一般分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）。
物理特性：铜质线芯，传导性能良好。
传输特性：可用于传输模拟信号和数字信号，对于模拟信号，约56公里需要一个放大器；对于数字信号，约23公里需要一个中继器。双绞线的带宽达268kHz。
（二）数据传输速率高。一般为0.1100Mbps，目前已出现速率高达1000Mbps的局域网，可交换各类数字和非数字（如语音、图像、视频等）信息。
（三）误码率低。一般在10-1110-8以下。这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。
（四）以PC机为主体，包括终端及各种外设，局域网中一般不设中央主机系统。
价格：比同轴电缆和光纤便宜得多。
2．同轴电缆
同轴电缆由铜芯、绝缘层、网状导体及外部保护层组成，为保持同轴电缆的正确电气特性，电缆必须接地，同时两头要有端接器来削弱信号反射作用。
物理特性：单根同轴电缆直径约为1.022.54cm，可在较宽频范围工作。
传输特性：基带同轴电缆仅用于数字传输，阻抗为50Ω，并使用曼彻斯特编码，数据传输速率最高可达10Mbps；宽带同轴电缆可用于模拟信号和数字信号传输，阻抗为75Ω。一方面，可以使用频分多路复用方法，将一条宽带同轴电缆的频带划分成多条通信信道，使用各种调制方式，支持多路传输。另一方面，也可以只用于一条通信信道的高速数字通信，此时称之为单信道宽带。
（五）一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容。
（六）协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。
二、局域网的分类
局域网可分成三大类：一类是平时常说的局域网LAN；另一类是采用电路交换技术的局域网，称计算机交换机CBX（Computer Branc）；还有一类是新发展的高速局域网HSLN（High Speed Local Network）。
超5类线：由5类线发展而来，最大传输率为1000Mbps。
计算机网络中最常用的是第三类和第五类非屏蔽双绞线。
双绞线的性质：
连通性：双绞线可用于点到点连接或多点连接。
地理范围：对于局域网，速率100Kbps，可传输1公里；速率10Mbps--100Mbps，可传输100米。
抗干扰性：低频（10kHz以下）抗干扰性能强于同轴电缆，高频（10-100kHz）抗干扰性能弱于同轴电缆。
课前检查
顺序
题目
学员姓名
成绩
1
2
3
4
5
教学内容
备注
教学设计
一、教学内容
1、局域网的特点；
2、局域网的分类；
3、局域网的传输介质；
4、局域网的拓扑结构；
5、局域网的参考模型与协议标准
6、局域网的组成；
二、导语设计
计算机网络在飞速发展，其中一种网络形态在以其简单、快速的特点在应用中占有了非常重要的地位，这就是局域网。
在局域网中常用的双绞线根据传输特性可以分为五类：
1类线：铜线没有缠绕，只能传输声音，不能传输数据；
2类线：无缠绕，可以传送数据，最大传输率为4Mbps；
3类线：早期市场最常用，最大传输率为10Mbps；
4类线：是一种过渡型材料，市场不多见，最大传输率为16Mbps；
5类线：是一种高速率发展的开始，最大传输率为100Mbps。
局域网的应用范围很广，主要用于办公自动化系统、企业管理系统、生产过程实时控制系统、教学辅助系统、医疗管理服务系统、金融管理系统、军事指挥控制系统等场合。
一、局域网的主要特点
区别于一般的广域网（WAN），局域网（LAN）具有以下特点：
（一）地理分布范围较小。一般为数百米至数公里。可覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。
对于模拟信号，可用频分多路复用技术把它分成24路来传输音频模拟信号，根据目前的Modem技术，若使用移相键控法PSK，每路可达9600bps以上，这样，在一条24路的双绞线上，总传输率可达230kbps。
对于数字信号，使用T1线路总传输率可达1.544Mbps。达到更高传输率也是可能的，但与距离有关。
环型拓扑结构主要用于局域网的主干网，通常使用光纤作为传输介质，适用的场合主要有负荷较重的大型网络以及其他对实时性要求较高的场合。
（三）星型拓扑结构
星型网往往采用集中式媒体访问控制方法。在实际中，通常以集线器或以太网交换机为中央节点，主机和其他外设通过双绞线连接到中央节点上。星型网结构简单、实现容易、信息延迟确定。其缺点是通信电缆总长度长、传输媒体不能共享；对中央节点的可靠性要求很高，否则出现故障就会危及整个网络。星型局域网适用的场合比较多，包括办公室、实验室、网吧等。典型的星型局域网是用交换机或集线器连接起来的10/100/1000BASE-T。
物理特性：说明传输媒体的特性。
传输特性：包括是使用模拟信号发送还是使用数字信号发送、调制技术、传输容量及传输频率范围。
连通性：采用点到点连接还是多点连接。
地理范围：在不用中间设备并将失真限制在允许范围内的情况下，整个网络所允许的最大距离。
抗干扰性：防止噪音、电磁干扰对传输数据影响的能力。
相对价格：包括元件、安装和维护等价格。
无线传输介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内。无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括无线电、微波和卫星通信等。
1．微波通信：载波频率为2GHZ至40GHZ。频率高，可同时传送大量信息；由于微波是沿直线传播的，故在地面的传播距离有限。
2．卫星通信：是利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号的一种特殊微波通信形式。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制，三个同步卫星可以覆盖地球上全部通信区域。
课程教案
讲课题目
第二章局域网
学时
4
累积学时
6
授课日期
2010年9月16
教学地点
实训楼302
目的要求
1、了解局域网的基本知识；
2、了解局域网的组成；
重点难点
重点：1、局域网的组成；
难点：1、局域网的组成
方法步骤
问题回顾
理论讲授
单独提问
教学场所准备
1、多媒体计算机；
2、准备黑板、投影仪等教学设备；
3、教学课件；
根据外形，同轴电缆又可分为：
细同轴电缆：
编号是RG58
线宽：0.26厘米
最大传输距离：185米
阻抗：50欧姆
特点：线缆较细、弹性好、容易安装、成本低，适合于室内小型局域网。
粗同轴电缆：
编号是RG11
线宽：1.27厘米
最大传输距离：500米
阻抗：50欧姆
特点：线缆较粗、弹性差、安装比较麻烦，现在逐渐被光纤所代替。
连通性：采用点到点连接或多点连接。
地理范围：可以在68公里的距离内不用中继器传输，因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网。
抗干扰性：不受噪声或电磁影响，适宜在长距离内保持高数据传输率，而且能够提供良好的安全性。
相对价格：目前价格比同轴电缆和双绞线都贵。