第四章 局域网(2)
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计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网
服务器是整个网络系统的核心，它为网络用户提供服务并管理 整个网络。根据服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不 同，服务器可分为文件服务器、打印服务器和通信服务器。通常 我们要求服务器具有较高的性能，包括较快的数据处理速度、较 大的内存和较大容量的磁盘等。
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）
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4章 局域网
4．1 局域网的主要特点与组成
图 4-3
带中继器的基带系统
IEEE 802标准中，任何两个站点之间最多允许有4个中继器， 从而将有效的电缆长度延伸到2.5km。 双绞线基带LAN用于低成本和低性能要求的场合，但 限制在1km以内，数据速率为1Mbps-10Mbps。
4．1 局域网的主要特点与组成
CSMA/CD的代价在于监听冲突所花费的时间。 在CSMA/CD算法中，一旦检测到冲突并发完阻塞 信号后，需要等待一个随机时间 ，然后再使用 CSMA方法试图传输，采用二进制指数退避算法， 其规则如下： (1)对每个数据帧，当第一次发生冲突时，设臵一 个参量L=2；(2)退避间隔取1到L个时间片中的一 个随机数，1个小时片等于两站之间的最大传播时 延的两倍；(3)当数据帧再次发生冲突，由将参量 L加倍；(4)设臵一个最大重传次数，超过该次数， 则不再重传，并报告出错。 IEEE 802.3采用的是二进制指数退避和1-坚持算 法的CSMA/CD介质访问控制方法。
只有获得令牌的站点才有权发送数据帧， 完成数据发送后立即释放令牌以供其它站 点使用。由于环路中只有一个令牌，因此 任何时刻至多只有一个站点发送数据，不 会产生冲突。而且，令牌环上各站点均有 相同的机会公平地获取令牌。
4．2 以太网介质访问控制方法
4．2．2 令牌环介质访问控制 2、令牌环的操作过程
4．2．1 CSMA/CD介质访问控制方法 1、 载波监听多路访问CSMA 载波监听多路访问CSMA的技术。要传输数 据的站点首先对介质上有无载波进行监听， 以确定是否有别的站点在传输数据。如果 介质空闲，该站点便可传输数据；否则， 该站点将避让一段时间后再做尝试
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
• 流量控制、拥塞、网络交换机 • 虚拟网络、访问控制方法
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
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
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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
7 8
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
1
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）
局域网的特征是什么（8篇）
局域网的特征是什么(8篇)以下是网友分享的关于局域网的特征是什么的资料8篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
篇一：局域网的特征是什么第四章局域网4-1 局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？答：局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
广域网是一个很大的范围，采用广播方式会在网络中传送很多不必要的信息，对网络性能的影响很大，且更容易引起网络广播风暴。
4-2 DIX以太网和802.3以太网的帧格式有何异同之处？答：IEEE802.3帧格式与DIX以太网帧相同。
IEEE802.3帧中的所有域与DIX以太网帧格式都是完全相同的。
通常，我们把类型域和长度域使用上的差别作为这两种帧格式的主要差别。
DIX以太网不使用LLC，使用类行域支持向上复用协议。
IEEE802.3需要LLC实现向上复用，因为它用长度域取代了类型域。
这两类用户之间不能通信，除非有设备驱动软件或高层协议能够理解这两种格式。
4-8 有10个站连接在以太网上。
试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
答：（1）10个站共享10M/bs，平均一个1M/bs；（2）10个站共享100M/bs，平均一个10M/bs；（3）10个站共享10M/bs，但每个都10M/bs，用户的感觉是独占10M/bs。
4-9 100个站分布在4km长的总线上。
协议采用CSMA/CD。
总线速率为5Mb/s，帧的平均长度为1000bit。
试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。
传播时延为5µs/km。
答：a=τ/T0=τC/L=5μs/km×4km×5Mbit/s÷1000bit=0.1当站点数较大时，信道利用率最大值Smax接近=1/（1+4.44a）=0.6925 信道上每秒发送的帧的最大值=Smax×C/L=0.6925×5Mbit/s/1000bit=3462 每个站每秒种发送的平均帧数的最大值=3462/100=344-14 试比较以太网的MAC层协议和HDLC协议的相似点和不同点。
计算机网络技术第4章 局域网
Aloha：夏威夷人的问候语，欢迎，再见
2022/3/23
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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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27
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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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4章 无线局域网的组建及配置PPT课件
计算机网络技术及应用
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无线局域网概述
2 无线局域网标准
IEEE802.11x标准
（2）IEEE802.11b IEEE802.11b 标 准 规 定 无 线 局 域 网 工 作 频 段 在 2.4 ～
2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps，传输距离控制 在50～150inch。
IEEE802.11b已成为当前主流的无线局域网标准，被 多数厂商所采用，所推出的产品广泛应用在办公室、家庭、 宾馆、车站、机场等众多场合。
计算机网络技术及应用
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无线局域网概述
2 无线局域网标准
蓝牙（Bluetooth）标准
对于802.11来说，蓝牙(IEEE 802.15)技术的出现不 是为了竞争而是相互补充。“蓝牙”是一种先进的近距离 无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速 度1Mbps（有效传输速率为721kbps）、传输距离为10 厘米～10米，通过增加发射功率可达到100米。从目前的 蓝牙产品来看，蓝牙主要应用在手机、笔记本计算机等数 字终端设备之间的通信和以上设备与Internet的连接。蓝 牙系统也嵌入微波炉、洗衣机、电冰箱、空调等传统家用 电器。
计算机网络技术及应用
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无线局域网概述
2 无线局域网标准
IEEE802.11x标准
（4）IEEE802.11g
最早推出的是802.11b，它的传输速率为11Mbps，因为 它的连接速度比较低，随后推出了802.11a标准，它的连 接速度可达54Mbps。但由于两者互不兼容，所以IEEE又 正式推出了完全兼容802.11b且与802.11a速率上兼容的 802.11g 标 准 ， 这 样 通 过 802.11g ， 原 有 的 802.11b 和 802.11a两种标准的设备就可以在同一网络中使用。
第4章：局域网--2csmacd
1
k值
1
r取值范围
[0,1]
延迟时间T
T = r*B
2
3 4 11 12
2
3 4 10 10
[0,1,2,3]
[0,1,…7] [0,1,…15] ……… [0,1,…210-1] [0,1,…210-1] ………
T = r*B
T = r*B T = r*B T = r*B T = r*B
16
停止传送
36
地址解析协议ARP
1.为什么需要地址解析？
AD
37
地址解析协议ARP
为什么需要地址解析？
237.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD
A
237.196.7.23
237.196.7.14
B
A
LAN
A
71-65-F7-2B-08-53
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98 237.196.7.88
多用户竞争单信道使用权 发送方发送数据前不进行载波侦听，不考虑其他用户 是否在发送，导致冲突概率大 无线通信距离长，传播时延>>传输时延，不便于侦听， 发送完后仍然可能发生冲突 信道利用率低，仅为18%
ALOHA协议的改进--分槽ALOHA ALOHA协议信道利用率低的原因
发送方在发送前没有也不便于进行侦听
传输率固定时网络跨距越大最小帧长度就应越大网络跨距固定时传输率越高最小帧长度就应越大62在一个采用csmacd协议的网络中传输介质是一根完整的电缆传输速率为1gbps电缆中的信号传播速度是200000kms若最小数据帧长度减少800比特则最远的两个站点之间的距离至少需要增加80mc减少160md减少80m63以太网的发展随着以太网的传输速度不断提高以太网的mac子层变化很小仍保留着传统的帧格式介质访问控制方法
k值
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r取值范围
[0,1]
延迟时间T
T = r*B
2
3 4 11 12
2
3 4 10 10
[0,1,2,3]
[0,1,…7] [0,1,…15] ……… [0,1,…210-1] [0,1,…210-1] ………
T = r*B
T = r*B T = r*B T = r*B T = r*B
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停止传送
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地址解析协议ARP
1.为什么需要地址解析？
AD
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地址解析协议ARP
为什么需要地址解析？
237.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD
A
237.196.7.23
237.196.7.14
B
A
LAN
A
71-65-F7-2B-08-53
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98 237.196.7.88
多用户竞争单信道使用权 发送方发送数据前不进行载波侦听，不考虑其他用户 是否在发送，导致冲突概率大 无线通信距离长，传播时延>>传输时延，不便于侦听， 发送完后仍然可能发生冲突 信道利用率低，仅为18%
ALOHA协议的改进--分槽ALOHA ALOHA协议信道利用率低的原因
发送方在发送前没有也不便于进行侦听
传输率固定时网络跨距越大最小帧长度就应越大网络跨距固定时传输率越高最小帧长度就应越大62在一个采用csmacd协议的网络中传输介质是一根完整的电缆传输速率为1gbps电缆中的信号传播速度是200000kms若最小数据帧长度减少800比特则最远的两个站点之间的距离至少需要增加80mc减少160md减少80m63以太网的发展随着以太网的传输速度不断提高以太网的mac子层变化很小仍保留着传统的帧格式介质访问控制方法
局域网使用管理规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为加强局域网的管理，保障网络资源的合理使用，提高网络运行效率，确保网络安全，根据《中华人民共和国网络安全法》及相关法律法规，结合本局域网实际情况，制定本规定。
第二条本规定适用于本局域网内的所有用户，包括但不限于员工、学生、访客等。
第三条局域网使用管理应遵循以下原则：1. 安全可靠：确保网络系统的安全稳定运行，防止网络攻击、病毒、恶意软件等对网络造成损害。
2. 合理使用：合理分配网络资源，确保网络资源的公平、高效利用。
3. 规范操作：规范用户行为，养成良好的网络使用习惯。
4. 保密原则：保护用户个人信息，确保网络信息安全。
第二章网络接入第四条网络接入申请1. 本局域网用户需向网络管理部门申请网络接入。
2. 网络管理部门根据用户需求，对申请进行审核，审核通过后为用户分配网络接入权限。
第五条网络接入条件1. 用户需具备良好的网络素养，遵守国家法律法规和本规定。
2. 用户需保证网络设备安全，不得使用非法设备接入网络。
3. 用户需确保网络使用行为合法，不得从事违法活动。
第六条网络接入方式1. 用户可通过有线网络或无线网络接入局域网。
2. 有线网络接入：用户需使用局域网管理部门提供的网络设备，连接至网络交换机。
3. 无线网络接入：用户需使用局域网管理部门提供的无线接入点，连接至无线网络。
第三章网络使用第七条网络使用范围1. 局域网主要用于办公、学习和生活，不得用于商业活动。
2. 用户应合理使用网络资源，不得恶意占用网络带宽。
第八条网络使用规范1. 用户不得利用网络从事违法活动，如传播淫秽、色情、暴力、恐怖等不良信息。
2. 用户不得侵犯他人知识产权，不得下载、传播盗版软件。
3. 用户不得利用网络进行欺诈、诽谤、侮辱他人等违法行为。
4. 用户不得恶意攻击、侵入他人计算机系统，破坏网络正常运行。
5. 用户不得利用网络从事其他违反国家法律法规和社会公德的行为。
第九条网络使用时间1. 用户应合理安排网络使用时间，不得长时间占用网络资源。
计算机网络第4章局域网技术
31
4.4.2 以太网工作原理 1. 以太网的网络体系结构
32
以太网结构中，数据链路层被分割为两个子层，即介质访问 控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。这是因 为在传统的数据链路控制中缺少对包含多个源地址和多个目 的地址的链路进行访问管理所需的逻辑控制，因此在LLC 不变的情况下，只需改变MAC便能够适应不同的介质和访 问方法，LLC与介质相对无关。
➢目前最流行的局域网—以太网（Ethernet）使用的就是 CSMA/CD介质访问控制方式，而FDDI网则使用令牌环介质 访问控制方式。
21
4.3 局域网介质访问控制方法
采用CSMA／CD介质访问控制方法的总线型局域网中， 每一个结点利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲 状态。如果总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如果 总线上没有数据传输，则为总线空闲。如果一个结点准备好 发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同 时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或 两个以上结点发送了数据，那么就会产生冲突，因此结点在 发送数据的同时应该进行冲突检测。采用CSMA／CD介质 访问控制方法的总线型局域网的工作过程如图所示。
1
本章要点
✓局域网的概念 ✓局域网的拓扑结构 ✓IEEE 802局域网标准 ✓以太网技术 ✓局域网介质访问控制方法 ✓交换式局域网 ✓虚拟局域网VLAN
2
4.1.1 局域网的定义和特点 1．早期局域网的主要特点 （1）局域网是一种通信网络； （2）连入局域网的数据通信设备种类多样，包括
计算机、终端和各种外部设备； （3）局域网覆盖地理范围较小，例如一个教室、
总线 (a)共享介质局域网
交换机
（b)交换机局域网 12
4.1 局域网的基本概念
4.4.2 以太网工作原理 1. 以太网的网络体系结构
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以太网结构中，数据链路层被分割为两个子层，即介质访问 控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。这是因 为在传统的数据链路控制中缺少对包含多个源地址和多个目 的地址的链路进行访问管理所需的逻辑控制，因此在LLC 不变的情况下，只需改变MAC便能够适应不同的介质和访 问方法，LLC与介质相对无关。
➢目前最流行的局域网—以太网（Ethernet）使用的就是 CSMA/CD介质访问控制方式，而FDDI网则使用令牌环介质 访问控制方式。
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4.3 局域网介质访问控制方法
采用CSMA／CD介质访问控制方法的总线型局域网中， 每一个结点利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲 状态。如果总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如果 总线上没有数据传输，则为总线空闲。如果一个结点准备好 发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同 时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或 两个以上结点发送了数据，那么就会产生冲突，因此结点在 发送数据的同时应该进行冲突检测。采用CSMA／CD介质 访问控制方法的总线型局域网的工作过程如图所示。
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本章要点
✓局域网的概念 ✓局域网的拓扑结构 ✓IEEE 802局域网标准 ✓以太网技术 ✓局域网介质访问控制方法 ✓交换式局域网 ✓虚拟局域网VLAN
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4.1.1 局域网的定义和特点 1．早期局域网的主要特点 （1）局域网是一种通信网络； （2）连入局域网的数据通信设备种类多样，包括
计算机、终端和各种外部设备； （3）局域网覆盖地理范围较小，例如一个教室、
总线 (a)共享介质局域网
交换机
（b)交换机局域网 12
4.1 局域网的基本概念
第四章传统局域网
第四章传统局域⽹第四章传统局域⽹4.1 局域⽹拓扑结构及⽹络特性4.1.1 局域⽹的定义局域⽹是将⼩区域内的各种通信设备互连在⼀起的通信⽹络。
数据通信设备是⼴义的，包括计算机、终端，各种外围设备等。
4.1.2 局域⽹的主要技术特点局域⽹是⼀个通信⽹络，从协议层次的观点看，它是包含低三层的功能。
只有加上⾼层协议和⽹络软件才能组成为计算机⽹络，我们称它为计算机局域⽹。
（1）局域⽹覆盖有限的地理范围（2）局域⽹具有⾼数据传输率、低误码率的⾼质量数据传输环境（3）局域⽹⼀般属于⼀个单位所有，易于建⽴、维护和发展（4）决定局域⽹特性的主要技术有三个：⽤以传输数据的传输介质⽤以连接各种设备的⽹络拓扑结构⽤以共享资源的介质访问控制⽅法这三个技术在很⼤程度上决定了传输数据的类型、⽹络的响应、吞吐量和效率，以及⽹络的应⽤等各种⽹络特性。
（5）局域⽹从介质访问控制⽅法的⾓度可以分为两类：共享介质局域⽹与交换局域⽹4.1.3 局域⽹拓扑结构4.1.3.1 什么是⽹络拓扑⽹络中各个节点相互连接的⽅法和形式称为⽹络拓扑。
4.1.3.2 如何选择拓扑结构拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制⽅法的确定密切相关。
应考虑的主要因素有：（1）费⽤低安装费⽤的⾼低和拓扑结构的选择以及相应的传输介质选择、传输距离的确定有关。
（2）灵活性要考虑到在设备搬动时很容易重新配置⽹络拓扑，还要考虑原有节点的删除和新节点的加⼊因为所有的节点都可以共享⼀条公⽤的传输链路来发送或接收数据，所以⼀段时间内只允许⼀个节点利⽤总线传输。
当⼀个节点利⽤总线传输介质以“⼴播”⽅式发送数据时，其它节点可以⽤“收听”⽅式接收数据。
发送时，发送站将报⽂分成分组，然后⼀次⼀个地依次发送这些分组，有时要与其它站点来的分组交替在介质上传输。
当分组经过各站点时，⽬的站将识别分组的地址，然后拷贝下分组的内容。
因此，这种拓扑结构减轻了⽹络通信处理的负担，因为通信处理分布在各站点进⾏。
第四章局域网广域网
各工作站之间的互通性差， 网络工作效率低。 各工作站上软硬件资源无法 实现共享。 网络较复杂，对各工作站的 管理比较困难。 数据的保密性低于专用服务 器模式。
4.1 局域网
4.1.2 局域网体系结构
OSI参考模 型 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 第2层 第1层 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC 物理层 高层服务访问点 （SAP） 局域网参考模 型
4.2 以太网
1. 以太网的几种标准
(2)10Base2（细缆以太网） 10Base2——指以太网的最大数据传输率为 10Mbit/s。 直径为0.25英寸，采用基带传输技术，每段网线 最大长为200m（实际是185m）。 如果网络中设备间的距离超过了185m，需要接有 中继器，起到增强信号的目的。
高数据传输率1010000mbps10km低出错率1081011高速10gethernet移动无线局域网ieee8021141局域网树型结构网络拓扑结构之间的比较拓扑结构优点缺点总线型安装容易使用电缆少易于扩充结点隔离性好检测故障定位困难系统范围受限制便于管理检测故障定位容易单个站点发生故障不会影影响全交换机出现问题会影响全网增加工作站时要增加集线器的连线检测故障定位容易需要电缆长度短网络的性能依赖于性能最差的结点组网容易易于扩展检测故障定位容易各个结点对根结点依赖性太大网状型检测故障定位容易容错能力强可靠性高消耗电缆多成本高结构复杂不易于安装建设41局域网411局域网概述局域网的工作模式1对等模式peertopeer2专用服务器模式serverbased3客户服务器模式clientserver局域网工作模式比较工作模式优点缺点对等模式组建和维护容易使用简单
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物理层规范
FDDI物理层由两个物理子层组成：物理介质相关 PMD(Physical Medium Dependent)子层和物理协议 PHY(Physical Layer)子层。 PMD子层定义了所使用的传输介质以及连接设备的技 术特性。 PHY子层定义了如下功能：信号的编码与译码、符号定 义、时钟机制、弹性缓冲器、可靠性规范等。
第四章 局域网(2)
4）局域网的介质访问控制方法
• 介质访问控制方法：连到网络上的所有设备 必须遵循一定的规则，才能确保传输介质的 正常访问和使用。 常用的介质访问控制方法有：
• 冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD） • 控制令牌（Control Token） • 时槽环（Slotted Ring）
3.10Base-T网络（双绞线以太网） 1991年，IEEE802.3标准中增加了10Base-T网络类 型，是IEEE802.3标准的扩充。该网络采用星型拓扑结 构，最大数据传输率为10Mbps；采用基带传输技术， 用3类或5类双绞线（通常为无屏蔽双绞线）作为传输 介质。10Base-T使用双绞线通过RJ-45型接头将集线器 （Hub）和计算机连接起来。
• 2、细缆以太网（10BASE-2） • 10Base-2网络以细同轴电缆作为传输介质，采用 总线结构。 • 在10Base-2标准中的10代表网络的最大数据传输 率为10Mbps；Base代表采用的是基带传输技术 ；2代表网络的最大网段长为200 m（实际上是 185m）。以总线形进行布线。10Base-2网络简 单，便于使用，价格比较低。
• FDDI采用双环结构，数据传输具有冗余度，这种 冗余带来了很强的可靠性。其中一个环被定义为 信息传输的主路由，另一个环则为被传输的数据 提供备份路由。当主环出现故障时，次环变为主 环。在次环上运行的数据与主环上运行的数据方 向相反。
• 如果在FDDI主环上发 生故障，线缆的逻辑 体系结构则提供绕接 功能，信号被导向备 份路由，由此曲折迂 回形成一个单环。
时槽环（Slotted Ring）
由监控站起动环，产生若干个固定长度的时槽。时槽不停地 绕环从一个站点传递到另一个站点。当一个站点收到时槽时 ，由该站点的接口阅读后再将其转发到下一个站点，如此一 直循环下去。每个时槽能携带一个固定长度的信息帧。
第五节 以太网技术
• 学习目标 •了解以太网标准 •掌握10M以太网组网技术 •了解高速以太网
4bit 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
5bit 代表符号 10010 8 10011 9 10110 A 10111 B 11010 C 11011 D 11100 E 11101 F
4bit 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
• 学习目标 第七节 无线局域网 •掌握无线局域网的概念 • 了解无线局域网的标准和实现技术 • 重点/难点 •无线式局域网的概念
为什么需要无线局域网？
有线网络所存在的使用限制： 具有空旷场地的建筑物内； 具有复杂周围环境的制造业工厂、货物仓库内； 机场、车站、码头、股票交易场所等一些用户频繁 移动的公共场所内； 缺少网络电缆而又不能打洞布线的历史建筑物内； 受自然条件影响而无法实施布线的环境，如存在河 道； 在一些需要临时增设网络节点的场合，如体育比赛 场地、展示会等 无线局域网的应用走上前台。 无线局域网(Wireless Local Area Network，)就是指 采用无线传输介质的局域网，简称WLAN。
三、高速以太网技术
• 1、高速以太网的概念 • 传输速率在100Mbps或100Mbps以上的以太网 称为高速以太网。 • 它保留了传统的10Mbps速率以太网的所有特 征，即相同的数据格式、相同的介质访问控 制方法CSMA/CD和相同的组网方法。 • 2、100M以太网的组网技术 • 采用星型拓扑结构，包含三种介质选项： 100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。
• 连接方式：工作站通过AUI接口、收发器电缆和收发器 与总线相联。 • 组网要求： • ①最大网段数目：5个，最多使用4个中继器（转发 器），其中3个网段可以连接工作节点； • ②最大网段长度为500米，每段最大节点数为100个 ，最大网络节点数目为300个，节点间（两收发器 之间）最小距离2.5米； • ③最大网络长度：2500米。 • ④转发器的点到点链路的总长度不能超过1000米。
• 4. 10G以太网 • 万兆位以太网标准802.3ae。10Gbps以太网也称为10 吉比特以太网。 • 只支持双工模式，而不支持单工模式； • 使用的媒体只能是光纤； • 使用64B/66B和8B/10B两种编码方式等。 • 10吉比特以太网还有一个重要的改进，即它具有支持 局域网和广域网接口，且其有效距离可达40km。
•
控制令牌（Control Token）
控制令牌方法除了用于环形网拓扑结构（即令 牌环）之外,也可以用于总线形拓扑结构（即令牌 总线）
时槽环（Slotted Ring）
• 时槽环只用于环形网的介质控制访问。 • 对每个节点预先安排一个特定的时间段（即时槽段），每个节点只能在时槽 内传输数据。若数据较长，可用多个时槽来传输。
二、传统以太网技术
• 传统以太网的技术特点
• 1).采用基带传输技术。 • 2).采用的标准是IEEE802.3，使用CSMA/CD介质访问控制方法。 • 3).基于总线型的广播式网络，网络上的所有站点共享传输介质和带 宽。 • 4).支持的传输介质类型有50Ω基带同轴电缆、双绞线和光纤。以太 网的拓扑结构主要是总线型和星型。 • 5).具有多种标准，它们支持不同的传输速率（10Mbps、100Mbps和 1000Mbps），最高可达1Gbps。以太网的数据帧长可变，长度为64 ～1518B。 • 6).以太网技术成熟，价格低廉，易构建、易扩展、易维护、易管理 。
CSMA/CD的帧格式
· PA（前导码）：帧同步序列。
· SFD（帧定界符）：表示一个有效帧的开始。 · DA，SA（目的地址，源地址）：表示分别目 的节点和源节点(发送节点)地址。可以选择16 位或48位地址长度，但这两个地址长度必须保 持一致。DA可以是单地址、多播地址（最高 位为1）或广播地址(全1)；而SA必须是单地址 · FL（帧长度）：以字节为单位来表示PDU数 据的实际长度。 · PDU（协议数据单元）：表示要传送的LLC层 数据，LLC层数据应是一个字节序列，最大数 据长度为1500个字节。 · PAD（填充）：MAC帧要求有最小帧长限制， 最小帧长为64个字节，如果实际的PDU数据长 度小于64个字节，必须在PAD字段上填充若干 字节的0，使PDU和PAD字段的总长度不小于 64个字节 · FCS（帧校验序列）：采用32位CRC校验。
FDDI物理层的4B/5B编码
FDDI采用4B/5B编码，即将4bit 转换为5bit ，再对5bit 编码， 这样做的原因有二： ①降低硬件实现的难度与成本。 曼彻斯特编码每位中间都有跳变，使得码元速率比比特率 提高1倍，增加了硬件实现的难度。FDDI采用反向不归零编 码NRZI，即代码“1”在媒体上出现跳变，代码“0”不跳变。 ②同步时时钟提取的需要 当连续传送多个“0”时，无法提取同步时钟信号。
• 重点/难点 •以太网组网技术
• 一、以太网标准
• IEEE802.3（Ethernet）物理层标准主要有：10BASE5、10BASE-2、10BASE-T。（传统以太网） • IEEE802.3u（Fast Ethernet 快速以太网）物理层标 准主要有：100BASE-TX、100BASE-T4和100BASE-FX。
• 3. 1000M以太网组网技术 • 千兆以太网又称吉比特以太网 • 编码方式为8B/10B。将一组连续的8位数据分 解成两组数据，一组3位，一组5位，经过编码 后分别成为一组4位的代码和一组6位的代码， 从而组成一组10位的数据发送出去。 用于平衡 高速传输的比特流中1和0的数量 。 • 千兆网使用的传输介质主要是光纤（ 1000Base-LX和1000Base-SX），当然也可以使 用双绞线（1000Base-CX和1000Base-T）。 • 组网时，千兆网通常连接核心服务器和高速局 域网交换机，以作为高速以太网的主干网
无线局域网的标准
20世纪80年代末以来，由于移动通信技术的发展， 无线局域网开始进入市场。无线局域网可提供移动接 入功能，这种接入方式不仅可以节省铺设线缆的投资， 而且组网快捷、灵活、节省空间。
IEEE802委员会制定了无线局域网的协议标准 802.11。802.11标准规定无线局域网的最小构件是基 本服务集(Basic Service Set，BSS)。一个BSS包括一 个基站和若干个移动站，所有的站均运行同样的MAC协 议并以争用方式共享同样的无线传输介质。
图3.18FDDI的4B/5B对应表
FDDI的MAC帧格式
· PA：帧前导码，用于和节点的局部时钟保持同步。 · SD：帧起始定界符，用于标志帧有效信息的开始。 · FC：帧控制，由8位组成，其格式为CLFFZZZZ，用于指明帧类型有关特征。其中， C指示数据帧是同步帧还是异步帧；L指示地址字段使用的是16位地址还是48位地址； FF定义了四种帧类型：令牌帧、数据帧、MAC帧和站管理帧；ZZZZ则根据不同帧 类型来取值，如令牌帧取值为0，而其它类型的帧则用来定义子帧类型。 · DA、SA：目的地址、源地址。 · INFO：要传送的LLC层数据。 · FCS：帧校验序列，采用32位循环冗余校验码(CRC)。 · ED：帧结束定界符。 · FS：帧状态，用于指示检错、识别地址以及帧复制等状态。
IEEE 802.11标准的组成
覆盖无线局域网的物理层和MAC子层： 物理层标准规定了无线传输信号等基础规范， 如 802.11a 、 802.11b 、 802.11d 、 802.11g 、 802.11h 。 MAC子层标准包括802.11e、802.11f、802.11i 。 IEEE DDI网络