项目2 小型局域网的组建ppt课件.ppt

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1、,计算机网络技术,学习情境一：构建小型对等网络,项目二：小型办公室对等网络的组建,局域网和IEEE 802模型,以太网组网技术,局域网介质访问控制方法,相关知识,网络互联设备,10Mbps以太网,100Mbps以太网,局域网(LAN)是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。,局域网和IEEE 802模型,局域网和IEEE 802模型,网络覆盖范围小,1,局域网的特点,局域网和IEEE 802模型,IEEE美国电气和电子工程师学会,IEEE 802委员会 局域网标准化委员会，研究并制定了IEEE802局域网标准（802.X）,局域网和IEEE 802模型,局域网IEEE802标准,局域网

2、的体系结构,局域网和IEEE 802模型,局域网的体系结构只涉及OSI参考模型的物理层和数据链路层物理层功能 （1）局域网物理链路上原始比特流的传送，定义局域网物理层的机械、电气、规程和功能特性。 （2）规定了局域网所使用的信号、编码、传输介质、拓扑结构和传输速率。,数据链路层,IEEE 802.3以太网标准MAC层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作MAC地址。LLC层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。,以太网(Ethernet)光纤分布式数据接口(FDDI)异步传输模式(ATM)令牌环网(Token Ring),局域网的种类,以太网组网技术,以太网（Ether

3、net）是一种产生较早且使用相当广泛的局域网，美国Xerox（施乐）公司1975年推出了他们的第一个局域网。由于它具有结构简单、工作可靠、易于扩展等优点，因而得到了广泛的应用。1980年美国Xerox、DEC与Intel三家公司联合提出了以太网规范，这是世界上第一个局域网的技术标准。后来的以太网国际标准IEEE 802.3就是参照以太网的技术标准建立的，两者基本兼容。为了与后来提出的快速以太网相区别，通常又将这种按IEEE 802.3规范生产的以太网产品简称为以太网。,二十多年来，以太网标准的发展情况如下图4-10所示：,10Mbps太网组网,10Base-T,以Hub为中心的星形拓扑; 采用

4、双绞线作为传输介质; 结点与Hub之间的双绞线最大距离为100米; 采用多个Hub扩展网络。,集线器(Hub)又称集中器，它是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，所以被称为多口的中继器1）集线器作用：用于把多台计算机连接在一起组成网络，也是小型网络中应用最广泛的设备；主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器并不认识信号、地址或数据中任何信息模式集线器把接收到的信号经过放大后转发到集线器的其他所有端口，即集线器的其他所有端口共享带宽；每一个分组到达某个端口时，都会被复制到其他所有端口，以便所有的LAN分段都能看见所有的分组。http:/,集线器,集线器的

5、工作原理1、集线器并不认识信号、地址或数据中任何信息模式 2、集线器是一种共享的网络设备，即每个时刻只能有一个端口在发送数据。,集线器,冲突域,局域网介质访问控制方法,一个冲突域一个广播域,集线器,共享式以太网共享式以太网（即使用集线器或共用一条总线的以太网）采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect即载波监听多路访问/冲突检测方法） 机制来进行传输控制。,这种方法能有效地解决多个结点如何共享公共总线的问题。,以太网的工作原理,CSMA/CD工作原理,局域网介质访问控制方法,听,当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PC

6、A要先听链路上是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.,PC A,PC B,PC C,PC D,空闲,数据,共享式以太网,听,数据,现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作（“二进制指数退避”的方法）.随机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.,PC A,PC B,PC C

7、,PC D,冲突,听,数据,随机秒数,局域网介质访问控制方法,CSMA/CD访问控制方法不足,CSMA/CD采用是一种“有空就发”的竞争型的访问策略，不可避免会出现信道空闲时多个节点同时争发的现象，不能完全消除冲突，只是减少冲突。不适合实时性要求较强的网络应用,集线器,共享式以太网共享式以太网典型代表10Base2 10Base5及10BaseT、,带宽共享 带宽竞争 冲突检测/避免机制 不能支持多种速率,提供高速传输的网络技术有快速以太网、交换式以太网、千兆位以太网和ATM网络等,1. 快速以太网的发展,两种不同的观点，一种是建议采用一种具有优先级、集中控制的MAC协议，但它不能兼容原先的以

8、太网；另一种则建议保留原来以太网的体系结构和MAC协议不变，设法提高局域网的速度。,后来IEEE 802.3委员会决定保持传统以太网的原状，并于1995年6月正式发布了快速以太网协议标准802.3u。,快速以太网组网技术,802.3u是802.3标准的延伸，它保留了802.3的帧格式、接口、软件算法规则以及CSMA/CD协议，只是将数据传输速率从10Mbit/s提高到100Mbit/s。 快速以太网是完全基于10BASE-T而设计的，它仍然使用HUB进行组网。,图4-23 快速以太网的协议结构,100Mbps太网组网,快速以太网的体系结构,快速以太网在MAC子层继续使用现有的802.3媒体访问

9、控制方法CSMA/CD，在物理层定义了三种不同的物理子层。,MAC子层通过一个媒体独立接口（MII）与其中的一个物理子层相连接，MII将物理层和MAC子层分割开来，这样物理层的各种变化就不会影响到MAC子层。,快速以太网在MAC子层继续使用现有的802.3媒体访问控制方法CSMA/CD，在物理层定义了三种不同的物理子层。,从上图中我们可以看出：,MAC子层通过一个媒体独立接口（MII）与其中的一个物理子层相连接，MII将物理层和MAC子层分割开来，这样物理层的各种变化就不会影响到MAC子层。,3. 快速以太网的三种物理层标准,100BASE-TX,100BASE-TX支持2对5类UTP或2对1

10、类STP，其中1对用于发送，另1对用于接收。因此100Base-TX可以全双工方式工作，每个结点可以同时以100Mbit/s的速率发送与接收数据。结点与集线器的最大距离为100米。,100BASE-T4,100BASE-T4支持4对3类UTP，一对专门用于发送，一对专门用于接收，另两对则是双向的。网络结点与集线器的最大距离也是100米。100BASE-T4和100BASE-TX通常被称为100BASE-T。,100BASE-FX,100BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤。100Base-FX主要用作高速主干网，以提高网络的主干速度。,4. 三种物理层标准的比较,5. 快速以太网的优、缺点,

11、它仍然是一种共享式以太网，采用CSMA/CD作为媒体访问控制方式。当网络结点增加时，网络延时变化较大，网络性能会大大降低，不适合实时性应用。,交换式以太网组网技术,1. 交换式以太网的产生,共享式以太网缺点 共享局域网：采用广播方式,冲突越多、速度越慢 （1）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 （2）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,2. 交换式以太网的结构和特点,交换式以太网的核心设备是交换机（Switch）。交换机有多个端口，能同时提供多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输，如图4-

12、24所示：,图4-24 交换式以太网结构示意图,特点 独享通道，独享带宽 多对节点间可以同时进行数据通信 可以灵活配置端口速度 基于计算机mac地址转发信息，工作在全双工方式 一个端口就是一个冲突域，所有端口属于一个广播域。,3. 交换式以太网的工作原理,（1）以太网交换机的工作过程交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表“端口MAC地址”的映射表中。,二具体的工作流程如下：(1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;(

13、2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口;,(3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上;(4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,A,B,C,D,交换机初始化时MAC地

14、址表是空的。,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,二层交换技术,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1: 0260.8c01.1111,D,C,B,A,主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,二层交换技术,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222

15、,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,X,X,D,C,A,B,MAC地址表,已知单播帧：过滤操作Filtering,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,二层交换技术,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,D,C,A,B,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,MAC 地址表,未知单播帧，广播帧：执行广播操作Floodin

16、g,二层交换技术,地址学习功能转发或过滤选择环路避免,交换机的基本功能,局域网交换机在传送数据时，采用帧交换（Frame Switching），该技术包括三种主要的交换方式：存储转发交换方式（Store and Forward）直接交换方式（直通式、伺机通过（Cut Through）改进直接交换方式（无碎片直通式、自由分段）（FragmentFree）,交换机转发帧的模式,存储转发（Store and Forward）处理过程是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，在这种工作方式下交换机的控制器先缓存输入到端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确后，取出目的地址，通过内部

17、的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口。前同步 | SFD | 目的地址 | 源地址 |长度 | 数据 | FCS,存储转发式,直接交换（Cut Through）方式处理过程在输入端口检测到一个数据包后，只检查其包头，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口这样就完成了交换。因为它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节）。 前同步 | SFD | 目的地址 | 源地址 |长度 | 数据 | FCS,直接交换方式,改进直接交接方式（Fragment Free Through）过程是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度是

18、否够64 Bytes（512bit）如果小于64 Bytes，说明该包是碎片（即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果大于64 Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。 前同步 | SFD | 目的地址 | 源地址 |长度 | 数据| FCS,改进直接交换方式,根据应用领域分为广域网交换机和局域网交换机。根据交换机的结构分为固定端口交换机和模块化交换机。根据是否支持网管功能分为网管型和非网管型交换机。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组

19、交换机等。从交换机工作的协议层来分有第2层交换机、第3层交换机和第4层交换机 。,交换机的分类,从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：(1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过NM，那么这交换机就可以实现线速交换;(2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量;(3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC(Application specific I

20、ntegrated Circuit)芯片，因此转发速可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。,比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。,如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对

21、应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据。,2.6 数据编码技术,2.6.1 数据编码的类型,根据数据通信类型的不同，通信信道可分为两类：模拟信道和数字信道。相应的，数据编码的方法也分为两类：模拟数据编码和数字数据编码。,网络中基本的数据编码方式归纳如下：,2.6.2 数字数据的模拟信号编码,要进行远程数据传输，常常要利用廉价的公共电话交换网。因此必须首先利用Modem将发送端的数字信号调制成能够在公共电话网上传输的模拟信号，经传输后再在接收端利用Modem将模拟信号解调成对应的数字信号。数据传输过程如图2-17所示。,图2-17 远程系统中的数据传输示意图,模拟信号传输的基础是载波，

22、载波具有三大要素：幅度V、频率和相位。载波可表示为：u(t)=V*sin(t+),通过变化载波的三个要素来进行编码，就出现了三种基本的编码方式：,振幅键控法（ASK） 移频键控法（FSK） 移相键控法（PSK）,ASK方式就是通过改变载波的振幅V来表示数字1，0。例如保持频率和相位不变，让V不等于零时表示1，让V等于零时表示0。如图2-18所示。,1. 振幅键控法（ASK）,2. 移频键控法（FSK）,FSK方式就是通过改变载波的角频率来表示数字1，0。例如保持振幅V和相位不变，让等于某值时表示1，让等于另一个值时表示0。如图2-18所示。,3. 移相键控法（PSK）,PSK方式就是通过改变载

23、波的相位的值来表示数字1，0。如图2-18所示。 PSK包括两种类型：,绝对调相，即用相位的绝对值表示数字1、0 相对调相，即用相位的相对偏移值表示数字1、0,图2-18 数字数据的模拟信号编码示意图,2.6.3 数字数据的数字信号编码,数字信号可以利用数字信道来直接传输（即基带传输），此时需要解决的问题是数字数据的数字信号表示及收发两端之间的信号同步两个方面。,在基带传输中，数字数据的数字信号编码主要有以下三种方式 ：,非归零码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码,1. 非归零码（NRZ）,其编码规则是：用低电平表示“0”，用高电平表示“1”，但必须在发送NRZ码的同时，用另一个信号同时传送同步

24、信号。如图2-19所示。,2. 曼彻斯特（Manchester）编码,其编码规则是：每比特的周期T分为前T/2与后T/2。前T/2传送该比特的反码，后T/2传送该比特的原码。如图2-19所示。,3. 差分曼彻斯特（Difference Manchester）编码,其编码规则是：每比特的值根据其开始边界是否发生电平跳变来决定。一个比特开始处出现电平跳变表示“0”，不出现跳变表示“1”，每比特中间的跳变仅用做同步信号 。如图2-19所示。,图2-19 数字数据的数字信号编码示意图,绘制出比特流“1101110010001”的非归零码NRZ、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码。,网关（Gateway）就

25、是一个网络连接到另一个网络的“关口”网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址,网关,ARP具体说来就是将网络层（IP层，也就是相当于OSI的第三层）地址解析为数据连接层（MAC层，也就是相当于OSI的第二层）的MAC地址。,arp欺骗,ARP原理：某机器A要向主机B发送报文，会查询本地的ARP缓存表，找到B的IP地址对应的MAC地址后，就会进行数据传输。如果未找到，则广播A一个ARP请求报文（携带主机A的IP地址Ia物理地址Pa），请求IP地址为Ib的主机B回答物理地址Pb。网上所有主机包括B都收到ARP请求，但只有主机B识别自己的IP地址，于是向A主机发回一个ARP响应报文。其中就包含有B

26、的MAC地址，A接收到B的应答后，就会更新本地的ARP缓存。接着使用这个MAC地址发送数据（由网卡附加MAC地址）。因此，本地高速缓存的这个ARP表是本地网络流通的基础，而且这个缓存是动态的。,ARP原理,ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答。当计算机接收到ARP应答数据包的时候，就会对本地的ARP缓存进行更新，将应答中的IP和MAC地址存储在ARP缓存中。因此，当局域网中的某台机器B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而如果这个应答是B冒充C伪造来的，即IP地址为C的IP，而MAC地址是伪造的，则当A接收到B伪造的ARP应答后，就会更新本地的ARP缓存，这样在A看来C的IP地址没

27、有变，而它的MAC地址已经不是原来那个了。由于局域网的网络流通不是根据IP地址进行，而是按照MAC地址进行传输。所以，那个伪造出来的MAC地址在A上被改变成一个不存在的MAC地址，这样就会造成网络不通，导致A不能Ping通C！这就是一个简单的ARP欺骗。,ARP欺骗,HostA HostB HostC 其中 A的地址为:IP:192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA B的地址为:IP:192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB C的地址为:IP:192.168.10.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC 正常情况下 C:ar

28、p -a Interface: 192.168.10.1 on Interface 0 x1000003 Internet Address Physical Address Type 192.168.10.3 CC-CC-CC-CC-CC-CC dynamic,现在假设HostB开始了罪恶的ARP欺骗: B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3(C的IP地址)，MAC地址是DD-DD-DD-DD-DD-DD(C的MAC地址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC，这里被伪造了)。当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存(

29、A可不知道被伪造了)。而且A不知道其实是从B发送过来的，A这里只有192.168.10.3(C的IP地址)和无效的DD-DD-DD-DD-DD-DD mac地址,现在A机器的ARP缓存更新了: C:arp -a Interface: 192.168.10.1 on Interface 0 x1000003 Internet Address Physical Address Type 192.168.10.3 DD-DD-DD-DD-DD-DD dynamic,ARP -S来绑定True的IP地址和MAC地址，运行命令： ARP -s 192.168.0.8 00-0D-60-C3-05-34,

30、ADSL共享上网有两种方式，一种是代理，一种是地址翻译（NAT），大家常说的路由方式其实就是NAT方式经过NAT转换后访问外网的内网的计算机的地址都变成了192.16 8.0.1而且MAC地址也转换成了ADSL的MAC地址，也就是说，从原理上讲，直接在ADSL出口抓经过NAT转换的包是不能发现到底有几台机器在上 网,网络尖兵,网络尖兵,4.6.3 千兆位以太网组网技术,1. 千兆位以太网概述,千兆位以太网（Gigabit Ethernet）是近几年推出的高速局域网技术，以适应用户对网络带宽的需求。它在保持了与以太网和快速以太网设备兼容的同时，提供1000Mbit/s的数据带宽。,千兆位以太网的

31、研究工作始于1995年。IEEE 802.3委员会于1996年8月成立了802.3z工作组，主要研究使用光纤和短距离STP的物理层标准。1997年初又成立了802.3ab工作组主要研究使用长距离光纤与UTP的物理层标准。1998 IEEE 802.3z正式成为了千兆位以太网的标准。,千兆位以太网保留了传统100Base-T的所有特征，并可从现有的传统以太网和快速以太网的基础上平滑地过渡得到。它的速度10倍于快速以太网，价格却仅为快速以太网的23倍。千兆位以太网的关键是利用交换式全双工操作部件构建主干网络，连接超级服务器和工作站。 它未来的发展和应用前景十分广阔。,2. 千兆位以太网的协议结构,

32、千兆位以太网的协议结构如图4-25所示：,图4-25 千兆以太网的协议结构,校园主干网,集群设备的连接,建筑物中同一层的短距离主干网,同一层建筑的通信,IEEE 802.3z只定义了MAC子层和物理层。在MAC子层，千兆位以太网仍然使用CSMA/CD媒体访问控制方法。而在物理层则做了一些必要的调整，定义了新的物理层标准1000BASE-T。,1000BASE-T标准定义了千兆媒体独立接口（GMII）。GMII将物理层和MAC子层分割开来，这样物理层的各种变化（如传输介质和信号编码方式的变化）就不会影响到MAC子层了。,3. 千兆位以太网的物理层标准,1000BASET主要有以下四种物理层标准：

33、,1000BASECX,它使用的是150的STP，采用8B/10B编码方式，传输速率为1.25Gbit/s，传输距离为25米，主要用于集群设备的连接，如一个交换机房的设备互联。,1000BASET,1000BASET使用4对5类UTP，采用PAM5编码方式，传输距离为100米。主要用于结构化布线中同一层建筑的通信，从而可以利用以太网或快速以太网中已铺设的UTP电缆，实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。,1000BASE-SX,1000BASE-SX使用62.5um和50um两种直径、工作波长为850nm的多模光纤，采用PAM5编码方式，传输距离可以从300米500米，适用于建筑物

34、中同一层的短距离主干网。,1000BASELX,1000BASELX使用62.5um和50um两种直径的多模光纤和直径为5um、工作波长为1300nm的单模光纤，采用8B/10B编码方式，最大传输距离可达3000米，主要用于校园主干网。,4. 千兆以太网的技术特点,技术的简易性,千兆位以太网保持了传统以太网的技术原理、主要技术特征，并采用相同的帧格式、帧长度和CSMA/CD媒体控制方法，支持全双工、半双工工作方式，这样能够确保传统以太网到千兆位以太网的平滑过渡。,技术手段的高可靠性,千兆位以太网保持了传统以太网的安装、管理和维护的方法，采用中央集线器和交换机的星型结构和结构化布线方法，确保了其

35、高可靠性。,技术过渡的平滑性,千兆位以太网保持了传统以太网的技术原理、安装实施和管理维护的简易性。,以太网组网技术,不同IEEE以太网的命名,（1）采用IEEE执行这个工作的委员会的名字来定义标准，如IEEE802.3z；（2）名字本身指明速度和介质类型，如10Baze-5、100Baze-T。,以太网组网技术,IEEE以太网标准和OSI模型,4.5.2 IBM令牌环网,令牌环网是目前除以太网之外最为流行的局域网组网技术。IEEE 802.5规范与IBM公司开发的令牌环网几乎完全相同，因此，令牌环网通常就是指IBM公司的令牌环网。,1. 令牌环网的结构和组成,令牌环中，各工作站以串行方式顺序相

36、连，形成一个封闭的环路，如图4-20所示。后来引入了一种被称为多站访问单元（MSAU）的设备，工作站先连接到MSAU上，多台MSAU再连接在一起，形成一个大的圆形环路，如图4-21所示。,图4-20 令牌环网串联结构,图4-21 引入MSAU的令牌环结构,MSAU（Multi Station Access Unit），又称为IBM 8228，一台MSAU最多只能连接8台工作站。,组建令牌环网所需的基本部件有：多站访问单元（MSAU）、网卡、服务器、工作站、传输介质（双绞线）和连接附加设备等。,2. 令牌环网的工作原理,在令牌环媒体访问控制方法中，使用了一种沿着环路循环流动的特殊数据包“令牌”。

37、网络中的结点只有截获了令牌后才能发送数据，没有获取令牌的结点不能发送数据。因此，令牌环网中不会产生冲突。,网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行发送站点 必须等待，直到捕获到令牌 发送数据帧收到收据信号帧 释放令牌 （绕环一周后）中间站点（数据帧的目的地址与自己不同） 转发环上的数据帧 接收站点（数据帧的目的地址与自己相同）拷贝环上的数据帧转发环上的数据帧（附上收据信号）,令牌环基本工作原理:,令牌环网的工作过程可分为以下四个步骤首先结点A截获空闲令牌；然后结点A将数据发送到结点C；接着数据循环一周后，结点A将其收回；最后结点A产生新的空闲令牌，发送到环路中。,图4-22 令牌环网的工作过程示

38、意图,令牌环网最大的优点在于它提供了对传输介质访问的灵活控制，而且在负载很重的情况下，令牌环的控制策略是高效和公平的。在轻负载的情况下，由于传输数据前必须要等待一个空闲令牌的到来，这样会造成网络效率降低。还必须要对令牌进行维护，因为一旦令牌丢失，环网便不能运行。网速,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,FDDI的物理层,FDDI标准的物理层被分为PHY子层和PMD子层。其中较低的物理介质相关子层（PMD）是真正和物理介质有关的子层，它定义了光纤和连接器的规格型号以及光传输的接口特性要求等内容。较高的子层是PHY，它规定了线路的状态、时钟处理和编码

39、技术等方面的细节。,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,FDDI的拓扑,FDDI是一个高速环路，是使用双环结构的令牌传递系统。FDDI网络的信息流量有类似的两条流组成，两条流以相反的方向绕着两个互逆环流动。其中一个环叫主环，逆时针传送数据；另一个环叫从环，顺时针传送数据。,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,FDDI的拓扑,双环的优点,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,FDDI的工作原理,A,B,C,T,(a),在到,达,A,以前,A,C,B,T,fr,A,(b),离,开A,之后,A,B,C,T fr,B,f,r,A,(c),离,开B,后,A,B,C,fr,A,fr,B,f

40、rC,T,(d),离,开C,后,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,在正常情况下FDDI中主要存在以下一些操作,用于计算机机房中大型计算机和高速外设之间的连接； 用于连接大量的小型机、工作站、个人计算机与各种外设； 校园网的主干网，用于连接分布在校园各个建筑物中的小型机、服务器、工作站和个人计算机以及多个局域网； 多校园的主干网，用于连接地理位置相距几千米的多个校园网、企业网。,扩展知识：光纤分布式数据接口（FDDI）,FDDI的应用环境,以太网组网技术,以太网成帧,（1）在以太网帧中封装数据包（2）IEEE802.3帧的字段（3）MAC地址的格式（4）在不同类型的以太网上发送帧,以太网

41、组网技术,以太网操作,（1）全双工、半双工和冲突域（2）双工模式和速度的自动协商,网络互联设备,以太网中继器 以太网集线器 以太网网桥 局域网交换机,中继器,中继器工作原理 中继器(Repeater)是最简单也是较常用的连接设备(如图所示)，它的作用是将网络上的一个电缆段上传输的数据信号进行放大和整形，然后再发送到另一个电缆段上，以克服信号经过较长距离传输后引起的衰减。,中继器,通常有两个端口，用来连接两个不同的以太网网段；在一个端口上将接收到的信号译成0和1；从另一个端口将再生的清晰信号转发出去。,中继器,（1）发送方计算机发送一个清晰的信号；（2）当信号到达中继器的时候，已经随着时间有所衰

42、减了；（3）中继器再生出一个新的清晰的信号，和发送方计算机最早发出的信号保持一致，然后从另一个端口将这个清晰的信号发送出去。,中继器的工作过程,2) 中继器特性中继器仅作用于物理层；只具有简单的放大、再生物理信号的功能，并不具备检查错误和纠正错误的功能。由于中继器工作在物理层，在网络之间实现的是物理层连接，因此中继器只能连接相同的局域网；中继器可以连接相同或不同传输介质的同类局域网；由于中继器在物理层实现互连，所以它对物理层以上各层协议完全透明，也就是说，中继器支持数据链路及其以上各层的所有协议；,中继器,中继器遵守的原则一、用中继器连接的以太网不能形成环形网二、必须遵守MAC协议的定时特性，

43、即用中继器将电缆连接起来的网段是有限的。（以太网54321原则）,集线器(Hub)又称集中器，它是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，所以被称为多口的中继器1）集线器作用：用于把多台计算机连接在一起组成网络，也是小型网络中应用最广泛的设备；主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器把接收到的信号经过放大后转发到集线器的其他所有端口，即集线器的其他所有端口共享带宽；每一个分组到达某个端口时，都会被复制到其他所有端口，以便所有的LAN分段都能看见所有的分组。 集线器并不认识信号、地址或数据中任何信息模式。,集线器,集线器的工作原理1、集线器是一种共享的网络设

44、备，即每个时刻只能有一个端口在发送数据。2、集线器并不认识信号、地址或数据中任何信息模式。,集线器,集线器,一个冲突域一个广播域,3) 集线器的分类根据不同的分类标准，集线器分类如下：按外形尺寸分为机架式集线器和桌面式集线器，如图5-7所示按带宽速率分为10Mb/s 和l00Mb/s 和10/100Mb/s 自适应；按端口数目分为8 口、16 口、24 口；按扩展方式分为堆叠和级连集线器；按是否具有网管功能分为可网管集线器和不可网管桌面式集线器 根据功能分有源HUB、无源HUB、智能HUB,(a) 机架式集线器,(b) 桌面式集线器,集线器,共享式以太网共享式以太网（即使用集线器或共用一条总线

45、的以太网）采用CSMA/CD机制来进行传输控制。共享式以太网典型代表10Base2 10Base5及10BaseT、,带宽共享 带宽竞争 冲突检测/避免机制 不能支持多种速率,网 桥,网桥的特点,（1）网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络，但是数据链路层以上必须采用相同的协议； （2）网桥可以接收、存储、地址过滤、域转发的方式实现互联网络之间的通信； （3）网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互联网的性能和安全性； （4）减少网络拥塞； （5）扩展了局域网的有效长度，使以往连接不到的站点间可以相互通信。,网 桥,网桥的基本功能,转发； 过滤； 自

46、学习功能。,交换机,以太网交换机（以下简称交换机）是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似。它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。比如，一个站点向网络发送数据，集线器将会向所有端口转发，而交换机将通过对帧的识别，只将帧单点转发到目的地址对应的端口，而不是向所有端口转发，从而有效地提高了网络的可利用带宽。以太网交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现的。以太网交换机的主要功能包括MAC地址学习、帧的转发及过滤和避免回路。,交换机,冲突域与广播域,如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或组

47、播地址，则向交换机所有端口转发；,如果数据帧的目的地址是单播地址，且这个地址并不在交换机的MAC地址表中，也会向所有端口转发；,交换机,交换机转发数据帧时遵循的规则,交换机,交换机转发数据帧时遵循的规则,如果数据帧的目的地址在交换机的MAC地址表中，那么就根据MAC地址表转发到相应的端口；,如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在同一个网段上，就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生。,E0：0260.8c01.1111E1：0260.8c01.3333E2：0260.8c01.2222E3：0260.8c01.4444E3：0260.8c01.6666,MAC address table,交换机,

48、交换机,项目实施,任务1：小型共享网络组建任务2：小型交换网络组建,任务1：小型共享网络组建,工作任务,任务1：小型共享网络组建,任务目标,理解共享权限的概念； 掌握文件夹的操作过程； 掌握对等网中共享资源的使用； 掌握打印机共享的设置方法。,材料清单,PC计算机3台； 集线器1台； 双绞线直通线3条； 打印机1台。,任务1：小型共享网络组建,任务1：小型共享网络组建,网络拓扑,实施过程,步骤1：硬件安装；步骤2：TCP/IP配置；步骤3：设置计算机名和工作组名；步骤4：通过“网上邻居”访问局域网计算机；步骤5：安装共享服务与客户端；步骤6：打印机共享步骤7：文件共享,任务1：小型共享网络组建

49、,任务2：小型交换网络组建,工作任务,任务目标,掌握用交换机组建交换式局域网的方法； 理解使用交换机使网络提高速度，方便管理。,任务2：小型交换网络组建,网络拓扑,任务2：小型交换网络组建,任务2：小型交换网络组建,实施过程,步骤1：硬件安装；步骤2：TCP/IP配置；步骤3：网络连通性测试；,100Mbps太网组网,支持CSMA/CD和半双工；支持自动协商；用相同的5类/超5类线缆；有相同的线缆长度的限制（100m）；有相同的帧格式；FJ-45连接器的线序不同；在相同条件下可以关闭CSMA/CD，用全双工取代（802.3x）,Thank,局域网介质访问控制方法,该方法主要是解决介质使用权的算

50、法和机构问题,介质访问控制方法的主要内容一是要确定网络上每一个节点能够将信息发送到介质上去的特定时刻二是、要解决如何对共享介质访问和利用加以控制常用的介质访问控制1、总线结构的带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD2、环型结构的令牌环Token Ring访问控制方法3、令牌总线Token Bus访问控制方法,局域网介质访问控制方法,媒体共享技术,静态划分信道,动态媒体接入控制,随机接入,受控接入,局域网介质访问控制方法,信道分配问题,局域网介质访问控制方法,静态划分信道,采用频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等办法将单个信道划分后静态地分配给多个用户，用户只要得到了信道就不会和别的用户