第2章 局域网与城域网ppt课件.ppt

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1、1,第2章 局域网与城域网,2,本章内容,3,特点 覆盖的地理范围有限 采用多种传输介质 传输速率很高，传输可靠性好 传输控制比较简单 拓扑结构简单便于网络的控制与管理，低层协议也比较简单 采用了多种介质访问控制技术,2.1 局域网的特点和拓扑结构,拓扑结构星型、环型、总线型,4,5,2.2 局域网参考模型,2.2.1 局域网的体系结构,6,LLC子层 建立和释放与介质无关的数据链路的连接 向高层提供1个或多个访问服务点，同一个结点的多个进程可通过不同的服务点复用信道 把高层来的数据分为若干个数据单元，即帧，接收和发送帧，并进行差错控制,MAC子层 管理链路上的通信，介质访问控制在这一层完成

2、根据拓扑结构与传输介质，有多种访问控制方式 进行差错的校验,7,MAC地址结点的物理地址,MAC帧MAC层把源和目标的MAC地址放到帧中，再加上头部和尾部，则形成MAC帧，交给物理层,8,2.2.2 IEEE 802 标准,9,局域网地址即MAC地址。MAC地址或者是全球惟一（如以太网），或者由管理员设置（如令牌环网）。单播地址 发给一个接收者的地址 组播地址 发给一组接收者的地址 广播地址 发给整个局域网端节点的地址,2.3 局域网的硬件组成,10,网络服务器基本功能是网络通信服务、管理和提供网络共享资源，以及进行网络管理可分为数据库服务器、文件服务器、打印服务器、应用服务器等运行的软件主要

3、有：网络操作系统和服务器端的服务软件,网络工作站用户为进行网络应用而使用的计算机运行的软件有操作系统和各种网络应用软件。其主要作用是提供网络应用界面、向网络服务器发送服务请求、接收服务器传回的结果,11,集线器（Hub）在逻辑上用集线器组成的局域网属于总线结构集线器可以分为10Mbps集线器、100Mbps集线器、10/100Mbps自适应集线器等集线器还可以分为可堆叠式集线器和普通集线器,交换机局域网交换机可以避免冲突、实现多对结点之间的并发通信，增加整体带宽，提高局域网的性能,12,网卡 基本功能 接口控制 代码转换 链路控制 缓冲存储,网卡可分为 10Mbps网卡 100Mbps网卡、1

4、0/100Mbps自适应网卡 1000Mbps网卡 10GMbps网卡,13,以太网是20世纪70年代开发、到80年代形成的局域网规范，是目前应用最广的局域网。早期的以太网为总线拓扑结构，传输速率为10Mbps。之后出现双绞线以太网，介质访问控制方法没有改变，传输速率仍为10Mbps。90年代出现了高速以太网，其传输速率可以达到100Mbps和1000Mbps。以太网可以多种传输介质。在IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。,2.4 以太网技术,14,有冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）监听信道是否空闲，如果空闲就立即发送数据，并继续监听 如果信道忙就一直

5、监听，直到信道空闲，立即发送 在传输过程中，一旦发现冲突，立即停止发送，并发送干扰信号来强化冲突，以便让其他结点知道 发送完干扰信号，等待一个随机时间再试图发送，即转到,2.4.1 以太网的介质访问控制方式,15,CSMA/CD的特点 负载较轻时，效率比较高，网络的吞吐量比 较高；在重负载的情况下，由于冲突增加，网络的吞吐量明显下降。发送和响应的时间延迟都不确定，所以时实 性差。,16,粗缆连接传输速率为10Mbps总线的最大长度为500m总线上最多可以连接100个收发器，两个收发 器之间的距离不能小于2.5m收发器电缆（AUI电缆）长度最多为50m收发器的作用是提供正常的数据发送和接收，并且

6、进行冲突的检测,2.4.2 10兆位以太网,10兆位以太网的MAC层采用CSMA/CD，在物理层有多种标准，采用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤,17,18,细缆连接 传输速率为10Mbps 总线的最大长度为185m,以太网的扩展 使用中继器可以延长总线的长度 任意两个节点之间不能超过4个中继器 中继器不能隔离冲突,19,双绞线连接（10Base-T）,介质 3类或5类双绞线 传输速率 10Mb/s 物理拓扑结构 星型 逻辑拓扑结构 总线型 双绞线长度 小于100米,双绞线连接需要的设备 集线器 带有RJ-45插口的以太网卡 3类或5类非屏蔽双绞线 RJ-45插头,20,21,双绞线以太网的

7、组网方式,单集线器结构,集线器连接同轴电缆,22,多集线器结构,23,2.4.3 百兆位、千兆位、万兆位以太网,交换与全双工,早期的以太网所有站点共享介质，采用半双工传输模式；10BASE-T也采用半双工传输当站点较多时，产生冲突的概率增加，以太网的性能会下降交换技术为每一个终端用户提供点到点的连接，为每个要发送信息的结点提供一条独享的通道，避免了冲突，可以实现 全双工传输,全双工的优点,可以增加通信的总容量 消除了因使用CSMA/CD对链路长度的限制，便于长 距离连接,24,百兆位以太网（快速以太网）,100BASE-T标准由10BASE-T标准发展而来，与10BASE-T在网络拓扑结构、介

8、质访问控制方式等方面都保持一致，可以平滑升级,100BASE-T支持的传输介质的标准,25,26,千兆位以太网,千兆位以太网的标准是IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab，保留了10BASE-T的帧格式即可半双工模式工作，也可全双工模式工作半双工模式下仍使用CSMA/CD，为保证有一定的传输距离采用了“载波扩展”工作于全双工模式时，采用全双工/流量控制协议，以避免出现拥塞和过载，全双工千兆位以太网不使用CSMA/CD 采用半双工模式的千兆位以太网的优点并不明显，所以，千兆位以太网一般使用交换机组网，采用全双工模式，很少采用半双工模式,27,传输介质 5类非屏蔽双绞线，长度不超过100

9、m 屏蔽双绞线，长度不超过25m 波长为1300nm的单模光纤，长度不超过 3000m 波长为850nm的多模光纤，长度不超过 300550m,千兆位以太网支持多种传输介质,28,29,万兆位以太网,万兆位以太网(10Gbps以太网)标准是IEEE802.3ae用光纤作为传输介质工作在全双工模式下，不使用CSMA/CD仍采用以太网的帧结构和帧长度，与10Mbps、100Mbps、1000Mbps以太网兼容其传输距离为300m40km 万兆位以太网的是扩展以太网技术，使之进入城域网和广域网领域,30,万兆位以太网的技术特点,使用光纤，不再支持非屏蔽双绞线，从而可以满足城域网的距离要求，并且保证了

10、较大的带宽 采用全双工传输模式，不支持半双工，不存在介质访问控制方式对传输距离的限制，进一步提高了带宽 在物理层采用两种编码技术，一种基于波分多路复用技术，另一种是新的高效编码技术 仍采用以太网的帧结构和帧长度，便于升级网络的传输速率和传输距离满足城域网的要求以密集波分多路复用为基础，可以达到局域网、城域网、广域网的无缝集成,31,以太网的组网,以太网可分为共享式和交换式以太网，有多种传输速率，组网时应考虑网络规模、应用特点、成本、通信流量、维护量，以及互连等诸多因素,10Mbps以太网主要用于桌面系统或较小型网络应用，可根据流量和用户数决定采用共享式还是交换式以太网100Mbps以太网可以用

11、于工作组级系统的连接，可采用交换式以太网，并连接工作组级服务器1000Mbps以太网大多用于园区主干网，或建筑物之间的网络连接，以及部门级或企业级主干网，并连接部门级或企业级服务器10Gbps以太网主要用于高带宽、长距离的以太网连接、企业局域网与城域网、广域网的连接，以及作为大型企业的主干网络等等,32,2.5.1 令牌环的工作原理,2.5 令牌环和令牌总线的工作原理,采用 IEEE802.5 标准。拓扑结构是环型，所有结点共享介质 使用令牌进行介质访问控制 不产生冲突,33,令牌环网的特点只有截获令牌的结点才可以发送数据，不存 在发送数据的冲突 可以实现多点传输(可以把数据发给多个结点)在负

12、载较轻时效率较低；但在重负载时没有 解决冲突所占用的时间，效率比较高，网络 的吞吐量比较大 支持优先级服务 实现和维护比较复杂,34,2.5.2 令牌总线的工作原理,采用IEEE 802.4 标准采用总线型的物理拓扑 结构，但用传递令牌的 机制来进行介质的访问 控制在物理上是总线型网，在逻辑上是环型网,35,令牌总线的特点 不存在冲突，在重负载下，令牌总线具有较 高的吞吐量 在轻负载时，效率就比较低 每个结点等待令牌的时间是确定的 令牌和数据在总线上直接发送，时间延迟比 令牌环小，时实性好 主要缺点体现在它的复杂性上，逻辑环的维 护和实现都比较复杂,36,2.6 交换式局域网与虚拟局域网,局域

13、网交换机的原理,2.6.1 交换式局域网,交换机在链路层上实现数据帧交换交换机通过自主学习建立MAC地 址与端口的对照表交换机按照对照表把收到的数据帧 转发出去,可以同时转发多对结点之间传输的数据,37,直接交换方式 收到MAC帧头端的目的地址后，即开始转发 特点 延迟小、交换速度快 可能把有差错的帧也传到了目的结点 不能连接传输速率不同的设备,存储转发方式,接收完整的MAC帧进行差错检验确定数据正确后，再按目的地址查找对照表进行转发,特点 减少了差错，过滤掉了错误的帧 而且可以连接传输速率不同的设备，但增加了延迟,交换方式,38,交换式以太网使用以太网交换机构成星型结构交换机的普通端口连接客

14、户端计算机，上行端口连接数据传输量很大的服务器 两个交换机也用上行端口连接,39,可用多个交换机构成树型结构,40,2.6.2 虚拟局域网,虚拟局域网是建立在交换技术基础之上的。虚拟局域网是用软件的方法，把网络中的结点组合成逻辑上的工作群体，称为逻辑工作组，使同一逻辑工作组的结点如同“集中”在一起，好象被“连接”在一个网段上一样。通过软件来划分和管理逻辑工作组，由交换机按照划分好的工作组完成通信管理。工作组中结点的调整非常方便，如果工作组中某个结点要移到其他工作组中，只需进行软件设置，而不用移动物理设备,虚拟局域网原理,41,42,虚拟局域网的逻辑结构,43,虚拟局域网的实现方法 按端口划分把

15、交换机上不同端口上连接的结点组成一个虚拟局域网 按Mac地址划分按结点MAC地址划分虚拟局域网，当一个用户从一个网段移到另一个网段时，不必重新设置虚拟局域网 按高层协议划分例如按IP地址、协议类型来划分，其延迟要长一些,44,2.7 FDDI,FDDI的基本结构,拓扑结构：双环结构 传输速率：100Mbps 传输介质：光纤 介质访问控制方式：令牌 传输距离（环路长度）：100km,45,FDDI的可靠性,通过增加冗余环路来提高系统的可靠性,46,FDDI的特点 传输速率高 传输距离长、覆盖范围大 可靠性高 安全性好 可以动态分配传输能力 成本高,47,FDDI的工作原理,各结点共享传输介质使用

16、令牌进行介质访问控制，结点截获令牌后方可发送数据结点发送数据之后，立即释放令牌，其他结点可再截获令牌并发送数据环路上可能同时有多个结点发出的数据在流动，提高了介质的利用率,令牌A发给C 的帧B发给D 的帧,49,集中式的计算模式,2.8 客户/服务器模式,2.8.1 网络计算模式的发展,资源集中在主机上，所有计算和处理都在主机上完成,50,资源共享模式,服务器作为资源共享的平台，存放共享的软件和数据，计算在工作站完成，网络上有大量的数据传送,51,客户/服务器模式,应用分为前后端两部分，一项工作由客户端程序和服务器端程序共同完成，网络上只传输前端的请求和后端的计算结果,52,2.8.2 客户/

17、服务器模式的特点,充分利用双方的计算能力，组成了一个分布式的 网络应用环境 把具体的应用处理放到客户端进行，减轻了服务 器端的负担，利用了客户端的计算能力 减少了网络流量，数据的处理集中在服务器端完 成，充分利用了服务器的处理能力 由于网络流量减少，数据处理在功能强大的服务 器上完成，使得响应时间缩短 可以把数据与应用程序相隔离，保证了数据的独 立性、完整性和安全性,53,2.8.3 客户/服务器的三层结构,客户端只管理与用户的交互界面，不必安装很多软件，便于提供统一的操作界面 应用服务器实现应用逻辑，管理与数据库服务器的连接数据库服务器进行数据的维护和检索,54,应用服务器主要完成的工作 实

18、现系统的应用逻辑 代理客户对后端资源的访问，为资源访问提供了一层安全保护 协调系统资源，对业务处理进行管理 管理到后端系统的连接,55,特点 布线系统的结构与当前所连接设备的位置无关 兼容不同厂家的通信设备，具有相对的独立性 符合国际标准，具有灵活性和开放性。综合各个子系统，统一布线，插接件标准化，施工简单 有一定的稳定性和前瞻性，可以在较长时期内适应网络扩充和发展的需要,2.9 局域网结构化布线系统,56,建筑群子系统,57,2.10 城域网简介（DQDB）,DQDB的结构,时隙的结构,58,DQDB的特点 传输速率高：34Mbps 155Mbps 覆盖范围广。单一的DQDB子网的传输距离从 几公里到几十公里，可以用网桥或路由器连接 DQDB子网覆盖更大的范围 使用双总线，提高了网络的整体带宽 支持IEEE 802.2，与IEEE 802系列局域网兼容 分组长度固定，与ATM一致 支持多种传输介质。可以使用同轴电缆和光纤 做为总线 支持无连接服务、面向连接的服务和等时服务 等多种服务,