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1、局 域 网 教 程,主讲教师：王喜德,第1章 局域网基础,学习目标计算机网络的作用、分类和组成 局域网的相关概念与常见标准局域网中常用的通信协议及选择 1000M以太网技术无线局域网技术 虚拟局域网技术,1-1计算机网络的基本概念,1-1-1计算机网络的定义 网络是一些节点和链路的集合。它提供两个或多个规定点的连接，以便于在这些点之间建立通信。计算机网络就是相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。相互联接指两台或多台计算机通过信道互连，从而可进行通信；彼此独立则强调在网络中，计算机之间不存在明显的主从关系，即网络中的计算机不具备控制其他计算机的能力，每台计算机都具有独立的操作系统。,1-1计算机
2、网络的基本概念,1-1-2计算机网络的作用 数据通信资源共享集中管理 实现分布式处理（也称为协调计算 Coordinated computing）实例e-mail、OICQ-文本 Web站-文本、音像、VOD视频会议系统-实时音像,1-1计算机网络的基本概念,1-1-3 计算机网络的分类 1按网络的拓扑结构分类网络的拓扑结构指网络中结点（设备）和链路（连接网络设备的信道）的几何形状。,1-1计算机网络的基本概念,物理拓扑与逻辑拓扑物理拓扑指网络的几何形状，即通常意义上的拓扑；而逻辑拓扑则指信息在通信介质中传输的机制。,10Base-2网络 10Base-T网络,1-1计算机网络的基本概念,2按
3、网络的覆盖范围分类 广域网（WAN）的覆盖范围可以是几十千米，也可以延伸到星际。数据传输速率为几 K bps到几 G bps。城域网（MAN）的覆盖范围从几千米到几十千米。局域网（LAN）的覆盖范围从几米到几千米，数据传输速率一般在10M以上。从技术的观点看，按照覆盖范围对网络进行分类不是一种十分严谨的方法。,1-2局域网的相关概念与标准,1-2-1 局域网覆盖的地理范围有限一般为一个办公区，一座建筑或者几公里。具有较好的传输介质，误码率通常在1E-7 至 1E-12。传输速率较高，一般为1mbps至几十mbps，光纤局域网可达100mbps，甚至1000mbps支持多种传输介质支持简单的点对
4、点或多点通信，允许低速或高速的外部设备或者不同型号和厂家的计算机接入网络中。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的电路板（网卡）上。容易安装，组建和维护，具有较好的灵活性。目前，很难对局域网作出明确定义，这是因为局域网正处于飞速发展的过程中，在网络产品、技术等方面还存在着许多不确定因素。,1-2局域网的相关概念与标准,1-2-2 局域网标准IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信。IEEE802标准包括局域网参考模型与各层协议。,物理层是必须的，它负责处理机械、电气、功能和过程方面的特性，以建立、维持和撤消物理链路。数据链路层也是必须的，
5、它负责把不可靠的传输信道改造成可靠的传输信道，采用差错检测和帧确认技术，传送带有校验信息的数据帧。,1-2局域网的相关概念与标准,1.2.3 IEEE802.31CSMA/CDIEEE802.3定义了带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方式。借助于这种方式，两个或多个站能共享一个公共的总线传输介质。CSMA/CD的工作机制可概括为：先听后讲；边讲边听；冲突停止；延迟重发。,1-2局域网的相关概念与标准,2几种以太网标准（1）10Base-5（粗缆以太网）（2）10Base-2（细缆以太网）（3）10Base-T（双绞线以太网）（4）10Base-F（光纤以太网）（5）100Base-TX
6、（使用5类UTP的快速以太网）（6）100Base-FX（使用光纤的快速以太网）（7）100Base-T4（使用4对3类UTP的快速以太网）（8）100Base-T2（使用2对3类UTP的快速以太网）（9）1000Base-SX（使用1对短波长光光纤的千兆以太网）,IEEE802.3 10Mbit/s 可选介质,IEEE802.3u 快速以太网 可选介质,IEEE802.3z 千兆位以太网 可选介质,1-2局域网的相关概念与标准,1-2局域网的相关概念与标准,3现有产品对以太网标准支持情况概述在工程实践中，标准需要产品的支持。就以太网而言，目前生产的10M和100Mbs的网卡、集线器和交换机一
7、般都支持10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F、100Base-TX和100Base-FX等几个标准。而支持100Base-T4和100Base-T2标准的设备则比较少。此外，目前生产的多数1000M设备一般同时支持1000Base-TX、1000Base-SX和1000Base-FX标准。需要指出的是，不同速度的以太网具有高度的兼容性，同一以太网中可存在多种数据传输速度。在组建以太网的过程中，不必考虑帧结构的兼容性。,什么是传输协议？,传输协议 是通信双方为了实现通信所进行的约定或所做的对话规则。,网络协议通常由语义、语法、和定时关系三部分组成。决定数据如何通
8、过网络进行传输，以及数据如何进行封装和寻址。下面我们简单介绍局域网中常用的3种协议：NETBEUI IPX/SPX TCP/IP。他们都是工作在OSI 模型的网络层和传输层，因此他们应该叫做协议栈比较标准。,1-2局域网的相关概念与标准,1-3常用的通信协议及选择,1.3.1 NetBEUI/NetBIOS协议NetBEUI（NetBIOS Extended User Interface，NetBIOS下的扩展用户接口）是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，由IBM公司于1985年推出，是NetBIOS的改进版。该协议特别适用于局域网段内部的通信。在微软的主流产品（如Windows 9X和W
9、indows NT）中，NetBEUI会自动与网卡连接，连接在网络上的计算机就能够自动利用其功能与其他计算机进行通信。微软之所以选择NetBEUI，主要是因为它在工作时占用的内存少，速度快。将NetBEUI用于小型网络是合适的。但是，在大型网络中，NetBEUI不能很好地发挥其效能。因为NetBEUI用计算机名作为网络地址，这样网络中就不能出现彼此同名的计算机，而在大型网络中，很难保证计算机彼此不同名。此外，NetBEUI是不可路由协议，不支持跨越路由器的通信。基于上述认识，在网络中选择通信协议时，通常将NetBEUI与一种可路由协议协议（例如TCP/IP）配套使用，并以NetBEUI为主协议
10、。当在局域网网段内部进行通信时，使用NetBEUI，当需要进行跨越网段的通信时，则使用其他的可路由选择协议。,1-3常用的通信协议及选择,1.3.2 IPX（因特网数据包交换）/SPX（顺序信息包交换）协议IPX/SPX是NOVELL公司专有的传输协议，实际上包含两部分IPX和SPX。IPX为Internet package exchange 是一种网络层无连接协议。分组寻址和路由选择都由IPX协议管理，也就是说IPX/SPX协议是可路由协议，与NETBEUI不同，可用于连接路由器分隔的不同网段。由于IPX不支持出错管理，出于一些原因，这种功能由SPX即Sequenced Package Ex
11、change服务来实现。,1-3常用的通信协议及选择,1.3.3 TCP/IP协议TCP/IP具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有类型的服务器和工作站。但其灵活性也为它的使用带来了许多不便，在使用NetBEUI和IPX/SPX及其兼容协议时都不需要进行配置，而TCP/IP协议在使用前需要进行复杂的设置。使用TCP/IP协议的节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”。如此复杂的设置，确实给一些初识网络的用户带来了不便。同IPX/SPX及其兼容协议一样，TCP/IP也是一种可路由的协议。,TCP/IP协议的一个缺点是新手很难对它进行设置，因为
12、它需要分配的地址和服务器太多。这一类地址包括：a.一个本地IP地址；b.域名服务器（DNS）的IP地址，该服务器用于把容易记忆的名字如翻译成IP地址；c.WINS服务器的IP地址，用于把NetBIOS名字翻译成IP地址；d.缺省网关的IP地址，用于进行因特网访问；e.子网掩码（Subnet Mask）的设置，用于识别用户计算机所在的网络的网络号；f.DHCP服务器的IP地址，用于动态分配IP地址。简单的讲，IP地址就是一个32位二进制代码，每8位二进制位为一组，用于识别网络上的计算机，这是PC的软件地址，与网卡中固化的硬件地址相对。,1-3常用的通信协议及选择,IP地址的二进制形式类似下面的样
13、子：11000000 01101010 01111110 11000001 这种形式只有程序员和计算机能够读懂，因此为了方便使用一般把IP地址写为用分隔的四组十进制数字，例如191.106.126.193,每组十进制数在0255之间。网络中每台主机都有一个惟一的IP地址，它的功能就像家里的门牌号、电话号码一样，惟一标识了网络中的计算机。那么这些IP地址的设置有什么要求呢？用户如果需要连接因特网，就必须像InterNIC(Internet Network Information Center)组织申请一个Network ID（网络编号），例如191.106,然后再给网络上的每时每刻台主机一个惟一
14、的HOST ID（主机编号），例如191.106.10.2123,这样网络上的每台主机就都有一个惟一的IP地址。但如果网络不需要与外界通信，也可以不需要申请Network ID，而选用任何一个Network ID。IP地址分为A、B、C三大类，以符合不同大小网络的需求。大型网络使用CLASS A，中型网络使用CLASS B，小型网络使用CLASS C。我们假设IP地址以W.X.Y.Z表示，则这三类网络的合法参数如下所示：,1-3常用的通信协议及选择,在IP地址的使用中还应注意以下几点：Network ID 127是用来做循环测试用，不能用做其他用途，例如如果送信息给IP地址127.0.0.1,
15、此信息将回传给本机。b.W.X.Y.Z中的数字如果出现255，表示为广播。例如送信息到255.255.255.255,表示将信息送给每一台HOST；送信息到168.95.255.255,表示将信息送给Network ID 为168.95的每一台HOST。c.第一组数字（W）不可高于233，因为它们是保留给实验用的。d.最后一组数字（Z）不可以为0或255。由于网际网络的蓬勃发展，IP地址的32个bit位已逐渐不够使用，因此今后IP地址将使用128个bit位，这将大大改善IP地址资源枯竭的现象。,I P 地 址 的 分 类,1-3常用的通信协议及选择,子网掩码（Subnet Mask)也是一个3
16、2个bit位的值，具有两大功能：一是用来IP地址中的Network ID 与HOST ID;二是用来将网络分割为多个子网，当TCP/IP 网络中的主机相互通信时，就可用子网掩码得知这些主机是否在相同的网络区段内。,1-3常用的通信协议及选择,1-3常用的通信协议及选择,1.3.4 通信协议选择策略为局域网选择通信协议时，应在网络规模、网络间的兼容性和网络管理等几个方面进行综合考虑。对于不与外部连接的、小型的、单网段的网络，最好使用NetBEUI通信协议。对于从NetWare迁移到Windows NT的网络，或NetWare与Windows NT共存的网络，选择IPX/SPX及其兼容协议，无疑可
17、提供一个比较理想的传输环境。如果正在规划一个高效率、可互连、可扩展性的网络，TCP/IP将是理想的选择。此外，在选择通信协议时，还应遵循以下的原则：首先，要选择适合于网络特点的协议。其次，应尽量少选用网络协议。第三，应注意协议的版本。最后，还要注意协议的一致性。,1.4 几种局域网新技术,1.4.1 1000M以太网技术介绍,1.4 几种局域网新技术,1000M以太网的应用（1）交换机到服务器连接的升级（2）交换机到交换机之间连接的升级（3）快速以太网主干部分的升级（4）对于一些配置较高、性能较好的工作站，当需要进行大量宽带数据交换，且原有的100M的连接的速度已不能满足信息交换要求的情况下，可以简单地升级这些工作站的以太网卡，然后将其直接连接到1000M以太网交换机上。,1.4 几种局域网新技术,1.4.2 无线局域网技术介绍无线局域网弥补了传统网络的不足，实现了可移动数据交换，为局域网开辟了一个新的技术和应用领域。,1.4 几种局域网新技术,1.4.3 虚拟局域网技术虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN）技术用于在不更改网络的拓扑结构的前提下对局域网进行重组。,
