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1、局域网基础培训,一、局域网概述,主要特征覆盖范围小（不超过几公里）为一个单位使用对通信介质及方式要求不高 局域网的基本组成服务器,Sun服务器,服务器机房,服务器是为局域网提供共享资源的基本设备。常见的有文件服务器、打印服务器、通信服务器等。通常是高档微机承担。,工作站(workstation)-网络用户进入局域网的节点,工作站是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。可不配磁盘称为：无盘工作站。,Orion超级工作站 可搭载96枚安腾CPU,3.网卡(net interface
2、card,NIC),又称网络适配器(NIA-Network Interface Adapter)，简称网卡。用于实现联网计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。在局域网中，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。网卡完成物理层和数据链路层的大部分功能，包括网卡与网络电缆 的物理连接、介质访问控制(如：CSMA/CD)、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错误校验、数据信号的编/解码(如：曼彻斯特代码的转换)、数据的串、并行转换等功能。,网卡,全新nec 11m 无线网卡,4.传输介质,双绞线,同轴
3、电缆,光缆,5.集线器(HUB),集线器(HUB)是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元。英文Hub就是中心的意思，像树的主干一样，它是各分支的汇集点。HUB是一个共享设备，主要提供信号放大和中转的功能，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号加强后重新发出，一些集线器则排列信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。,6.局域网操作系统,主要三类Windows NT、NetWare、UNIX的各类变种版本等。,二、局域网拓扑结构,1、总线型结构,这种网络拓扑结构比较简单，总线型中所有设备都直接与采用一条称为公共总线的传
4、输介质相连，这种介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，如ATM网、Cable Modem所采用的网络等都属于总线型网络结构。,（1）组网费用低：从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接，所以组网费用较低；（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降；（3）网络用户扩展较灵活：需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可，但所能连接的用户数量有限；（4）维护较容易：单个节点（每台电脑或集线器等设备都可以看作是一个节点）失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者
5、相应主干网段就断了。（5）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。,2、环型结构,这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之为令牌环网。,这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点：（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的令牌网（Token ring network），在这种网络中，“令牌”是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一般是同轴电缆。（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。可以从其网络结构示意图中看出，组成这个网络除了各
6、工作站就是传输介质-同轴电缆，以及一些连接器材，没有价格昂贵的节点集中设备，如集线器和交换机。（3）传输速度较快：在令牌网中允许有16Mbps的传输速度，它比普通的10Mbps以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了极大提高，目前普遍都能提供100Mbps的网速，远比16Mbps要高。（4）维护困难：从其网络结构可以看到，整个网络各节点间是直接串联，这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的
7、人都会深有体会。（5）扩展性能差。,3、星型结构,这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方式。星型网络几乎是Ethernet（以太网）网络专用，它是因网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备（如集线器或者交换机）连接在一起，各节点呈星状分布而得名。这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等。,这种拓扑结构网络的基本特点主要有如下几点：（1）容易实现：它所采用的传输介质一般都是采用通用的双绞线，这种传输介质相对来说比较便宜，如目前正品五类双绞线每米也仅1.5元左右，而同轴电缆最便宜的也要2.00元左右一米，光缆那更不用说了。这种
8、拓扑结构主要应用于IEEE 802.2、IEEE 802.3标准的以太局域网中；（2）节点扩展、移动方便：节点扩展时只需要从集线器或交换机等集中设备中拉一条线即可，而要移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可，而不会像环型网络那样牵其一而动全局；（3）维护容易；一个节点出现故障不会影响其它节点的连接，可任意拆走故障节点；（4）采用广播信息传送方式：任何一个节点发送信息在整个网中的节点都可以收到，这在网络方面存在一定的隐患，但这在局域网中使用影响不大；（5）网络传输数据快：这一点可以从目前最新的1000Mbps到10G以太网接入速度可以看出。,三、局域网的工作模式,1、对等型局域网,倘若每
9、台计算机的地位平等，都允许使用其它计算机内部的资源，这种网就称之为对等局域网（Peer To Peer LAN），简称对等网。,2、服务器型局域网,如果网络所连接的计算机较多，在10台以上且共享资源较多时，就要考虑专门设置一个计算机来存储和管理需要共享的资源，这台计算机被称为文件服务器，其它的计算机称为工作站，工作站的资源不必与他人共享。如果想与某人共享一份文件，就必须先把文件从工作站拷贝到文件服务器上，或一开始就把文件安装在服务器上，这样其它工作站上的用户才能访问到这些文件。这种网络称为客户机/服务器（Client/Server）局域网。,四、介质共享式局域网,介质访问控制（medium a
10、ccess control,MAC),1、CSMA/CD方法（载波侦听多路访问/冲突检测）,CSMA允许每台计算机来确定共享多路是否已被其它计算机使用,它能防止打断一个正在进行的传输,但它不能防止所有可能的冲突。当两台计算机同时检测载波,同时发现电缆是空闲的,同时开始发送帧。两台计算机传输的电子信号将互相干扰。这个结果就叫做冲突。为了处理这样的事件，以太网要求每个发送计算机检测电缆上的信号来确保没有其它计算机同时传输。当一台正在发送的计算机检测到冲突时就立即停止传输。这样检测电缆就是所谓冲突检测CD（Collison Detect），这种以太网机制就是所谓的带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA
11、/CD。,CSMA/CD不仅仅只检测冲突，也能从冲突中恢复。为防止多次冲突，以太网要求每台计算机在冲突后延迟一段时间才尝试传输。标准指定了最大延迟D，并且要求每台计算机随机选择一个小于D的随机延迟。为了防止一连串的冲突，以太网要求每台计算机在每次冲突后把选择延迟的范围加倍。这就是所谓的二进制指数退避。它保证了在几次冲突后电缆的竞争将会降低。,2、令牌传递方法,TOKEN BUS（令牌总线方法）是一种在总线拓扑中利用“令牌”作为控制结点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。所谓正常稳态操作是网络已经完成初始化，各结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入与撤除，没有发生令牌丢失或网络故障
12、的正常工作状态。令牌传递规定由高地址向低地址，最后由低地址向高地址传递。令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环网。,五、传统局域网,以太网，指由施乐公司创建并由施乐、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测技术）技术，并以10 Mbps的速率运行在多种类型的电缆上。,1、以太网,90年代，交换型以太网得到了发展，并先后推出了100兆的快速以太网、1000兆的千兆位以太网和10000兆的万兆位以太网等更高速的以太网技术。以太网的帧格式特别适合于传输IP数据包。随着Internet的快速发展，以太网被广泛使用。值得一提的是，如果接入
13、网也采用以太网，将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构，这样采用与IP数据包结构近似的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换，可以提高运行效率，方便管理，降低成本，这种结构可以提供端到端的连接。基于以上原因，以太网接入得到了快速发展，并且越来越受到人们的重视。,2、令牌环网,令牌环网(Token Ring)是环形网络，其上有一个令牌或称为标记（Token）沿单方向循环，所以不象总线形以太网会发生碰撞。这就好象大操场的环形跑道，大家都顺着同一方向跑不会发生碰撞。,令牌环介质访问控制方法这种方法使用一个标记或称令牌沿着环循环。当各站都没有帧(数据包)发送，令牌的形
14、式为01111111，称空令牌。当一个站要发送帧时，需等待空令牌到达，然后将它改为忙令牌，即01111110。紧跟着忙令牌，站把数据帧发送到环上。由于令牌是忙状态，所以其它站不能发送帧，必需等待。,第1步：工作站A等待令牌从上游邻站到达本站，以便有发送机会。,第2步：工作站A将帧发送到环上，工作站C对发往它的帧进行拷贝，并继续将该帧转发到环上。,第3步：工作站A等待接收它所发的帧，并将帧从环上撤离，不再向环上转发。,第4步a：当工作站接收到帧的最后一比特时，便产生令牌，并将令牌通过环传给下游邻站，随后对帧尾部的响应比特进行处理。第4步b：当工作站A发送完最后一个比特时，便将令牌传递给下游工作站
15、，所谓早期释放。,第4步分a、b两种方式,表示选择其中之一。如前所述，在常规释放时选择第4步a，在早期释放时选择第4步b。还应指出，当令牌传到某一工作站，但无数据发送时，只要简单地将令牌向下游转发即可。,六、两种局域网的比较,综合上述两种局域网的优点，出现了：令牌总线网,物理上是总线型的逻辑上是令牌环型的,10.2.3 高速局域网,1、快速以太网简介,快速以太网（Fast Ethernet）是一类新型的局域网，其名称中的“快速”是指数据速率可以达到100Mbps，是标准以太网的数据速率的十倍。它具体包括两种技术：100BASET和100VGAnyLAN。,IEEE标准化组织开始研究提高以太网速
16、度的时候，他们发现有两种方法可以用。一种是是在原来的以太网上提速，让他达到100M就行了。保持原来的介质访问控制机制CSMA/CD不变。这种方法产生的以太网就是100BASE-T快速以太网。另一种方法是采用新的介质访问控制机制，一种基于HUB的控制机制，它是请求优先式的。这种机制下系统不但可以传输标准的以太帧，还可以传输令牌环网的帧。这种方法现在被称为100VG-AnyLAN。IEEE决定为两种方法都创建标准，100BASE-T快速以太网标准是原来802.3的一部分，而100VG-AnyLAN则是IEEE 802.12了。100VGAnyLAN的不足之处是其MAC层与以太网不兼容，因而现有大量
17、10Mbps以太网的用户难于向100VGAnyLAN过渡。另外，该技术虽然在初期得到IBM、AT&T和HP等公司的推动和支持，但目前还只有HP等少数公司提供有关产品。,2、FDDI光纤网,FDDI是光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface)的缩写。FDDI是实际应用比较广泛的一种高速环形网络，它有如下显著的特点：,（1）使用光纤作为传输介质。由于光纤的单方向传输特点很适合用在令牌环网中，而其它优点如高速、低损耗、抗干扰等均得到充分利用。（2）高速率、长距离。速率达100Mbps，且是不会发生碰撞的高效率的真正高速率，距离达200公里。（3）与Toke
18、n Ring的IEEE802.5规程十分接近。（4）很高的可靠性。这是由于FDDI采用了主干网上的双环结构和站点的自动旁路功能，使网络具有“自愈合”能力。FDDI的缺点是结构相对复杂，价格昂贵，是以太网的许多倍。,FDDI工作站点分为二类：A类站点和B类站点。A类站点是可以同时连接到二个环上的站点，它可以是网络计算机工作站，也可以是具有双环接入功能的连线集中器和网桥或网关(连接异形网的互联设备)；B类站点是只能连接到一个环上的站点，它通过连线集中器连入环中。见图,双环与单环出现故障时的重构,由于双环是两个逆向旋转的环，当A类站点或连接A类站点的线路出现故障时，A类站点可重新配置环，原来的双环将
19、按照一个单环继续工作。若B类站点或连接B类站点的线路出现故障，则通过连线集中器的旁路功能将该站点旁路，网络仍能正常工作。基本原理见图7-13所示。这就是所谓自动重构功能，或称具有自愈合能力。,七、局域网协议-IEEE802标准,IEEE802标准已被ANSI采用未美国国家标准，被NIST采用未政府标准，并且被ISO作为国际标准，称之为ISO 8802。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同，但在数据链路层上是兼容的。这些标准分成几个部分。（1）802.1:概述，包括体系结构、网络互联、网络管理和性能测量等。（2）802.2:逻辑链路控制LLC协议，向高层协议提供与各种MAC子层的接口。（3）8
20、02.3:CSMA/CD协议，定义总线网的MAC控制和物理层的规范。（4）802.4:令牌总线网协议，定义令牌总线网的MAC控制和物理层的规范。（5）802.5:令牌环型网协议。定义令牌环型网的MAC控制和物理层的规范。（6）802.6:城域网规范。定义城域网的MAC控制和物理层的规范。（7）802.7:宽带技术协议。（8）802.8:光纤技术协议。（9）802.9:综合话音数据局域网协议。（10）802.10:可互操作的局域网的安全协议（11）802.11:无线局域网协议（12）802.12:100VG-AnyLAN协议，定义使用按需优先访问方法的100Mb/s以太网协议。,p254 图10.12 IEEE 802标准的相互关系,
