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1、第8章 计算机局域网,8.1 局域网概述 8.2 局域网的基本组成 8.3 局域网的模型与标准 8.4 局域网的访问控制方式 8.5 局域网组网技术 8.6 高速局域网 8.7 虚拟局域网 8.8 无线局域网,8.1 局域网概述,8.1.1 局域网的定义 从网络的作用范围来看，局域网(Local Area Network，LAN)顾名思义就是局部范围内(约几公里左右)的计算机网络。局域网由连接各个主机及各工作站所需的软件和硬件组成，主要功能是实现资源共享、数据传输、信息交换和各种综合信息服务。,8.1 局域网概述,8.1.2 局域网的主要特征 数据传输速率高：一般为l0 Mb/s100 Mb/
2、s，高速局域网甚至达到1000 Mb/s以上。网络接入设备：可以是计算机、终端和各种外部设备。地理范围较小：可以是一个办公室、一座楼宇或者是几公里地域范围的校园区域等。可靠性高：误码率Pe通常在l0-710-l2 之间。支持多种传输介质：如同轴电缆、双绞线和光缆等。,8.1.2 局域网的主要特征,共享传输信道：在局域网中传输信道由接入网络中的所有设备共享。大多采用分布式控制和广播式通信：在局域网中各节点是平等关系，可以进行广播和组播。通信处理功能的实现：一般都被固化在一块称为网络适配器(Network Interface Adapter，NIA)的电路板上。局域网易于安装、组建和维护，具有较好
3、的灵活性,8.1 局域网概述,8.1 局域网概述,8.1.3 局域网的实现 1).选择计算机网络拓扑结构。2).选择计算机网络通信协议。3).选择计算机网络传输介质。4).选择网络操作系统、服务器及其它相关的软/硬件。5).遵循计算机网络布线标准，完成网络布线6).进行网络系统整体调试。,8.2 局域网的基本组成,8.2.1 局域网的硬件系统 局域网的硬件是指接入网络的各种网络设备、计算机以及连接所有设备的传输介质。局域网的硬件系统它是由网络服务器、用户工作站、网络适配器、传输介质以及通信设备组成。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1.1 网络服务器 网络服务器是网络的核心计算机设备。网
4、络服务器的性能好坏，直接关系到整个网络的服务质量，因此，在网络系统组建中，总是将最先进的技术首先应用于服务器，这些首先应用于服务器的先进技术常被称为服务器技术。随着计算机技术的飞速发展，相应的服务器技术也在发生着日新月异的变化，目前，主要的服务器技术有以下几种：,8.2.1 局域网的硬件系统,1.多处理机技术 为了使服务器的处理速度满足网络用户的工作需求，往往在服务器上采用多个处理机(也称CPU或处理器)的配置，应用多处理机技术来提高服务器的数据处理能力。现在使用的多处理机技术可分为两大类：第一类：非对称多处理机技术。第二类：对称多处理机技术。,8.2.1 局域网的硬件系统,1).非对称多处理
5、机技术也称AMP(Asymmetric Multi-Processor)技术，它是指多个处理机之间有主次之分、地位不平等的一种多处理机实现技术。由主处理机和协处理机组成，它们不能共同分担系统的所有工作任务。2).对称多处理机技术 也称SMP(Symmetric Multi-Processor)技术，它是指多个处理机之间无主次之分、地位完全平等的一种多处理机实现技术。由于所有的处理机共同分担系统的所有工作任务，各个处理机的处理能力都得到了充分的发挥，使处理机硬件资源利用率提高了，同时，整个服务器的数据处理能力较采用非对称多处理机技术的服务器有极大地提高。,8.2.1 局域网的硬件系统,2.总线技
6、术 总线是处理机和外围硬件设备连接的通用线路。它提供各种存储器、寄存器等功能块之间进行数据传输的通道，这个通道的宽窄影响着系统各个部分的工作性能，因此，在服务器上要保证有更高的总线宽度。服务器的总线宽度一般在64位。流行的PCI(Peripheral Component Interconnect)总线64位/66MHz的总线的最大带宽可以达到533Mb/s,可满足一段时间人们的需要了。,8.2.1 局域网的硬件系统,2.总线技术 PCIX总线技术是PCI总线的扩展架构，性能比PCI总线提高14%-35%，PCI-X 1.0版本可以支持66MHz、100MHz、133MHz三种频率，它们的理论最
7、大带宽分别是533Mb/s、800Mb/s和1066Mb/s。InfiniBand是为完全取代PCI总线而产生的，所以InfiniBand采用了与PCI完全不同的架构，InfiniBand根据用户的不同需要设计了1、4、12条中继线三种工作方式，理论带宽分别可以达到500Mb/s、2Gb/s和创记录的6Gb/s，如此高的带宽显然比PCI-X更有吸引力。,8.2.1 局域网的硬件系统,3.容错技术 容错是指当系统的某些部分出现故障时，不会影响整个系统运行的能力。随着硬件的技术水平不断发展，价格不断地下降，越来越多用户选择群集系统或双机容错系统来实现容错。1).双机容错技术：通过系统冗余的方法保障
8、系统正常和有效的运行。保证在工作主机发生故障时，备份机在极短时间内接管工作机的工作，并且同时保证数据的一致性。2).群集技术：将单独的“节点”链接在一起，就好象它们是一个独立的系统一样。“节点”即指计算机设备，如果一个节点由于硬件故障而出现宕机，进程将在一秒之内主动地被迁移和恢复，用户端正在运行的应用不会受到任何影响。,8.2.1 局域网的硬件系统,4.RAID技术 RAID(Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列)，或简称磁盘阵列。它是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储
9、性能和提供数据冗余的技术。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本，目前常用的级别从 RAID 0 到 6 七种是基本的。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.内存技术在服务器上总是首先采用最新的内存技术。，这些最新的内存技术刚开始价格较贵，只有服务器适于投资使用。服务器内存在各种技术上相对兼容机来说要严格得多，它强调的不仅是内存的速度，而是它的内存的纠错技术能力和稳定性。,采用ECC(Error Checking and Correcting，错误检查和纠正)技术的服务器内存被称之为ECC内存。Chipkill技术是IBM公司为了解决ECC技术的不足而开发的一种新的ECC内
10、存保护标准。ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误，IBM的Chipkill技术是利用内存的子结构方法来同时检查并修复多个错误数据位，服务器的可靠性和稳定性得到了更加充分地保障。RAMBUS内存是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品，RAMBUS公司宣称这种新的技术能够提供10倍于普通DRAM和三倍于PC100 SDRAM的性能。但目前应用还受限。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.内存技术,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1.2 网络服务器分类及选择,网络中的服务器根据其主要的服务功能的不同可将它们分成以下类别：1.网络中的主控服务器 是对整个网络的网络用户、软硬件资源进行
11、统一管理的地方。2.网络中的功能服务器 每一种功能服务器完成特定的工作任务。例如：打印服务器提供网络用户的打印作业与打印设备的统一分配和管理。,3.网络服务器的选择 根据实际需求与服务器性能要求两方面综合考虑。1).网络的总体规模与投资 在实际组建网络时，网络服务器的选择与网络的规模与投资关系最直接、最密切。中小型规模的网络，网络服务器的价格应选择中低价位的服务器，一般来讲，网络服务器的投资应该占网络总投资的15%左右。2).服务器技术的选用 在现有投资允许的情况下，应尽量采用最先进的服务器技术来提高整个网络的性能。总地来说，服务器的硬件性能要高于网络中的工作站或客户机。,8.2.1 局域网的
12、硬件系统,2).服务器技术的选用网络服务器应具有以下高性能：(1)CPU运行速度快，尽量采用多CPU技术。(2)内存和硬盘品质高且数量大。(3)提供极大的总线带宽。(4)具有很好的系统容错能力。(5)服务器产品开放性好，生产厂商的售后服务与技 术支持力量强。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1.3 网络工作站/客户机,在网络环境中，工作站或客户机是网络的前端窗口，它的基本功能是使用户能够通过它们实现对网络共享资源的访问。在工作站配置上主要选择原则如下：1.工作站配置要满足用户能够访问网络资源、享受到网络服务的需求。2.工作站配置要满足用户离开网络后独立工作环
13、境的需求。按照中小型规模的网络对工作站的使用要求，工作站硬件配置一般包含10/100Mb/s传输速率的网卡、能够运行Windows 2000/XP的硬件环境等即可。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1.4 网络适配器,网络适配器又称网络接口卡(Network Interface Card，NIC)，经常简称为网卡。它提供了计算机与网络的接口。在局域网中，网卡是一个重要的通信设备，物理层与数据链路层的大部分通信处理功能都集成在了网卡中。网卡的外观如图8-1所示，图8-2为网卡常用的接口。,图8-1 网络适配器,8.2.1 局域网的硬件系统,网卡背面,RJ45接口 BNC接口 AUI接口,图
14、8-2 常用的接口,8.2.1 局域网的硬件系统,1.网卡的功能,网卡所能实现的主要功能如下:物理层功能：网卡实现工作站与传输介质之间的物理连接和电信号匹配等物理层功能。网卡实现数据链路层的一部分功能，即信息帧的发送与接收、帧的差错校验控制等。提供数据缓存能力。,2.网卡的类型 根据网卡的不同特性，可以将网卡分成不同的类别，一般有这样几种分类方式根据带宽分类：按照带宽分类，可将常用的网卡分为10Mb/s网卡、10/100Mb/s自适应网卡、千兆位网卡及万兆位网卡 根据总线类型分类：根据总线类型可将网卡分为：ISA总线的ISA网卡；PCI总线的PCI网卡；笔记本电脑上的PCMCIA网卡；USB总
15、线的USB网卡；InfiniBand总线的InfiniBand网卡。,8.2.1 局域网的硬件系统,2.网卡的类型 根据应用领域分类：可分为应用于服务器上的网卡和应用于工作站上的网卡，不同的应用领域对网卡的性能要求不同。根据接口类型分类：网卡的接口类型与网卡所连接的传输介质类型相关联，网卡接口与它连接的传输介质的对应关系见表8-1所示，局域网网卡常用的接口如图8-2所示。,8.2.1 局域网的硬件系统,3.网卡的选择(1)工作站网卡的选择:选择工作站网卡时，除了考虑与网卡相连的传输介质的类型、系统总线类型、带宽等因素外，特别注意网卡对传输速度、全双工工作方式以及对操作系统的支持能力如何。一般在
16、小型的办公室环境下，采用非屏蔽双绞线电缆，主要选择10/100Mb/s自适应网卡。,8.2.1 局域网的硬件系统,(2)服务器网卡的选择:为保证服务器的高性能，服务器端网卡应选带有自动功能的处理器、实现高级容错、带宽汇聚等功能。一般情况下，服务器网卡应满足以下要求：高速传输率:采用千兆网卡。稳定性、安全性能高：选择具有容错功能网卡，如Intel推出了三种容错服务器网卡，分别采用了AFT(Adapter Fault Tolerance,网卡出错冗余)技术、ALB(Adapter Load Balancing,网卡负载平衡)技术、FEC(Fast Ether Channel,快速以太网通道)技术。
17、若采用AFT技术，在服务器上安装两块网卡，即主网卡和备用网卡，然后用两根网线将两块网卡都连到交换机上，这样在服务器和交换机之间建立主连接和备用连接。低处理器占有率:网卡的低处理器占有率特性能给CPU腾出更多的时间处理其它网络事务。具有网管功能:方便网络管理员实现网络统一管理。配置多个网卡:一般服务器配置2个以上的网卡。,3.网卡的选择,(3)根据特殊要求来选择网卡 不同的网络组网的功能和要求也是不一样的，我们应该根据局域网实现的功能和要求来选择网卡。举例：如果要组建的局域网需要实现远程控制功能的话，就应该选择有远程唤醒功能的网卡，这样局域网网络连接中的计算机在关机状态下，只要在安装了一定软件的
18、微机或服务器上运行启动命令可以启动指定的远方微机。如果想要建立一个由无盘工作站组成的局域网的话，就应该选择一款支持无盘技术的网卡，使投资得到最大的节约。,传输介质为实现网络中的数据通信提供了物理连接。在计算机网络中，经常根据所使用的传输介质是否有形，将传输介质分为两大类：即有线传输介质和无线传输介质。,8.2.1 局域网的硬件系统,8.2.1.5 传输介质,1.有线传输介质 现在常用有线传输介质有双绞线电缆、同轴电缆和光缆。1).双绞线电缆双绞线(Twisted pair)是由两根彼此绝缘的铜导线组成，将两根绝缘的铜导线按一定密度互相扭绕在一起，可以有效降低线间信号干扰的程度，因为每一根导线在
19、传输中产生的磁场会被另一根导线产生的磁场抵消。由多对双绞线构成双绞线电缆。,双绞线电缆的结构：双绞线电缆的结构如图8-3所示。,图8-3 UTP双绞线电缆,(2)双绞线的分类：,根据双绞线外皮是否带有屏蔽层(铝箔)，我们将双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。非屏蔽双绞线：也称为UTP(Unshielded Twisted Pair)，是不带有屏蔽层(铝箔)的双绞线。对外界的电磁干扰的抗干扰能力差。但可满足一般局域网组网环境的需求。到目前为止，EIA/TIA(电子工业协会/电信工业协会)为UTP电缆定义了7种标准型号。其所属的线型标注在电缆的外皮上，例如“CAT 5”或“CATEGORY 5”表
20、示为5类UTP。在计算机网络综合布线中，对于3类、4类、5类和超5类的电缆应用最多。,UTP双绞线的标准及主要性能与应用场合如下表8-2所示:,(2)双绞线的分类：,(2)双绞线的分类：,屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)在线芯外面有屏蔽层(铝箔)，可提高抗外界环境电磁干扰的能力，但安装困难，屏蔽层需要正确接地，用处不如UTP广泛，STP价格比UTP要贵。,与其它传输介质相比，双绞线电缆在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉、易于安装与维护，且传输速度可满足局域网大多数传输需求是它的突出优点。,(3)双绞线电缆的特点：,同轴电缆(c
21、oaxial cable)也是在网络中经常使用的传输介质，它在传统的粗缆以太网和细缆以太网中应用最为广泛。同轴电缆包含一根空心的外圆柱导体和它所包围的内圆柱导体，两层导体间用绝缘材料隔开，最外面加上保护套，即由内导体(铜芯)、外导体屏蔽、内塑料护套和外套四层组成。,2)同轴电缆,同轴电缆结构如图8-5所示。,2)同轴电缆,(1)同轴电缆规格与类别：,基带同轴电缆：基带同轴电缆是用来传输基带数字信号的电缆，其特征阻抗为50欧姆。主要应用于局域网中粗缆以太网(10Base-5)和细缆以太网(10Base-2)中。基带同轴电缆由于传输的是基带数字信号，基带数字信号要占用整个信道带宽，因此，一条基带同
22、轴电缆仅传输一路信号。,宽带同轴电缆：宽带同轴电缆主要用来传输模拟信号，也可以用来传输数字信号，特征阻抗为75欧姆。是主要应用于公共天线电视系统的标准传输电缆(例如CATV中)。宽带同轴电缆的带宽可达400MHZ,适合传输不同频率的模拟信号，可将数字信号调制到不同频率的模拟信道上传输，通过频分多路复用技术的应用可实现数据、声音和图像等信号的传输。传输数字信号可达50Mb/s。,(1)同轴电缆规格与类别：,(1)同轴电缆规格与类别：,粗同轴电缆和细同轴电缆：根据同轴电缆的直径可将同轴电缆分为粗同轴电缆和细同轴电缆，粗同轴电缆的铜芯直径达10mm，细同轴电缆的铜芯直径为5mm左右。,同轴电缆的主要
23、规格特性如表8-3所示。表8-3 同轴电缆的主要特性,(1)同轴电缆规格与类别：,(2)同轴电缆特点：,同轴电缆的频率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输，宽带同轴电缆数字信号可达50Mb/s；由于同轴电缆的屏蔽性能好，因此，其抗干扰能力较强；同轴电缆易于安装与扩展，价格较低。但故障诊断和修复困难。,光缆是利用光导纤维传输数据信号的传输介质。光缆是由光导纤维(简称光纤)和其它元件组合起来构成的。光缆一般适用于提供高速、远距离的数据传输，特别适于大型网络主干路和多媒体网络中的应用。数据传输率可达50Gb/s以上,由于传输的是光信号，不会受到电磁干扰的影响。,3)光缆,(1)光纤的结构 从结构上看
24、，光纤由纤芯和包层构成。其中纤芯的折射率n1略高于包层的折射率n2。光纤的结构如图8-6所示。,纤芯,包层,图8-6 光纤的结构,(2)光纤的传光原理 光纤是根据光的全反射原理传输光信号的。当纤芯中的光线入射到纤芯与包层的分界面时，因为纤芯的折射率n1高于包层的折射率n2，只要入射角大于临界角，根据光的全反射原理，光线就会在纤芯内发生全反射，而不会漏射到包层中去。光纤的全反射传输光信号的原理如图8-7所示。,图8-7 光纤的全反射传光原理,n 2,光的全反射,n 1 n 2,(3)光纤的类型 光纤按传输方式不同可分为单模光纤和多模光纤；光纤按折射率的分布不同可分为跳变式光纤和渐变式光纤。单模光
25、纤和多模光纤的分类方式是能较好反映光纤不同的传输特性的分类方法。多模光纤 多模光纤(Multi Mode Fibre，MMF)是在一定的工作波长上，可以以若干个模式同时传输的光纤。在多模光纤中，由于各传输模式的传输路径不同，光波到达出射端的时间也不同，从而引起光脉冲展宽，这种现象称为模式色散。,多模光纤特点：模式色散是多模光纤中特有的，它导致信号之间互相干扰，限制了光纤中继距离的延长和传输速度的提高。多模光纤的光源为LED光源，由于LED发射出的光束较为发散，因此，光束与光纤的耦合效率低，一般只适于短距离传输。多模光纤经常将它用于短距离传输、传输速度要求不高的场合，其优势是价格比单模光纤便宜，
26、传输性能比双绞线、同轴电缆都要高。,单模光纤单模光纤(Single Mode Fibre，SMF)对给定的工作波长只能传输一个模式。在单模光纤中，不存在模式色散的问题。单模光纤的特点：单模光纤所使用的光源为激光光源，具有良好的聚光性，其产生的光束与光纤的耦合效率高，适于远距离传输。单模光纤的纤芯直径很小，在给定波长下只按一个模式传输，传输距离远，传输频带宽，传输容量大，整体传输性能高于双绞线、同轴电缆和多模光纤，但费用高。,(4)光缆光纤、涂敷层及其它元件组合起来构成光缆。根据使用环境的不同，可选择不同的光缆结构。如图8-8所示为室内光缆，图8-9所示为室外光缆。,图8-8 室内光缆,图8-9
27、 室外光缆,(5)光纤的主要性能,光纤的主要性能如表8-4所示。,(6)光纤通信系统,光纤通信系统即为使用光纤，利用光波来载送信息的通信系统。由于在通信的源节点和目的节点处，信息一般用电的信号表示，因此，在光纤通信系统的两端要接入完成电/光、光/电转换的设备，这类设备被称为光端机。设置在发送端 的光端机被称为光发送机或发射机设置在接收端 的光端机被称为光接收机或接收机。,(6)光纤通信系统,图8-10所示为光纤通信系统工作原理图。,意图2.有线传输介质的选择 将双绞线、同轴电缆、光纤三类有线传输介质做一个整体性能的比较，以提供传输介质的选择依据如表8-5所示。,3.无线传输介质 无线传输介质是
28、指使用在两个通信设备之间的人们看不见和无法触及的一类传输介质。从理论上讲，无线传输是地球上的大气层提供了物理数据通路。无线传输介质属于电磁波的范畴。电磁波的波长划分见表8-6所示。,3.无线传输介质,无线通信的形式包括：无线电调幅(AM)与调频(FM)、微波(Microwave)、红外线(IR)和卫星通信等。(1).无线电波 电磁波频谱10KHz至1GHz之间为无线电波频率，它包含的广播频道被称为：短波无线频带；甚高频（VHF）电视及调频无线电频带；超高频（UHF）无线电及电视频带。,无线电频率分管制带宽和非管制带宽：管制带宽的用户必须从无线电管理部门得到许可证才能使用。用户一旦得到使用许可，
29、即可保证能在这一特定区域内得到良好的传输效果。非管制带宽。国际上一般不对2.4GHz进行管制，这些不受管制的频率，由于没有限制而被充分利用。对非管制的频率竞争情况迅速增长，目前对900MHz使用的最多，而2.4GHz的发展最快。无线电波由于具有容易产生、可以传播很远的距离能够穿过建筑物的特性，被广泛用于通信。,(1).无线电波,(2).地面微波传输,微波是指波长在0.1m到1m的电磁波，其频率在300MHz以上的电磁波。微波数据通信系统主要分为地面系统与卫星系统两种。尽管它们使用同样的频率，又非常相似，但能力上有较大的差别。地面微波信号一般在低GHz频率范围。采用定向抛物面天线，要求发送与接收
30、方之间的通路没有大障碍或视线能及。一般它经常用于连接两个分开的建筑物或在建筑群中构成一个完整网络。微波通信已是很成熟的技术了，其优势在于信道成本比同轴电缆和光缆低、信号保密性好等特点。,(3).红外线,红外线是指波长在0.78m到1mm的电磁波，其波长介于微波与可见光之间。无导向的红外线已经被广泛应用于短距离通信。采用小于1m波长的红外线作为传输媒体，由于具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，一般要求发射功率较高，很难获得大于10Mb/s的比特速率，但红外线LAN仍是目前1Mb/s以上、性价比很高的网络。红外线通信具有相对有方向性和成本较低的特点。其主要的缺点是不能穿透坚实的物体。许
31、多笔记本电脑都内置了红外线通信装置。从另一方面看，红外线不能穿透坚实的物体也是一个优点，这意味着不会对其它系统产生串扰，因此其数据保密性要高于无线电系统。,(4).卫星通信,卫星通信利用地球同步卫星作中继器来转发微波信号。可以突破地面微波通信的距离限制，这是由于卫星通信覆盖面积大，一个地球同步卫星就可以覆盖地球表面l3的地区。卫星地面站采用超小口径天线终端设备接收和发送数据。卫星通信的主要特点如下：卫星通信的覆盖范围可为地球的任一个角落。卫星通信具有极好的移动性和灵活性。卫星通信的投资受距离影响不大。卫星通信传输廷迟时间长；卫星信道的误码率受气候条件影响大。,4.传输介质的选择综上所述，在了解
32、了网络各类传输介质的特性之后，在组建网络时，选择所使用的传输介质时要综合考虑的以下因素：1).网络拓扑结构；2).网络连接方式；3).网络通信容量；4).系统传输时的可靠性要求；5).所传输的数据类型；6).环境因素,如网络覆盖的地理范围、节点间距等。,8.2.2 局域网的软件系统 1.网络操作系统 网络操作系统是负责管理计算机网络中各种软、硬件资源的系统软件。网络操作系统不仅具有单机操作系统的功能，而且还具有对整个网络资源进行协调管理，实现计算机之间高效可靠的通信和网络服务的功能，是网络用户与计算机网络之间的接口。通过网络操作系统我们可以实现对网络资源的访问及对网络进行管理。,(1).网络操
33、作系统的服务网络操作系统可提供的服务类型如下：文件服务：传输、存储、更新、备份文件等。打印服务：共享打印设备、实现网络打印管理。报文服务：电子邮件及附件传输。目录服务：用于维护网络上各种对象的信息。应用程序服务：例如Web浏览器、发送电子邮件。数据库服务：主要是数据库的更新和复制等。站点架构服务：例如构建Web Server、FTP Server等。,(2).网络操作系统的组成网络操作系统由两部分组成：服务器软件、工作站软件。(3).网络操作系统的功能网络操作系统一般具有以下功能：l 提供计算机通信交往能力。l 硬件独立性。可运行于不同厂商生产的硬件设备上。l 支持不同网络协议、介质等。l 提
34、供丰富的用户访问界面，方便使用和管理。l 广域网连接。支持DHCP、IP路由、DNS(域名服务)等,(3).网络操作系统的功能,l 支持多用户环境和多用户协同工作。l 提供安全措施和存取控制，保护资源。l 可移植性和可集成性。l 多种客户端支持。l 网络管理特性。管理网络资源，支持网络应用程序，提供网络工具，如系统备份、性能监测、审计、磁盘管理等。,(4).典型的网络操作系统比较,典型的网络操作系统目前有Unix、NetWare、Linux及Windows 2000 Server几类，可根据实际组网需求及各种网络操作系统特点选用，具体选择要求见第4章所述。总体来说在局域网组网中，目前选择Win
35、dows 2000 Server是比较流行和理想的；Unix相对掌握较难；Linux应用软件少，本身还不够完善且兼容性不太好；NetWare安装、维护不便，对Internet的应用支持不够，现在很少使用了。,2 网络管理软件,网络管理软件是监视和控制网络的运行的一类软件，通常它的管理对象是网络硬件设备。从它的来源划分，可将其分为两大类：l NOS内置的网络管理软件。l 第三方厂商开发的网络管理软件。例如，HP:Openview、IBM:Netview等。,2 网络管理软件,(1).为什么要使用网络管理软件 随着网络规模越来越大，网络管理的内容越来越复杂，它主要表现在下面两个方面：一方面，网络配
36、置越来越复杂；另一方面，出现故障后大规模的网络难以定位故障点。采用传统的人工管理既不方便又不能及时解决问题，因为往往组建网络的人并不是网络的管理者，所以网络运行中出现错误后很难及时发现和排除。由此可见，单靠人工进行网络管理是不行的，在这种情况下，网络管理软件即应运而生。,2 网络管理软件,(2).网络管理的任务网络管理的主要任务是：保证网络能按需要不断增长。必须尽可能早地排除故障。保证网络能以最佳性能水平运行。确保网络的管理者消息灵通。,2 网络管理软件,(3).网络管理软件功能：国际标准化组织(ISO)为网络管理定义了五大功能：配置管理 故障管理 计费管理 性能管理 安全管理,3 网络应用软
37、件网络应用软件直接为用户提供各种网络业务服务。例如，数据库管理系统：Oracle、SQL Sever等；办公自动化系统：Notes等；浏览器软件：IE等。4 网络通信软件网络通信软件提供网络设备间的通信处理功能。它包括两大类，一类是像路由器、交换机等网络设备所自带的软件；另一类是网络协议软件。,8.3 局域网的模型与标准,IEEE(电气电子工程师协会)802委员会是局域网标准的主要制定者。IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE802标准；IEEE802标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系如图8-11。,8.3局域网的模型与标准,图8-11 局域网参考模型
38、与OSI参考模型的关系,8.3.1 IEEE802参考模型与标准,IEEE802委员会为局域网制定的IEEE802标准是随着局域网的发展不断完善的标准系列，其现有标准如下：IEEE802.1 包括局域网体系结构、局域网互连、网络管理与性能测试标准。IEEE802.2 定义了逻辑链路控制LLC子层功能与服务。IEEE802.3 定义了CSMA/CD介质访问控制子层与物理层规范。(Ethernet采用)IEEE802.3 Fast Ethernet(100Mb/s)标准。IEEE802.3Z 千兆 Ethernet(1Gb/s)标准。IEEE802.4 定义了令牌总线介质访问控制子层与物理层规范。
39、IEEE802.5 定义了令牌环介质访问控制子层与物理层规范。IEEE802.6 定义了MAN(Metropolitan Area Network,城域网)介质访问控制子层与物理层规范。,8.3.1 IEEE802参考模型与标准,IEEE802.7 定义了宽带局域网介质访问控制子层与物理层规范。IEEE802.8 定义了FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)光纤局域网介质访问控制子层与物理层规范。IEEE802.9 定义了ISDN(Integrated Service Digital Network,综合业务数字网)技术。IEEE802
40、.10 定义了网络安全与数据保密标准。IEEE802.11 定义了无线局域网介质访问控制子层与物理层规范。IEEE802.12 定义了100 BASE VG介质访问控制子层与物理层规范。,8.3.1 IEEE802参考模型与标准,图8-12 IEEE 802标准之间的关系,8.3.2 IEEE802局域网的功能实现,1.IEEE 802的物理层 2.IEEE802的介质访问控制子层 3.IEEE802的逻辑链路控制子层,8.4 局域网的访问控制方式,访问控制方式根据网络中各节点对介质访问地位的不同分为两大类：集中式控制与分布式控制。集中式控制：指在网络中存在可集中控制其它节点的节点，网络中各节
41、点地位是不平等的关系。分布式控制：指在网络中不存在可集中控制其它节点的节点，网络中各节点地位是完全平等的关系。,8.4 局域网的访问控制方式,分布式控制方式的实现又分为两种：一种方式，是各节点争先抢用传输信道，谁先占有信道谁先传输数据，介质访问控制方式提供“先进先服务”的控制原则，属于“争用”型访问控制方式。当多个节点同时抢到信道传输数据时，数据在传输信道上就会发生碰撞。典型的应用网络是以太网。另一种方式，是各节点按照一定方式分配给每个节点“可用带宽片”，各节点有序的使用信道传输数据，数据在传输信道上不会发生碰撞。这种介质访问控制方式属于“定时”型的访问控制方式。典型的应用网络是令牌环网。,8
42、.4.1 CSMA/CD访问控制方式,CSMA/CD访问控制方式是在IEEE802.3标准中定义的，它主要解决在共享传输信道的情况下:1).该哪个节点可发送数据？2).发送时会不会出现冲突？3).出现冲突如何处理？,8.4.1 CSMA/CD访问控制方式,1.CSMACSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问)，它有两方面的控制功能:CS(载波侦听)的功能是指查看或检测传输信道上有无信号正在传输；MA(多路访问)的功能是允许多个节点同时侦听信道是否空闲和发送数据。,8.4.1 CSMA/CD访问控制方式,2.CDCD(Collision Detect
43、ion)即冲突检测。在共享传输信道的情况下，由于CSMA允许多个节点同时侦听信道状态，若多个节点同时侦听到信道空闲，则会出现多个节点同时发送数据的情况，此时，数据的碰撞就不可避免了。还有一种发生数据碰撞的情况，即如果节点A已经发出了数据，而由于信道的传输延时节点B没有侦听到信道的忙状态，也将数据发了出去，则同样会产生数据碰撞的问题。由此看来，按照CSMA的控制方式发生数据碰撞的概率总是存在的。这种数据碰撞现象即为冲突。,8.4.1 CSMA/CD访问控制方式,3.CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法是以太网的核心技术，使用它控制的网络的逻辑拓扑结构为总线型，即一个节点发送数据时，其它节
44、点都可以接收，各个节点使用总线的方式属于“争用”型访问控制方式。CSMA/CD介质访问控制方法将它的工作过程可概括为四句话，即：1).先听后发；2).边发边听；3).冲突停止；4).随机延迟后再发。,8.4.2 令牌环访问控制方式,令牌环访问控制方式是在局域网标准IEEE802.5中定义的介质访问控制标准，在令牌环介质访问控制方式中，定义了一个特殊的控制机制令牌，由它控制网络中各个节点对介质的访问。,8.4.2 令牌环访问控制方式,1.令牌环网的工作原理采用令牌环网络的结构如图8-13所示,图8-13 环形网络的结构与工作原理,令牌,8.4.2 令牌环访问控制方式,2.IEEE802.5标准
45、以上介绍的是令牌环网的一般原理，遵循802.5标准。3.令牌环网的工作过程l 当网络空闲时，只有令牌在环上巡游，令牌状态为空闲。l 当一个站想发送数据时，必须等待令牌通过且其令牌状态为空闲，这时发送站将令牌状态翻转成忙，然后发送数据；如果令牌为忙状态，则只有耐心等待。l 每个站一边转发数据，一边检查帧中的目的地址，如果自己正好是接收站则同时将数据接收下来。,3.令牌环网的工作过程,l数据回到发送站时，发送站将其从环上取消；对于取消的数据，发送站或者将其丢弃，或者存起来同缓冲区中的原数据进行比较，以检查是否有传输错误。l发送站发完数据之后，重新产生出令牌。这里有两种策略，一种是发完数据之后立即产
46、生出新的令牌，另一种是将所发数据全部取消后再产生出新的令牌。4.令牌环网的特点令牌环网是典型的环形拓扑结构的网络。其主要特点是：1)信号单向传输，适于光纤传输介质。2)可设置优先级，适于集中管理。3)无数据冲突，高负荷时效率高。4)令牌循环一周时间固定，实时性好。,8.4.3 无线局域网访问控制方式,IEEE802.11标准,2.WLAN网络的工作过程1).工作站加入一个BSS：一个站点访问现存的BSS需要几个阶段。2).工作站从一个小区移动到另一个小区需要从新关联。3.IEEE802.11标准的发展趋势 1).沟通的桥梁IEEE802.11g 2).酝酿中的新标准,2).酝酿中的新标准,(1
47、)802.11d:它是802.11b使用其它频率的版本，以适应一些不能使用2.4GHz频段的国家。(2)802.11e:它的特点是在802.11中增加了QoS(Quality of Service，网络服务质量)能力。它用TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)方式取代类似Ethernet的MAC层，为重要的数据增加额外的纠错功能。(3)802.11f:它的目的是改善802.11协议的切换机制，使用户能够在不同的无线信道或者在接入设备间漫游。(4)802.11h:它能比802.11a更好地控制发送功率和选择无线信道，与802.11e一起可以适欧洲的更严格
48、的标准。(5)802.11i:它的目的是提高802.11的安全性。(6)802.11j:它的作用是使802.11a和HiperLAN2(一个WLAN标准的名称)网络能够互通。,8.5 局域网组网技术,局域网组网首先涉及到网络拓扑结构地选择，在前面已经论述过，网络拓扑结构是影响网络工作性能的最重要的一个因素，因此，组建局域网时，第一步就是要设计拓扑结构。一个网络的拓扑结构可分为两种不同的类别：1)物理拓扑结构；2)逻辑拓扑结构。,8.5 局域网组网技术,局域网的网络拓扑设计原则：网络分段能力如何。故障诊断和检测能力。带宽。可管理性。桥接能力。扩展与维护能力。,8.8.1 粗缆以太网,以太网是最早
49、的局域网，也是目前最常见、最具有代表性的局域网。它的核心技术是802.3标准。最早的以太网是由美国施乐公司(Xerox)建立的，其灵感来自“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”，这也是“以太网”的名字的由来。,8.8.1 粗缆以太网,1.粗缆以太网结构,粗缆以太网(10BASE-5)也称为标准以太网，是具有总线型拓扑结构网络的典型代表。10BASE-5的含义是：10表示信号的传输速率为10Mb/s；BASE表示传输的是基带信号；5表示电缆的类型为粗缆。其结构如图8-14所示：,图8-14 粗缆以太网结构,1.粗缆以太网结构,2.粗缆以太网组成,1)网卡：10Mb/s传输速率，AUI接口。2)
50、电缆及连接设备：收发器、收发器电缆、粗缆(50欧姆、0.4英寸的同轴电缆)、N系列电缆连接器、N系列桶型连接器、N系列端接器(也称终端电阻，其中一个接地，防止信号反射。3)中继器：用于扩展网络段。当扩展网络段时，要遵循5-4-3-2-1网络标准.,3.粗缆以太网特点粗缆以太网可靠性高，抗干扰能力强，中继距离较长。粗电缆系统较贵，网络投资较大。4.粗缆以太网组网技术小结拓扑结构：总线型(物理拓扑与逻辑拓扑相同)。介质访问控制：CSMA/CD。节点间最小距离：2.5M。网段最大长度：500M。每段最多节点数：100个。用中继器扩展网段：遵循5-4-3-2-1规则。介质类型：RG-11型、50粗同轴
