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1、第四章 局域网,4.1 局域网的发展特点和功能4.2 局域网的特点4.3 局域网协议和组网技术4.4 IEEE802.5 标准（令牌环）4.5 IEEE802.4 标准（令牌总线局域网）4.6 对等网技术,4.1 局域网的发展特点和功能,4.1.1 局域网的定义4.1.2 网络技术与产品,4.1.1 局域网的定义,A LAN is a data communication system allowing a number of dependent devices to communicatedirectly with each other,within a moderately sized g
2、eographic area over a physical communications channel of moderate data rates.,局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的计算机在适当的区域内，以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。,特点,覆盖的地理范围和站点数有限。具有较小的时延和较低的误码率。各站点之间形成平等的关系而不是主从关系。能进行广播或多播。,1974年IBM公布SNA（系统网络结构）。Xerox公司首先开发总线型局域网。80年代网络技术趋于成熟。90年代，网络发展的方向是：结构上开放、标准化，功能上多样化，互联环境复杂化，产品多厂商兼容。,4.1.
3、2 网络技术与产品,DECnetOracle SQLGroup 3Smartmodem3ComIrmaStreettalk for Vinus,令牌环网Cisco,4.2 局域网的特点,局域网技术的三个要素：拓扑结构传输介质介质访问控制协议,局域网的特点,距离有限传输速率高传输介质标准化,1.局域网拓扑性能比较,2.介质访问控制MAC协议,带碰撞检测的载波监听多路访问协议适用于总线拓扑结构。（CSMA/CD）令牌总线协议适用于总线/树型拓扑结构。令牌环协议适用于环型拓扑结构。,3.传输介质,双绞线、同轴电缆、光纤。无线局域网。,4.局域网与广域网的区别,5.局域网与多用户的区别,5.局域网与多
4、用户的区别（续）,6.局域网的技术优势,硬件成本下降、处理能力提高扩充性强、应用软件丰富可靠性增强（容错技术）解决复杂的问题,7.局域网的发展趋势,OS由单用户、单任务向多用户、多任务过渡。C/S向B/S过渡。将多用户系统向LAN、Internet方向过渡。高速、宽带。,4.2.2 网络结构化布线技术,1.智能化大厦与办公自动化智能化大厦是建筑技术、控制技术、通信技术与计算机技术的综合应用产物。,智能大厦是自动化系统（BAS）、通信自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）一体化的综合系统。在大厦建设之初就能够提供一套系统的网络解决方案。,2.结构化综合布线系统SCS,以满足所有通信、电子
5、设备在现在和将来布线需求为主要目标，不仅能为大楼提供电讯服务，还能够提供通信网络服务，安全报警服务、监控管理服务，是大楼实现通信自动化、办公自动化和大楼自动化的基础。,完整的布线系统开放式的结构提供多厂商兼容模块化的扩展性面向用户,特点,兼容性灵活性模块性可扩充性,未来智能化建筑的发展趋势,3.建筑物结构化综合布线系统,户外系统水平布线子系统骨干线子系统工作区子系统设备子系统管理子系统,户外系统,楼群间的外线路通信干线电缆连接。,水平布线子系统,主要指平面楼层或水平支线布线。举例：分线箱。,骨干线子系统,垂直竖井自系统。一端连接在设备机房的主配线架上，另一端连接在楼层接线间的各个管理配线架上。
6、,工作区子系统,连线。终端设备连接到信息插座的连线组成。,设备子系统,通常该系统与网络的具体应用有关。包括管理室、服务器、通信监控设备等安置。,管理子系统,由互联、交叉连接、配线架信息插座式配线架以及相关跳线组成。,4.3 局域网协议与组网技术,4.3.1 局域网体系结构和网络参考模型4.3.2 局域网操作系统4.3.3 10种高速局域网技术简介4.3.4 组网技术,4.3.1 局域网体系结构和网络参考模型,1.网络体系结构定义网络及其组成部分具有的功能框架，是网络研究、分析、设计的基础。,常见的体系结构包括：,ISO/OSI 开放系统互连模型IBM/SNA IBM系统网络体系结构DEC/DN
7、A 数字网络体系结构Microsoft MS NETNovell NetWare,2.实用网络协议,网络系统内部信息传递及系统间通信的各种规则。各种协议以国际标准的形式出现。IPX/SPX、NetBEUI、TCP/IP、AppleTalk,(1)NetWare IPX/SPX协议,具有高度的模块性。适应不同的硬件。简化其他协议包的并入。比TCP/IP更小、更快，具有路由选择功能，可以在不同的网段中传递。,互联网报文交换协议 IPX,网络层协议。提供无连接服务。IPX负责互联网的路由选择和维护网络的逻辑地址。IPX地址：网段号、网络节点号，套接字号。,网段号是不同计算机网络段的编号，便于计算机网
8、络互连和数据报的寻址。在网络设置阶段，所有的同一网段设备中的IPX网络号必须相同，否则出错。,网络节点号标识网段中不同设备的编号，一般为网卡号。表现形式：48位的二进制数，写成12位十六进制数。套接字号标识出同一网络节点中不同的应用程序，保证IPX正确的传送到应用程序中，是无符号整数。,API：应用程序通过传输协议进行交互时所用的接口，称为应用程序接口。,API套接字简称套接字socket API。是一个事实上的标准。应用程序在发送数据时由协议标准确定使用何种操作，由API定义具体的函数名和参数的类型。套接字函数是操作系统的一部分。,(2)微软网络协议NetBEUI,运输层协议。基于DOS的P
9、C开发的。比较小，易于实现，传输快。应用于Windows NT的最快的运输层协议。不具备路由功能，不适应现在的设备和互联网环境。,不要求配置，仅要求网络节点机有不同的机器名，是小型网络的最佳选择，常用于小办公室里的对等网。,(3)Machintosh 协议组AppleTalk,运输层协议。通过确认和重新发送系统来提供可靠的服务。,(4)Internet协议 TCP/IP,不由特定的公司控制，开发的协议组，得到多数厂家的响应和支持。,3.ISO/OSI 开放系统互联模型,分层原则：整个系统功能分为若干层次。每个子层完成特定的功能。层之间有清晰的接口。下层为上层提供服务。,局域网体系结构,在局域网
10、中传输数据采用的是带地址的“帧”格式，不存在中间交换，所以不需要路由选择。,物理层的主要功能：信号的编码与译码为进行同步用的前同步码的产生与去除比特的传输与接收,LLC子层的主要功能,建立和释放数据链路层的逻辑连接提供与高层的接口差错控制给帧加序号与媒体接入无关的部分都集中在逻辑链路控制LLC子层。,MAC 子层的主要功能,将上一层交下来的数据封装成“帧”进行发送，接收时进行相反的过程实现和维护MAC协议比特差错检测寻址,与接收各种传输媒体有关的问题都在MAC子层处理。,LLC 子层界面服务原语,定义：在定义一层向其高层提供服务时，所使用的形式化服务规范语言称为服务原语。用途：服务规范用服务原
11、语的形式给出说明，服务原语可看成带参数的命令或过程。,调用方法：用抽象的方法表示LLC子层和网际层。MAC与LLC、MAC与PHY之间通过服务访问点接口所传输的信息类型。指示原语是服务提供者向服务用户表示某种状态服务。请求原语是服务用户向服务提供者请求指定的服务。,LLC操作类型,1.无连接服务操作：网络中各站LLC子层之间以PDU为单位进行数据或控制信息的交换。适合吞吐量和传输延迟比可靠性要求更高的场合。,2.连接服务操作：数据信息和控制信息交换分3个阶段，建立数据链路连接、信息交换、拆除连接。IEEE802将LLC协议分为两类，一种只支持操作类型1，另一种支持操作类型2。,LLC与MAC的
12、区别,LLC、LLC PDU、MAC帧,高层数据,LLC首部 LLC数据,MAC首部 MAC数据 MAC尾部,网络层及以上用户数据,LLC子层 LLCPDU,MAC子层 MAC 帧,MAC地址：主机在网中的站地址或物理地址，由MAC帧负责发送。SAP地址：进程在某一个主机中的地址，就是LLC子层上面的服务访问点SAP，由LLC帧负责传送。,多个主机之间多进程的同时访问,LLC层可提供的4种类型的服务,1.不确认的无连接服务（数据报服务）适用于点到点通信或周期性采集数据。2.面向连接服务（虚电路）适合于传输很长的数据文件。,3.带确认的无连接服务（可靠的数据报）在令牌总线网中传送一些非常重要的且
13、时间性要求很强的信息。4.高速传送服务。,LLC使用统一的帧格式，称为LLC PDU。LLC被封装在MAC帧中，没有标志字段和帧校验序列字段。,LLC帧结构,DSAP：目的服务访问点SSAP：源服务访问点控制字段数据字段,媒体访问控制子层 MAC,802标准中规定MAC的地址字段为6字节或2字节。世界上生产网卡的厂商必须从IEEE购买一个厂商代码，做为地址字段6个字节中的前3个固化在网卡中，另外3个字节由厂商自行分配。,IEEE规定地址字段的首字节最低位为L/G比特，最低第2位为G/L字段。L/G0表示一个单站的地址L/G1表示一个组地址G/L0表示局部管理G/L1表示全局管理,网卡从网络上每
14、收到一个MAC帧就首先检查其硬件地址，若是发往本站的帧，则收下；否则丢弃。发往本站的帧可能是下列3种之一。,单播帧：收到帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。广播帧：发送给所有站点的帧。多播帧：发送给一部分站点的帧。,网络OS分为面向任务和通用型两种。,4.3.2 局域网操作系统,1.软件知识网络操作系统的基本任务是屏蔽本地资源与网络资源的差异性，提供各种基本的网络服务功能，包括安全性服务，并完成网络资源的管理和控制。,网络OS分为面向任务和通用型两种。,面向任务：为某一种特定的网络应用要求而设计。通用型：提供基本的网络服务功能，支持各个领域应用的要求。,(1)NetWare,提出了“开放数据链
15、路接口”的方法。NetWare服务器或工作站插有多块不同协议的网卡，构成网桥。,早期局域网存在的问题：通过网卡驱动程序与网卡通信，而网卡实现介质访问控制子层和物理层协议，这导致不同的局域网需要特定的网卡、网络传输介质和拓扑结构。异型网络之间的互联存在困难。,NetWare网桥有内桥(文件服务器中)和外桥(工作站中)。外桥又分为专用桥和非专用桥、本地桥和远程桥。NetWare网桥又称为路由桥。,(2)Windows NT Server,主要的特点：内存与任务管理：32位。线程与抢先式多任务调度机制。开放的体系结构内置管理集中式管理网络打印与磁带备份管理,(3)LAN Manager,可以运行在O
16、S/2、UNIX、VMS与Microsoft Windows NT操作系统上。工作站系统可以是MS-DOS、OS/2、Macintosh、Windows。,特点,支持C/S结构支持客户的图形用户接口优越的局域网操作系统性能有效的进程间通信机制集中的网络管理功能网络安全性与可靠性,2.局域网硬件设备知识,服务器：基于服务器模式和对等模式。文件服务器打印机服务器应用服务器邮件服务器通信服务器BBS服务器,(2)多路复用器,一个网络设备，可以接收多个输入并将其传输到共享的网络媒体。X.25、ISDN和帧中继将多路复用器用于包交换通信。,时分多路访问频分多路访问统计多路访问,(3)网络适配器,与调制解
17、调器的工作原理类似，输入输出的全部是数字信号，传输速率快。按总线类型：ISA网卡、EISA网卡、PCI网卡。,按数据位数：16位与32位网卡。按接口类型：粗同轴电缆接口、细同轴电缆接口、无屏蔽双绞线接口。,(4)常用的传输介质,同轴电缆无屏蔽双绞线,(5)集线器,一种完成多台设备连接的专用设备，提供检错能力和网络管理等功能。被动集线器：对被传输数据不做任何添加的Passive HUB。,主动集线器：能再生信号，监测数据通信的Active HUB。智能集线器：能提供网络管理功能的Intelligent HUB。,中继器,一种特殊的集线器。用于连接同类型的两个网络或扩展一个局域网。,网桥,过滤帧：
18、利用网桥将一个网络分割成两个部分。网桥可以检查帧的发送地址和目的地址。如果两个地址在网桥的同一半，那么网桥的另一半就不会受到帧的影响，这可以降低整个网段的通信负荷。,(6)同轴电缆、双绞线与网卡的连接,4.3.3 10种高速局域网技术的简介,网络标准第一类：令牌传递结构网。FDDI：光纤分布数据接口。数据传输速率为100Mb/s。CDDI：铜缆FDDI，数据传输速率为100Mb/s。FDDI II：数据传输速率为100Mb/s。用于多媒体光纤接口网络。,FDDI与FDDI II的区别在于等待时间不同。FDDI等待时间是可变的。在100200ms之间。FDDI II等待时间是不变的，在125秒。
19、,FFOL：最高速率达2.4Gb/s。高速令牌环网：符合令牌环型介质访问标准802.5。,第二类：以太网的后继标准快速以太网100Base-VG：数据传输速率为100Mb/s。用于数据或多媒体桌面系统的快速以太网，传输介质为铜缆。,快速以太网100Mb/s CSMA/CD：数据传输速率为100Mb/s。用于数据或多媒体桌面系统的带冲突检测载波监听多路访问快速以太网，传输介质为铜缆。等时以太网：用于多媒体的16Mb/s的高速以太网。,第三类：基于交换结构的正在研究的标准ATM：异步传输模式。适应传输容量很大的各种信息（声音、图像、数据）。传输速率最高可达622Mb/s。,光纤通道：传输速率最高可
20、达1Gb/s。传输介质为细、粗同轴电缆。,(2)网络带宽,共享介质局域网每个节点分享总带宽。交换局域网线速度不随节点数目的增加而成比较少。,一个10Mb/s带宽、40个PC的局域网，每个用户可用带宽250kb/s。改造为100Mb/s带宽FDDI，40个PC的局域网，每个用户可用带宽2.5Mb/s。,(3)网络带宽效率,评价高速局域网技术的另一个重要因素。ATM技术的带宽最高，但是带宽效率最低。,ATM：9.5%FDDI、CDDI：0.5%100Mb/s的LAN：32%,(4)等待时间,对于异步数据局域网络，最重要的性能指标是高带宽和低开销。但是对于多媒体技术最好选用等时技术，以便提供地的延迟
21、。低延迟可以保证交互质量。,FDDI、CDDI、100Base-VG通过增加机制获得优先权。同步FDDI的延迟从200ms减少到8ms。FDDI II延迟为125msFFOL延迟为5ms等时以太网延迟为100msATM LAN延迟为2030ms,(5)兼容性,100Base-VG和100Mb/sCSMA/CD只需增加一个价格便宜的带有存储缓存器的硬件模块。FDDI、CDDI、FFOL、ATM、光纤通道需要进行帧转换，增加存储缓存器维持数据传输速率的稳定。,现有低价格介质铜缆的可用性。结论是：可以实现过渡，但是受到最大传输距离的限制。,目前，价格已经成为不同类型网络得以发展的一个重要的因素。,(
22、6)经济性,4.3.4 组网技术,网络规划、设计与施工,根据需要使用具体环境选则网络拓扑结构；选择网卡和传输介质;考虑是否需要选用其他相关联网设备；,制作联线、安装；装入网络操作系统软件和其他应用软件。,总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构,基本的LAN拓扑结构,2.确定合适的网络拓扑结构,优先采用星型或树型连接优先选用双绞线,3.局域网操作系统软件,C/S结构：NetWareWindows NTUNIX对等网络：Windows For WorkgroupWindows95/98/Me,4.建立一个网络,选用何种网络体系结构它为网络软件、硬件、通信拓扑、数据存取控制、拓扑结构提供标准。常用的
23、有TCP/IP，IPX/SPX，NETBIOS,5.NetWare网络操作系统的安装,6.Windows NT安装注意事项,FAT与NTFS的选择。主域服务器与备份域服务器的设置线路连接到网络和远程访问网络的区别可供选择的协议。,7.NetWare与Windows NT,Netware功能强于Windows NT两者要并存一段时间。,8.微机局域网的构成,硬件：服务器工作站网卡中继器集线器网络互联设备,软件：网络操作系统网络功能软件用户应用软件数据库软件字处理软件电子表格程序,LAN硬件细缆网粗缆网细/粗缆混合网,4.4 IEEE 802.5标准,令牌网的组成：每一个站通过电缆与干线耦合器（转
24、发器）相连。转发器的两种工作状态：发送方式和收听方式。,转发器的任务：处于收听方式时从环路输入的比特流，不停的监视两种特殊的比特组合：特殊比特组合是本站的地址。特殊比特组合是令牌。,令牌,一种特殊的帧。平时不停的在环路上流动，当一个站有数据要发送时，必须先截获令牌。,令牌网的工作原理,802.5局域网的MAC子层,在MAC子层中有令牌振和非令牌帧两种。,4.5 IEEE802.4 标准,令牌总线局域网物理上是一个总线网，在逻辑上是令牌网。具有总线的接入方便，可靠性较高的优点，也具有令牌网的无冲突和发送延迟、有确定的上限值的优点。,令牌总线局域网的MAC子层,令牌传递不是按照物理位置进行的，有一个有效的MAC子层协议来管理网络的令牌。,MAC子层的功能：,接入控制机：决定一个站什么时候可以向总线发送一个帧，并且负责整个逻辑环路的管理。接口机：对LLC子层向下交给接入控制机发送的LLC PDU进行缓存；将LLC子层和MAC子层的服务质量参数进行交换；将接收的LLC PDU进行地址检验。,发送机：从接入控制机收到LLC PDU，再负责将帧装配成MAC帧交给物理层发送。接收机：对物理层上交的数据进行差错校验。,4.6 对等网技术,每台计算机的地位平等，都允许使用其他计算机的内部资源。一组面向用户的PC机，它们基本上是平等的关系。,
