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1、第四单元局域网及其应用第二讲,课程回顾,局域网的组建方法,第四单元局域网及其应用第二讲,本次课任务：了解现代局域网技术光纤分布式数据接口FDDI虚拟局域网技术三层交换技术无线局域网,现代局域网技术,光纤分布式数据接口FDDI,1.FDDI的工作原理FDDI是英文Fiber Distributed Data Interface的缩写美国国家标准局（ANSI）于1989年制定的一种用于高速局域网的MAC标准，其协议标准为IEEE802.8 采用光纤作为传输介质、采用单环和双环两种拓扑结构，令牌访问方式。,FDDI网络的基本概念,环路（Ring）:在FDDI网络中，环也称FDDI环，它是信息流经的站
2、点的集合，每个站点依次检查或复制这些信息，直到信息返回到起始站点。令牌（Token）:令牌是FDDI环路上各个站点间传送信息的“通行证”。令牌是一种非常短的特殊的结构帧，包括令牌的开始、结束和类型等参数。,1.FDDI的工作原理,FDDI标准采用了IEEE802的体系结构和逻辑链路LLC协议。物理层分层结构,物理层,PHY 物理协议子层,PMD物理介质相关子层,数据编/译码，时钟同步等,定义与介质的连接,1.FDDI的工作原理,FDDI网络是由许多通过光传送媒体连接成一个或多个逻辑环的站点组成的，把信息发送至环上，从一个站到下一个站依次传递，当信息经过指定的目的站时就被接收、复制，最后，发送信
3、息的站点再将信息从环上撤消。,FDDI作为主干网互连多个局域网,2.FDDI的技术特点,使用基于IEEE 802.5的单令牌环标准的MAC协议。使用IEEE 802.2协议，与符合IEEE802标准的局域网兼容。数据率为100 Mbps，联网结点数1000，环路长度为100KM。可以使用双环结构，具有容错能力。可以使用多模或单模光纤进行传输，具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据传输。,3.FDDI的应用环境,P110,虚拟局域网,几个概念（一）,冲突域和广播域冲突域：针对单播，目的站仅一个。广播域：针对组播/广播：目的站多个，一组/全部。交换以太网：只限制了冲突域VLAN：即限制了冲突
4、域又限制了广播域连通性交换以太网：接入的任何节点可以连通VLAN：不同VLAN 的节点间需要用路由器或者三层的交换机才可以连通。,几个概念（二）,VLAN与子网不同点：VLAN的节点在一段网络内，网络号和子网号相同。VLAN属于逻辑划分。不同子网的节点的子网号不同，属于不同的网络。子网属于物理划分。相同点：全要用路由器或三层交换机才可以连通。,虚拟局域网,1.虚拟网络的概念为什么需要VLAN？交换机能解决冲突域问题，不能克服广播域问题将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因素划分而无须考虑它们所处的物理位置。不同物理网段中的节点是不能直接相互
5、通信的。,定义：以局域网交换机为基础，通过交换机软件实现根据功能、部门、应用等因素将设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段的技术。组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置。,虚拟网技术可以通过网络交换机把大中型网络划分成多个广播域虚拟网，从而减少网络广播型数据对带宽的浪费，避免广播风暴的发生。,VLAN的优点,抑制广播流量，使其不会溢出到另外的VLAN中可以建立自己的私有安全网络在网络中添加、移动设备时，或设备的配置发生变化时，能够减轻网络管理人员的负担实现虚拟工作组，使不同地点的用户就好像是在一个单独的LAN上那样通信,2.虚拟局域网的实现技术,（1）虚拟局域网的结构图4.14虚拟局域网
6、的物理结构与逻辑结构,（2）虚拟局域网的组网技术,用交换机端口号定义虚拟局域网用按MAC地址定义虚拟局域网用网络层地址定义虚拟局域网IP广播组虚拟局域网（动态的一组IP）,用交换机端口号定义虚拟局域网图示,Switch,Switch,Switch,Switch,1楼,3楼,6楼,VLAN 1,VLAN 2,VLAN 3,财务,办公,开发,在一台交换机上配置VLAN,跨越多台交换机的VLAN,控制广播活动,第三层交换技术,1.产生第三层交换的背景增加网络带宽与提高网络服务质量的解决途径可以有两个：一是采用光纤作为传输介质，增加传输通道的带宽；二是研究出性能更优越的路由器产品，提高网络数据交换能力
7、;高性能的网络路由器设备是网络硬件制造商重点研究的问题之一;将交换机制引入路由器的设计中，大幅度缩短路由器对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力，由此产生了第三层交换的概念。,2.网桥、交换机和第二层交换,局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传输延迟、高传输带宽的明显优点；网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。,3.第三层交换技术,三层交换技术三层交换（也称多层交换技术，或IP
8、交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念；传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千s减少到几十s，大大缩短数据包在交换设备中的传输延迟时间；通过硬件来实现第三层交换的路由器，在网络层协议类型上受到一定的限制。,三层交换机的功能与技术 分组转发 路由处理 安全服务 特殊服务三层交换机一般采用两种概念性的技术：专用方法和逐分组交换。专用方法 逐分组交换,无线局域网,1.无线局域网概述无线局域网(Wireless Local-Area N
9、etwork，WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。WLAN利用一种有效的无线多址信道的方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，WLAN就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。,2.无线局域网的特点,安装便捷:一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点(AccessPoint)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。使用灵活:有线网络中，网络设备的安放位置受网
10、络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。经济节约:由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。易于扩展:WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。,应用领域,接入网络信息系统：电子邮件、文件传输和终端仿真。难以布线的环境：老建筑、布线困难
11、或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。办公室和家庭办公室SmallOfficeHomeOf
12、fice（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。,3.无线局域网的传输介质,无线电波与红外线无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。无线天线(Antenna)无线天线与一般电视和手机所用的天线不同，其原因是频率不同，无线局域网所用的频率为较高的2.4GHz频段。扩展频谱技术扩展频谱(Spread Spectrum)技术是一种常用的无线通讯技术，简称展频技术，展频技术的无线网络产品不受FCC限制的ISM频段，频率范围开放在902M928MHz及2.4G2.484GHz两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。,4.无线局域网的拓扑结构,无线局域网的拓扑结构可
13、分为两类：无中心结构和有中心结构，如图所示。无中心拓扑无中心无线局域网要求网中任意两点均可直接通信。有中心拓扑有中心拓扑结构要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由中心站控制，也就是在网络中采取了无线接入,无线局域网的组成,无线网络网卡无线网络Hub无线访问接入点（AP）：在无线局域网环境中进行数据发送和接收的集中设备，相当于有线网络中的集线器。无线网络网桥：用于无线或有线局域网之间的互连，起到了协议转换的作用。无线路由器：集成了无线AP的接入功能和路由器的第三层路径选择功能。无线调制解调器：无线Modem实现物理层连接功能，需与网桥或路由器配合使用。天线：将信号源发送的信号由天线
14、本身的特性传送至远处。分定向性(Uni-directional)与全向性(Omni-directional)两种。,5.无线网络标准,蓝牙蓝牙（IEEE802.15），对于802.11来说，它的出现不是为了竞争而是相互补充。蓝牙比802.11更具移动性，比如，802.11限制在办公室和校园内，蓝牙能把一个设备连接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。此外，蓝牙成本低、体积小，可用于更多的设备。但是，蓝牙主要是点对点的短距离无线发送技术，本质上要么是RF要么是红外线。而且，蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用，严格来讲，不算是真正的局域网技术。家庭网络的HomeRFHomeRF主要为家庭网络设
15、计，是IEEE802.11与DECT的结合，旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术，工作在2.4GHz频带，能同步支持4条高质量语音信道。但目前HomeRF的传输速率只有12Mbps，FCC建议增加到10Mbps。,802.11家族802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，速率最高只能达到2Mbps。802.11b物理层支持5.5Mbps和11Mbps两个新速率。802.11标准在扩频时是一个11位调制芯片，而802.11b标准采用CCK完成。802.11b使用动态速率漂移，可因环境变化，在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间切换,且在2Mbps、1M
16、bps速率时与802.11兼容。802.11a工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54Mb/s，传输层可达25Mbps。采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口。,无线局域网标准比较,802.11b的基本运作模式,802.11b运作模式基本分为两种：点对点模式和基本模式。,802.11b的典型解决方案,1.对等解决方案：对等解决方案是一种最简单的应用方案，只要给每台计算机安装一片无线网卡，即可相互访问。2.单接入点解决方案：无线接入点可以连接周边的无线网络终端，形成星形网络结构，同时通过10Base-T端口与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由器访问Internet。,本讲小结,掌握虚拟局域网技术，三层交换技术了解光纤分布式数据接口、无线局域网,
