局域网基础知识

第三章局域网基础知识基本概念带宽：代表网络的通信能力，是给定范围内的最高频率和最低频率之差。共享与交换------共享式局域网与交换式局域网信息：是人们对客观事物的描述。“有载体”“面向用户的”数据：信息的一种表现形式。“模拟数据、数字数据”信号：数据在传输过程中的电信号或光信号的表现形式。“模拟信号、数字信号”单工通信、半双工通信、全双工通信主要内容局域网概述局域网体系结构局域网技术共享介质局域网高速局域网交换局域网网络操作系统网络互连技术3.1局域网概述局域网的概念局域网的组成局域网的分类局域网的概念美国电子电气工程师协会(IEEE)对局域网的定义为：局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，例如一幢办公楼、一座工厂或一所学校，能够使用具有中等或较高数据传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率，局域网是专用的，由单一组织机构所使用。这一定义虽然没有被普遍认同，但它确定了局域网在地理范围、经营管理规模和数据传输速率等方面的主要特征。局域网的概念局域网的概念：局域网是指局限在一定地理范围内的若干数据通信设备通过通信介质互联的数据通信网络.局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，能够使用具有中等或较高数据传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率，局域网是专用的，由单一组织机构所使用。局域网的特点局域网的特点地理覆盖范围有限，通常在10千米以内。有若干通信设备，包括计算机、终端设备与各种互连设备组成。具有高数据传输速率、低误码率、延时较短的特点。可使用多种传输介质来连接。局域网是一种数据通信网络。侧重于共享信息的处理问题，而不是传输问题。连接方式多样，可以是点对点连接方式、多点连接方式或广播连接方式。hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations局域网的组成局域网硬件系统软件系统网络服务器网络工作站网卡传输介质互连设备系统软件应用软件网络服务器在网络系统中，有一些计算机和设备允许别的计算共享它的资源，另外也会应其他计算机或设备的请求来提供服务或共享资源，这就是网络服务器。设备服务器管理服务器应用程序服务器通信服务器Web服务器11网络工作站在网络系统中，被连接在网络中的只是向服务器提出请求或共享网络资源，不为别的计算机提供服务的计算机称为工作站。服务器必须是先进后出，工作站无顺序要求在网络中，服务器必须是先进后出，即在网络需要时进入，当所有工作站都退出时方可退出。工作站是无顺序要求的，可以按照需要随时登录或退出。网卡13网卡（网络接口卡、网络适配卡）1、概念是计算机互联的重要硬件设备，通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上，与网络工作站或个人计算机（PC）相连，实现了计算机和网络的物理硬件之间的连接。2、分类网卡按总线宽度分为16位或32位，服务器通常采用32位的网卡。网卡按总线类型可分为ISA、EISA、PCI、PCMCIA和并行接口。其中，PCI接口支持“即插即用”，既可用于工作站，又可用于服务器；对于笔记本电脑，通常采用PCMCIA总线或并行接口的便携式网卡。按照支持的带宽为10Mb/s网卡、100Mb/s网卡等。一般来讲，10M网卡大多为ISA总线，100M网卡全部是PCI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或者其它总线。其中ISA为16位总线，PCI为32位总线，PCI网卡自然比ISA好，速度快。14网卡按接口类型可分为：AUI接口，连接粗同轴电缆；BNC接口，连接细同轴电缆；RJ-45接口，连接无屏蔽双绞线；SC或ST型接口，连接光纤。另：每个计算机的网卡都有一个固化的网卡地址，该地址是惟一的、不可重复的一串16进制数，所有可用的网卡地址总数约为70亿个。50欧BNC接口ST光纤连接器SC光纤连接器RJ－45头光纤T型头网卡的基本功能（1）数据转换数据在计算机内是并行数据，计算机外是串行传输，网卡就完成对数据进行并/串和串/并转换的功能。（2）数据缓存这是网卡的一个重要功能，它运用缓存的传输技术协调局域网介质和计算机设备之间的速率，以防止数据在传输过程中丢失和实现传输控制。（3）通信服务。网卡中提供的通信协议服务软件，通常被固化在网卡的只读存储器中。16局域网的分类按照网络的通信方式专用服务器局域网(Server-Based)客户机/服务器局域网(Client/Server)对等局域网(Point-to-Point)按照介质访问控制方法共享介质局域网以太网令牌总线令牌环FDDI快速以太网、千兆以太网、FDDIⅡ交换式局域网交换式以太网ATM局域网仿真IPoverATMMPOA虚拟局域网专用服务器局域网专用服务器局域网是一种主/从式结构(“工作站/文件服务器”结构)。是由若干台工作站及其一台或多台文件服务器，通过通信线路连接起来的网络。该结构中，工作站可以存取文件服务器内的文件和数据及其共享服务器存储设备，服务器可以为每一个工作站用户设置访问权限。但是，工作站相互之间不可能直接通信，不能进行软硬件资源的共享，网络工作效率降低。Netware网络操作系统是工作于专门服务器局域网的典型代表。客户机/服务器局域网C/S结构局域网是一种基于服务器的网络，这种结构的网络是在网络中设置一台或多台服务器，用于控制和管理网络或建立特殊的应用。所有工作站均可共享服务器的软硬件资源，客户机之间可以相互自由访问，数据的安全性较专用服务器局域网差，服务器对工作站的管理也较困难。但是局域网中服务器负担相对降低，工作站的资源得到充分利用，提高了网络的工作效率。通常，这种组网方式适用于计算机数量较多，位置相对分散，信息传输量较大的单位。工作站一般安装Windows9x操作系统，WindowsNT和Windows2000Sever是客户机/服务器局域网的代表网络操作系统。C/S结构局域网可根据用户规模建立单服务器网络、多服务器网络、多服务器的高速干线网络。单服务器结构网络只有一台服务器，服务器对整个网络进行管理、控制和用于集中存放数据。使用单服务器结构可以组成多种拓扑结构的局域网。单服务器网络的规模适合在10～50个网络用户，系统可以提供统一的文件管理、网络打印和网络数据库等应用。（1）单服务器网络多服务器网络是在网络中有多台服务器，各服务器分担不同的功能。在网络规模较大、网络用户较多(50～250个网络用户)的环境下，由于网络的负载加重，一个服务器很难满足应用要求，多服务器网络比较合适。路由器或网桥(2)多服务器网络如果联网的用户数量超过250个，由于用户数量很多，网络可能覆盖的区域就很大，因此不仅要使用多个服务器，而且要将所有的服务器连接到高速的主干线上，构成一个多服务器的高速干线网络。路由器或网桥(3)多服务器的高速干线网络对等局域网络（又称为点对点（Point-to-Point）网络）是把联网的计算机组成工作组，并且连入网内的各计算机的地位是平等的，没有服务器，也没有提供像以服务器为中心的网络那样的安全特性，用户只能简单地通过网络在独立的同级系统间共享资源，该结构中，通信双方使用相同的协议。每个通信结点既是网络的提供者——服务器，又是网络服务的使用者——工作站；并且各结点和其他结点均可进行通信，可以共享网络中各计算机的存储容量和具有的处理能力。对等局域网实现简单，绝大多数网络操作系统都具有组建对等网络的性能，如WindowsforWorkgroups、Windows95、OS/2Wrap等。虽然对等网络简单方便，但功能非常有限，只能实现简单的资源共享，并且网络的安全性很差。对等局域网IEEE802与OSI参考模型的对应关系（IEEE802为局域网规定的标准只对应于OSI参考模型的最低两层）3.2局域网的体系结构局域网参考模型网络层数据链路层物理层逻辑链路控制LLC介质访问控制MAC高层OSIIEEE802物理层PHY由TCP/IP和NOS实现IEEE802描述了最低两层的功能以及它们为网络层提供的服务和接口网络层和更高层通常由协议软件（如TCP/IP协议、IPX/SPX协议）和网络操作系统来实现。局域网标准IEEE802IEEE为美国电气电子工程师协会(InstitateofElectricalandElectronicEngineer)的简称。IEEE为局域网制定出了多种标准，这些标准统称为IEEE802标准。IEEE802已被美国国家标准协会(ANSl)、美国国家标准局(NBS)和国际标准化组织(ISO)采用，成为国际标准。IEEE802标准主要包括以下内容：IEEE802标准（1）IEEE802.1标准，定义了局域网体系结构、网络互连、网络管理以及性能测试。（2）IEEE802.2标准，定义了逻辑链路控制LLC子层功能与服务。（3）IEEE802.3标准，定义了（CSMA/CD）总线介质访问控制子层与物理层规范。（4）IEEE802.4标准，定义了令牌总线（TokenBus）介质访问控制子层与物理层规范。（5）IEEE802.5标准，定义了令牌环（TokenRing）介质访问控制子层与物理层规范。（6）IEEE802.6标准，定义了城域网MAN介质访问控制子层与物理层规范。（7）IEEE802.7标准，定义了宽带网络技术。（8）IEEE802.8标准，定义了光纤传输技术。（9）IEEE802.9标准，定义了综合语音与数据局域网（IVDLAN）技术。（10）IEEE802.10标准，定义了可互操作的局域网安全性规范。（11）IEEE802.11标准，定义了无线局域网技术。（12）IEEE802.12标准，定义了新型高速局域网标准。IEEE802体系结构示意图……802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDB802.8FDDI802.2LLC数据链路层物理层LLCMAC802.1DBridge802体系结构PHY网际互联IEEE802定义了多种物理层，以适应不同的网络介质和不同的介质访问控制方法。局域网数据链路层按功能划分为两个子层：LLC和MAC。功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以适应不同的传输介质。解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。LLC：与介质、拓扑无关；MAC：与介质、拓扑相关。不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC子层和物理层。IEEE802体系结构决定局域网的技术因素局域网的拓扑结构局域网的介质访问控制方法局域网的传输介质3.3局域网技术总线结构局域网总线型拓扑是将服务器和工作站都连到一条公共的电缆线上，如图所示。网络所有节点共享这条公用通信线路。服务器环型结构局域网环型拓扑是一种所有的节点通过环路接口分别连接到它相邻的两个节点上，从而形成的一种首尾相接的闭环通信网络，如右图所示。HUB星型拓扑是网络上所有节点都和中心节点进行点对点的连接，中心节点可以是服务器，也可以是连接器等设备，如图所示。星型结构局域网局域网的介质访问控制的方法局域网使用广播信道（多点访问，随机访问），多个站点共享同一信道。问题：各站点如何访问共享信道？如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。IEEE802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：•IEEE802.3载波帧听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD）•IEEE802.5令牌环（TokenRing）•IEEE802.4令牌总线（TokenBus）361、带有碰撞检测的载波侦听访问控制（CSMA/CD）CSMA/CD（CarrierSenseMulitipleAccess/CollisionDetection）技术适合于总线结构基带传输系统。它包含两方面的内容：载波侦听（CSMA）和碰撞检测（