局域网的的基本知识

第一章局域网的的基本知识1.计算机网络概述2.计算机网络的功能3.计算机网络的分类上一页4.局域网的组成与结构5.以太网6.局域网通信协议计算机网络是将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路连接起来，通过功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统。计算机网络按其计算机覆盖范围通常被分为局域网、城域网和广域网。1.什么是计算机网络2.计算机网络的分类3.开放系统互联参考模型(OSI)将网络功能划分为7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。1．1计算机网络的概述资源共享是组建计算机网络的目标之一。资源共享包括硬件资源的共享和软件资源的共享。将数据信息从一个节点快速、安全、准确地传向其他节点，成为衡量一个国家或部门信息化程度的标准。1.资源共享2.信息传输与集中处理1.2计算机网络的功能3.负载均衡与分布处理大型网站为支持更多的用户访问，在全世界各地放置了相同内容的Web服务器，通过一定技巧使不同地域的用户看到放置在离他最近的服务器上的相同内容的页面，从而实现各服务器的负荷均衡.4.综合信息服务电子邮件、电子商务、视频点播和联机会议。按数据交换方式可将网络分为：电路交换网、报文交换网和分组交换网。按网络的组建规模和延伸范围，将网络分为三类：局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。1．3．1局域网局域网是局部地区网络的简称，联网计算机的距离通常应小于10km。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。1.3计算机网络的分类1．局域网的特点连接范围窄、用户数量少、配置容易、延迟小、连接速率高且传输可靠。2．局域网的分类（1）以太网（EtherNet）以太网是应用最为广泛的局域网，符合IEEE802.3系列标准规范。标准以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）、千兆以太网（1000Mbit/s）和10G以太网。（2）令牌环网令牌环网是IBM公司于70年代发展的，现在这种网络比较少见。数据传输速度为4Mbit/s或16Mbit/s，新型的快速令牌环网速度可达100Mbit/s。采用环形拓扑结构。（3）FDDI网FDDI的中文名为光纤分布式数据接口。数据通信能力高于10Mbit/s以太网和4Mbit/s或16Mbit/s令牌网的能力。FDDI在网络通信中采用“令牌”传递。它与标准的令牌环又有所不同，主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法。FDDI只支持光缆和5类电缆。数据可以100Mbit/s的速度传输。FDDI可以发送两种类型的包：同步和异步。同步通信用于连续进行且对时间敏感的传输。异步通信用于不连续脉冲串的普通的数据传输。(4)ATM网ATM（asynchronoustransfermode，异步传输模式）是一种较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换。ATM主要具有以下优点：没有共享介质或包传递产生的延时，适合音频和视频数据的传输。·ATM使用固定的数据单元，可实现广域网和局域网的无缝连接。·ATM支持VLAN（虚拟局域网）功能，可以对网络进行灵活的管理和配置。·ATM具有不同的速率，分别为25Mbit/s、51Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s。ATM通道是虚拟的电路，并且MAN传输速率能够达到10Gbit/s。(5)无线局域网无线局域网（WirelessLocalAreaNetworkWLAN）是目前最新、最热门的一种局域网。无线局域网采用空气作为传输介质。摆脱了有形传输介质的束缚，只要在网络的覆盖范围内，可以在任何一个地方与服务器及其他工作站连接。802.11b标准，传输速度为11Mbit／s。802.11a标准，连接速度为54Mbit／s。虚拟局域网技术(VLAN)是面向OSI第二层的网络技术。该技术的实质是将连接到交换机上的用户进行逻辑分组，每个逻辑组相当于一个独立的网段。两者不互相兼容。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。(6)虚拟局域网划分虚拟网的方法主要有以下三种：·基于端口划分，就是按交换机端口定义虚拟网成员，每个端口只能属于一个虚拟网。·基于MAC地址划分，就是按每个连接到交换机设备的物理地址(即MAC地址)定义虚拟网成员。1．3．2城域网（MAN）城域网（MAN）是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联网络。网络的连接距离为10～100km。采用IEEE802.6标准。·基于第三层协议类型或地址划分，该方法允许按网络层协议类型组成VLAN，也可按网络地址定义虚拟网成员。MAN与LAN相比连接距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上是LAN网络的延伸。广域网（WAN）连接地理范围较大，通常是一个国家或是一个洲。1．3．3广域网（WAN）一个MAN网络通常连接着多个LAN网。目的：为了让分布较远的各局域网互联。结构：分为末端系统(两端的用户集合)和通信系统(中间链路)。通信系统是广域网的关键。（1）公共电话网（PSTN）公共电话网的速度9600bit/s～56Kbit/s，传输介质是普通电话线。特点是费用低，易于建立，且分布广泛。（2）综合业务数字网(ISDN)综合业务数字网也是一种拨号连接方式。低速接口为128Kbit/s，高速接口可达2Mbit/s。ISDN为数字传输方式，具有连接迅速、传输可靠等特点，并支持对方号码识别。双通道能同时支持两路独立的应用，是一项适合个人或小型办公室的网络接入方式。（3）专线（LeasedLine）专线称为DDN，即数字数据网。是一种点到点的连接方式，速率为64Kbit/s~2.048Mbit/s。专线的特点是数据传递有较好的保障，带宽恒定；缺点是价格昂贵，而且点到点的结构不够灵活。（4）X．25网早期的分组交换数字网多采用X.25通信协议，简称为X.25网。速率为9600bit/s—64Kbit/s；有冗余纠错功能，可靠性高。缺点是速度慢，延迟大。（5）帧中继(FrameRelay)帧中继是在X.25网的基础上发展起来的较新技术，速率为64kbit/s～2．048Mbit/s。帧中继的特点是灵活、弹性。可实现一点对多点的连接，且在数据量大时可超越约定速率传送数据。（6）异步传输模式（ATM）异步传输模式是一种信元交换网络，最大特点是速率高、延迟小、传输质量有保障。采用光纤作为连接介质，速率可高达上千兆。缺点：成本高。广域网与局域网的区别在于：广域网常用设备有：1）路由器(Router)2）调制解调器(Modem)线路通常需要付费。局域网是由网络硬件和网络软件二部分组成,网络硬件：网络服务器、工作站、外围设备等。网络软件：网络操作系统和通信协议。局域网是在一个局部地理范围内，把各种计算机、外围设备、数据库等相互连接起来组成的计算机网络。1．4．1局域网的组成在网络中起服务作用，并提供服务资源的实体称为服务器。网络服务器它既可是硬件又可是软件。硬件：它可是一台高档次的微机、小型机、中型机或大型机，也可是专用的服务器。1.4局域网的组成与结构以交换机为核心的中心网络作为软件，它的命名与分类是根据安装在硬件设备中的软件及其服务功能而定的。2．工作站工作站：一个连接到局域网上的可编址设备，它对用户数据进行实时处理，并作为用户与网络之间的接口。用户可通过工作站请求获得网络服务，网络服务器又把处理结果返回给工作站上的用户。如PC机。3．外围设备外围设备是连接服务器与工作站的一些连线或连接设备。连线有同轴电缆、双绞线和光缆等。连接设备有网卡、集线器、交换机等。4．网络操作系统及通信协议在网络中，硬件组成部分需要遵循一套指令，即网络操作系统。如Windows2000Server。通信协议：网络中通信各方事先约定的通信规则，即各计算机之间进行相互对话所使用的共同语言。计算机局域网中一般使用NetBEUI、TCP／IP和IPX／SPX三种协议。1．4．2局域网常见拓扑结构常见的局域网拓扑结构如下：局域网的拓扑结构：局域网中各计算机之间的连接形式。1．星形结构网中的每一个节点设备都以中心节点为中心，通过连接线与中心节点相连，如果一个工作站需要传输数据，它首先必须通过中心节点。优点：传输速度快，网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。缺点：网络可靠性低，网络共享能力差，一旦中心节点出现故障则导致全网瘫痪2．树形结构网络是天然的分级结构，又称为分级的集中式网络。特点是网络成本低，结构比较简单。3．总线型结构优点：任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输，网络中节点扩充方便、灵活，寻查链路路径简单。缺点：除叶节点及其相连的链路外，任何一个工作站或链路产生故障会影响整个网络系统的正常运行网络是将各个节点设备和一根总线相连。网络中所有的节点工作站都是通过总线进行信息传输的。优点：网络简单、灵活，可扩充性能好。可靠性高、响应速度快、共享资源能力强、成本低、安装使用方便，当某个工作站节点出现故障时，对整个网络系统影响小。4．环形结构缺点：实时性较差。网络中各节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合环形结构网。结构较简单，系统中各工作站地位相等。缺点：便于扩充，系统响应延时长，信息传输效率较低。优点：网络中的信息按固定方向单向传输，系统中无信道选择问题；如某个工作站节点出故障，此工作站节点就会自动旁路，不影响全网的工作，可靠性高。1.5以太网以太网以其高度灵活、相对简单、易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。1．5．1以太网的产生以太网最初出现在20世纪60年代末，它的核心思想是多个设备共享传输信道。以太网这个名词被正式提出是在1973年，它源自于该技术的研制人之一Metcalfe所写的一篇备忘录，其中有一句为“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”。1.5.2以太网的特点以太网的优点主要表现在以下四个方面：·廉价的适配器卡·容易安装·广泛使用·速率高缺点主要表现在以下两个方面：·重负荷下性能恶劣·很难跟踪错误1．5．3以太网的工作原理以太网中采用载波监听多路访问／冲突检测（CSMA／CD）机制来避免可能发生的冲突。1982年，IEEE(国际电气和电子工程师协会)将以太网标准正式列入IEEE802.3草案，成为国际上公认的标准。当某工作站发送数据时，首先会检查目前传输媒体上是否有其它工作站正在发送数据；若发现信道空闲，则立即发送数据；并再检查是否有其它工作站也要发送数据，若有其他工作站也要发送数据，则会造成冲突；若没有，则继续发送并检测有无冲突，直至发送完成。在使用CSMA／CD的网络中，吞吐量随着通信流量的增长而降低。当发送数据产生冲突时，则立即停止发送，而要接收数据的工作站，会放弃此笔数据，各要发送数据的工作站会等待一段随机时间后，再准备重新发送数据。1．5．4传统以太网的发展以太网经历了以下三个不同的技术时代：·以太网／IEEE802.3：传统以太网采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbit/s。·100Mbit/s以太网（快速以太网），采用双绞线作为网络介质，传输速率达到100Mbit/s。·1000Mbit/s以太网（千兆以太网），采用光缆或双绞线作为网络介质，传输速率达到1Gbit/s。随着以太网技术的发展，下一代以太网的目标将是万兆以太网。1．10Base5粗缆以太网10Base5使用直径为10mm的粗同轴电缆(粗缆)为传输介质，电缆两端需要一个50的终端电阻，允许每个网段连接100个节点。10Base5使用总线型拓扑结构，所有的节点都要通过一粗缆进行连接，一条电缆的最大长度为500m。10Base5网络的最大直径为2500m，即可以由4个中继器连接5段500m长的网线。无法实现交换和全双工通信，维护困难、故障排除不方便等缺点。2．10Base2细缆以太网10Base2允许每段连接30个节点，最大长度为185m。由4个中继器连接5段网线，网络的最大直径为925m。细缆以太网是一种总线型网络结构。总线上任何一个节点出现故障，均会影响整个网段的正常工作；故障的排除较困难，无法实现