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辅控网技术培训局域网技术河北华之杰信息科技股份有限公司2011年3月1.局域网简介2.局域网分类3.局域网通讯协议4.局域网主要设备5.局域网传输介质6.局域网安全管理7.局域网设计原则8.局域网典型实例－辅控网局域网－课程安排局域网简介计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。通俗来说，网络就是通过电缆、电话线、或无线通讯等互联的计算机的集合。局域网-LAN(LocalAreaNetwork)就是将小区域内的各种通信设备互联在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或厂区内。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。局域网分类目前常见的局域网类型包括：以太网（Ethernet）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）、令牌环网（TokenRing）、交换网Switching等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。我们这里简单对以太网（Ethernet）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）进行介绍。常见术语介绍以太网根据不同的媒体可分为以下几种：10Base2以太网是采用细同轴电缆组网，最大的网段长度是200m，每网段节点数是30，它是相对最便宜的系统；10Base5以太网是采用粗同轴电缆，最大网段长度为500m，每网段节点数是100，它适合用于主干网；10Base-T以太网是采用双绞线，最大网段长度为100m，每网段节点数是1024，它的特点是易于维护；10Base-F以太网采用光纤连接，最大网段长度是2000m，每网段节点数为1024，此类网络最适于在楼间使用。100BASE-T快速以太网:与10BASE-T的区别在于将网络的速率提高了十倍，即100M。采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜。100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线，易于与10BASE-T集成。每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互联在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。目前大多数网络使用的拓扑结构有3种:①星行拓扑结构;②环行拓扑结构;③总线型拓扑结;星型拓扑结构星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如右上图所示。右下图为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。星型拓扑结构这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备,以提高系统的可靠性。这种网络拓扑结构的一种扩充便是星型树,如右图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。环型拓扑结构环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。环型拓扑结构环型结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。为克服这种网络拓扑结构的脆弱,每个端点除与一个环相连外，还连接到备用环上,当主环故障时,自动转到备用环上。总线拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，如下图所示。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。总线拓扑结构这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是网络技术中使用最普遍的一种。局域网通讯协议网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。网络上的计算机之间是如何交换信息的呢？就象我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。当然了，网络协议也有很多种，具体选择哪一种协议则要看情况而定。Internet上的计算机使用的是TCP/IP协议。OSI参考模型为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel）。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层（PhysicsLayer）、数据链路层（DataLinkLayer）、网络层（NetworkLayer）、传输层（TransportLayer）、会话层（SessionLayer）、表示层（PresentationLayer）、应用层（ApplicationLayer）。其中低四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。下面我们简单了解一下各层的主要功能及其相应的数据单位。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型－物理层(PhysicalLayer)我们知道，要传递信息就要利用一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。OSI参考模型－数据链路层(DataLinkLayer)数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。OSI参考模型－网络层(NetworkLayer)在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息--源站点和目的站点地址的网络地址。OSI参考模型－传输层(TransportLayer)该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。OSI参考模型－会话层(SessionLayer)这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。OSI参考模型－表示层(PresentationLayer)这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。OSI参考模型－应用层(ApplicationLayer)应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。常用的三种网络协议－TCP/IP协议TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个，作为互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个，单机上网还好，而通过局域网访问互联网的话，就要详细设置IP地址，网关，子网掩码，DNS服务器等参数。TCP/IP尽管是目前最流行的网络协议，但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高，使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时，经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。常用的三种网络协议－NetBEUI协议NetBEUI即NetBiosEnhancedUserInterface，或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如WindowsforWorkgroup、Win9x系列、WindowsNT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意，如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域，也必须安装NetBEUI协议。常用的三种网络协议－IPX/SPX协议IPX/SPX协议本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是现在也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。除此之外，IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不是很大，如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。网络协议层次划分：网络层协议：IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议。传输层协议：TCP协议、UDP协议。应用层协议：FTP、Telnet、SMTP、HTTP、RIP、NFS、DNS。局域网中的一些协议，在安装操作系统时会自动安装。如在安装Windows2000或Windows95/98时，系统会自动安装NetBEUI通信协议。在安装NetWare时，系统会自动安装IPX/SPX通信协议。其中三种协议中，NetBEUI和IPX/SPX在安装后不需要进行设置就可以直接使用，但TCP/IP要经过必要的设置。主要网络设备集线器(HUB)交换机(SWITCH)路由器(ROUTER)网络适配器(NIC)下面分别做一下简单介绍集线器(HUB)集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器，而