1、第四章第四章 局域网局域网2n局域网应解决的关键技术是什么？局域网常见局域网应解决的关键技术是什么？局域网常见结构有何特点？结构有何特点？nIEEE 802是什么，基本内容有哪些？是什么，基本内容有哪些？n如何解决传统以太网的共享传输线路的问题？如何解决传统以太网的共享传输线路的问题？n传统以太网的连接方法？传统以太网的连接方法？n交换式局域网如何能有效的提高局域网用户的交换式局域网如何能有效的提高局域网用户的传输速率？传输速率？n为什么需要虚拟局域网技术？高速局域网的发为什么需要虚拟局域网技术？高速局域网的发展如何？展如何？n无线局域网技术有哪些？无线局域网技术有哪些？n为什么要使用结构化布
2、线系统，其内容有哪些？为什么要使用结构化布线系统，其内容有哪些？本章本章解决的问题是解决的问题是：34.1 4.1 局域网概述局域网概述问题：问题：n局域网应解决的关键技术是什么？局域网应解决的关键技术是什么？n局域网常见结构有何特点？局域网常见结构有何特点？nIEEE 802是什么，基本内容有哪些？是什么，基本内容有哪些？44.1.1 局域网的特点局域网的特点 所谓所谓LAN是指将小范围内的有限的通是指将小范围内的有限的通信设备互连在一起的信设备互连在一起的通信网通信网。特点：特点：n（1 1）短距离（几公里）；）短距离（几公里）；n（2 2）高速率（已可达）高速率（已可达10Gbps10G
3、bps以上）；以上）；n（3 3）低误码率（）低误码率（1010-8-81010-11-11）。）。4.1.2 局域网的关键技术局域网的关键技术5拓扑结构拓扑结构媒体控制方法媒体控制方法关键技术关键技术连接各种设备连接各种设备冲突问题的解决方法冲突问题的解决方法传输媒体传输媒体数据数据6星型星型总线型总线型拓扑结构拓扑结构环型环型7集线器星形网干线耦合器环形网匹配电阻总线网n局域网可使用多种传输媒体。局域网可使用多种传输媒体。双绞线双绞线光纤光纤同轴电缆同轴电缆局域网中的局域网中的传输媒体传输媒体无线电无线电最便宜，最便宜，10M-10G的的LAN50，细：，细：10M 粗：粗：50M抗干扰性
4、好，环抗干扰性好，环形和点到点形和点到点灵活，广泛使用灵活，广泛使用8n定义定义：多个结点利用：多个结点利用公共传输媒体发送和公共传输媒体发送和接收数据的方法，接收数据的方法，n解释解释：网络中的多个：网络中的多个结点如何共享通信媒结点如何共享通信媒体体n结论结论：所有：所有“共享媒共享媒体体”类型局域网都必类型局域网都必须解决的问题须解决的问题93.媒体访问控制方法媒体访问控制方法 103.媒体访问控制方法媒体访问控制方法 n所以，媒体访问控制方法需要解决以下所以，媒体访问控制方法需要解决以下三个问题：三个问题：n应该由哪个结点发送数据？应该由哪个结点发送数据？n在发送时会不会出现冲突？在发
5、送时会不会出现冲突？n在出现冲突时如何解决？在出现冲突时如何解决？113.媒体访问控制方法媒体访问控制方法 n目前目前,局域网采用的媒体访问控制方法局域网采用的媒体访问控制方法有：有：n采用采用CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦（带有冲突检测的载波侦听多路访问）媒体访问控制方法的总线型听多路访问）媒体访问控制方法的总线型局域网；局域网；n采用采用Token Bus（令牌总线）媒体访问控制（令牌总线）媒体访问控制访问的令牌总线型局域网；访问的令牌总线型局域网；n采用采用Token Ring（令牌环）媒体访问控制（令牌环）媒体访问控制方法的环型局域网。方法的环型局域网。12问题：nIEEE 80
6、2IEEE 802是什么，基本内容有是什么，基本内容有哪些？哪些？IEEE802IEEE802标准研究重点是局域标准研究重点是局域网范围内的计算机联网问题。网范围内的计算机联网问题。13 从从LANLAN的定义可知，的定义可知，LANLAN本质上仅是一个通信网本质上仅是一个通信网。从通信网这一观点出发，由于从通信网这一观点出发，由于OSIOSI参考模型的下三层主要负责参考模型的下三层主要负责通信工作，因而可以推断，通信工作，因而可以推断，LANLAN的层次结构应只体现在所给层次结的层次结构应只体现在所给层次结构的下三层。而由于局域网结构简单，所以最终决定局域网构的下三层。而由于局域网结构简单，
7、所以最终决定局域网实现实现下两层下两层的功能。的功能。另外，由于另外，由于IEEE802IEEE802委员会成立时，市场上有很多不同的局域委员会成立时，市场上有很多不同的局域网产品，为了制定一个网产品，为了制定一个公用的模型公用的模型，设计者提出了将，设计者提出了将数据链路层数据链路层划分为两个子层划分为两个子层。IEEE802IEEE802委员会委员会推荐的局域网推荐的局域网参考模型参考模型（LAN/RMLAN/RM）如图）如图4-24-2所所示。示。14nIEEE 802 参考模型与OSI参考模型的关系154.1.4 IEEE 802标准系列nIEEE 802标准之间的关系标准之间的关系8
8、02.2 逻辑链路控制子层LLC802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6城域网802.9语音与数据综合局域网802.11无线局域网 802.1局域网的体系结构与网络互联数数据据链链路路层层物理层物理层16主要的IEEE 802标准nIEEE 802.3IEEE 802.3标准：定义标准：定义EthernetEthernet的的CSMA/CDCSMA/CD总线介质访总线介质访问控制子层与物理层标准。问控制子层与物理层标准。nIEEE 802.4IEEE 802.4标准标准:定义令牌环网的介质访问控制子层定义令牌环网的介质访问控制子层与物理层标准
9、。与物理层标准。nIEEE 802.5IEEE 802.5标准标准:定义了令牌总线网的介质访问控制定义了令牌总线网的介质访问控制子层与物理层标准。子层与物理层标准。nIEEE 802.11IEEE 802.11标准：定义无线局域同访问控制子层与物标准：定义无线局域同访问控制子层与物理层标准。理层标准。nIEEE 802.15IEEE 802.15标准：定义近距离个人无线网络访问控制标准：定义近距离个人无线网络访问控制子层与物理层标准。子层与物理层标准。nIEEE 802.16IEEE 802.16标准：定义宽带无线网络访问控制子层与标准：定义宽带无线网络访问控制子层与物理层标准。物理层标准。1
10、7问题：n如何解决传统以太网的共享传输线如何解决传统以太网的共享传输线路的问题？路的问题？4.2 以太网概述以太网概述18n以太网最初是美国施乐以太网最初是美国施乐(Xerox)(Xerox)公司公司19751975年年研制研制成功的，当时的数据率仅为成功的，当时的数据率仅为2.94Mbps2.94Mbps。由于它。由于它以以无源的电缆作为总线无源的电缆作为总线来传送数据帧，故借用来传送数据帧，故借用了曾经在历史上表示传播电磁波的以太了曾经在历史上表示传播电磁波的以太(Ether)(Ether)来命名。来命名。n以太网推出后，以其安装以太网推出后，以其安装简单简单、易于扩充易于扩充等优等优点，
11、获得了人们的高度评价。点，获得了人们的高度评价。4.2.1 以太网的工作原理以太网的工作原理 191.以太网的两个标准以太网的两个标准n19811981年，施乐公司与年，施乐公司与DECDEC以及以及IntelIntel公司合作，联合提出了公司合作，联合提出了以太网的以太网的规范规范。n19821982年，修改为第二版规范，即年，修改为第二版规范，即DIX Ethernet V2DIX Ethernet V2，成为世界上第，成为世界上第一个局域网产品的规约（一个局域网产品的规约（DIXDIX是这三个公司名称第一个字母的缩写）。是这三个公司名称第一个字母的缩写）。该标准后来即成为该标准后来即成为
12、IEEE802.3IEEE802.3标准的基础。标准的基础。n1983年制定了第一个年制定了第一个IEEE的以太网标准的以太网标准IEEE 802.3，数据率为，数据率为10Mb/s。n以太网的两个标准以太网的两个标准DIX Ethernet V2与与IEEE的的802.3标准只有很小的标准只有很小的差别，因此很多人也常把差别，因此很多人也常把802.3局域网简称为局域网简称为“以太网以太网”。n虽然严格说，虽然严格说，“以太网以太网”应当是指符合应当是指符合DIX Ethernet V2标准的局域标准的局域网，但是本书并没有严格区分它们。网，但是本书并没有严格区分它们。202.以太网网卡以太
13、网网卡n一台计算机是通过一台计算机是通过网络接口卡网络接口卡(NIC(NIC，Network Network Interface Card)Interface Card)，简称网卡，简称网卡连接到局域网上的。连接到局域网上的。n网卡既连接局域网中的计算机，又连接局域网中的传网卡既连接局域网中的计算机，又连接局域网中的传输介质。输介质。212223网卡的结构网卡的结构EthernetEthernet网卡由网卡由三个部分组成三个部分组成：收发电路、存储器：收发电路、存储器（包括（包括RAMRAM和和ROMROM）与介质访问控制电路。）与介质访问控制电路。243.CSMA/CDCSMA/CD介质访问
14、控制方法介质访问控制方法 n传统以太网传统以太网具有具有总线型总线型的网络特点。的网络特点。n下图对总线式以太网的数据交换原理作了恰当说明。下图对总线式以太网的数据交换原理作了恰当说明。匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻匹配电阻DCBEA不接收不接收接收接收不接收不接收不接收不接收发送发送B B向向D D发送数据，只有发送数据，只有D D才接收才接收253.CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法n总线的总线的特点特点是：通信方式采用是：通信方式采用广播通信广播通信。n因此，在同一时间只能允许一台计算机发送信因此，在同一时间只能
15、允许一台计算机发送信息，否则各计算机之间就会互相干扰，结果大息，否则各计算机之间就会互相干扰，结果大家都无法正常发送数据。家都无法正常发送数据。n这样这样，以太网中一个，以太网中一个重要的问题重要的问题就是如何就是如何协调协调总线上的各计算机的工作。总线上的各计算机的工作。n以太网采用的协调方法以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议是使用一种特殊的协议CSMA/CD。26CSMA/CDCSMA/CD协议的基本内容协议的基本内容n多点接入：多点接入：许多计算机同时连接在一根总线上。许多计算机同时连接在一根总线上。n载波监听：载波监听：在发送数据前，需检查总线上是否在发送数据前，需检查总线上是否
16、有其他计算机在发送数据，有则暂时不发送数有其他计算机在发送数据，有则暂时不发送数据，以免发生碰撞。据，以免发生碰撞。n碰撞检测：碰撞检测：边发送数据边检测信道上的信号电边发送数据边检测信道上的信号电压大小，以检查是否发生压大小，以检查是否发生“碰撞碰撞”或或“冲突冲突”，有则立即停止发送，等待一段有则立即停止发送，等待一段随机时间随机时间后再发后再发送。送。27协议实现需考虑的几个主要问题协议实现需考虑的几个主要问题n“当信道不空闲时当信道不空闲时”，发送站点干什么？，发送站点干什么？n1-1-坚持坚持n什么情况下会发生什么情况下会发生“碰撞碰撞”或或“冲突冲突”？n发生发生“碰撞碰撞”或或“
17、冲突冲突”后如何处理？后如何处理？n强化冲突强化冲突28什么情况下会发生什么情况下会发生“碰撞碰撞”或或“冲突冲突”？n至少存在两种情况会导致冲突产生：至少存在两种情况会导致冲突产生：n第一情况：第一情况：当两个以上的站点同时监听到信道当两个以上的站点同时监听到信道空闲，且同时发送数据。空闲，且同时发送数据。n第二情况：第二情况：由于信号在信道传输上存在传输延由于信号在信道传输上存在传输延迟，从而为迟，从而为“碰撞碰撞”或或“冲突冲突”发生带来可能。发生带来可能。n下面来分析这种下面来分析这种“碰撞碰撞”产生的基本原因。产生的基本原因。抢占信道时，抢占信道时，“碰撞碰撞”或或“冲突冲突”即会发
18、即会发生。生。291 kmABt碰撞t=/2发生碰撞t=2 A 检测到发生碰撞 t=B 发送数据B 检测到发生碰撞 t=ABABAB t=0 A 检测到信道空闲发送数据ABt=0t=2 A 检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为 30争用期的概念争用期的概念n定义定义：对对CSMA/CDCSMA/CD协议而言，由于参与信道争协议而言，由于参与信道争用的任一站点在发送数据帧后用的任一站点在发送数据帧后至多至多经过经过2 2时时间就可知道是否发生碰撞。因而将该时间称为间就可知道是否发生碰撞。因而将该时间称为争用期（争用期（碰撞窗口碰撞窗口）。n描述描述：n以太网上任一结点均能检测出冲突发
19、生所需的时间。以太网上任一结点均能检测出冲突发生所需的时间。n以太网端到端的最大往返时延以太网端到端的最大往返时延。31争用期的概念争用期的概念n用用信息量表示争用期信息量表示争用期的计算方法：的计算方法：争用期争用期=2 2(信道长度信道长度(km)(km)信号传播时延信号传播时延(s/km)(s/km)数据传播速率数据传播速率(bit/s)(bit/s)n 例例：已知电磁波在电缆中的传播速率约为：已知电磁波在电缆中的传播速率约为2.3105km/s，对于一个数据传输速率为，对于一个数据传输速率为10Mbps，同轴电缆长度为同轴电缆长度为1km的局域网，可计算出同轴电的局域网，可计算出同轴电
20、缆信道中的争用期为：缆信道中的争用期为：2(1km5s/1km)107bit/s=100bits。ss32传统以太网争用期的确定传统以太网争用期的确定n传统以太网争用期的基本时间长度定为传统以太网争用期的基本时间长度定为51.2s51.2s，主要是基于如下因素：主要是基于如下因素：n端到端发送数据的介质传输时延；端到端发送数据的介质传输时延；n可能引入转发器后增加的时延；可能引入转发器后增加的时延；n强化碰撞的持续时间。强化碰撞的持续时间。33以太网关于无效帧的规定以太网关于无效帧的规定n对于对于10Mb/s10Mb/s以太网，在争用期内任一发送站点可发送以太网，在争用期内任一发送站点可发送5
21、12bit512bit（6464字节）字节）。若前。若前6464字节没有冲突，后续发送的字节没有冲突，后续发送的数据就不会发生冲突。如果冲突，就一定在前数据就不会发生冲突。如果冲突，就一定在前6464字节之字节之内。内。n因此，以太网规定最短有效帧长为因此，以太网规定最短有效帧长为6464字节。凡长度小于字节。凡长度小于6464字节的帧都是由于冲突而异常终止的字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧无效帧。34CSMA/CD协议工作的主要特征协议工作的主要特征 n先听后发先听后发 保证了信道不空闲时，绝对保证了信道不空闲时，绝对不会有冲突发生不会有冲突发生n 边听边发边听边发保证一旦有冲突产生，
22、各冲保证一旦有冲突产生，各冲突站点马上会终止发送突站点马上会终止发送n 冲突停止冲突停止保证系统不会出现剧烈冲突保证系统不会出现剧烈冲突n 延迟重发延迟重发保证了系统的稳定保证了系统的稳定354.硬件地址硬件地址nEthernet物理地址长度为物理地址长度为48位位，每一块网卡，每一块网卡有一个固定不变的物理地址；有一个固定不变的物理地址；nIEEE注册管理委员会为每个网卡生产商分注册管理委员会为每个网卡生产商分配配Ethernet物理地址的前三字节，即公司标物理地址的前三字节，即公司标识也称为机构惟一标识符；后面三字节由识也称为机构惟一标识符；后面三字节由网卡的厂商自行分配；网卡的厂商自行分
23、配；n在网卡生产过程中，将该地址在网卡生产过程中，将该地址写入网卡的写入网卡的只读存储器只读存储器（EPROM）。）。36Ethernet物理地址的十六进制与二进制表示方法物理地址的十六进制与二进制表示方法375.以太网帧的基本结构以太网帧的基本结构n帧（Frame）是以太网中数据传输的基本单位，通常又称为以太网MAC帧。384.2.2 传统以太网的连接方法传统以太网的连接方法问题：问题：n传统以太网的连接方法？传统以太网的连接方法？394.2.2 传统以太网的连接方法传统以太网的连接方法n存在四个基本类型的传统以太网存在四个基本类型的传统以太网10BASE510BASE5粗缆粗缆10BASE
24、10BASET T双绞线双绞线10BASE210BASE2细缆细缆10BASE10BASEF F光缆光缆以太网媒体接入控制以太网媒体接入控制MACMACn命名规则：命名规则：n base表示基带传输，曼彻斯特编码表示基带传输，曼彻斯特编码n base前数字表示传输率，单位前数字表示传输率，单位Mbpsn base后数字表示每段电缆最大长度后数字表示每段电缆最大长度n“T”表示双绞线，表示双绞线，“F”表示光纤表示光纤40例如:100BaseT 表示传输速率为100Mbps表示以基带方式传输表示传输介质为双绞线41几种传统以太网的连接方式几种传统以太网的连接方式424.3 局域网互连技术局域网互
25、连技术问题：问题：n交换式局域网如何能有效的交换式局域网如何能有效的提高局域网用户的传输速率？提高局域网用户的传输速率？434.3.1 共享式介质局域网互联共享式介质局域网互联 n关注两个方面的问题关注两个方面的问题：n任何一个任何一个LANLAN总会受到两个方面的限制，即总会受到两个方面的限制，即工作站个数工作站个数和网络覆盖距离和网络覆盖距离。当工作站较多时，会导致网络的总体。当工作站较多时，会导致网络的总体性能下降，例如性能下降，例如802.3802.3标准的标准的LANLAN就是如此。就是如此。n如果一个单位已拥有许多个局域网，常需要将这些如果一个单位已拥有许多个局域网，常需要将这些局
26、域局域网互连网互连起来，以实现局域网之间的通信。起来，以实现局域网之间的通信。n 如何解决？如何解决？n在物理层实现在物理层实现n在数据链路层实现在数据链路层实现n在网络层实现在网络层实现44物理层互连物理层互连45物理层互连物理层互连n在物理层扩展局域网的经典方法是借助在物理层扩展局域网的经典方法是借助转发器转发器和以太网的和以太网的集线器集线器Hub。n转发器转发器（Repeater，RP）也是叫做中继器，转）也是叫做中继器，转发器工作于发器工作于OSI的物理层，是最简单的网络互的物理层，是最简单的网络互联设备。联设备。n集线器集线器工作于工作于OSI 参考模型的参考模型的“物理层物理层”
27、，是，是对网络进行集中管理的最小单元，本质上它的对网络进行集中管理的最小单元，本质上它的工作原理与转发器几乎完全相同，可以说就是工作原理与转发器几乎完全相同，可以说就是一个多端口的转发器。一个多端口的转发器。461.转发器转发器472.集线器48（1）互连工作原理）互连工作原理n表面上看，使用表面上看，使用HubHub的局域网的局域网在物理上是在物理上是一个星型网一个星型网，但由于，但由于HubHub是使用电子器件是使用电子器件来模拟实际电缆的工作机制，因此使用来模拟实际电缆的工作机制，因此使用HubHub的以太网的以太网在逻辑上仍是一个总线网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站仍然共享逻辑上的总
28、线，使用各工作站仍然共享逻辑上的总线，使用的还是的还是CSMA/CDCSMA/CD协议。因而一般又将这类协议。因而一般又将这类以太网称为以太网称为星型总线网星型总线网，而，而将将HubHub称为有称为有源总线源总线。n若两个端口同时有信号输入，若两个端口同时有信号输入，HubHub就向所就向所有的端口发送干扰信号。有的端口发送干扰信号。49用多个集线器连成更大的局域网用多个集线器连成更大的局域网50好处：好处：n第一，使这个单位不同部门的以太网上的计算机能够进行跨部门的通信。n第二，扩大了以太网覆盖的地理范围。51存在问题存在问题n扩大了碰撞域，减小了系统的最大吞吐量扩大了碰撞域，减小了系统的
29、最大吞吐量。如。如三个三个10Mbps10Mbps的以太网，总的最大吞吐量应为的以太网，总的最大吞吐量应为30Mbps30Mbps，但经集线器互连后，形成一个大的共，但经集线器互连后，形成一个大的共同碰撞域，最大吞吐量只有同碰撞域，最大吞吐量只有10Mbps10Mbps。n使用不同以太网技术的局域网不能用转发器互使用不同以太网技术的局域网不能用转发器互连连。如。如10Mbps10Mbps的以太网与的以太网与10/100Mbps10/100Mbps的以太网的以太网互连后，都只能工作在互连后，都只能工作在10Mbps10Mbps速率速率。52（2）互连结构）互连结构n常用的集线器一般有常用的集线器
30、一般有独立型集线器独立型集线器和和堆堆叠式集线器叠式集线器，大多数都是以，大多数都是以双绞线双绞线为连为连接介质的，其端口类型为接介质的，其端口类型为RJ-45。53n如果需要联网的结点数超过一个独立集线器的端如果需要联网的结点数超过一个独立集线器的端口数，这时通常可以采用多集线器的口数，这时通常可以采用多集线器的级联结构级联结构或或堆叠式结构堆叠式结构。n独立集线器上还有一个独立集线器上还有一个上连端口上连端口Up Link，用于集线器连接到网络主干（用于集线器连接到网络主干（Back Bone）上。）上。n在实际的组网应用中，常将普通端口与上连端口在实际的组网应用中，常将普通端口与上连端口
31、相结合进行级联。一般情况，相结合进行级联。一般情况，近距离近距离使用普通端使用普通端口实现集线器的级联，口实现集线器的级联，远距离远距离使用上连端口实现使用上连端口实现集线器的级联。集线器的级联。54级联式结构级联式结构55堆叠式集线器结构堆叠式集线器结构 564.3.2 交换式局域网互联交换式局域网互联n对于对于交换式局域网交换式局域网的扩展，一般在的扩展，一般在数据数据链路层链路层实现实现。571.网桥n在在数据链路层扩展局域网的经典数据链路层扩展局域网的经典方法是借助网方法是借助网桥。桥。n所谓所谓网桥网桥（BridgeBridge），实质上就是一种），实质上就是一种存储存储转发转发设备
32、，用来实现设备，用来实现MACMAC层的层的LANLAN互连互连。n当网桥收到一个帧时，并不是象集线器那样，当网桥收到一个帧时，并不是象集线器那样，向所有的端口转发此帧，而是先根据所收到帧向所有的端口转发此帧，而是先根据所收到帧的的目的目的MAC地址查找网桥中的转发表地址查找网桥中的转发表，然后，然后，根据查找的信息确定如何转发。根据查找的信息确定如何转发。58网桥的工作原理网桥的工作原理59网桥和集线器的区别网桥和集线器的区别n转发器转发器只是将网络的覆盖距离简单的延长，而且距离只是将网络的覆盖距离简单的延长，而且距离有限，具体实现在有限，具体实现在物理层物理层；网桥网桥不仅具有将不仅具有将
33、LANLAN的覆盖的覆盖距离延长的作用，而且理论上可做到无限延长，具体距离延长的作用，而且理论上可做到无限延长，具体实现在实现在MACMAC层层。n转发器转发器仅具有简单的仅具有简单的信号整形和放大信号整形和放大的功能；的功能；网桥网桥则则属于一种智能互连设备，它主要提供信号的属于一种智能互连设备，它主要提供信号的存储存储/转发、转发、数据过滤、路由选择数据过滤、路由选择等能力。等能力。n转发器转发器仅是一种硬件设备，而仅是一种硬件设备，而网桥网桥既包括硬件又包括既包括硬件又包括软件。软件。n转发器转发器仅只能互连同类仅只能互连同类LANLAN，而，而网桥网桥可支持不同类型的可支持不同类型的L
34、ANLAN互连。互连。60好处好处n（1）过滤通信量，增大吞吐量。过滤通信量，增大吞吐量。网桥使局域网桥使局域网的一个网段上各工作站之间的通信量仅限于网的一个网段上各工作站之间的通信量仅限于本网段范围内，而不会经过网桥流到其他的网本网段范围内，而不会经过网桥流到其他的网段去。这种过滤作用可减轻局域网上的负荷，段去。这种过滤作用可减轻局域网上的负荷，降低了在互连局域网上所有用户所经受的平均降低了在互连局域网上所有用户所经受的平均时延。时延。n（2）既可以扩大局域网的覆盖范围，也增加既可以扩大局域网的覆盖范围，也增加了整个局域网上工作站的数目。了整个局域网上工作站的数目。n（3）可互连不同不同物理
35、层、不同可互连不同不同物理层、不同MAC子层子层和不同速率的局域网。和不同速率的局域网。n（4）提高了网络的性能和可靠性。提高了网络的性能和可靠性。网络出现网络出现故障时，一般只影响个别网段。故障时，一般只影响个别网段。61透明网桥透明网桥n网桥最重要的维护工作是网桥最重要的维护工作是构建与维护站表构建与维护站表。n所谓透明网桥就是由各网桥自己来决定路由选所谓透明网桥就是由各网桥自己来决定路由选择，而局域网上的各站都不管路由选择。择，而局域网上的各站都不管路由选择。62源路由网桥源路由网桥 n透明网桥的最大优点是容易安装，一接上就能透明网桥的最大优点是容易安装，一接上就能工作。但是网桥的工作负
36、担较重。工作。但是网桥的工作负担较重。n因此，因此，IEEE 802.5委员会还制定了另一个网桥委员会还制定了另一个网桥标准，即源路由网桥的标准标准，即源路由网桥的标准源路由网桥源路由网桥（Source Routing Bridge）由）由发送帧的源结点发送帧的源结点负责路由选择负责路由选择。n问题的问题的关键关键是：源结点如何知道应该选择的路是：源结点如何知道应该选择的路由。由。n为了发现适合的路由，源结点以为了发现适合的路由，源结点以广播方式广播方式向目向目的结点发送一个用于探测的的结点发送一个用于探测的发现帧发现帧。632.交换机交换机n应用需求应用需求：多媒体技术广泛使用后，大量多媒体
37、：多媒体技术广泛使用后，大量多媒体数据需要在网络上传输，从而要求局域网有更高数据需要在网络上传输，从而要求局域网有更高的数据率。的数据率。n速度需求速度需求：总线局域网的工作站共享网络带宽，：总线局域网的工作站共享网络带宽，因而数据传输速率往往成为整个系统的瓶颈。因而数据传输速率往往成为整个系统的瓶颈。n于是于是，为了提高局域网的性能，交换式集线器，为了提高局域网的性能，交换式集线器（switch hub）问世了。交换式集线器又称为交换）问世了。交换式集线器又称为交换机或第二层交换机，表明这种交换机工作在机或第二层交换机，表明这种交换机工作在OSI的数据链路层，是交换式局域网的核心设备。的数据
38、链路层，是交换式局域网的核心设备。642.交换机交换机n工作原理：工作原理：n以太网交换机的工作原理以太网交换机的工作原理与网桥与网桥类似类似，工作在数，工作在数据连路层，都是存储转发设备，也是根据所接收据连路层，都是存储转发设备，也是根据所接收的帧的源的帧的源MAC构造转发表，目的构造转发表，目的MAC地址查找地址查找转发表，进行转发操作。转发表，进行转发操作。n实质实质:n局域网交换机就是局域网交换机就是一个多接口的网桥一个多接口的网桥，和工作在，和工作在物理层的物理层的转发器和集线器有很大的差别转发器和集线器有很大的差别。2.交换机交换机关于交换机的思考：关于交换机的思考：n对于以太网交
39、换机，是如何保证每个端口具有对于以太网交换机，是如何保证每个端口具有带宽独占特征的呢带宽独占特征的呢？其交换原理其交换原理？交换机的特点：交换机的特点：n交换机的所有端口平时都不连通。当工作站需交换机的所有端口平时都不连通。当工作站需要通信时，以太网交换机能同时连通许多对的要通信时，以太网交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的工作站都能像独占端口，使每一对相互通信的工作站都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地数据传输，当两通信媒体那样，进行无冲突地数据传输，当两个站通信完成后就断开连接。个站通信完成后就断开连接。656667局域网交换机的工作原理局域网交换机的工作原理68用局域网交换机
40、扩展局域网用局域网交换机扩展局域网694.4 虚拟局域网虚拟局域网 问题：问题：n为什么需要虚拟局域网技术？为什么需要虚拟局域网技术？704.4.1 虚拟局域网的概念虚拟局域网的概念n工作组（域）：工作组（域）：网络中具有基本网络中具有基本相同工作性质相同工作性质的用户群称为一个工作组，或叫工作域。的用户群称为一个工作组，或叫工作域。n网段网段：概念上一个独立的：概念上一个独立的LANLAN，为一个工作组，为一个工作组服务。服务。n在传统的局域网中，通常在传统的局域网中，通常一个工作组是在同一一个工作组是在同一个网段上个网段上，多个网段之间通过，多个网段之间通过网桥网桥或或路由器路由器来来交换
41、数据。交换数据。714.4.1 虚拟局域网的概念虚拟局域网的概念n考虑一个问题：考虑一个问题：如果一个工作组中的某个站点要从该如果一个工作组中的某个站点要从该工作组转移到另一个工作组，就需要将该站点计算机工作组转移到另一个工作组，就需要将该站点计算机从该网段撤出，连接到另一个网段，甚至需要重新布从该网段撤出，连接到另一个网段，甚至需要重新布线，因此线，因此工作组的组成受到了站点所在网段物理位置工作组的组成受到了站点所在网段物理位置的限制的限制。n逻辑工作组：逻辑工作组：位于位于不同网段不同网段的具有基本相同工作性质的具有基本相同工作性质的用户群的用户群724.4.1 虚拟局域网的概念虚拟局域网
42、的概念n定义：定义：虚拟局域网虚拟局域网(VLAN，Virtual LAN)则是则是具有某些共同需求，由一些局域网网段构成的具有某些共同需求，由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑工作组。与物理位置无关的逻辑工作组。n建立基础建立基础：虚拟网络建立在局域网交换机之上：虚拟网络建立在局域网交换机之上;n实现方法实现方法：以软件方式实现对逻辑工作组的划：以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理分与管理;n特点特点：n逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制;n一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间
43、的通信就像在同一个物理网段上一上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。样。73虚拟局域网的工作原理示意图虚拟局域网的工作原理示意图744.4.2 虚拟局域网的实现方式虚拟局域网的实现方式n虚拟局域网的虚拟局域网的核心设备核心设备：交换机：交换机n虚拟局域网的组网方法虚拟局域网的组网方法n用用交换机端口号交换机端口号定义虚拟局域网定义虚拟局域网n用用 MAC地址地址定义虚拟局域网定义虚拟局域网n用用网络层地址网络层地址定义虚拟局域网定义虚拟局域网 n用用IP广播组广播组定义虚拟局域网定义虚拟局域网75用交换机端口号定义虚拟局域网成员用交换机端口号定义虚拟局域网成员764.4.3 虚拟局域
44、网的应用特点虚拟局域网的应用特点n虚拟局域网虚拟局域网限制限制了接收广播信息的站数，使得了接收广播信息的站数，使得网络不会因传播过多的广播信息（即所谓的网络不会因传播过多的广播信息（即所谓的“广播风暴广播风暴”）而引起性能恶化。）而引起性能恶化。隔离广隔离广播域播域n虚拟局域网得到了广泛的应用，虚拟局域网得到了广泛的应用，优点优点主要表现主要表现在以下三个方面：在以下三个方面：n(l)(l)方便网络用户管理。方便网络用户管理。n(2)(2)提供更好的安全性。提供更好的安全性。n(3)(3)改善网络服务质量。改善网络服务质量。774.5 高速局域网高速局域网问题：问题：n高速局域网的发展如何？高
45、速局域网的发展如何？784.5.1 高速局域网的发展高速局域网的发展n带宽的需求带宽的需求n高速局域网的发展历程高速局域网的发展历程794.5.2 快速以太网快速以太网n快速以太网又称为快速以太网又称为Fast Ethernet，它的，它的传输速率比普通传输速率比普通Ethernet快快10倍，数据倍，数据传输速率达到了传输速率达到了100Mbps；nFast Ethernet保留着保留着传统的帧格式、介传统的帧格式、介质访问控制方法与组网方法质访问控制方法与组网方法。804.5.3 吉比特以太网吉比特以太网用用EthernetEthernet组建企业网的全面解决方案组建企业网的全面解决方案：
46、n桌面系统桌面系统采用传输速率为采用传输速率为10Mbps10Mbps的的EthernetEthernet；n部门级部门级网络系统采用传输速率为网络系统采用传输速率为100Mbps100Mbps的的Fast EthernetFast Ethernet；n企业级企业级网络系统采用传输速率为网络系统采用传输速率为1000Mbps1000Mbps的的Gigabit EthernetGigabit Ethernet。81吉比特以太网的典型应用吉比特以太网的典型应用824.5.4 10吉比特以太网吉比特以太网主要特征：主要特征：标准是标准是IEEE802.3aeIEEE802.3ae，20022002年
47、年6 6月完成；月完成；帧格式与帧格式与10Mb/s10Mb/s、100Mb/s100Mb/s和和1Gb/s1Gb/s以太网帧格式以太网帧格式完全相同，最小和最大帧长也相同；完全相同，最小和最大帧长也相同；由于速率很高，只使用光纤作为传输媒体。使用由于速率很高，只使用光纤作为传输媒体。使用单模光纤传输距离超过单模光纤传输距离超过40km40km；使用多模光纤传输距离；使用多模光纤传输距离6565300m300m；只工作在全双工方式，不存在争用问题，也不使只工作在全双工方式，不存在争用问题，也不使用用CSMA/CDCSMA/CD协议。因此，传输距离不受碰撞检测限制而协议。因此，传输距离不受碰撞检
48、测限制而大大提高了。大大提高了。物理层定义了两种新标准：物理层定义了两种新标准：局域网物理层局域网物理层LAN PHYLAN PHY广域网物理层广域网物理层WAN PHYWAN PHY83在设计在设计GE网络时，需要注意以下几个问题网络时，需要注意以下几个问题n在在网络主干部分网络主干部分通常使用高性能的通常使用高性能的GE主干交换机，主干交换机，以解决应用中的主干网络带宽的瓶颈问题以解决应用中的主干网络带宽的瓶颈问题;n在在网络支干部分网络支干部分考虑使用价格与性能相对较低的考虑使用价格与性能相对较低的GE支干交换机，以满足实际应用对网络带宽的需要；支干交换机，以满足实际应用对网络带宽的需要
49、；n在在楼层或部门一级楼层或部门一级，根据实际需要选择，根据实际需要选择100Mbps的的FE交换机交换机;n在在用户端用户端使用使用10/100Mbps网卡，将工作站连接到网卡，将工作站连接到100Mbps的的FE交换机。交换机。844.5.5 FDDIn光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI，Fiber Distributed Data Interface）是是一种以光纤作为传输介质的高速主干网，它可以用来互连单个计算机一种以光纤作为传输介质的高速主干网，它可以用来互连单个计算机与局域网。与局域网。85FDDI主要有以下主要有以下6个技术特点个技术特点n(1)使用基于IEEE 8
50、02.5的单令牌的环网介质访问控制MAC协议；n(2)使用IEEE 802.2协议，与符合IEEE 802标准的局域网兼容；n(3)数据传输速率为100Mbps，联网的结点数1000，环路长度为100km；n(4)可以使用双环结构，具有容错能力；n(5)可以使用多横或单模光纤；n(6)具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据传输 864.6 无线局域网与无线局域网与IEEE802.11协议协议 问题：问题：n无线局域网技术有哪些？无线局域网技术有哪些？874.6.1 无线局域网的概念无线局域网的概念n所谓无线局域网络所谓无线局域网络(Wireless Local Area(Wireless
