局域網(wǎng)及其技術(shù)概述

1、3 2022-2-8v知識點、技能點知識點、技能點局域網(wǎng)的基本概念局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)雙絞線的制作對等網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識v學(xué)習要求學(xué)習要求掌握和了解局域網(wǎng)的基本概念和體系結(jié)構(gòu)掌握和了解雙絞線的制作了解對等網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識了解常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)2022-2-83.1.1 局域網(wǎng)的基本概念 局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是計算機網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是當今計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展非?；钴S的一個領(lǐng)域。公司、企業(yè)、政府部門及住宅小區(qū)內(nèi)的計算機都通過LAN連接起來，以達到資源共享、信息傳遞和數(shù)據(jù)通信的目的。而信息化進程的加快，更是刺激了通過LAN進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需求的劇增。

2、因此，理解和掌握局域網(wǎng)技術(shù)就顯得很重要。2022-2-83.1.1 局域網(wǎng)的基本概念1局域網(wǎng)的特點局域網(wǎng)的特點 網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍比較小。通常不超過幾十千米，甚至只在一個園區(qū)、一幢建筑或一個房間內(nèi)。 數(shù)據(jù)的傳輸速率比較高，從最初的1Mbps到后來的10Mbps、100Mbps，近年來已達到1000Mbps、10000Mbps。 具有較低的延遲和誤碼率，其誤碼率一般為10E810E11。 局域網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營權(quán)和管理權(quán)屬于某個單位所有，與廣域網(wǎng)通常由服務(wù)提供商提供形成鮮明對照。 便于安裝、維護和擴充，建網(wǎng)成本低、周期短。2022-2-83.1.1 局域網(wǎng)的基本概念2局域網(wǎng)的優(yōu)點局域網(wǎng)的優(yōu)點 能方便地

3、共享昂貴的外部設(shè)備、主機以及軟件、數(shù)據(jù)，從一個站點即可訪問全網(wǎng)。 便于系統(tǒng)的擴展和演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性。2022-2-83.1.2 IEEE 802 標準 1980年2月，美國電氣和電子工程師學(xué)會（IEEE）成立了局域網(wǎng)標準化委員會（簡稱IEEE 802委員會），研究并制定了關(guān)于IEEE 802局域網(wǎng)標準。 1985年IEEE公布了IEEE 802標準的五項標準文本，同年被美國國家標準局（ANSI）采納作為美國國家標準。后來，國際標準化組織（ISO）經(jīng)過討論，建議將802標準定為局域網(wǎng)國際標準。2022-2-83.1.2 IEEE 802 標準IEE

4、E 802標準內(nèi)部關(guān)系圖標準內(nèi)部關(guān)系圖2022-2-83.1.3 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型對比圖2022-2-83.1.3 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)1物理層 局域網(wǎng)的物理層和OSI參考模型的物理層功能相似，主要涉及局域網(wǎng)物理鏈路上原始比特流的傳輸，定義局域網(wǎng)物理層的機械、電氣、規(guī)程和功能特性。如信號的傳輸與接收、同步序列的產(chǎn)生和刪除等，物理連接的建立、維護、撤銷等。 物理層還規(guī)定了局域網(wǎng)所使用的信號、編碼、傳輸介質(zhì)、拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸速率。2022-2-83.1.3 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制（LLC）和介質(zhì)訪問控制（MAC）兩個功能子層。 局

5、域網(wǎng)的LLC子層和MAC子層共同完成類似于OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層功能，只是考慮到局域網(wǎng)的共享介質(zhì)環(huán)境，在數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)上增加了介質(zhì)訪問控制機制。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備1通信電纜有屏蔽雙絞線有屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線（1）雙絞線）雙絞線2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備1通信電纜（2）同軸電纜）同軸電纜 同軸電纜（CoaxiaI Cable）是網(wǎng)絡(luò)中最常用的傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是中心導(dǎo)體，從里往外，依次分為絕緣層、導(dǎo)體網(wǎng)和保護套。按帶寬和用途來劃分，同軸電纜可以分為基帶（Baseband）同軸電纜和寬帶（Broadband）

6、同軸電纜。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備1通信電纜（3）光導(dǎo)纖維電纜）光導(dǎo)纖維電纜 光導(dǎo)纖維電纜簡稱光纖電纜或光纜。隨著對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求不斷提高，光纜的使用日益普遍。對于計算機網(wǎng)絡(luò)來說，光纜具有不可比擬的優(yōu)勢。光纜由纖芯、包層和護套層組成。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護套由塑料制成。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（1）集線器）集線器 集線器的英文名稱為Hub。Hub是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI參考模型第一層，

7、即物理層。集線器與網(wǎng)卡、網(wǎng)線等傳輸介質(zhì)一樣，屬于局域網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）訪問方式。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（1）集線器）集線器廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有三方面不足廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有三方面不足：（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包。（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點同時發(fā)送，加上其共享帶寬方式就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。（3）非雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效率低。集線器的同一時刻每一個端口只能進行一個方向的數(shù)據(jù)通信，而不能像交換機那樣進

8、行雙向雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿足較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（2）路由器）路由器 路由器（Router）是連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，它會根據(jù)信道的情況自動選擇和設(shè)定路由，以最佳路徑、按前后順序發(fā)送信號的設(shè)備。 路由器是用于連接多個分開的邏輯網(wǎng)絡(luò)，所謂邏輯網(wǎng)絡(luò)是代表一個單獨的網(wǎng)絡(luò)或者一個子網(wǎng)。當數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器來完成。路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)，路由器只接受源站或其他路由器的信息，屬網(wǎng)絡(luò)層的一種

9、互聯(lián)設(shè)備。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（2）路由器）路由器小型局域網(wǎng)連接示意圖2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（2）路由器）路由器 根據(jù)路徑表是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置，還是由系統(tǒng)動態(tài)修改，可將路徑表分為靜態(tài)路徑表和動態(tài)路徑表。（1）靜態(tài)路徑表）靜態(tài)路徑表 由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路徑表稱之為靜態(tài)（Static）路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會隨未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。（2）動態(tài)路徑表）動態(tài)路徑表 動態(tài)（Dynamic）路徑表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行情況而自動調(diào)整的路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議

10、（Routing Protocol）提供的功能，自動學(xué)習和記憶網(wǎng)絡(luò)運行情況，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健?022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（3）交換機）交換機 交換機是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網(wǎng)交換機，其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。 交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。根據(jù)工作位置的不同，交換機可以分為廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。廣域網(wǎng)的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備

11、。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（3）交換機）交換機交換機的分類：交換機的分類： 從廣義上來看，交換機分為廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。廣域網(wǎng)交換機主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機及網(wǎng)絡(luò)打印機等。 從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環(huán)交換機等。2022-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（3）交換機）交換機交換機與路由器的區(qū)別：交換機與路由器的區(qū)別： 回路 負載集中 廣播控制 子網(wǎng)劃分 保密問題2022

12、-2-83.1.4 局域網(wǎng)中的通信介質(zhì)及設(shè)備2通信設(shè)備（3）網(wǎng)關(guān)）網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互聯(lián)，也可以用于局域網(wǎng)互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)是一種充當轉(zhuǎn)換重任的計算機系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的地址系統(tǒng)的需求。同時，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運行在OSI參考模型的頂層應(yīng)用層。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 在計算機網(wǎng)絡(luò)

13、中，把計算機、終端、通信處理機等設(shè)備抽象成點，把連接這些設(shè)備的通信線路抽象成線，并將由這些點和線所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，它對于網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性以及建設(shè)管理成本等都有著重要的影響，因此網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計在整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中占有十分重要的地位，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)往往是首先要考慮的因素之一。 局域網(wǎng)在傳輸介質(zhì)的物理連接方式、介質(zhì)訪問控制方法上形成了自己的特點，主要有以下幾種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)1星形拓撲星形拓撲 星形拓撲是由中央節(jié)點和通過點對點鏈路連接到中央節(jié)點的各站點（網(wǎng)絡(luò)工作站等）組成，如圖所示。2022-2

14、-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)1星形拓撲星形拓撲 星形拓撲的優(yōu)點優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，可擴充性強，組網(wǎng)容易。利用中央節(jié)點可方便地提供網(wǎng)絡(luò)連接和重新配置，且單個連接點的故障只會影響一個設(shè)備，不會影響全網(wǎng)，容易檢測和隔離故障，便于維護。 星形拓撲的缺點缺點是：每個站點直接與中央節(jié)點相連，需要大量電纜，因此費用較高；如果中央節(jié)點產(chǎn)生故障，則全網(wǎng)不能工作，所以對中央節(jié)點的可靠性和冗余度要求很高。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)2總線拓撲總線拓撲總線拓撲采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)即總線上。任何一個站點發(fā)送的信息都可以沿著介質(zhì)傳

15、播，而且能被所有其他的站點接收。下圖所示是總線拓撲。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)2總線拓撲總線拓撲 總線拓撲的優(yōu)點優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易；易于安裝和維護；價格低廉，用戶站點入網(wǎng)靈活。 總線拓撲的缺點缺點是：傳輸介質(zhì)故障難以排除，并且由于所有節(jié)點都直接連接在總線上，因此任何一處故障都會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)3環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲由一些中繼器和連接中繼器的點到點鏈路首尾相連形成一個閉合的環(huán)。如圖所示。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)3環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲 由于多個設(shè)備共享一個環(huán)，因此需要對此進行控制，以便決定每個

16、站在什么時候可以把分組放在環(huán)上。這種功能是用分布控制的形式完成的，每個站都有控制發(fā)送和接收的訪問邏輯。由于信息包在封閉環(huán)中必須沿每個結(jié)點單向傳輸，因此，環(huán)中任何一段的故障都會使各站之間的通信受阻。 環(huán)形拓撲的優(yōu)點優(yōu)點是能夠較有效地避免沖突； 缺點缺點是環(huán)形拓撲中的網(wǎng)卡等通信部件比較昂貴且管理復(fù)雜。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)4樹形拓撲樹形拓撲樹形拓撲是從總線拓撲演變而來的，它把星形拓撲和總線拓撲結(jié)合起來，形狀像一棵倒置的樹，頂端有一個帶分支的根節(jié)點，每個分支還可以延伸出子分支，如圖所示。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)4樹形拓撲樹形拓撲 這種拓撲和帶有幾個段

17、的總線拓撲的主要區(qū)別在于根節(jié)點的存在。當節(jié)點發(fā)送時，首先由根節(jié)點接收該信號，然后再重新廣播發(fā)送到全網(wǎng)。 樹形拓撲的優(yōu)點優(yōu)點是易于擴展和故障隔離； 缺點缺點是對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作，對根的可靠性要求很高。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)5星形環(huán)拓撲星形環(huán)拓撲星形環(huán)拓撲是將星形拓撲和環(huán)形拓撲混合起來的一種拓撲。這種拓撲的配置是由一批接在環(huán)上的連接集中器組成，從每個集中器按星形結(jié)構(gòu)接至每個用戶站上，如圖所示。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)5星形環(huán)拓撲星形環(huán)拓撲 星形環(huán)拓撲的優(yōu)點優(yōu)點是故障診斷和隔離，易于擴展，安裝電纜方便； 缺點缺點是需

18、要智能的集中器，安裝電纜長、不方便等。2022-2-83.1.5 常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)6拓撲的選擇拓撲的選擇拓撲的選擇往往和傳輸介質(zhì)的選擇以及介質(zhì)訪問控制方法的確定緊密相關(guān)。選擇拓撲時，應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點：（1）經(jīng)濟性（2）靈活性（3）可靠性2022-2-83.1.6 以太網(wǎng) 以太網(wǎng)（Ethernet）是一種產(chǎn)生較早且使用相當廣泛的局域網(wǎng)，美國Xerox（施樂）公司1975年推出了他們的第一個局域網(wǎng)。由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、易于擴展等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。1980年美國Xerox、DEC與Intel三家公司聯(lián)合提出了以太網(wǎng)規(guī)范，這是世界上第一個局域網(wǎng)的技術(shù)標準。后來的以太

19、網(wǎng)國際標準IEEE 802.3就是參照以太網(wǎng)的技術(shù)標準建立的，兩者基本兼容。為了與后來提出的快速以太網(wǎng)相區(qū)別，通常又將這種按IEEE 802.3規(guī)范生產(chǎn)的以太網(wǎng)產(chǎn)品簡稱為以太網(wǎng)。2022-2-83.1.6 以太網(wǎng)（1）以太網(wǎng)分類）以太網(wǎng)分類正式的10 Mbps以太網(wǎng)標準有以下4種： 10Base-5：10Base-5是最初的粗同軸電纜以太網(wǎng)標準。 10Base-2：10Base-2是細同軸電纜以太網(wǎng)標準。 10Base-T：10Base-T是10 Mbps的雙絞線以太網(wǎng)標準。 10Base-F：10Base-F是10 Mbps的光纜以太網(wǎng)標準。2022-2-83.1.7 對等網(wǎng)絡(luò) 對等網(wǎng)絡(luò)不使

20、用專用服務(wù)器，各站點既是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者服務(wù)器，又是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)申請者工作站，所以又稱點對點網(wǎng)絡(luò)（Peer To Peer）。對等網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：對等網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：（1）對等網(wǎng)絡(luò)較容易實現(xiàn)和操作。（2）對等網(wǎng)絡(luò)操作的花費較少。（3）對等網(wǎng)絡(luò)可使用人們熟悉的操作系統(tǒng)來建立。（4）對等網(wǎng)絡(luò)由于沒有層次依賴，因此，它比基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)有更大的容錯性。2022-2-83.2.1 雙絞線的制作網(wǎng)絡(luò)連接電纜適用的環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)連接電纜適用的環(huán)境：2022-2-83.2.2 網(wǎng)絡(luò)接口卡的安裝 網(wǎng)絡(luò)接口卡簡稱網(wǎng)卡。為工作站選擇網(wǎng)絡(luò)接口卡時，應(yīng)該考慮的因素主要有：首先最基本也是最嚴格的要求就是必須與現(xiàn)有系統(tǒng)相匹配；其次選擇的網(wǎng)絡(luò)接口卡須滿足網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)、連接器類型、傳輸速度以及網(wǎng)絡(luò)模型的要求；最后，還要確保這塊網(wǎng)絡(luò)接口卡的驅(qū)動程序是可以運行在你所用的操作系統(tǒng)上的。除了以上的因素之外，還要注意一些細節(jié)因素，例如影響網(wǎng)絡(luò)運行速度的因素。 詳細步驟見課本。詳細步驟見課本。2022-2-83.2.3 實現(xiàn)基于對等網(wǎng)絡(luò)的文件共享1BitTorrent