計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用（第4版）課件 第3章 局域網(wǎng)

第三章局域網(wǎng)目錄3.1局域網(wǎng)概述3.2以太網(wǎng)3.3交換式局域網(wǎng)3.1.1局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)的組成也包括硬件部分和軟件部分。局域網(wǎng)資源硬件主要是指服務(wù)器、工作站及各種共享的外圍設(shè)備如打印機(jī)、傳真機(jī)等，通信硬件主要是指通信線路和網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器、無(wú)線AP等通信設(shè)備。局域網(wǎng)的軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議。3.1.2局域網(wǎng)的分類按照網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)之間的關(guān)系，局域網(wǎng)可劃分為對(duì)等網(wǎng)和客戶-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)；如果從應(yīng)用角度劃分，局域網(wǎng)又可劃分為家庭網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等；按照技術(shù)規(guī)范劃分，局域網(wǎng)可劃分的種類較多，其中占主導(dǎo)地位的有4種類型，分別是以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）、令牌總線（TokenBus）和光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）。對(duì)等網(wǎng)和客戶-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（1）對(duì)等網(wǎng)在對(duì)等網(wǎng)中沒(méi)有專門的計(jì)算機(jī)充當(dāng)服務(wù)器，并且通常也沒(méi)有管理員負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的用戶自己決定該計(jì)算機(jī)上的哪些數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上共享，安全性也由每一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的本地目錄數(shù)據(jù)庫(kù)提供。在這種網(wǎng)絡(luò)中，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都是一種平等的關(guān)系。（2）客戶機(jī)-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)等網(wǎng)已不能滿足日益增長(zhǎng)的資源需求。而客戶機(jī)-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)會(huì)配置專用的、經(jīng)過(guò)優(yōu)化的計(jì)算機(jī)充當(dāng)服務(wù)器，以便處理來(lái)自客戶機(jī)的請(qǐng)求。有時(shí)為了確保每個(gè)任務(wù)都能及時(shí)有效的完成，可配置多臺(tái)服務(wù)器以降低單個(gè)服務(wù)器所承受的負(fù)載?？蛻魴C(jī)-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)已成為組網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)模型，這類網(wǎng)絡(luò)也方便對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。家庭網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)（1）家庭網(wǎng)家庭網(wǎng)，一般指的是在一個(gè)家庭內(nèi)部或?qū)W生宿舍內(nèi)部組建的微型局域網(wǎng)，它們一般是對(duì)等網(wǎng)，組網(wǎng)的目的僅是為了共享、傳遞數(shù)據(jù)或者共享Internet。（2）企業(yè)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)，也叫校園網(wǎng)或者園區(qū)網(wǎng)，通常指一個(gè)企業(yè)或一所學(xué)校將機(jī)構(gòu)內(nèi)不同部門在不同的樓群或園區(qū)中建立的局域網(wǎng)連接起來(lái)形成的網(wǎng)絡(luò)。2.1.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信是指依據(jù)通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（模擬傳輸或數(shù)字傳輸）在兩個(gè)功能單元之間傳遞信息。目錄3.1局域網(wǎng)概述3.2以太網(wǎng)3.3交換式局域網(wǎng)3.2.1以太網(wǎng)的特點(diǎn)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型拓?fù)?，但目前的快速以太網(wǎng)（100BASE-T、1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)）為了最大程度的減少?zèng)_突，最大程度的提高網(wǎng)絡(luò)速度和使用效率，使用交換機(jī)（Switch）來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和組織，這樣，以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就成了星型拓?fù)?，但在邏輯上，以太網(wǎng)仍然使用總線型拓?fù)浜虲SMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect即帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)）的總線爭(zhēng)用技術(shù)。以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，技術(shù)相對(duì)成熟，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的成本越來(lái)越低。3.2.2以太網(wǎng)的發(fā)展（1）10Mbps以太網(wǎng)（2）100Mbps以太網(wǎng)（3）千兆位以太網(wǎng)（4）萬(wàn)兆位以太網(wǎng)3.2.3CSMA/CD傳統(tǒng)的以太網(wǎng)采用“共享介質(zhì)”的工作方式。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多結(jié)點(diǎn)使用共享介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的控制，以太網(wǎng)技術(shù)中采用沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）方法來(lái)進(jìn)行介質(zhì)訪問(wèn)控制。先聽(tīng)后發(fā)、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突停止、隨機(jī)延遲后重發(fā)。

3.2.4MAC地址MAC（MediaAccessControl）地址在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)卡，每個(gè)網(wǎng)卡都需要并擁有唯一的一個(gè)MAC地址。一塊網(wǎng)卡的MAC地址是具有全球唯一性的，類似每個(gè)公民都會(huì)擁有唯一的身份證號(hào)。構(gòu)成和表示方法一個(gè)MAC地址有48bit，6Byte，12位的十六進(jìn)制數(shù)組成。MAC地址分類單播MAC地址：也稱為物理MAC地址。廣播MAC地址：全1的MAC地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）用來(lái)表示局域網(wǎng)上的所有終端設(shè)備。組播MAC地址：除廣播地址外，第7bit為1的MAC地址為組播MAC地址（例如01-00-00-00-00-00），用來(lái)代表局域網(wǎng)上的一組終端。3.2.5以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)技術(shù)所使用的幀稱為以太網(wǎng)幀（EthernetFrame），或簡(jiǎn)稱以太幀。EthernetⅡ以太幀（1）DMAC：6字節(jié)，目的MAC地址，6字節(jié)，該字段標(biāo)識(shí)幀的接收者。（2）SMAC：6字節(jié)，源MAC地址，6字節(jié)，該字段標(biāo)識(shí)幀的發(fā)送者。（3）Type：2字節(jié)，協(xié)議類型。常見(jiàn)值有0x0800：InternetProtocolVersion4(IPv4)；0x0806：AddressResolutionProtocol(ARP)。IEEE802．3LLC以太幀邏輯鏈路控制（LogicalLinkControl，LLC）由目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（DestinationServiceAccessPoint，DSAP）、源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（SourceServiceAccessPoint，SSAP）和Control字段組成。（1）DSAP（2）SSAP（3）Ctrl（4）SNAP最小幀長(zhǎng)以太網(wǎng)口的最大傳輸單元是1500字節(jié)，即MTU=1500B，以太網(wǎng)中，最小幀長(zhǎng)為64字節(jié)，這是由最大傳輸距離和CSMA/CD機(jī)制共同決定的。目錄3.1局域網(wǎng)概述3.2以太網(wǎng)3.3交換式局域網(wǎng)3.3.1交換式局域網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是交換機(jī)，交換機(jī)可以在它的多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。典型的交換式局域網(wǎng)是交換式以太網(wǎng)（SwitchedEthernet），它的核心部件是以太網(wǎng)交換機(jī)（EthernetSwitch）。以太網(wǎng)交換機(jī)可以有多個(gè)端口，每個(gè)端口可以單獨(dú)與一個(gè)結(jié)點(diǎn)連接，也可以與一個(gè)共享介質(zhì)的以太網(wǎng)集線器（Hub）連接。3.3.2局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理圖中的交換機(jī)有6個(gè)端口，其中端口1、4、5、6分別連接了結(jié)點(diǎn)A、結(jié)點(diǎn)B、結(jié)點(diǎn)C與結(jié)點(diǎn)D，那么交換機(jī)的端口號(hào)/MAC地址映射表就可以根據(jù)以上端口號(hào)與結(jié)點(diǎn)MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立起來(lái)。如果結(jié)點(diǎn)A與結(jié)點(diǎn)D同時(shí)要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么它們可以分別在以太網(wǎng)幀的目的地址字段（DA）中填上該幀的目的地址。3.3.3交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式交換機(jī)對(duì)幀的處理動(dòng)作有三種：泛洪（Flooding）、轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）、丟棄（Discarding）以太網(wǎng)交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式可以分為以下三類：直接交換（CutThrough）、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（StoreandForward）、改進(jìn)直接交換3.3.4交換機(jī)局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)（1）交換傳輸延遲小從傳輸延遲時(shí)間的量級(jí)來(lái)看，局域網(wǎng)交換機(jī)為幾十微秒，傳統(tǒng)的網(wǎng)橋?yàn)閹装傥⒚?，路由器為幾千微秒。?）傳輸帶寬高（3）允許10Mbps與100Mbps