《LAN協(xié)議體系結(jié)構(gòu)》課件

LAN協(xié)議體系結(jié)構(gòu)LAN協(xié)議體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的重要組成部分。它定義了不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間如何進(jìn)行通信，確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。課程目標(biāo)了解局域網(wǎng)基礎(chǔ)掌握局域網(wǎng)的基本概念、特點(diǎn)和分類。深入學(xué)習(xí)以太網(wǎng)理解以太網(wǎng)的物理層、MAC層和數(shù)據(jù)鏈路層。探究令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI了解令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI的協(xié)議結(jié)構(gòu)和工作原理。無(wú)線局域網(wǎng)簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)無(wú)線局域網(wǎng)的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)。局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（LAN）是一種將計(jì)算機(jī)和設(shè)備連接在一起的網(wǎng)絡(luò)，通常覆蓋相對(duì)較小的地理區(qū)域，例如辦公室、學(xué)?；蚣彝ァ＞钟蚓W(wǎng)使用共享通信介質(zhì)，例如電纜或無(wú)線信號(hào)，允許網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備相互通信。局域網(wǎng)通常由單個(gè)組織或個(gè)人擁有和管理，并提供高帶寬和低延遲連接。局域網(wǎng)提供數(shù)據(jù)共享、資源共享、打印共享、互聯(lián)網(wǎng)接入等功能，是現(xiàn)代信息社會(huì)的重要組成部分。局域網(wǎng)的特點(diǎn)11.高速傳輸局域網(wǎng)使用高速傳輸介質(zhì)，例如光纖或雙絞線，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)傳輸。22.數(shù)據(jù)共享局域網(wǎng)用戶可以輕松共享文件、打印機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備。33.集中式管理局域網(wǎng)可以通過(guò)服務(wù)器集中管理網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)管理效率。44.成本效益局域網(wǎng)的構(gòu)建和維護(hù)成本相對(duì)較低，尤其適用于中小型企業(yè)。局域網(wǎng)的分類按傳輸介質(zhì)分類根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，局域網(wǎng)可以分為雙絞線以太網(wǎng)、同軸電纜以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)等。不同類型傳輸介質(zhì)具有不同的帶寬、抗干擾能力和成本等特點(diǎn)。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類常見(jiàn)的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型和樹(shù)型等，不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不同的傳輸效率、可靠性、維護(hù)成本等特點(diǎn)。按協(xié)議分類常見(jiàn)的局域網(wǎng)協(xié)議有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI等。不同協(xié)議具有不同的傳輸速率、可靠性、安全性等特點(diǎn)。按應(yīng)用范圍分類局域網(wǎng)可以分為個(gè)人局域網(wǎng)、企業(yè)局域網(wǎng)、校園局域網(wǎng)等。不同應(yīng)用范圍的局域網(wǎng)規(guī)模、功能和需求有所不同。以太網(wǎng)概述以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)電纜是LAN中常用的傳輸介質(zhì)，支持雙絞線、同軸電纜和光纖等多種類型。以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)用于連接LAN中的不同設(shè)備，通過(guò)MAC地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，提高網(wǎng)絡(luò)效率。以太網(wǎng)路由器路由器負(fù)責(zé)連接不同的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。以太網(wǎng)物理層1物理介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖2傳輸方式基帶傳輸，曼徹斯特編碼3數(shù)據(jù)編碼10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T4網(wǎng)絡(luò)接口卡連接物理層與數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)物理層主要負(fù)責(zé)定義網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)、傳輸方式和數(shù)據(jù)編碼方式。網(wǎng)絡(luò)接口卡負(fù)責(zé)連接物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。以太網(wǎng)MAC層數(shù)據(jù)幀封裝MAC層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)幀，包括目的MAC地址、源MAC地址、數(shù)據(jù)類型等信息。數(shù)據(jù)幀傳輸MAC層管理數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸，確保數(shù)據(jù)幀能夠正確地到達(dá)目標(biāo)設(shè)備。地址管理MAC層負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備的MAC地址，并通過(guò)MAC地址識(shí)別不同的設(shè)備。流量控制MAC層負(fù)責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。CSMA/CD訪問(wèn)控制1載波監(jiān)聽(tīng)發(fā)送數(shù)據(jù)前，節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)是否處于空閑狀態(tài)。如果網(wǎng)絡(luò)繁忙，則等待直到網(wǎng)絡(luò)空閑。2沖突檢測(cè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)，如果檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。3沖突恢復(fù)發(fā)生沖突后，節(jié)點(diǎn)會(huì)等待一段時(shí)間，然后重新發(fā)送數(shù)據(jù)，并使用退避算法來(lái)避免再次發(fā)生沖突。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層1數(shù)據(jù)封裝將網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)封裝成幀2幀傳輸通過(guò)物理層在網(wǎng)絡(luò)中傳輸幀3錯(cuò)誤檢測(cè)使用CRC校驗(yàn)碼檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)封裝成幀，并通過(guò)物理層在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。它使用CRC校驗(yàn)碼進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，確保數(shù)據(jù)完整性。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層主要協(xié)議是IP協(xié)議，為數(shù)據(jù)包提供邏輯地址。路由協(xié)議路由協(xié)議用于網(wǎng)絡(luò)層確定數(shù)據(jù)包的最佳路徑，確保數(shù)據(jù)包能夠順利傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）NAT技術(shù)可以將私有IP地址轉(zhuǎn)換為公共IP地址，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的通信。其他協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層還包含一些輔助協(xié)議，如ICMP協(xié)議用于錯(cuò)誤報(bào)告和信息查詢。以太網(wǎng)應(yīng)用層1應(yīng)用層協(xié)議HTTP,FTP,SMTP2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)文件傳輸，電子郵件3用戶應(yīng)用網(wǎng)頁(yè)瀏覽，文件共享以太網(wǎng)應(yīng)用層是直接與用戶交互的層，為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)。通過(guò)應(yīng)用層協(xié)議，用戶可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源，例如網(wǎng)站、電子郵件和文件存儲(chǔ)服務(wù)。以太網(wǎng)應(yīng)用層的協(xié)議與其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議協(xié)同工作，以確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中有效地傳輸。令牌環(huán)網(wǎng)概述令牌環(huán)網(wǎng)是一種基于令牌傳遞機(jī)制的局域網(wǎng)技術(shù)，它采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)以令牌的形式在網(wǎng)絡(luò)中傳遞。在令牌環(huán)網(wǎng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)唯一的地址，數(shù)據(jù)通過(guò)令牌傳遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。令牌環(huán)網(wǎng)具有較高的可靠性和安全性，它能夠在出現(xiàn)故障的情況下自動(dòng)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接。令牌環(huán)網(wǎng)曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、銀行系統(tǒng)和金融機(jī)構(gòu)，但隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，令牌環(huán)網(wǎng)已經(jīng)逐漸被淘汰。令牌環(huán)網(wǎng)物理層1介質(zhì)令牌環(huán)網(wǎng)使用同軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)。同軸電纜提供較低的傳輸速率，但成本更低。光纖提供更高的傳輸速率和更長(zhǎng)的傳輸距離。2物理層標(biāo)準(zhǔn)令牌環(huán)網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何連接到網(wǎng)絡(luò)以及如何傳輸數(shù)據(jù)。這包括信號(hào)類型、傳輸速率和介質(zhì)類型。3連接器令牌環(huán)網(wǎng)使用特殊的連接器來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這些連接器確保數(shù)據(jù)信號(hào)能夠正確地傳輸。令牌環(huán)網(wǎng)MAC層1令牌傳遞所有節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)令牌2數(shù)據(jù)幀傳輸節(jié)點(diǎn)獲取令牌后才能發(fā)送3接收確認(rèn)節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)幀后發(fā)出確認(rèn)4錯(cuò)誤檢測(cè)循環(huán)檢測(cè)確保數(shù)據(jù)完整性令牌環(huán)網(wǎng)MAC層使用令牌傳遞機(jī)制，確保網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，避免沖突。節(jié)點(diǎn)獲取令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)幀后發(fā)出確認(rèn)，循環(huán)檢測(cè)機(jī)制確保數(shù)據(jù)完整性。令牌環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層1邏輯鏈路控制負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝2介質(zhì)訪問(wèn)控制采用令牌傳遞方式實(shí)現(xiàn)共享介質(zhì)的訪問(wèn)3幀格式定義數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)和字段令牌環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝，并利用令牌傳遞機(jī)制來(lái)訪問(wèn)共享介質(zhì)。數(shù)據(jù)鏈路層還定義了幀格式，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中可靠傳輸。令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議2尋址邏輯地址3路由數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)4連接管理網(wǎng)絡(luò)層連接令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，如IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層使用邏輯地址進(jìn)行尋址，并負(fù)責(zé)路由，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)層還負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)層連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。令牌環(huán)網(wǎng)應(yīng)用層1應(yīng)用層協(xié)議令牌環(huán)網(wǎng)應(yīng)用層支持多種協(xié)議，包括文件傳輸協(xié)議（FTP）、電子郵件協(xié)議（SMTP）、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）等。2用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用層負(fù)責(zé)向用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如電子郵件發(fā)送、文件共享、網(wǎng)絡(luò)打印等。3網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用層支持網(wǎng)絡(luò)管理功能，例如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障診斷、配置管理等。FDDI概述光纖介質(zhì)FDDI使用光纖作為傳輸介質(zhì)，提供更高的帶寬和更長(zhǎng)的傳輸距離。雙環(huán)結(jié)構(gòu)FDDI采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，提供冗余性，確保網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。高速傳輸FDDI支持100Mbps的傳輸速率，能夠滿足高帶寬需求。FDDI物理層光纖介質(zhì)FDDI使用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有高帶寬、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。雙環(huán)結(jié)構(gòu)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，一個(gè)主環(huán)和一個(gè)備份環(huán)，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，即使一個(gè)環(huán)路出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)也能通過(guò)另一個(gè)環(huán)路傳輸。傳輸速率FDDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps，滿足高性能網(wǎng)絡(luò)的需求。編碼方式采用4B/5B編碼方式，將4位數(shù)據(jù)編碼為5位信號(hào)，提高了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。FDDI數(shù)據(jù)鏈路層FDDI數(shù)據(jù)鏈路層功能提供幀格式、尋址、流量控制、錯(cuò)誤檢測(cè)等功能，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中可靠傳輸。FDDI幀結(jié)構(gòu)FDDI幀結(jié)構(gòu)包含幀起始、幀控制、地址字段、數(shù)據(jù)字段、幀結(jié)束等部分，確保數(shù)據(jù)完整性和一致性。媒體訪問(wèn)控制使用令牌傳遞機(jī)制，確保所有站點(diǎn)公平訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)效率。錯(cuò)誤控制機(jī)制采用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，并使用幀重傳機(jī)制保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性。FDDI網(wǎng)絡(luò)層1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP、IPX等2路由選擇根據(jù)目標(biāo)地址找到最佳路徑3數(shù)據(jù)報(bào)封裝將數(shù)據(jù)報(bào)封裝成FDDI幀4數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送FDDI網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)報(bào)的路由選擇、封裝和轉(zhuǎn)發(fā)。FDDI應(yīng)用層1應(yīng)用層協(xié)議FDDI應(yīng)用層支持各種協(xié)議，例如TCP/IP、IPX/SPX和NetBIOS，允許用戶訪問(wèn)各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝成FDDI幀，并將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層。3數(shù)據(jù)管理應(yīng)用程序可以使用應(yīng)用層提供的服務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，例如文件共享、打印共享、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)游戲。無(wú)線局域網(wǎng)概述無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）是一種利用無(wú)線信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)。WLAN使用無(wú)線電波在設(shè)備之間建立連接，無(wú)需物理電纜。WLAN通常使用802.11標(biāo)準(zhǔn)，支持各種傳輸速率和安全協(xié)議。WLAN廣泛應(yīng)用于家庭、辦公室、學(xué)校、咖啡館等場(chǎng)所，方便用戶隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線局域網(wǎng)物理層1物理介質(zhì)常見(jiàn)的有無(wú)線電波、微波和紅外線2調(diào)制技術(shù)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合無(wú)線傳輸?shù)哪M信號(hào)3傳輸速率數(shù)據(jù)在無(wú)線鏈路上傳輸?shù)乃俾?信號(hào)處理包括編碼、解碼、擴(kuò)頻等技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)物理層負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的傳輸和接收，是整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。它定義了無(wú)線信號(hào)的頻率、帶寬、功率等參數(shù)。無(wú)線局域網(wǎng)MAC層媒體訪問(wèn)控制無(wú)線局域網(wǎng)MAC層負(fù)責(zé)管理無(wú)線媒介的訪問(wèn)，協(xié)調(diào)不同設(shè)備的傳輸，避免沖突。幀格式定義了無(wú)線數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)，包括源地址、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)等信息。無(wú)線協(xié)議包括802.11a/b/g/n等標(biāo)準(zhǔn)，定義了無(wú)線通信的頻率、速率、加密等參數(shù)。安全機(jī)制提供數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證等安全措施，保護(hù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性。無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層1MAC層管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)2LLC層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)3數(shù)據(jù)幀格式定義數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，以及定義數(shù)據(jù)幀格式。無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層1IP協(xié)議無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)地址分配和數(shù)據(jù)路由。2路由協(xié)議無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層使用路由協(xié)議來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)流量并找到最佳路徑。3網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT技術(shù)用于將私有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為公有網(wǎng)絡(luò)地址，以便無(wú)線設(shè)備能夠訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用層1應(yīng)用層協(xié)議HTTP、FTP、SMTP等2傳輸層協(xié)議TCP、UDP3網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP、路由協(xié)議4數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議MAC、LLC5物理層無(wú)線信號(hào)傳輸無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用層負(fù)責(zé)與用戶交互，提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。例如，通過(guò)HTTP協(xié)議訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)，使用F