《計算機網絡LAN》課件

計算機網絡LAN計算機網絡LAN是局域網的簡稱，指的是將多個計算機設備連接在一起，構成一個通信系統(tǒng)。課程導言課程目標了解計算機網絡LAN的定義、特點和工作原理。課程內容涵蓋局域網的拓撲結構、硬件設備、通信原理和應用案例。學習方法理論學習結合實踐操作，通過案例分析和實驗練習鞏固知識。計算機網絡概述互聯互通計算機網絡連接多個計算機，共享資源，如數據、軟件、硬件，并進行通信。信息傳遞通過網絡，用戶可發(fā)送和接收信息，如電子郵件、網頁，進行遠程訪問和控制。協同工作計算機網絡支持多人同時協作，例如視頻會議、在線協作軟件，提高工作效率。計算機網絡的分類按網絡范圍劃分計算機網絡可分為廣域網(WAN)、局域網(LAN)和城域網(MAN).廣域網跨越地理范圍廣闊，連接不同地區(qū)的計算機，例如互聯網。按網絡拓撲劃分計算機網絡可分為總線型、星型、環(huán)型和混合型等。每種拓撲結構具有不同的特點和優(yōu)缺點，適用于不同的應用場景。局域網的定義連接范圍局域網通常連接在一個相對較小的區(qū)域內，如辦公室、學?；蚣彝?。共享資源局域網中的計算機可以共享文件、打印機和其他資源。私有網絡局域網通常是私有的，只允許授權用戶訪問。高速傳輸局域網使用高速通信技術，例如以太網，實現快速數據傳輸。局域網的特點覆蓋范圍小局域網通常覆蓋的范圍較小，例如一棟樓或一個校園。傳輸速率高局域網的傳輸速率通常比廣域網更高，能夠滿足高帶寬應用的需求。結構靈活局域網的拓撲結構多樣，可以根據實際需求進行靈活配置。管理方便局域網的管理相對簡單，方便進行維護和故障排查。局域網的工作模式1對等模式每個節(jié)點都直接連接到網絡，能夠相互通信。2客戶機/服務器模式網絡中存在一個或多個服務器，提供資源和服務。3混合模式結合了對等模式和客戶機/服務器模式的優(yōu)點。局域網的工作模式決定了網絡中節(jié)點之間的連接方式和通信方式。對等模式適用于小型網絡，客戶機/服務器模式更適合大型網絡，而混合模式可以根據實際需求選擇最佳方案。局域網的拓撲結構總線拓撲所有設備連接到一條公共傳輸介質，數據廣播到所有設備，成本低，但易受干擾，速度慢。星型拓撲所有設備連接到中央集線器，數據通過集線器轉發(fā)，易于管理，但依賴集線器，成本較高。環(huán)形拓撲設備連接成閉環(huán)，數據沿環(huán)傳遞，可靠性高，但安裝復雜，速度受限?；旌贤負浣Y合不同拓撲結構的優(yōu)點，例如星型與總線結合，提高效率和可靠性?？偩€拓撲總線拓撲結構是最簡單的網絡拓撲結構之一。所有設備都連接到一條公共傳輸介質上，即總線上。數據在總線上進行廣播，所有設備都能接收到數據。總線拓撲結構成本低廉，易于安裝和維護。但它也有一些缺點，例如數據沖突，網絡性能容易受到影響。星型拓撲星型拓撲結構在局域網中非常常見。它以中央設備(通常是集線器或交換機)為中心，所有其他設備都連接到該中心設備。這種結構簡單易于管理，但缺點是中央設備出現故障，會導致整個網絡癱瘓。環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲結構是一種網絡拓撲結構，其中所有設備都連接到一個閉合環(huán)路中。數據在環(huán)路中單向傳播，每個設備都負責將數據轉發(fā)到下一個設備。環(huán)形拓撲結構通常用于局域網，它具有較高的可靠性，因為如果一個設備出現故障，數據仍然可以從其他設備繞過故障設備傳遞。環(huán)形拓撲結構的優(yōu)點包括：易于安裝和管理，提供高帶寬和可靠性。缺點包括：難以添加新設備，如果一個設備出現故障，整個網絡可能會受到影響。環(huán)形拓撲結構通常用在需要高可靠性和高帶寬的網絡中，例如工業(yè)控制系統(tǒng)和金融交易系統(tǒng)?；旌贤負浠旌贤負浣Y構結合了多種拓撲結構的優(yōu)點，例如星型拓撲的易于管理和總線拓撲的成本效益。它可以根據具體需求靈活配置，滿足不同網絡環(huán)境的要求?；旌贤負浣Y構通常由多個子網組成，每個子網采用不同的拓撲結構。例如，一個局域網可以由多個星型拓撲連接，并通過總線拓撲連接到主干網絡。局域網硬件設備交換機交換機連接不同設備，例如計算機、打印機、服務器等。交換機通過MAC地址識別連接設備，轉發(fā)數據包。路由器路由器連接不同網絡，例如局域網與互聯網。路由器通過IP地址識別網絡，轉發(fā)數據包到不同的網絡。集線器物理層設備集線器工作在物理層，負責信號的放大和轉發(fā)。廣播機制集線器接收到的數據包會廣播到所有連接的設備，效率較低。簡單易用集線器結構簡單，價格便宜，配置方便。局限性集線器不支持地址識別，無法進行流量控制，安全性較低。交換機1數據轉發(fā)交換機能夠根據數據包中的目的MAC地址，將數據包轉發(fā)到正確的目的地。2沖突域隔離交換機將網絡劃分為多個沖突域，減少網絡沖突，提高網絡性能。3帶寬管理交換機可以分配帶寬，為不同的用戶或應用程序提供不同的網絡帶寬資源。4網絡管理交換機提供網絡管理功能，方便管理員監(jiān)控網絡狀況，配置網絡設備。路由器連接網絡路由器是連接不同網絡的設備，可以將數據包從一個網絡轉發(fā)到另一個網絡。網絡地址轉換路由器可以將私有網絡地址轉換為公網地址，以便不同網絡之間進行通信。網絡安全路由器可以通過防火墻等功能來防止網絡攻擊，保護網絡安全。無線網絡路由器可以支持無線網絡，方便用戶使用移動設備訪問互聯網。計算機網卡物理層接口網卡負責將計算機內部的數字信號轉換為電信號，并通過網絡線纜傳輸到其他設備。數據傳輸網卡負責接收來自網絡的數據，并將其轉換為計算機能夠理解的數字信號，進而傳遞給操作系統(tǒng)和應用程序。MAC地址網卡具有唯一的MAC地址，用于在網絡中識別和區(qū)分不同的計算機。局域網通信原理局域網通信原理是理解局域網如何運作的核心。它描述了數據在網絡中的傳輸方式，以及設備之間如何互相通信。1數據幀數據包被封裝成數據幀，包含源地址、目標地址和數據內容2物理層物理層負責數據在網絡介質上的傳輸，例如電信號或光信號3數據鏈路層數據鏈路層負責數據幀的傳輸，確保數據幀的可靠傳輸4網絡層網絡層負責數據包的路由，將數據包從源節(jié)點路由到目標節(jié)點5傳輸層傳輸層負責數據的可靠傳輸，確保數據按順序到達目標節(jié)點數據幀在網絡中傳輸，經過物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層，最終到達目標節(jié)點。協議和標準網絡協議網絡協議定義了網絡設備之間通信的規(guī)則和格式，確保信息能夠正確傳輸和接收。標準化組織IEEE、ISO等機構制定了網絡標準，確保不同廠商的設備能夠互操作，促進網絡技術發(fā)展。常見協議TCP/IP、Ethernet、Wi-Fi等協議是局域網中廣泛應用的標準，為數據傳輸提供了可靠性和安全性。接入方式有線接入有線接入是通過網線連接到網絡，速度快，穩(wěn)定性高。例如，使用網線連接到交換機，路由器或其他設備。無線接入無線接入是通過無線網絡連接到網絡，方便靈活，但速度和穩(wěn)定性不如有線接入。例如，使用無線路由器，無線網卡連接到網絡。數據鏈路層協議11.介質訪問控制數據鏈路層負責管理網絡介質的訪問，確保不同設備之間的數據傳輸不會沖突。22.幀封裝數據鏈路層將來自網絡層的數據封裝成幀，并添加必要的幀頭和幀尾信息。33.差錯控制數據鏈路層使用校驗和等方法來檢測和糾正傳輸過程中的錯誤，確保數據的可靠性。44.流量控制數據鏈路層通過流量控制機制來調節(jié)數據傳輸速率，防止接收方被數據淹沒。物理層協議RJ-45連接器RJ-45連接器是局域網中常用的物理層接口，用于連接網絡設備和網線。以太網線以太網線是局域網中常用的傳輸介質，用于傳輸數據信號。雙絞線雙絞線是常用的以太網線纜類型，它由兩根相互纏繞的導線組成，可以有效地減少信號干擾。光纖光纖是一種高速、低損耗的傳輸介質，適用于高速局域網和長距離網絡連接。局域網應用案例校園網校園網連接校園內的所有計算機設備，方便學生學習和老師教學。企業(yè)局域網企業(yè)局域網可以共享資源，提高工作效率，方便信息管理。家庭網絡家庭網絡可以連接家庭成員的計算機，方便文件共享，享受家庭娛樂。校園網校園網是學校內部的局域網，連接學校的計算機、服務器和其他網絡設備。校園網提供各種服務，包括網絡教學、科研、管理、娛樂等。校園網通常采用星型拓撲結構，使用交換機連接各個節(jié)點。企業(yè)局域網企業(yè)局域網是企業(yè)內部的網絡，連接了公司內部的所有計算機、服務器、打印機等設備，方便員工共享資源、進行內部通信和協作。企業(yè)局域網應用廣泛，例如文件共享、電子郵件、視頻會議、數據庫訪問等，為企業(yè)的日常運營提供技術支撐。家庭網絡家庭網絡使用越來越普遍，主要用于連接家庭成員的個人電腦，平板電腦，手機等設備。家庭網絡通常采用無線路由器，可以方便地連接多個設備，并提供互聯網接入。家庭網絡還可以通過智能家居設備實現自動化控制，例如智能燈，智能門鎖，智能音箱等。局域網的發(fā)展趨勢11.高速化隨著網絡技術的發(fā)展，局域網的傳輸速度不斷提高，例如千兆以太網、萬兆以太網等技術的應用，使得局域網能夠支持更高帶寬的應用需求。22.無線化無線局域網（WLAN）技術的應用越來越廣泛，Wi-Fi6等新一代無線標準的出現，提供了更高速率、更低延遲的無線連接體驗。33.云化云計算技術的普及，使得局域網與云平臺的整合成為趨勢，例如云存儲、云備份、云桌面等應用，將為局域網提供更靈活、更便捷的服務。44.智能化物聯網、人工智能等技術的應用，使得局域網越來越智能化，能夠更好地支持各種智能設備的接入和應用。5G時代的局域網高速率，低延遲5G技術帶來更高的帶寬和更低的延遲，使局域網能夠以更快速度傳輸數據，支持更多設備同時連接。萬物互聯5G擴展了局域網連接范圍，支持更多類型設備接入，推動物聯網、智慧城市等應用發(fā)展。智能化升級5G支持云計算、邊緣計算，將推動局域網智能化升級，例如工業(yè)自動化、智能家居。物聯網時代的局域網連接萬物物聯網將各種設備連接到網絡，實現互聯互通。智能應用通過傳感器、執(zhí)行器和智能算法，實現智能家居、智慧城市等應用。安全挑戰(zhàn)數據安全和隱私保護是物聯網發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。云