第1章 计算机网络教案22(8)

–为10Mbps局域网、100Mbps局域网、千兆局域网等

4.1.3 －局域网的技术特点 4.2 局域网的拓扑结构 4.2.1 网络拓扑结构的概念 4.2.2 星形拓扑结构 4.2.3 总线形拓扑结构 4.2.4 环形拓扑结构 4.2.5 树形拓扑结构

4.2.1 － 网络拓扑结构的概念

?局域网的拓扑结构

–源于几何学

–将局域网中的结点抽象成点，将通信线路抽象成线，通过点和线之间的几何关系来表示网络

结构，即网络形状

?局域网的拓扑结构有星形、总线、环形和树形

4.2.1 －逻辑拓扑和物理拓扑结构

?逻辑拓扑结构

–指计算机网络中信息流动的逻辑关系

?物理拓扑结构

–指计算机网络各个组成部分之间的物理连接关系

?具有相同逻辑拓扑结构的计算机网络可以具有不同的物理拓扑结构 ?具有相同物理拓扑结构的计算机网络可以具有不同的逻辑拓扑结构

4.2.2 －星形拓扑结构 4.2.2 －星形拓扑结构

?优点 –中央结点

–结构简单，易维护管理和故障判别 –可扩展，传输快

–共享能力差，线路利用率低 ? 缺点

– 对中心结点的可靠性和冗余度要求很高

4.2.3 －总线形拓扑结构 4.2.3 －总线形拓扑结构

?优点

–电缆长度短，成本低，易于布线和维护

–结构简单 ? 缺点

– 故障的诊断比较困难 – 扩展 困难

4.2.4 － 环形拓扑结构 4.2.4 － 环形拓扑结构

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?优点

–信息在环型网络中按一个特定的方向流动 ，简化了路径的选择 –非常适合于光纤

? 缺点

– 对环接口的要求很高

– 任何结点的故障都会对网络造成影响

4.2.5 － 树形拓扑结构 4.2.5 － 树形拓扑结构

?优点

–网络成本低，结构比较简单，扩充方便、灵活，寻址方便 –通信线路连接简单 –维护方便

? 缺点

– 对根结点的依赖性太大，可靠性低 – 根结点发生故障，全网就不能工作

4.3 局域网的体系结构 4.3.1 局域网的参考模型 4.3.2 IEEE 802标准

4.3.1 －局域网的参考模型 4.3.2 － IEEE 802标准

?IEEE在 1980年2月成立局域网标准委员会，简称IEEE802委员会 ?LLC层 Logic Link Control

–向高层提供一个或多个逻辑接口 （SAP）

?MAC层 Media Access Control

– 提供多个可供选择的媒体访问控制方式

– 如CSMA/CD ，Token Ring ，Token Bus 等

4.3.2 － IEEE 802标准

4.4 共享介质局域网的介质访问控制机制 4.4.1 以太网的介质访问控制方法 4.4.2 令牌环网的介质访问控制方法 4.4.3 令牌总线网的介质访问控制方法 4.4.4 无线网的介质访问控制方法

4.4.1 － 以太网的介质访问控制方法

?IEEE802.3标准

?对应OSI RM的最低两层

?详细描述总线拓扑结构CSMA/CD介质访问控制方法，物理收发信号（PLS）子层的服务规范

以及物理层的逻辑、电器和机械特性等

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4.4.1 －基带传输与宽带传输

?基带传输

– 10Base5、 10Base2、 10BaseT – 100Base5、100 baseT

? 宽带传输

– 10Broad36 ， 模拟信号PSK 编码

? 中继器可以增加传输距离

4.4.1 － IEEE802.3帧格式

?信息在以太网中最小的传输单位是―帧‖

4.4.1 － CSMA/CD原理

?CSMA/CD

– Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

?载波侦听多路访问，冲突检测 ?随机争用，多结点共享总线

?先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发

4.4.1 － CSMA/CD原理示例

4.4.1 － CSMA/CD数据帧长度限制

?其中：冲突检测时间为信号在网络中最远距离上的来回 ?否则在发送帧结束后才能得到冲突。

4.4.2 令牌环网的介质访问控制方法

?令牌环 Token Ring于1969年贝尔实验室提出 ?IEEE 802.5标准 ?局域网标准

?电缆、TCU串成环，环路中可加入中继器延长长度 ?物理层采用曼彻斯特编码

4.4.2 － IEEE 802.5参考模型 4.4.2 －令牌环工作示意图

4.4.3 令牌总线网的介质访问控制方法 4.4.4 －无线网的介质访问控制方法

?WLAN，传输介质采用无线电波、激光、红外线等 ?IEEE802.11标准

?无线站：PC机+无线网卡

?接入点：无线输出（入）口+有线网络接口（802.3），网桥、路由器、网关4.4.4 － IEEE802.11标准系列 4.4.4 －“隐蔽站” 4.4.4 － “暴露站”

4.4.4 － CSMA/CA原理

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?CSMA/CA

– Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

?载波侦听多路访问，冲突避免

?先听、发RTS帧、接收端回复CTS帧、发送数据、等待回音ACK、未确认重发

4.4.4 － CSMA/CA工作原理 4.5 交换式局域网与虚拟局域网 4.5.1 交换式局域网 4.5.2 虚拟局域网

4.5.1 － 交换式局域网

?Switched Ethernet

?共享介质方式改为交换方式 ?网络流量限制在端到端

?核心设备为局域网交换机，Switch Hub ?针对某类局域网而设计

4.5.1 －交换式以太网的优点

?保留原以太网基础设施，节省升级费用 ?网络分段，重组

?技术成熟，高低速自适应 ?全双工、速度快 ?多通道，冲突减少

4.5.1 －局域网交换机

?对称和不对称的交换机

–对称交换机用相同的带宽在端口之间提供交换连接 –不对称交换机在不同带宽的端口间提供了交换连接

? 交换方式

– 直通方式

– 存储- 转发方式

4.5.2 － 虚拟局域网

?VLAN是一种逻辑网络，由分布在不同物理网段的结点组成，形成一独立的广播域 ?实际网络环境中，往往按业务范围和信息需求组建逻辑工作组

4.5.2 －虚拟局域网结构

4.5.2 － VLAN原理及实现方法

?VLAN是以交换以太网为基础的，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID将用

户划分为更小的工作组，每个工作组就是一个虚拟局域网

–基于端口实现的VLAN –基于MAC地址的VLAN –基于第三层协议的VLAN –基于策略的VLAN

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4.6 局域网组网技术 4.6.1 以太网标准

4.6.2 10M以太网组网技术 4.6.3 高速以太网组网技术 4.6.4 常用的环型网组网技术

4.6.1 － 以太网标准

4.6.2 － 10M以太网组网技术

?10Base5 粗电缆 ?10Base2 细电缆 ?10BaseT 双绞线

4.6.2 －10Base5组网技术

?是IEEE802.3中最早定义的以太网标准，也叫粗缆以太网 ?组成

–同轴电缆、网卡、收发器以及收发器（AUI）电缆

?传输距离

– 单缆最长距离500米，最多4个中继器，网络最长距离2500米

?最多结点数

–每段最多支持100个结点 ，网络结点最多为300个

4.6.2 －“5-4-3”原则

?为了减少冲突，保证网络性能

?即最多使用4个转发器连接5个网段，其中只有3个网段可以连接结点，其余的网段仅用作加

长距离。

4.6.2 －“5-4-3”原则

4.6.2 －10Base2组网技术

?也叫细缆以太网，因其价格比较低廉故又被称为―廉价网‖ ?组成

–网卡（带BNC头）、细同轴电缆和BNC-T型连接器

?传输距离

– 单缆最长距离185米，最多4个中继器，网络的最大长度为925米，网络结点最多为90个

?BNC-T型连接器

–外表为―T‖型，有三个接口，一个连接网卡，另外两个分别连接电缆

4.6.2 － 10BaseT组网技术

?又称双绞线以太网，是一种传输介质采用非屏蔽双绞线（UTP）的星型局域网 ?组成

– 带RJ-45口以太网卡、集线器Hub、3类、5类UTP、RJ-45连接头

?组网方式

– 单集线器结构、多集线器级连结构、堆叠式集线器结构

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