局域网技术与应用.pptx

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1、,局域网技术与应用,计算机网络与应用,局域网技术与应用,1局域网的特点,（1）覆盖的地理范围较小；（2）数据传输速率高；（3）支持点对点或多点通信，实现数据通信和资源的共享；（4）传输质量较好，误码率低；（5）支持多种传输介质，具有较高的性能价格比；（6）可靠性高，易于组建、安装、维护和扩充。,2局域网的分类,（1）按拓扑结构可分为星型网、环型网、总线网等。（2）按传输介质可分为同轴电缆、双绞线、光纤和无线局域网等。（3）按介质访问方式可分为以太网、令牌环网、FDDI网、ATM网等。（4）按数据传输速率分为十兆网、百兆网、千兆网等。,1.1.1 局域网的特点与分类,1.1 计算机局域网概述,1

2、.1.2 局域网的基本组成,1.1 计算机局域网概述（2）,1网络服务器,网络服务器是连接在局域网上的一台计算机，也是一个网络节点。该节点的特殊功能是为网络提供各种网络服务和共享资源。网络服务器是网络的核心，它拥有大量可共享的硬件资源和软件资源，并具有管理这些资源和协调网络用户访问资源的能力。,1.1 计算机局域网概述（3）,3网络适配器（网卡）,网络适配器又称网络接口卡（NIC，Network Interface Card），简称网卡。网卡是安装在计算机中的一块电路板，它可以作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过

3、这条通道进行高速数据数据传输。中断号（IRQ）和I/O基本地址是网卡最重要的两项参数。每块网卡上都有一个全球惟一的MAC地址（48 bit），该地址被存放在网卡上的站地址寄存器（PROM）中。,2工作站,工作站是指用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统，通常又被称为客户机（Client）。工作站的主要作用是为网络用户提供一个访问网络服务器、网络共享资源，是与网络中的其他节点交流信息的操作台和前端窗口。,1.1 计算机局域网概述（4）,5传输介质及附属设备,传输介质是通信双方交流信息的物理通道，用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。局域网所使用的传输介质主要是双绞线、同轴电缆

4、和光缆。附属设备随局域网使用的传输介质而定，如双绞线以太网使用的RJ-45连接头（俗称水晶头）、同轴电缆以太就是双绞网使用的BNC插头、T型插头、终端匹配器、增音器等。,4网络设备,网络设备是集线器（HUB）、中继器（Repeater）、交换机(Switch)等网络连接设备和网桥（Bridge）、路由器（Router）等网间互连设备的统称，通过这些设备可以把计算机连接起来组成局域网，或将局域网与局域网互连起来，组成更大规模的互联网络。,6网络软件,1IEEE 802标准系列简介,2物理层和数据链路层的主要功能,物理层处理机械、电气、功能和规程等方面的特性，提供建立、维持和断开物理连接的方法，规

5、定比特流的发送与接收、信号的电平编码等。数据链路层分两个子层，介质访问控制（MAC）子层完成带有地址字段和差错校验字段帧的封装与分解工作，进行差错控制，选择媒体访问控制方式，管理链路上的通信等；逻辑链路控制（LLC）子层与OSI模型的数据链路层功能基本相同，并负责流量控制等。,1.1.3 IEEE 802标准,1.1 计算机局域网概述（5）,示意图：与OSI/RM的比较,3LLC帧格式,IEEE 802.2标准定义的LLC帧格式与HDLC的帧格式有点类似，其控制字段的格式和功能完全效仿HDLC的平衡方式制定。LLC帧也分为信息帧、监控帧和无编号帧三类。信息帧主要用于信息数据传输；监控帧主要用于

6、流量控制；无编号帧用于在LLC子层传输控制信号以对逻辑链路进行建立与释放。,1.1 计算机局域网概述（6）,1.2 介质访问控制方式,局域网的拓扑结构对网络的介质访问控制方法有较大的影响，因此，按网络拓扑结构的不同，本节主要介绍IEEE 802微机局域网标准中最常用的三种介质访问控制方法。IEEE 802.3带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD），是目前应用最为广泛的基带总线局域网（以太网）的核心技术。IEEE 802.5令牌环访问控制（Token Ring）。令牌环用于环形拓扑的局域网。IEEE 802.4令牌总线访问控制（Token Bus）。,1.2.1 CSMA/CD访问控制

7、方式,1.2 介质访问控制方式（2）,2冲突检测（CD）,虽然各个节点在发送前对信道的侦听使冲突大大减少，但在某些情况下信道上还是会发生两个以上信号重叠干扰的冲突现象，使数据不能正确地传输和接收。为了确保发送站点在传输数据时能检测到可能存在的冲突，一方面，数据帧的传输时延至少要两倍于传播时延；另一方面，各个节点需要通过其设置的冲突检测器，根据发生“碰撞”时网络电压会升高的原理，来检测网络中是否发生了冲突。,1载波侦听与多路访问（CSMA）,在总线局域网中，任何两个节点之间要传送数据都要经过一条总线，因此，网络中的某个节点在发送数据之前，应该先判断线路上有无数据信号正在传输，以免总线正“忙”时再

8、向总线上发送数据而导致信号重叠，造成冲突。我们把查看信道上有无数字信号正在传输称为“载波侦听”；而把同时有多个节点在侦听信道是否空闲和发送数据称为“多路访问”。,1.2 介质访问控制方式（3）,4IEEE 802.3 MAC帧格式,MAC帧是在MAC子层实体之间交换的协议数据单元，IEEE 802.3 MAC帧格式,3CSMA/CD方法,CSMA/CD方法可概括为：先听后发 边听边发 冲突停止 随机延迟后重发,请注意：CSMA/CD方法只是检测碰撞的发生并停止数据的传送，而没有能力将已经发生碰撞的数据更正成原始的正确数据；Ethernet网卡上已经具备了CSMA/CD方法的这些功能，所以只要用

9、户选用了Ethernet网卡，就不必专门设置和选择这种介质访问控制方法了。,1.2.2 令牌环访问控制方式,1.2 介质访问控制方式（4）,1令牌环的结构,令牌环（Token Ring）在物理上是一个由一系列环接口和这些接口间的点点链路构成的闭合环路，各站点都通过环接口连接到环路上。,1.2 介质访问控制方式（5）,2令牌环的操作过程,（1）当网络空闲时，只有一个令牌在环路上绕行。令牌是一个特殊的比特模式，其中包含了1位“令牌/数据帧”标志位。标志位为“0”表示该令牌是可用的空令牌；标志位为“1”表示有站点正占用令牌在发送数据帧。（2）当一个站点要发送数据时，必须等待并获得一个令牌，将令牌的标

10、志位置为“1”，随后便可发送数据。（3）环路中的每个站点边转发数据，边检查数据帧中的目的地址，若为本站点的地址，便读取其中所携带的数据。（4）数据帧绕环一周返回时，发送站将其从环路上撤消。同时根据返回的有关信息确定所传数据是否已被接收站点正确接收。如果有错则重发存于缓冲区中的待确定帧；否则释放缓冲区中的待确认帧。（5）发送站点完成数据发送后，重新产生一个令牌传至下一站点，以使其它站点获得发送数据帧的许可权。,1.2 介质访问控制方式（6）,3令牌环的特点,令牌环网在轻负荷时，由于存在等待令牌的时间，故效率较低；但在重负荷时，各个站点公平访问，而且效率高。,4IEEE 802.5 MAC帧格式,

11、1.2.3 令牌总线访问控制方式,1.2 介质访问控制方式（7）,1令牌总线的基本工作原理,令牌总线访问控制是将局域网物理总线上的站点构成一个逻辑环，每一个站点都在一个有序的序列中被指定一个逻辑位置，序列中最后一个站点的后面又跟着第一个站点。每个站点都知道在它之前的前趋站和在它之后的后继站的标识。令牌总线网在物理上是一个总线结构的局域网，但帧在总线上是按某个确定的方向传输的，从而在逻辑上形成了环形局域网结构。,1.2 介质访问控制方式（8）,2令牌总线的特点,3IEEE 802.4 MAC帧格式,（1）由于只有收到令牌帧的站点才能将信息帧送到总线上，所以不会发生冲突。（2）令牌总线上的所有站点

12、接收到令牌的过程在逻辑上是顺序依次进行的，所以站点之间有公平的访问权。（3）令牌总线上的每个站点传输前必须等待的时间总量是“确定”的。（4）令牌总线访问控制还提供了不同的服务级别，即不同的优先级。,1.3.1 组建局域网时应考虑的主要因素,1.3 以太网组网实用技术,2设计一个网络拓扑时应考虑的具体因素,（1）分段能力。设计合理的网络拓扑应具有分裂成较小网段的能力，这样可以改善网络的支持能力和可靠性。（2）诊断和故障检测能力。（3）带宽。带宽直接关系到网络传输介质的通信质量。成功的传输设计应避免数据的瓶颈问题和数据的碰撞、阻塞等现象。（4）可管理性。确保能控制用户及其应用程序的存取、安全保密和

13、管理。（5）桥接能力。成功的网络拓扑在设计时，还应考虑到未来网络的发展，允许附加新的局域网、小型机和大型机接入网络。（6）扩展和维护能力。,1局域网设计与连网时应考虑的两个重要因素,（1）网络节点的布局（即网络拓扑结构）。（2）传输介质。,1.3.2 常用以太网产品标准,1.3 以太网组网实用技术（2),以太网（Ethernet）已成为世界上应用最为广泛的局域网。以太网的拓扑结构是总线形，这是根据它的逻辑结构定义的，其使用的介质访问控制方法是“争用型”CSMA/CD。所谓逻辑结构是指局域网内的节点关系与介质访问控制方法；物理结构指的是局域网的外部连接形式。在以太网中，逻辑结构和物理结构的拓扑结

14、构有可能不同，如10/100BASE-T的逻辑结构是总线形的，但其物理结构是星形的。下表是常用的以太网产品标准及其主要参数。,1.3.3 粗缆以太网（10 BASE 5）,1.3 以太网组网实用技术(3),以太网卡提供15针AUI接口；收发器电缆采用78的6对屏蔽双绞线电缆；收发器使用标准N系列插件与粗同轴电缆连接；粗同轴电缆两端接50终端匹配器，以防信号的反射；每个网段最远距离500m；一个以太网最多可以有5段，即电缆最大距离为2500m；工作站最小间距为2.5m；收发器电缆最长距离50m。,1粗缆以太网的结构与主要技术参数,粗缆以太网（10BASE 5）采用RG-11 50同轴电缆作为传输

15、介质，规定每个网上工作站均通过网络接口板（AUI接口）、收发器电缆（AUI cable）和收发器（transceiver）与总线相连。,1.3 以太网组网实用技术(4),3粗缆以太网的主要特点,可靠性高，抗干扰能力强，作用距离长，并且适用于较恶劣的环境；但粗缆线较贵，而且要求每个工作站都配置一个外部收发器和收发器电缆，因而成本较高、网络投资大。,2粗缆以太网的硬件基本配置,网卡每个节点需要一块带有15针AUI(DIX)接口的网卡。收发器每个节点需要一个外部收发器（带AUI接口）。收发器同轴电缆即AUI电缆，用于节点中网卡与收发器的连接。电缆系统包括RG-11 50同轴电缆以及N系列的电缆连接头

16、、桶型连接器和终端匹配器。中继器当工作站数目多于100个或需要的段长度超过500m时，应采用支持AUI(DIX)接口的中继器（Repeater）来延长距离。中继器的作用是接收、放大、整形和转发网络信息，也可以用于主干段上实现网络分支。,1.3.4 细缆以太网（10 BASE 2）,1.3 以太网组网实用技术(5),每个电缆段的最大长度为185m，最多使用4个中继器，所以细缆的最大长度为925m；连入细缆以太网一段中的节点数最多为30个；两个相邻的BNC-T型连接器的距离应是0.5m或它的整数倍；每个段的两端都必须安装一个终端匹配器，并有一端应接地；BNC-T型连接器与网卡上的BNC接口必须直接

17、连接，中间不得接入任何电缆。,1细缆以太网的结构与主要技术参数,细缆以太网（10BASE 2）采用RG-58A/U 50的细同轴电缆作为传输介质，网络中每个节点通过BNC-T型连接器连入网内。,1.3 以太网组网实用技术(6),3细缆以太网的主要特点,与粗缆连接方式相比，细缆以太网的主要特点是造价低廉、安装容易。但由于缆段中连入多个BNC-T型连接器，存在着多个BNC连接头和BNC-T型连接器的连接点，实践经验表明其线路连接上的故障率较高，不便查找和维护，而且某个站点的接头故障还有可能导致整个网络瘫痪，使系统的可靠性受到影响。,2细缆以太网的硬件基本配置,网卡每个节点需要一块提供BNC接口的E

18、thernet网卡。BNC-T型连接器即BNC接口，每个节点通过BNC-T型连接器连入网内。电缆系统包括RG-58A/U 50细同轴电缆以及BNC电缆连接器、桶型连接器、终端匹配器。中继器当一个细缆以太网电缆段长度超过185m，或工作站个数多于30个时，可以采用支持BNC接口的中继器来延长距离，或增加节点个数。,1.3.5 双绞线以太网（10 BASE-T）,1.3 以太网组网实用技术(7),1双绞线以太网的结构与主要技术参数,双绞线的两端装有RJ-45型接头，分别连接集线器和节点网卡上的RJ-45端口，它们之间的最大距离为100m；连接节点的数目取决于HUB上的RJ-45端口数，通常一个HU

19、B有4、8、12、16、24或32个端口。,单集线器的10BASE-T网络结构,1.3 以太网组网实用技术(8),3双绞线以太网的主要特点,双绞线以太网的主要优点是：（1）检测故障容易；（2）网络组建、管理方便灵活；（3）网络的扩充极为方便；（4）成本较低。,2双绞线以太网的硬件基本配置,集线器（HUB）HUB的组网功能主要是提供多个RJ-45接口支持多个工作站入网或通过双绞线级联，以及提供AUI、BNC、光纤接口实现与粗缆以太网、细缆以太网、光纤主干线相连。网卡每个节点需要一块提供RJ-45接口的网卡。电缆系统10BASE-T标准要求使用3类4芯的非屏蔽双绞线，每条双绞线的两端必须装有RJ-

20、45型接头，用于网卡与HUB，以及HUB之间的连接。,双绞线以太网的主要缺点是：（1）中央节点负荷过重，HUB出现故障时可能导致整个网络的瘫痪；（2）双绞线的抗干扰能力弱；（3）通信线路利用率低。,1.4.1 快速以太网（Fast Ethernet）,1.4 快速局域网技术,1100BASE-TX 由10BASE-T派生出来的无屏蔽双绞线方案。2100BASE-FX 光纤介质快速以太网。3100BASE-T4 3类无屏蔽双绞线方案。,IEEE 802.3u快速以太网采用与以太网相同的标准协议，它保留以太网的帧格式、流量控制、链路层管理，仍然使用在IEEE 802.3中描述的CSMA/CD介质访

21、问方法，它与IEEE 802.3以太网完全兼容，而传输速率却达到了100Mbps。快速以太网能运行在多数网络电缆上（3、4、5类无屏蔽双绞线），而且它还具有技术成熟、传输速率高、价格便宜、易升级、易扩展、能与传统以太网无缝连接等优势。但是，快速以太网也有它的不足之处：高速带来了距离的损失，两个节点之间的距离必须小于205m；快速以太网仍然是共享媒体、共享网络带宽，而且它还不能提供质量保证服务（QOS），所以不适合多媒体传输和对时延要求比较严格的场合。,1.4.2 交换式以太网（Switching Ethernet）,1.4 快速局域网技术(2),2交换式局域网的特点,（1）独占传输通道，独占带

22、宽。（2）允许多对站点同时通信。（3）灵活的接口速度。（4）高度的可扩充性和网络延展性。（5）易于管理、便于调整网络负载的分布，有效地利用网络带宽。（6）可以与现有网络兼容。（7）互连不同标准的局域网。,1传统局域网存在的问题,以太网、快速以太网、FDDI和令牌环网常被称为传统局域网，它们都是共享介质、共享带宽的共享式局域网。交换式局域网技术能够解决共享式局域网所带来的网络效率低、不能提供足够的网络带宽和网络不易扩展等一系列问题，它从根本上改变了共享式局域网的结构，解决了带宽瓶颈问题。,1.4 快速局域网技术(3),3交换式以太网组网实例,用户可以根据各工作站对带宽的需求、网络传输的瓶颈等，使

23、用不同种类的交换机来组成各种交换式快速以太网，常见的组网方案有：（1）利用100M/10Mbps交换机和10Mbps工作站组网；,（2）利用带有部分10Mbps端口的100Mbps交换机组网；（3）利用一个100BASE-T交换机和多个100BASE-T共享式集线器组网；（4）利用多个100BASE-T交换机和多个100BASE-T共享式集线器组网；（5）利用多个100BASE-T交换机组网。,1.4.3 千兆以太网（Gigabit Ethernet）,1.4 快速局域网技术(4),2千兆以太网标准,1998年6月，802.3z工作组完成了IEEE 802.3z标准，下表对千兆以太网和其他以太

24、网进行了比较。,1概述,千兆以太网是提供1000Mbps数据传输速率的以太网，与10Mbps以太网和100Mbps快速以太网完全兼容，其优势在于为了支持不断增长的带宽需求，在网络物理层采用了快速光纤连接，同时也带来了性能的提升。,1.4 快速局域网技术(5),4千兆以太网的应用,为网络主干得到应用，对于建筑物与建筑物之间较长距离的连接则采用光纤，若用于较短距离的连接就采用铜线。（2）用于交换机至服务器，可提高访问服务器资源的速度。（3）千兆以太网将会用于工作组和桌面这一级；千兆以太网交换机将会替代老式交换机进入骨干网，在交换结构中占主导地位。,3千兆以太网的技术优势,（1）较高的性能价格比。（

25、2）技术简单，建设与维护方便、容易。（3）从以太网、快速以太网可以无缝升级到千兆以太网。,（1）在交换机到交换机的连接中作,1.4.4 异步传输模式（ATM）,1.4 快速局域网技术(6),2ATM的特点,（1）面向连接的分组交换技术，综合了电路交换和分组交换的优点。（2）以小的、固定长的信元为基本传输单位。（3）允许声音、视频、数据等多种业务信息在同一条物理链路上传输。,1概述,ATM（Asynchronous Transfer Mode）意指异步传输模式，它是为高速数据传输和通过公共网或专用网传输多种业务数据而设计的，是一种以小的、固定长的包为传输单位（信元，cell），面向连接的分组交换

26、技术。,（4）数据传输速率高，一般为25Mbps20Gbps。（5）星型拓扑结构，并可以构造网状拓扑结构。（6）提供质量保证QOS服务。（7）能实现LAN和WAN的无缝连接。（8）传输介质可以是光纤或双绞线。（9）通过局域网仿真，可与以太、令牌环网共存。,3ATM的基本技术,（1）信元交换。（2）面向连接。,1.1.5 光纤分布数据接口（FDDI）,1.4 快速局域网技术(7),1FDDI的性能,用光纤作为媒体的局域网技术主要是光纤分布数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）。FDDI的逻辑拓扑结构是一个环，更确切地说是逻辑计数循环环（Logical

27、 Counter Rotating Ring），其物理拓扑结构可以是环形、带树形的环或带星形的环。,1.4 快速局域网技术(8),3时钟同步偏移问题,FDDI标准规定使用分布式时钟方案，即在每个站点都配有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器数据时钟是按输入信号的时钟确定的，而从缓冲器输出的信号时钟则根据站点的时钟确定，这种方案使环路内中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。,2FDDI中的数据编码,FDDI中采用4B/5B编码，每4位数据编码成5位符号。为得到信号同步，可以采用二级编码的方法，即先按4B/5B编码，然后利用一种称为倒相的不归零制NRZI编码。,1.4 快速局域网技术(9),5FD

28、DI的基本组成,（1）FDDI的物理层（2）FDDI的数据链路层,4FDDI MAC帧格式,FDDI标准以MAC实体间交换的MAC符号来表示帧结构，每个MAC符号对应4个比特，这是因为在FDDI物理层中，数据是以4位为单位来传输的。,1.5.1 网络互连概述,1.5 网络互连,2网络互连的应用,延长局域网的网络长度。提高网络效率和网络性能。建立一个完整的校园网或企业网。实现更大范围甚至全球范围的资源共享和信息交流。,1网络互连的基本概念,计算机网络互连是利用网络互连设备及相应的技术措施和协议把两个或两个以上的计算机网络连接起来，形成更大的网络，以实现更广泛的资源共享和信息交流。,3网络互连的基

29、本要求,在要求互连的网络间至少有一条物理链路。为网络间通信提供路径选择和数据交换功能。在不修改各网络原有结构和协议的前提下，利用网间互连设备协调和适配各个网络的差异。在网络互连时，应尽量避免由于互连而降低网内的通信性能。使用相同的网间互联协议。,1.5.2 网络互连的基本方式,1.5 网络互连(2),1通过中继系统实现网络互连,（1）结点级互连（右图所示）。（2）主机级互连（下图所示）。,1.5.2 网络互连的基本方式,1.5 网络互连(3),数据在从源网络到目的网络的传输过程中，仅需进行两次协议转换：一次把源网络协议转换为互联网协议；另一次是当数据到达目的网络时，再把互联网协议转换为目的网络

30、协议。,2通过互联网进行网络互连,当要互连的网络数目较多时，一个较为简便的做法是：先用网关构成一个互联网，并为该互联网制定一个大家所共同遵守的数据格式，然后再把各个网络连接与每个网关上。,1.5.3 网络互连设备,1.5 网络互连(4),1中继器（Repeater）,中继器又称转发器，是最简单的网间连接设备，其主要作用是连接两个（或多个）网络段，对信号进行中继放大（接收并再生）后按原方向传递。中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段，以达到扩展网络连接距离和扩充工作站数量的目的。中继器实现网络在物理层上的连接，它对于高层协议是完全透明的，但可以用来连接不同的物理介质，并在各种物理介质中传

31、输数据包。中继器的主要优点是安装简单、使用方便、价格相对低廉，但它不能提供网段之间的隔离功能，通过它连接起来的网络在逻辑上是同一个网络。在选择中继器时应注意两个参数：连接网段的接口类型（如BNC、RJ-45等）和拟扩展的距离。集线器（HUB）是一种特殊的中继器，它是一种多端口中继器，用于连接双绞线介质或光纤介质以太网系统，是组成10BASE-T、100BASE-T或10BASE-F、100BASE-F以太网的核心设备。,1.5 网络互连(5),2网桥（Bridge）,网桥可以使具有不同网卡、不同传输介质和不同拓扑结构的网络连接在一起，如以太网和令牌环网之间的连接。网桥除了具有信号放大和整形的功

32、能外，还具有缓冲、过滤和格式变换等功能。网桥可以起隔离网络的作用，即网桥将局域网分段成子网。网桥工作在OSI模型的第二层，即能实现两个网络在数据链路层的连接。网桥的特点是：（1）同结构网络的的互连。（2）不受定时特性的限制，可互连范围较大的网络。（3）可起到隔离错误信息的作用，保证网络的安全。（4）可增加网上工作站的数目。从硬件配置的位置来分，网桥分为内部网桥（内桥）和外部网桥（外桥）两种。,1.5 网络互连(6),3交换机（Switch）,交换机是构成交换式局域网的核心设备，与传统的共享式集线器相比，交换机能为每个端口提供专用的带宽，从根本上解决了传统局域网所存在的带宽问题。交换机有两个主要

33、功能，一是在发送节点和接收节点之间建立建立一条虚连接；二是转发数据帧。交换机类似于网桥，工作在OSI模型的第二层，通常把基于数据链路层的交换称为“二层交换”。因此，交换机本质上是一个多端口网桥。但交换机和网桥也有不同之处，它们的主要区别有：（1）交换机用硬件实现数据交换，而网桥使用软件实现数据交换。（2）交换机能提供不同速率的端口，连接不同带宽的局域网。（3）交换机比网桥提供更多和更高密度的端口。（4）交换机除了支持存储转发模式外，还提供一种直通模式，而网桥仅支持存储转发模式的数据交换。目前开发出的三层、四层甚至多层交换设备能完成更高层的交换功能，它们把路由功能和交换功能结合起来，使网络具有更

34、好的性能，更快的速度和更高的带宽。,1.5 网络互连(7),4路由器（Router）,路由器是实现不同类型网络，即异构网络互连的重要设备。路由器工作在OSI模型的第三层，也就是说在网络层实现数据包的存储与转发，从而把众多的网络连接成一个大型网络。,路由器的基本功能：（1）路由选择；（2）网络分段；（3）流量控制；（4）网络管理。,路由器除了适用于局域网之间互联之外，也可用于实现局域网和广域网的互联。从硬件配置的位置来分，路由器可分为内部路由器和外部路由器；从路由表的管理角度来说，路由器可分为静态路由器和动态路由器；按地理位置来分，路由器可分为近程路由器和远程路由器。,1.5 网络互连(8),5

35、网关（Gateway）,网关又称信关，是一种最复杂、功能最强的网络连接部件，也是国际互连网连接的关键部件。网关可由PC或小型机作为硬件平台，通过运行相应的网关软件来实现特定的网关功能，也可以设计专门的硬件和软件，成为专门的网关产品。网关工作在OSI模型的高三层（即会话层、表示层和应用层），所以它比路由器和网桥更为复杂，除了具有路由器的全部功能之外，还能为互联网络的双方提供高层协议的转换服务，即能够连接两个高层协议完全不同的网络，从这个意义上说，网关也称为“协议转换器”。网关是局域网和广域网连接的首选设备，其最为常见的用途是在高层协议不相同的网络之间充当“翻译”，即提供协议的转换。此外，网关都是

36、针对特定的网络互连环境而设计的，不存在通用的网关。这主要是因为网关协议转换是针对特殊的应用协议，如远程登录、文件传输、E-mail等，不存在针对所有应用协议的通用协议转换。,1.6.1 虚拟局域网（VLAN）,1.6 虚拟局域网和无线局域网,1概述,虚拟网络是指网络设备具有“虚拟”地重新配置网络的能力，而无需干预或重新修改实际的网络拓扑结构。虚拟网在逻辑上相当于OSI模型第二层的广播域，它与具体的物理网及地理位置无关。虚拟网络是在整个网络中通过网络交换设备建立虚拟工作组，而虚拟工作组可以包含不同位置的部门和工作组，不必在物理上重新配置任一端口，从而真正实现了网络用户与它们的物理位置无关。,2虚

37、拟网定义,即虚拟网的划分方法，通常有：（1）端口定义。（2）MAC地址定义。（3）网络层定义。（3）IP多点广播组定义。,虚拟网技术可以跨主干实现。跨主干虚拟网也就是交换机之间的虚拟网，其核心问题是如何标识不同的虚拟网成员，实用的方法有三个：信息表、帧标识和时分多路复用。,1.6.2 无线局域网（WLAN）,1.6 虚拟局域网和无线局域网(2),1概述,一般来讲，凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可以称为无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Network）。无线传输的方式有：扩频方式。窄带调制方式。红外线方式。,2无线局域网的组成,控制模块（CM）用户模块（UM）,

38、3无线局域网协议802.11,物理层802.11规定了跳频扩频、直接序列扩频、红外三种物理层实现方法。介质访问控制层802.11使用CSMA/CA作为MAC层的访问控制协议。,1.7.1 常用的局域网操作系统,1.7 局域网操作系统与通信协议(3),网络操作系统是整个网络的核心，是网络环境下的用户与网络资源之间的接口，用以实现对网络的控制和管理，其主要功能是通过各种手段实现网络中的数据传输和通信，为网络客户提供网络资源共享和各种网络服务，以及为用户提供对网络资源的管理、网络系统安全性的管理和维护等。,1UNIX,UNIX出现于20世纪60年代末与70年代初之间，它属于集中式处理的操作系统，也是

39、一套在多任务操作环境上的局域网操作系统，主要应用于超级小型机、大型机和RISC精简指令系统计算机上。由于UNIX一开始就是为多用户、多任务环境而设计的，它在多任务方面有其超越DOS的许多优点。,2NetWare,20世纪80年代起，Novell公司充分吸收UNIX操作系统的多用户、多任务思想，推出了基于Intel系列计算机的网络服务器操作系统NetWare。由于它的设计思想成熟、实用，并实施了开放系统的概念，如文件服务器概念、系统容错技术及开放系统体系结构（OSA），所以NetWare成为当时世界各国局域网操作系统的标准。,1.7 局域网操作系统与通信协议(4),3Windows NT/200

40、0,1996年，随着Windows 95的出台，Microsoft公司又推出了Windows NT 4.0版。Windows NT 4.0可以同时存在“客户机/服务器”结构和“对等式”结构的两种网络模式，在网络功能、操作界面等方面的种种优势，使其应用日益广泛，逐渐取代NetWare的霸主之位。Windows 2000以Windows NT 4.0和Windows 9x操作系统为基础，继承了原有的优点，并增加了许多新的特性和功能，使其在可靠性、可操作性、适应性、安全性和网络功能等方面都得到了加强，适应了21世纪信息技术发展和应用的需要。,4Linux,Linux的发行方式与其他操作系统不同的是，

41、Linux许多组成部分的源代码是免费开放的，任何人都可以通过Internet或其他途径得到它，并可以继续开发，甚至重新发布。Linux可以运行在多种硬件平台上，支持多达32种文件系统(最常用的是EXT2)。用户可以使用所有的网络服务。,1.7.2 局域网操作系统的选择,1.7 局域网操作系统与通信协议(5),1选择局域网操作系统的依据,网络操作系统的选择主要应考虑以下一些因素：（1）符合国际标准和工业标准。（2）可集成性和可扩展性。（3）众多的应用系统支持和良好的开发支持。（4）易于使用、管理和维护。（5）良好的安全性和可靠性保证。,2如何选择小型局域网中的操作系统,在选择小型局域网操作系统时

42、，首先应考虑以下几个问题：（1）系统的安装界面友好，安装过程简单；（2）网络的维护要简便，出现故障时其排除方法和过程也要相对简单；（3）不同操作系统间的兼容性要好，不会因系统不同而影响网络的稳定性；（4）应有广泛的应用软件支持。,1.7.3 常用的局域网通信协议,1.7 局域网操作系统与通信协议(6),1NetBEUI协议,NetBEUI（NetBIOS Extended User Interface，用户扩展接口）是IBM公司于1985年开发完成的一种体积小、效率高、速度快的通信协议，在如今的主流操作系统中，NetBEUI已成为其固有的缺省协议。NetBEUI是专门为由几台到百余台PC所组成

43、的单网段部门级小型局域网而设计的，它不具有跨网段工作的功能，即不具备路由功能。,2IPX/SPX及其兼容协议,IPX/SPX（Internework Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换/顺序包交换）是Novell公司的通信协议集。与NetBEUI形成鲜明对比的是，IPX/SPX显得比较庞大，在复杂的环境下具有很强的适应性。这是因为IPX/SPX在设计一开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大型网络的使用。当接入NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。,1.7 局域网操作系统与通信协议(7),3TC

44、P/IP协议,TCP/IP是目前最常用的一种通信协议，它是Internet的基础协议，也是当今计算机世界里的一个通用协议。在局域网中，TCP/IP最早出现在UNIX系统中，现在几乎所有的厂商和操作系统都开始支持它。TCP/IP具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有的服务器和工作站，而且它与IPX/SPX及其兼容协议一样，也是一种可路由的协议。但TCP/IP使用比NetBEUI和IPX/SPX及其兼容协议相对要复杂一些，需要对“IP地址”“子网掩码”“默认网关”“主机名”等进行配置。Windows 95/98的用户不但可以使用TCP/IP组建对等网，而且可以方便地接入其他服务器。值

45、得注意的是，Windows 95/98工作站如果只安装了TCP/IP协议，是不能直接加入Windows NT域的。虽然该工作站可通过运行在Windows NT服务器上的代理服务器来访问Internet，但却不能通过它登录Windows NT服务器的域。如果要让只安装TCP/IP协议的Windows 95/98用户加入到Windows NT域，还必须在Windows 95/98工作站上安装NetBEUI协议。,1.7.4 局域网通信协议的选择,1.7 局域网操作系统与通信协议(8),在组建局域网时，具体选择哪一种网络通信协议主要取决于网络规模、网络间的兼容性和网络管理等几个方面。,1要选择适合于网络特点的协议,对于小型、单网段的网络，并且对外没有连接的需要，组建网络的目的只是为了简单的文件和设备的共享，所关心的也只是网络的速度，则应该选择占用内存小、带宽利用率高的协议，如NetBEUI。如果网络存在多个网段或要通过路由器相连时，就必须选择IPX/SPX或TCP/IP等协议。对于从NetWare迁移到Windows NT或两种平台共存的情况，IPX/SPX及其兼容协议可提供一个很好的传输环境。如果用户规划的是一个高效率、可互连性和可扩展性的规模较大、结构复杂的网络，那么TCP/IP将是理想的选择。,2尽量少选用网络协议,3注意协议的版本,4注意协议的一致性,谢谢观看！,