第三章 局域网基础
从局域风应用角度看,局域网主要技术特点是:
- 覆盖有限的地理范围
- 具有高数据传输速率(10Mbps~10Gbps)、低误码率的高质量数据传输环境
- 一般属于一个单位所有、易于建立、维护和发展
- 决定快慰黄金 的主要技术要素是:网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法
- 局域网从介质访问控制方法分类:共享介质局域网与交换式局域网
局域网在网络拓扑上主要采用总线型、环型与星型结构、在网络传输介质上主要采用双绞线、同轴电缆与光纤。
总线局域网的介质访问控制方式采用的是共享介质方式。
主要特点:介质访问控制方法是控制多个结点利用公共传输介质发送和接受数据的方法。
星型拓扑中存在中心结点,每个结点通过点与点之间的线路与中心结点连接,任何两结点之间的通信都要通过中心结点转接。
局域网传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信道。
多模光纤
单模光纤(长距离)
共享介质访问控制方式主要为:
- 带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方法
- 令牌总线方法TOKEN BUS
- 令牌环方法 TOKEN RING
IEEE802.2标准定义的共享介质局域网有三类:采用CSMA/CD介质访问控制方法的总线型局域网,采用TOKEN BUS介质访问控制方法的总线型局域网,采用TOKEN RING介质访问控制方法的总线型局域网。
IEEE802参考模型:IEEE802参考模型是美国电气电子工程师协会在1980年2月制订的,称为IEEE802标准,这个标准对应于OSI参考模型的物理和数据琏路层。但它的数据链路层又划分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。
a.802.1标准:包含了局域网体系结构、网络互连、以及网络管理与性能测试。
b.802.2标准:定义了逻辑链路控制(LLC)子层功能及其服务。
c.802.3标准:定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层和物理层规范。
d.802.4标准:定义了令自慰总线(TOKEN BUS)介质访问控制子层与物理层的规范。
e.802.5标准:定义了令牌(TOKEN RING)介质访问控制子层与物理层的规范。
Ethernet的核心技术:带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方法。(随机争机型)
Ethernet物理地址长度48位16个字节,允许分配的Ethernet物理地址有2*47(2的47次方)个。在局域网地址中,标准表示方法为00-60-08。
调整局域网的方案
共享介质局域网可分为EthernetTokenBus TokenRing与FDDI以及在此基础上发展起来的100Mbps Fast Ethernet、1Gbps与10Gbps Gigabit Ethernet。
交换式局域网可分为Switch与ATM LAN,以及在此基础上发展起来的虚拟局域网。
光纤分布式数据接口FDDI是一种以光纤作为传输介质的高速主干网。
FDDI主要技术特点:
- 使用基于IEEE802.5的单令牌的环网介质访问控制MAC协议
- 使用。IEEE802.2协议,与符合IEEE802标准的局域网兼容。
- 数据传输速率为100Mbps,连网的结点数小于等于1000环路长度为100km
- 可以使用双环结构,具有容错能力
- 可以使用多模或童模光纤
- 具有动态分配带宽的能力,能支持同步和异步数据传输。
Gigabit Ethernet传输速率比Fast Ethernet快10倍,达到1000Mbps,将传统的Ethernet每个比特的发送时间由100ns降到1ns.
“端口号/MAC地址映射表”的建立与维护
Ethernet交换机利用“端口/MAC地址映射表“进行数据交换。
根据交换机的帧转发方式,交换机可以分为三类:
- 直接交换方式:优:交换延迟时间短;缺:缺乏差错检测能力,不支持不同输入输出速率的端口之间的帧转发。
- 存储转发交换方式:优:具有帧差错检测能力,并能支持不同输入输出速率的端口之间的帧转发;缺:交换延迟时间将会增长。
- 改进直接捣鬼方式:1与2的结合
局域网交换机的特性:
- 低交换传输延迟
- 高传输带宽
- 允许10Mbps/100Mbps共存,局域网交换机可以支持虚拟局域网服务。
- 用端品定义虚拟局域网的缺点:当用户从一个端口移动到另一个端口时,网络管理者必须对虚拟局域网重新配置。
虚拟网络(VLAN)是建立在交换技术基础上的。
虚拟网络是建立在局域网交换机或ATM交换机上的,它以软件的形式来实现逻辑组的划分与管理,逻辑工作组的结点组成不受物理位限制。
红外无线局域网的主要优点:
- 红外通信比起微波通信要不易被入侵,由此提高了安全性。
- 安装在大楼中每个房间里的红外线网络可以互不干扰,因此建立一个大的红外线网络的设想是可行的。
- 红外局域网的设备相对简单和便宜。红外线数据传输基本上是用强度调制,所以红外线接收器只要测量光信号的强度,而大多数的微波接收器则要测量信号的频谱或相位。
缺点:例如,寅环境因阳光或寅照明强的光线,它们将成为红外线接收器的口音部分,因此限制了应用范围。
红外线局域网的数据传输有三种基本的技术:定向光束红外传输,全方位红外传输与漫反向红外线技术。
扩频无线局域网使用扩频的两种方法:跳频扩频与直接序列扩频。
无线局域网(传输技术):红外线局域网、窄带微波局域网,扩频无线局域网。
10BASE- 5是IEEE802。3物理层标准中最基本的一种。它采用的传输介质是阻抗为50欧姆的基带粗同轴电缆。粗缆最长为500M,数据传输速率为10Mbps。使用AUI接口。
10BASE -2细缆,最长为185M,数据传输速率为10Mbps,使用BNC接口。
网卡是网络接口卡NIC的简称,它构成网络的基本部件。
网卡分类:
- 按网卡支持的计算机各类:标准以太网卡,PCMCIA网卡(用于便携式计算机)
- 按网卡支持的传输速率分类:普通的10Mbps,高速的100Mbps网卡,10/100Mbps自适应网卡,1000Mbps网卡。
- 按网卡支持的传输介质类型分类:双绞线网卡、粗缆网卡,光纤网卡。
普通的集线器两类端口:一类是用于连接的RJ-45端口,这类端口数可以是8,12,16,24等。另一类端口可以是用于连接粗缆的AUI端口,用于连接细缆的BNC端口,也可以是光纤连接端口,这类端口称为向上连接端口。
按传输速率分类:1、10Mbps集线器2、100Mbps集线器3、10M/100Mbps自适应集线器
按集线器是否能够堆叠分类:1、普通集线器2、可堆叠式集线器
按集线器是否支持网管功能分类:1、简单集线器2、带网管功能的集线器。可惜通过SNMP协议来远程监控和管理。
按使用集线器方式划分:单一集线器结构,多集线器级联结构(包括RJ-45端口,其他三个其一)
局域网交换机可分为:1、简单的10Mbps交换机2、10M/100Mbps自适应的局域网交换机3、大型局域网交换机。
双绞线组网方法
利用双绞线作为网络传输介质最大优点:连接方便,可靠,扩展灵活。
结构化布线系统与传统的布线系统最大的区别在于:结构化布线系统的结构与当前所连接的设备位置无关。
智能大楼:一个完善的智能大楼系统除了结构化布线系统以外,还应该包含以下几种系统:、1、办公自动化系统2、通信自动化系统3、楼宇自动化系统4、计算机网络
结构化布线系统的应用环境:1、建筑物综合布线系统2、智能大楼布线系统3、工业布线系统
建筑物综合布线系统的主要特点:
- 由于建筑物综合布线系统支持各种系统与设备的集成,能与现在所有的主意,数据系统一起工作,从而可以保护用户在硬件,软件,培训方面的投资。
- 建筑物综合布线系统有助于将分散的布线系统,合并成一组统一的标准的布线系统中。
- 建筑物综合布线系统的结构化设计,使用户自己能够窜犯的排除故障,增强系统安全性,便于管理。
- 采用高性能的非屏蔽双绞线与光纤的建筑物综合布线系统,能够支持高达100Mbps,甚至更高的数据传输速率。
智能大楼布线系统:采用开放式,模块化结构。
工业布线系统是专门为工业环境设计的布线标准与设备。其主要特点:
- 采用光纤作为连接工业环境中各种通信设备的传输介质,提高了数据传输速率与抗干扰能力,确保在复杂的工厂环境中各种数据的传输要求。
- 模块化结构使得网络设备与结构的变化对结构化布线系统带来的影响降到最低,可以将声音、数据视频设备及网络管理有机地组合起来,以适应未来工业发展对数据传输的要求。
- 使用户可以容易地进行故障诊断与恢复,以提高系统的可维护性与可靠性。
网络互连的动力:1、商业需求2、新的网络应用的不断出现3、技术进步4、信息高速公路的发展
同种局域网使用网桥就可以将分散在不同地理位置的多个局域网互连起来。
异型局域网也可以用网桥互连起来,ATM局域网与传统共享介质局域网互连必须解决局域网仿真问题。
路由器或网关是实现局域网与广域网、广域网与广域网互连的主要设备。
数据琏路层互连的设备是网桥。网桥在网络互连中起到数据接收,地址过渡与数据转发的作用,它是实现多个网络系统之间的数据交换。
网络层互连的设备是路由器,如果网络层协议不同,采用多协议路由器。网络互连层主要解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术问题。
传输层以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连,实现高层互连的设备是网关,高层互连的网关很多是应用层网关,通常简称为应用网关。
所谓网络互连,是将分布在不同地理位置的网络、设备相连接,以构成更大规模的互联网络系统,实现互联系统网络资源的共享。
网络互连的功能有以下两类:1、基本功能2、扩展功能
网桥是在数据琏路层上实现不同网络互连的设备,网桥的基本特征:
- 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议,不同传输介质与传输速率的网络
- 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信
- 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议
- 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量,有得于改善互连网络的性能与安全性
网桥在局域网中经常被用来 将一个大型局域网分成既独立又能互相通信的多个子网的互连结构,从而可以改善各个子网的性能与安全性。
基于(IEEE802.1,IEEE802.5)这两种标准的网桥分别是:
- 透明网桥(各网桥)2、源路选网桥(源结点)
路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备。
需要每个局域网网络层以上高层协议相同,数据链路层与物理层协议可以不同。
网关可以完成不同网络协议之间的转换。
实现协议转换的方法主要是:
1、直接将网络信息包格式转化成输出网络信息包格式有n(n-1)种转换。
2、将输入网络信息包的格式转化成和中统一的标准网间信息包的格式,有2n种。
一个网关可以由两个半网关构成。
网关的作用是在Netware结点产生的报文上加上必要的控制信息,并且将它转换成SNA主机处理时所需要的报文格式。
第四章 网络操作系统