[教育]计算机网络教案第五章.ppt

第5章 局域网 5.1 局域网概况 5.2 传统以太网 5.3 以太网的MAC层 5.4 扩展的局域网 5.5 虚拟局域网 5.6 高速以太网 6.7 其它种类的高速局域网 5.8 无线局域网 重点内容：掌握局域网标准；以太网的工作原理及建网方式；扩展的局域网和虚拟局域网。 难点：高速局域网。 5.1 局域网概述 特点:网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。高传输率（10 ~ 1000 Mbps）和低误码率（10-8 ~ 10-11） 。 主要优点： （1）能方便地共享昂贵的外设、主机以及数据。 （2）便于系统的扩展和逐渐的演变，各设备的位置可以灵活的调整和改变。 （3）提高了系统的可靠性、可用性、残存性。 局域网拓扑结构 由于集线器（HUB）的出现和双绞线大量的使用，星形以太网以及多级星形结构的以太网获得了非常广泛的应用，是目前局域网的主流。 环形网最典型的是令牌环网（Token Ring）。 对于总线网，各站直接连接在总线上，有两种协议。一种是传统以太网，使用CSMA/CD协议，现在已经演变成星形网；另一种是令牌总线网（物理上总线网，逻辑上令牌环网）。 树形网是总线网的变形。 令牌总线网和令牌环网动画 传输媒体 双绞线，双绞线已经成为主流传输媒体。其传输速率为100M，今后可达1G。 同轴电缆，50Ω，基带同轴电缆，10Mbit/s； 光纤，抗电磁干扰性好，其传输速率可达1G。 媒体共享技术 静态划分信道： 频分复用、时分复用、码分复用、波分复用。主要用于广域网中。这种划分信道的方法不够灵活，不适合于局域网。 动态媒体接入控制： 信道并非在用户通信时固定分配给用户。分两类： 随机接入：可随机地发送信息，但如果恰巧有两个或更多用户同时发送信息，会在共享媒体上产生碰撞（冲突），使得用户的发送都失败。目前以太网中采用的方式。 受控接入：用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。如令牌环网。 5.2 传统以太网 以太网（Ethernet）是由美国施乐（Xerox）公司研制的一种基带总线局域网。当时认为电磁波的传播单位是以太（Ether），于是命名为以太网。 以太网的两个标准：DIX V2(早期)和IEEE 802.3 (目前) 。两者差别很小。 IEEE 802是由IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）电气电子工程师学会802委员会制定的一个标准。对各种类型的局域网进行了标准化，如802.4为令牌总线网的标准，802.5为令牌环网的标准。 IEEE802 LAN体系结构 MAC子层的功能:解决与接入媒体有关的内容，由于不同种类的局域网采用不同的介质访问控制方式，因此，不同种类的局域网，其MAC子层的标准各不相同。 如802.3为以太网的标准，802.4为令牌总线网的标准,802.5为令牌环网的标准。 LLC子层的功能:处理与传输媒体无关的内容，解决局域网的共性问题。不同种类的局域网其LLC子层都是相同的。 网卡又称为网络适配器、网络接口卡。网卡和计算机之间的通信则是通过主板上的I/O总线以并行传输方式进行的，如图5-3所示。 3. CSMA/CD协议 总线网工作特点： （1）检查地址:每个数据帧在发送时加入接收站的地址，仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该计算机才能接收这个数据帧，否则，丢弃。 （2）广播通信:节点发送数据前先将数据封装成帧，帧分为帧头和数据两部分，帧头包含有发送方和接收方的网卡地址、差错控制信息等，然后采用广播通信方式进行传输。 即节点发出的信号在总线上沿两个方向同时传送，其它所有节点都能检测到总线上传输的帧。 以太网采用了无确认无连接工作方式。 无连接：不必事先建立连接就可以直接发送数据。 无确认：收到数据帧的目的站不必发回确认帧（因为局域网误码率较低）。当目的站收到有差错的帧时（CRC校验），就丢失，其他什么也不做。 在局域网中传输文件时如何保证可靠？ 差错的纠正由上层来处理。例如，高层在经过一定的时间后，没有收到对方的确认，就重新发送这个帧。 以太网必须解决公用总线的竞争问题。 采用CSMA/CD协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）载波监听多点接入/碰撞检测。 多点接入：许多计算机连接在一根总线上。 载波监听：发送数据前，首先要监听总线，如果总线是空闲的，则可以发送；否则，则等待。 碰撞检测：计算机边发送数据边检测总线上信号电压的大小。如果产生了碰撞，此时每一个正在发送数据的站都要停止发送，然后等待一段时间后再次发送。 既然每一个站在发送数据之前已经监听到信道为“空闲”，那么为什么还会出现数据在总线上