Network局域网

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2章 局域网基础,局域网的定义,局域网,LAN,是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。,典型的局域网由一台或多台服务器和若干个工作站组成。,社会对信息资源的广泛需求及计算机技术的广泛普及，促进了局域网技术的迅猛发展。在当今的计算机网络技术中，局域网技术已经占据了十分重要的地位。,局域网的特点（一）,地理分布范较小,一般为数百米至数公里。,数据传输速率高，一般为,0.1-100Mbps,，目前已出现速率高达,1000Mbps,的局域网。可交换各类数字和非数字,(,如语音、图象、视频等,),信息。,误码率低，一般在,10,-11,-10,-8,以下。这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量,局域网的特点(二),以,PC,机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统,一般包含,OSI,参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容,协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充,局域网的组成,局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。,网络硬件主要有：服务器、工作站、传输介质和网络连接部件等。,网络软件包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等。,局域网的硬件组成,小型对等网最简单情况只需要一条串/并行电缆即可实现两机对联。多于两台的对等网可能需要集线器或交换机。一般不需要路由器和专用网络操作系统，适用于20台以下的小型网络,小型,C/S,网在小型对等网基础上配置专门的服务器，管理整个网络，属管理集中型。服务器安装网络操作系统,服务器与工作站,服务器可分为文件服务器、打印服务器、通信服务器、数据库服务器等。,文件服务器是局域网上最基本的服务器，用来管理局域网内的文件资源；,打印服务器则为用户提供网络共享打印服务；,通信服务器主要负责本地局域网与其它局域网、主机系统或远程工作站的通信；,数据库服务器则是为用户提供数据库检索、更新等服务。,工作站（Workstation）也称为客户机（Clients），可以是一般的个人计算机，也可以是专用电脑，如图形工作站等。工作站可以有自己的操作系统，独立工作；通过运行工作站的网络软件可以访问服务器的共享资源,目前常见的工作站有Windows工作站和Linux工作站,中型及以上,C/S,网将小型网络用集线器、交换机之类的集中设备进行集中连接，还可以通过路由器、防火墙等连接其它网络,无线局域网的两种结构,Ad-Hoc WLAN,网络,Infrastruction WLAN,网络,网络的主要软件系统,计算机网络的主要软件就是网络操作系统，包括了各种网络通信协议，担负着整个网络通信的建立和管理,Windows,类,(NT/2000/2003 Server,家族,),NetWare,类,Unix,类,Linux,类,网络的常见硬件设备,网络连接部件主要包括网卡、中继器、集线器和交换机等,网卡,NIC,最常见的网络设备，是计算机之间或计算机与网络设备之间互联的接口,网卡上的两类接口：计算机接口和网络接口。其中计算机接口有,PCI/ USB/ PCMCIA,等，网络接口与计算机网络类型有关,传输介质,数据传输介质是指传送信息的载体，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。因此，传输介质也称传输媒体、传输媒介或传输线路。,通信介质分为有线介质和无线介质两大类。网络中常用的有线介质是双绞线、同轴电缆和光纤；常用的无线介质是无线电波、微波和红外线等。,传输介质的特性,物理特性：指传输介质的特征。,传输特性：传输信号调制技术、信道容量及传输的频带范围。,覆盖地理范围：指在不用中继设备情况下，无失真传输所能达到的最大距离。,抗干扰特性：指防止噪声对传输信息影响的能力。,价格：指线路安装、维护等费用总和。,同轴电缆,内芯 金属导体，用于传输数据,绝缘层 用于内芯与屏蔽层间的绝缘,屏蔽层 金属导体，用于屏蔽外部的干扰,塑料外套 用于保护电缆,BNC,接口的网卡,连接好的,BNC,头,一套,BNC,接头,同轴电缆分类,基带同轴电缆：采用基带传输，即采用数字信号进行传输，用于构建,LAN,。常用的基带同轴电缆有以下两种：,50,，,RG-8,和,RG-11,（用于粗缆以太网）,50,，,RG-58,（用于细缆以太网）,宽带同轴电缆：采用宽带传输，采用模拟信号进行传输，用于构建有线电视网,75,，,RG-59,同轴电缆的其他特性,传输特性,：基带同轴电缆 用于传输数字信号，采用,曼彻斯特编码,，速率最高可达,10Mbps,。宽带同轴电缆 既可以传输模拟信号，又可以传输数字信号。,连通性：,可用于点到点连接和多点连接,地理范围：,典型基带同轴电缆的最大距离限制在几,km,内，宽带同轴电缆可达十几,km,。但是在,10BASE5,粗缆以太网中，传输距离最大为,500m,，在,10BASE2,细缆以太网中，传输距离最大为,185m,。,抗干扰性：,抗干扰性通常高于双绞线,价格：,高于双绞线，低于光纤,曼彻斯特编码,水晶头与双绞线的连接,双绞线,双绞线,水晶头,RJ45,接口网卡,双绞线的型号,第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），该类用于电话线，不用于数据传输。,第二类：该类包括用于低速网络的电缆，这些电缆能够支持最高,4Mbps,的实施方案，这两类双绞线在,LAN,中很少使用。,第三类,:,这种在以前的以太网中（,10M,）比较流行，最高支持,16Mbps,的容量，但大多数通常用于,10Mbps,的以太网，主要用于,10base-T,。,第四类,:,该类双绞线在性能上比第三类有一定改进,用于语音传输和最高传输速率,16Mbps,的数据传输。,第五类,:,该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,它可以支持高达,100Mbps,的容量。主要用于,100base-T,和,10base-T,网络，这是最常用的以太网电缆。,超,5,类线缆，超过,5,类线标准,TIA/EIA568,的要求。支持千兆以太网,双绞线特性,传输特性： 双绞线既可以用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。,连通性,:,常用于点到点连接，也可用于多点连接。,地理范围,:,双绞线可以很容易地在,15,公里或更大范围内提供数据传输。例如，在,100Kbps,速率下传输距离可达,1,公里。但是在,10Mbps,或,100Mbps,速率下的,10BASE-T,和,100BASE-T,局域网中，传输距离不能超过,100m,。,抗干扰性: 在低频传输时，抗干扰性高于同轴电缆；而在10100KHz时，则低于同轴电缆。,价格: 在双绞线、同轴电缆和光纤三种有线介质中，双绞线的价格最便宜。,光缆,纤芯: 传输光信号，光信号中携带用户数据。,包层: 折射率比玻璃芯低，可使光信号在玻璃芯内反射传输。,塑料外套: 用于保护光纤,光纤的的其他特性,传输特性,：每一根光纤任何时候只能单向传输数字信号。因此，要实现双向通信就必须成对使用,连通性：,用于点到点连接,地理范围：,在,6km,8km,的距离内，不用中继器,抗干扰性：,不受外界的电磁干扰或噪声影响,价格：,在双绞线、同轴电缆和光纤三种有线介质中，光纤的价格最高,光纤与铜缆相比，其优点是高带宽、衰减小、不受电磁干扰、细且重量轻、安全性好；缺点是单向传输、且价格比较昂贵。,几种网线的对比,Name,电缆,最大区间长度,10BASE-5,粗同轴电缆,500m,10BASE-2,细同轴电缆,200m,10BASE-T,双绞线,100m,10BASE-F,光纤,2000m,无线介质,地面微波通信,：它的优点是：频带宽、信道容量大、初建费用小，既可传输模拟信号，又可传输数字信号；但方向性强（必须直线传播）、保密性差。,卫星通信,中，通信卫星是微波通信的中继站。它的优点是：容量大、可靠性高、通信成本与两站点之间的距离无关，传输距离远、覆盖面广、具有广播特征；缺点是：一次性投资大、传输延迟时间长。同步卫星传输延迟的典型值为,270ms,中继器(Repeater),中继器是最简单的网络延伸设备，其作用就是放大通过网络传输的数据信号。例如，同轴电缆的最大网段长度为185米（细缆），如果需要较长的传输距离，就需要安装一个称为“中继器”的设备,集线器,集线器,HUB,是最早的计算机网络集线设备，将所有节点集中连接到集线器的端口上，呈星状放射状,HUB,是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正是因为,HUB,只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备自动寻址能力，即不具备交换作用。所有传到,HUB,的数据均被广播到之相连的各个端口，容易形成数据堵塞，因此有人称集线器为“傻,HUB”,。,优点：便于网络节点的增减，提高网络的可维护性。集线器为各工作站点提供一个公共接入点，各站点收发信号路径大大缩短，提高网络传输效率,缺点：共享传输介质，所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减；不能屏蔽网络风暴,交换机,Switch,是集线器的换代产品，外观与集线器类似，也提供了多个连接网络设备的端口,集线器多采用广播方式工作，接到同一集线器的所有工作站都共享同一速率；而接到同一交换机的所有工作站都独享同一速率。交换机支持端口工作站之间的多个并发连接，实现多个工作站之间数据的并发传输，,路由器,Router,所谓,“,路由,”,，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为,Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径,防火墙,FireWall,防火墙是指设置在不同网络（如可信任的企业内部网和不可信的公共网）或网络安全域之间的一系列部件的组合。是一种网络安全防护设备，用来防护外部网络对内部网络的入侵,可分为硬件防火墙和软件防火墙工作原理：防外不防内，即只信任内部网络对外部网络的访问,服务器,Server,计算机网络中最重要的设备，担负着整个网络服务的提供和管理任务,服务器的四个特性,SUMA：Scalability,可扩展性,，Usability,可用性，,Manageability,可管理性，,Availability,可利用性,几种常见的计算机局域网,标准以太网,Ethernet IEEE802.3,标准,Ethernet是Xerox、Digital Equipment和Intel三家公司开发的局域网组网规范，并于80年代初首次出版，称为DIX1.0。1982年修改后的版本为DIX2.0。,这三家公司将此规范提交给IEEE(电子电气工程师协会)802委员会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编号为IEEE802.3,IEEE 802.3标准简介,IEEE802.3LAN标准对应于OSI/RM的最低两层，详细描述了总线拓扑结构的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、电气和机械特性等,信息在以太网中传输的最小单位叫做“帧”。,IEEE802.3,规定帧由,7,个字段构成,前导码（,7,字节）,帧起始定界符（,1,字节）,目的,MAC,地址（,6,字节）,源,MAC,地址（,6,字节）,类型,/,长度（,2,字节）,数据（,461500,字节）,帧校验序列（,4,字节）,- |,前序,|,帧起始定界符,|,目的地址,|,源地址,|,长度,|,数据,| FCS | -,CSMA/CD,CSMA/CD,（,Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect,）：具有冲突检测的载波监听多路访问,CSMA/CD,结构将所有的设备都直接连到同一条物理信道上,该信道负责任何两个设备之间的全部数据传送，因此称信道是以“多路访问”方式进行操作的,CSMA/CD,可以概括为：先听后发、边听边发、冲突停止、延时重发,在信道上可能有两个或更多的设备在同一瞬间都会发送帧，从而在信道上千万帧的重叠而出现并有差错，这种现象称为冲突。为减少这种冲突，源站点在发送帧之前，首先要监听信道上是否有其它站点发送的载波信号,(,即进行“载波监听”,),，若监听到信道上有载波信号则推迟发送，直到信道恢复到安静,(,空闲,),为止。,还要采用边发送边监听的技术,(,即“冲突检测”,),，若监听到干扰信号，就表示检测到冲突，于是就要立即停止发送。为了确保冲突的其它站点知道发生了冲突，首先在短时间里持续发送一串阻塞,(Jam),码,卷入冲突的站点则等待一随机时间，然后准备重发受到冲突影响的帧。这种技术对发生冲突的传输能迅速发现并立即停止发送,因此能明显减少冲突次数和冲突时间。,早期三种以太网的主要参数,标准以太网和,IEEE802.3,标准指定了一个总线网络拓扑结构，在端站点和实际网络介质之间用电缆连接,终端电阻,T,型头,网卡,细缆,T,型头、网卡、终端电阻、细缆的连接,10,Base-T,应用最广传输介质为便宜的双绞线，传输速度快。只提供单一站点接入，所以几乎都是接到一个,HUB,上，形成星形拓扑结构,快速以太网,Fast Ethernet1995,年3月,IEEE,工程组发布了,IEEE802.3u 100Base-T,快速以太网标准,千兆以太网,1000 Base-T,1998,年6月正式发布的,千兆以太网标准将,IEEE802.3,标准扩充，为,IEEE802.3,增加了新成员，即：,IEEE802.3z,和,IEEE802.3ab,主干采用千兆以太网的好处在于：千兆位以太网将提供,10,倍于快速以太网的性能并与现有的,10/100,以太网标准兼容,千兆网已成为构成网络主干的主流技术,万,兆以太网,万,兆位以太网标准,802.3ae,已于2002年6月正式发布，,最长传输距离可达,40,公里。,但仍处于研发阶段,随着千兆到桌面的日益普及，带宽,10G,、最长传输距离可达,40,公里的万兆以太网技术将会在汇聚层和骨干层得到广泛的应用。,令牌环网,IBM,公司上世纪70年代发展。传输速度为4,Mbps, 16Mbps,和100,Mbps,FDDI,光纤分布式数据接口20世纪80年代中期发展起来的网络技术，优点是100,Mbps,高容量输出，管理、控制和可靠性措施，最远2,KM,传输距离缺点：价格贵，性能已不占优,ATM (Asynchronous Transfer Mode),异步传输模式,帧中继,WLAN,