《计算机网络技术》PPT课件.ppt

计算机网络技术 项目二 局域网基础与组网技术第三章组建小型局域网络 项目二 局域网基础与组网技术 教学内容 1 常见的网络设备和传输介质 2 IP地址概念及结构 3 局域网的特点和分类 4 局域网的体系结构与协议标准 5 介质访问控制方法 6 双机互联的基本方法 7 以太网概念和技术 8 共享式局域网组网方法 9 交换式以太网组网方法 10 VLAN技术 VLAN的划分 11 工作组网络和小型企业网 12 无线局域网概念及组成 实践内容 1 熟悉机房网络结构 网线制作及测试 2 工作组网络的组建 3 VLAN的基本配置 4 交换机的基本配置 5 交换式以太网的组建 项目二 局域网基础与组网技术 教学要求 1 掌握IP地址概念 结构及其配置方法 2 掌握以太网概念和技术 3 理解局域网的特点和功能 4 理解IEEE802标准 理解常用介质访问控制技术 5 理解无线局域网的工作原理和基本的组网方式 6 熟悉常见的网络设备和传输介质 7 了解令牌环网 双机互联方法 8 了解VLAN的概念与实现方式 本模块的说明 本次课说明 本次课内容介绍 主要内容 局域网的特点和分类局域网的参考模型与协议标准介质访问控制方法重点内容 局域网的参考模型与协议标准介质访问控制方法 问题的提出 青职公司因业务扩展的需要 要增设一个由8名工作人员组成的商务部 计算机中心的技术人员小张要负责将这个新部门的8台计算机搭建成一个办公室的小型局域网 并连入到公司的网络中 他首先根据网络建设规模画出了拓扑结构图 如图3 1所示 然后规划好每个网络设备的放置位置 再按计划采购了网络设备并安装好 最后根据公司原有的网络规划对新办公室的计算机进行了网络设置 就顺利的完成了任务 公司的网络 3 1任务1 认识局域网 能反映局域网特征的关键技术有3个方面 网络拓扑结构数据传输介质介质访问控制方法这些技术基本上可确定网络性能 网络的响应时间 吞吐量和利用率 数据传输类型和网络应用等 其中介质访问控制方法对网络特性有着重要的影响 3 1 1局域网的特点和分类 网络所覆盖的地理范围比较小 数据的传输速率比较高 具有较低的延迟和误码率 局域网的经营权和管理权属于某个单位 局域网体系结构只涉及通信子网的内容 最多包含OSI参考模型中的低三层功能 协议简单 结构灵活 建网成本低 周期短 便于管理和扩充 1 局域网的特点 3 1 1局域网的特点和分类 1 按网络的拓扑结构划分 可分为星型网络 总线型网络 环型网络等 2 按线路中传输的信号划分 可分为基带网络和宽带网络 基带网络传输数字信号 信号占用整个频带 传输距离较短 宽带网络可以传输模拟信号 传输距离较远 达几公里以上 2 局域网的分类 3 1 1局域网的特点和分类 3 按网络的传输介质划分 可分为双绞线网络 同轴电缆网络 光纤网络和无线局域网等 4 按网络的介质访问控制方式划分 可分为以太网 Ethernet 令牌环 TokenRing 网和令牌总线 TokenBus 网等 此外 按信息的交换方式分类 可分为交换式局域网 共享式局域网等 2 局域网的分类 3 1 2局域网的体系结构与标准 局域网的IEEE802参考模型与OSI RM的对比 1局域网的体系结构 3 1 2局域网的体系结构与标准 1 物理层对于局域网来说 物理层是必需的 它负责定义机械 电气 规程和功能方面的特性 以建立 维持和拆除物理链路 在两个节点间透明地传送比特流 物理层具体规定了局域网所使用的信号 编码 传输介质 拓扑结构和传输速率 1局域网的体系结构 3 1 2局域网的体系结构与标准 2 数据链路层数据链路层也是必需的 它负责把不可靠的传输信道转换成可靠的传输信道 采用差错控制和帧确认技术传送带有校验的数据帧 为了使数据帧的传送独立于所采用的物理媒体和介质访问控制方法 IEEE802标准把数据链路层分为介质访问控制 MAC 子层和逻辑链路控制 LLC 两个子层 将硬件和软件的实现有效地分离 1局域网的体系结构 3 1 2局域网的体系结构与标准 LLC子层LLC子层与介质无关 实现数据链路层与硬件无关的功能 包括 数据帧的组装与拆卸 帧的收发 差错控制 流量控制和发送顺序控制等功能 并为网络层提供面向连接和无连接两种类型的服务 LLC负责屏蔽掉MAC子层的不同实现 从而向网络层提供统一的格式和逻辑接口 服务访问点 由MAC子层提供LLC和物理层的接口 不同类型的局域网MAC层不同 而LLC层相同 1局域网的体系结构 3 1 2局域网的体系结构与标准 MAC子层局域网中的多个设备一般共享公共传输媒体 传输数据时 首先要解决由哪些设备占用媒体的问题 所以必须设置介质访问控制功能 MAC子层主要功能是进行合理的信道分配 解决共享信道的竞争问题 还要负责把物理层的0 1比特流组建成帧 并实现帧的寻址和识别 以及产生帧检验序列和完成帧检验等功能 目前 IEEE802已规定的介质访问控制标准有著名的带冲突检测的载波监听多路访问 CSMA CD 令牌环 Token Ring 和令牌总线 Token Bus 等 1局域网的体系结构 3 1 2局域网的体系结构与标准 2 IEEE802标准系列 3 1 2局域网的体系结构与标准 2 IEEE802标准系列 IEEE802 3标准最为常用 它定义了四种不同介质10Mbps以太网规范 10Base 2使用细同轴电缆 最大网段长度为185m 基带传输方法 10Base 5使用粗同轴电缆 最大网段长度为500m 基带传输方法 10Base T使用双绞线电缆 最大网段长度为100m 10Base F使用光纤 传输率为10Mbps 其中10Base 应用最为广泛 10表示传输速度 单位为Mbps 表示传输介质为双绞线 Base表示基带 如果是BROAD 则表示宽带 3 1 3介质访问控制方法 局域网一般采用共享介质的方式 以节约成本 有效地提高设备利用率 但要防止多个站点同时访问造成的冲突或信道被某一站点长期占用 介质访问控制方法主要是解决介质使用权的算法或机构问题 主要内容 一是要确定每个结点能够将信息发送到介质上去的特定时刻 二是要解决如何对共享介质访问和利用加以控制 目前 IEEE802已规定的介质访问控制标准有著名的带冲突检测的载波监听多路访问 CSMA CD 令牌环 Token Ring 和令牌总线 Token Bus 等 1 带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 信道分配方法 争用 网络拓扑结构 总线型 标准协议 IEEE802 3 要点 先听后发 边听边发 冲突停止 随机延迟后重发 B向D发送数据 C D A E 匹配电阻 用来吸收总线上传播的信号 匹配电阻 不接受 不接受 不接受 接受 B 只有D接受B发送的数据 1 带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 1km A B t t B检测到信道空闲发送数据 t 2发生碰撞 A B A B t 0A检测到信道空闲发送数据 A B t 0 A B 单程端到端传播时延记为 冲突的产生 冲突现象可以用单一车道上同时有两个方向的车行驶来说明 单一车道上要让两个方向的车通过 就必须是不同时刻经过 总线结构的以太网只能以单工方式工作 否则就会发生冲突 在一个以太网中所有相互之间可能发生冲突的集合称为一个冲突域 CSMA CD的工作原理 发送流程 CSMA CD的工作原理 接收流程 一个结点发送时 其他结点都处于接收状态 当一个结点接收完数据后 首先要判断帧的长度 凡小于规定帧的最小长度必然是冲突后的废弃帧 则丢弃 如果帧长正常 则检查帧目的地址 与本结点地址相匹配 则接收该帧 否则丢弃 下一步进行CRC校验 正确则MAC子层将帧中LLC数据送LLC子层 完成数据帧的接收 CSMA CD方式的主要特点 控制简单 易于实现 网络负载轻时 有较好的性能 30 40 以内延迟时间短 速度快网络负载重时 性能急遽下降 70 80 以上冲突数量的增长使网络速度大幅度下降为此要限制网段规模 通常的做法是用交换机或路由器把一个大的网络分割成若干较小的网段 子网 2 令牌环 TokenRing 要点 信道分配方法 轮转 网络拓扑结构 环状 标准协议 IEEE802 5 基本原理 2 令牌环 TokenRing 拓扑结构 点到点链路连接 构成闭合环 2 令牌环的操作过程 哪个站点可以发送帧 是由一个沿着环旋转的称为 令牌 TOKEN 的特殊帧来控制的 只有持有令牌的站可以发送帧 而没有拿到令牌的站只能等待 拿到令牌的站将令牌转换成数据帧头 后面加挂上自己的数据进行发送 目的站点从环上复制该帧 帧则沿环继续往下循环 数据帧循环一周后由源站点回收 并送出一个空令牌 使其余的站点能获得帧的发送权 TokenRing 802 5的操作举例 3令牌总线 TokenBus 要点 标准协议 IEEE802 网络拓扑结构 总线型 令牌总线物理结构 令牌总线逻辑结构 3 令牌总线 TokenBus 特点 在物理上是一个总线网 在逻辑是一个令牌环网 CSMA CD介质访问控制方法算法简单 易于实现 CSMA CD是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法 适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格的应用环境 CSMA CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性 5 3 5CSMA CD与TokenBus TokenRing的比较 与确定型介质访问控制方法比较 CSMA CD方法有以下几个特点 TokenBus TokenRing网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的 因而适用于对数据传输实时性要求较高的环境 如生产过程控制领域 TokenBus TokenRing在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟 因而适用于通信负荷较重的环境 TokenBus TokenRing的不足之处在于它们有需要复杂的环维护功能 实现较困难 5 3 5CSMA CD与TokenBus TokenRing的比较 与随机型介质访问控制方法比较 确定型介质访问控制方法TokenBus TokenRing有以下几个特点 本次课内容小结 局域网的体系结构 局域网涉及的三层 物理层 MAC子层和LLC子层 决定局域网性能的三要素 传输介质 网络拓扑结构和介质访问控制机制CSMA CD的工作原理Token ring的工作原理令牌总线的工作原理 本次课说明 本次课内容介绍 主要内容 物理地址与逻辑地址的概念IP地址结构 分类与表示网络属性设置的方法重点内容 IP地址结构 分类与表示网络属性设置 任务分析 小张选用了一款TP Link16口10 100M自适应式以太网集线器 将商务部的8台电脑连接起来 接下来要做的是对每一台电脑的网络协议和参数进行配置 并设置文件夹和打印机共享服务 才能真正实现这个工作组网络的通信 3 4 1工作组网络的特点与应用 工作组网络的特点工作组级网络一般是指在规模上处于办公室内部或跨办公室的网络 企业网中最基础的单元级网络 其特点是人数不一 但人员间联系紧密 业务信息流和数据流的源头多从这里开始 3 4 1工作组网络的特点与应用 工作组网络的作用实施网络通信和共享网络资源同组的计算机之间可以共享文件 打印机 扫描仪等办公资源和设备 还可以使用同一接入设备上网 共享Internet资源 3 4 2工作组网络的组建 根据实际需要 工作组级网络主要采用10 100Base T X 技术来建立 且必须要有与上级网络互联的端口 组建工作组网络的基本步骤 步骤一 分析联网需求 设计组网方案 首先 要全面了解该工作组的计算机及终端的数量 分布和场地环境的情况 其次还要了解该工作组要获得哪些网络服务 如实现文件和打印机共享 Internet接入共享等 在此基础上 设计组网的具体方案 包括选择何种局域网技术 绘制网络拓扑结构图以及规划每台计算机需要配置的IP地址 子网掩码 网关等网络参数和网络标识 工作组 计算机名等网络信息 组建工作组网络的基本步骤 步骤二 选购网络设备和配件 若以10 100Base T X 技术来组建工作组网络 主要的连网设备是集线器 条件允许也可以使用交换机 若接入Internet还需要按接入方式选择相应的接入设备 选购一定数量的双绞线 现在常用的是5类或超5类UTP电缆 步骤三 安放网络设备 制作双绞线电缆 将每台计算机网卡接口与集线器端口相连 实现网络的物理连接 组建工作组网络的基本步骤 组建工作组网络的基本步骤 步骤四 为每台计算机配置网络标识和IP地址 子网掩码 网关等网络信息 注意 保证互连的计算机属于相同的工作组 有相同的子网掩码 网关 不同的IP地址 但两个IP地址属于同一网段内 组建工作组网络的基本步骤 步骤五 测试网络的连通性 使用Ping等网络连接测试的命令检测网络的连通性 组建工作组网络的基本步骤 步骤六 设置工作组和文件夹共享 使用 网上邻居 在计算机之间互访共享文件夹 如有需要 也可以设置网络打印机 以便在该工作组中共享打印设备 3 4 3网络连接测试 1 ping命令IP测试命令ping主要用来测试使用TCP IP协议的网络 范围包括多台计算机组成的局域网及Internet等网络 ping命令的格式为 ping目的IP地址或主机名 t a ncount lsize 3 4 3网络连接测试 2 Ipconfig命令用来查看和修改网络中的TCP IP协议状态 Ipconfig命令的格式为 Ipconfig all Batch filename all 显示与TCP IP协议有关的所有细节 包括主机名 节点类型 是否启动IP路由 网卡的物理地址及默认网关等 3 4 3网络连接测试 3 Winipcfg命令Winipcfg命令以窗口的形式显示IP协议的具体配置信息 命令可以显示网络适配器的物理地址 主机的IP地址 子网掩码以及默认网关等 还可以查看主机名 DNS服务器 节点类型等相关信息 其中网络适配器的物理地址在检测网络错误时非常有用 命令格式 Winipcfg all 3 4 3网络连接测试 4 Tracert命令Tracert命令用来显示数据包到达目标主机所经过的路径 并显示到达每个节点的时间 同Ping类似 但获得的信息要比Ping详细得多 它把数据包所走的全部路径 节点的IP以及花费的时间都显示出来 该命令比较适用于大型网络 命令格式 tracertIP地址或主机名 d hmaximumhops jhost list wtimeout 3 4 3网络连接测试 4 Tracert命令Tracert命令用来显示数据包到达目标主机所经过的路径 并显示到达每个节点的时间 同Ping类似 但获得的信息要比Ping详细得多 它把数据包所走的全部路径 节点的IP以及花费的时间都显示出来 该命令比较适用于大型网络 命令格式 tracertIP地址或主机名 d hmaximumhops jhost list wtimeout 3 4 3网络连接测试 5 Netstat命令帮助网络管理员了解网络的整体使用情况 显示当前正在活动的网络连接的详细信息 例如显示网络连接 路由表和网络接口信息 可以统计目前总共有哪些网络连接正在运行 还显示所有协议的使用状态 命令格式 netstat r s n a 本次课内容小结 掌握组建工作组网络的方法熟悉测试网络连接和处理常见故障的方法 本章小结 理解局域网的概念和体系结构标准熟悉局域网的各种介质访问控制方法掌握两台计算机直连的方法 实现两台计算机的互访熟悉共享式局域网的网络设备理解并掌握共享式局域网的特点和组网方法掌握组建工作组网络的方法熟悉测试网络连接和处理常见故障的方法