第三章 局域网基础

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第三章 局域网基础第三章 局域网基础内容： 3.1 局域网基本概念 3.2 局域网介质访问控制方法 3.3 高速局域网技术 3.4 局域组网设备 3.5 局域网组网方法 3.6 局域网结构化布线技术 3.7 网络互连技术 习题

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广东金融学院学生管理规定第三十一条 因旷课、缺课累计超过某一课程教学时数的三分之一，或不交作业（包括实验、实习报告）的次数超过某一课程作业总数的三分之一，取消该课程的考试资格。任课教师应于考试前一周将取消考试资格的学生名单报教务处备案。

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3.1 3.1 局域网基本概念局域网基本概念 3.1.1 局域网的主要技术特点 3.1.2 LAN 的基本构成与局域网拓扑构型 3.1.3 局域网传输介质类型与特点一、局域网的主要技术特点 局域网覆盖的地理范围比较小 数据传输速率高、传输延时小、误码率低 局域网属单一组织拥有，易于建立、维护和扩展 决定局域网的主要技术要素是：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为：共享介质局域网与交换式局域网。

二、 LAN 的基本构成　　要构成 LAN, 必须有其基本部件。它们是个人计算机、传输媒体、网卡和将计算机与传输媒体相连的各种连接设备。媒体可以是同轴电缆、双绞线、光缆或辐射性媒体；网卡 , 也称为网络适配器； 连接设备如 DB-15 插头座、 RJ-45 插头座等。具备了上述四种网络构件 , 便可搭成一个基本的 LAN 硬件平台 , 有了 LAN 硬件环境 , 还需要控制和管理 LAN 正常运行的软件 , 即网络操作系统 NOS 。它是在每个 PC 机原有操作系统上增加网络所需的功能。组成 LAN 需要下述 6 种基本结构 :

① 计算机 (PC 机和服务器计算机 );② 传输媒体 ;③ 网络适配器 ;④ 网络连接设备 ;⑤ 网络操作系统。⑥ 网络拓扑结构

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局域网的基本组成 网络硬件例如：用 10Base-T 以太网技术建立一个局域网如图 4-1 。

HUB

网络服务器

网络工作站

RJ-45

网卡

RJ-45

UTP

网络工作站

图 4-1 局域网硬件系统（ 10Base-T）

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三、 LAN 的拓扑构型 总线型 / 树型 : 所有结点都直接连接到共享信道 星型 : 所有结点都连接到中央结点 环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接

介质访问控制（ MAC,Medium Access Control ）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。

总线局域网的介质访问控制方式采用的是“共享介质”方式。

bus

star

ring

A B C

C A

D

C

B

A B C

A

C

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四、局域网传输介质类型与特点 双绞线：

屏蔽双绞线（ STP,Shielded Twisted Pair ） 非屏蔽双绞线（ UTP,Unshielded Twisted Pair ）、

3 类线：带宽为 16MHz ，适合于 10MHz 以下的数据； 4 类： 20MHz ，语音。 5 类 100MHz ，甚至可以支持 155MHz 异步传输模式 ATM

10Base-T10Base-T 中的 10 代表操作速率为 10Mbpss ， Base 代表基带传输方式，Ｔ代表双绞线。

光纤多模光纤、单模光纤

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双绞线

最便宜的传输媒介

易受环境中电信号的干扰

通常用于较短距离的连接

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光纤• 昂贵的传输媒介• 不受电信号的干扰• 使用于长距离、高

速率的信号传输

10

同轴电缆

比较便宜 绝缘层保护

外层绝缘层 外导体

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3.2 3.2 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法 3.2.1 IEEE 802 模型与协议 3.2.2 IEEE 802.3 标准与 Ethernet 3.2.3 IEEE 802.4 标准与 Token Bus 3.2.4 IEEE 802.5 标准与 Token Ring 3.2.5 CSMA/CD 与 Token Bus 、 Token Ring 的

比较

LAN 的协议结构主要有三种类型：以太网（ Ethernet ）令牌环（ Token Ring ）令牌总线 (Token Bus)

三种网的骨干网光纤分布数据接口（ FDDI ）。

它们所遵循的标准都以 802开头 ,目前共有 11 个与局域网有关的标准 , 它们分别是：

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IEEE 802.1── 通用网络概念及网桥等IEEE 802.2── 逻辑链路控制 LLC子层与服务等IEEE 802.3──CSMA/CD 访问方法及物理层规定IEEE 802.4──Token BUS 结构及访问方法 ,物理层规范

IEEE 802.5──Token Ring 访问方法及物理层规定等IEEE 802.6── 城域网的访问方法及物理层规定IEEE 802.7── 宽带局域网IEEE 802.8── 光纤局域网 (FDDI)IEEE 802.9── ISDN 局域网IEEE 802.10── 网络的安全 IEEE 802.11—16 ── 无线局域网

一、一、 IEEE802 LANIEEE802 LAN 参考模型与协议标准参考模型与协议标准

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OSI

结合局域网自身特点，参考 OSI/RM ， IEEE802 提出了局域网体系结构的参考模型（ LAN/RM ），它与 OSI/RM 的对应关系如图 4-5 所示。

① 介质访问控制层MAC （ Media Access Control）②逻辑链路控制层 LLC(Logical Link Control) ：与媒体无关的内容

物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率

网络层

数据链路层

物理层

逻辑链路控制 LLC

介质访问控制 MAC

高层 IEEE 802

物理层

（） （） （）SAP

802.10 安全与 加密

802.1 局域网概述、体系结构、网络互连与网络管理

802.2 逻辑链路控制 LLC

802.3CSMA/CD

物理层

802.4令牌

总线

物理层

802.5令牌环

物理层

802.6城域网

物理层

802.9语音数据综合局域网

802.11无线

局域网

802.12100VG-AnyLAN

802.7 宽 带 技术

802.8 光 纤 技术

数据链路层

物理层

图 4-5 IEEE802 各部分结构关系与局域网标准图

局域网标准结构图局域网标准结构图

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二、 二、 IEEE IEEE 802.3802.3 标准与标准与 EthernetEthernetEthernet 的主要技术特点共享介质局域网络： 以太网（ Ethernet ） 令牌环（ Token Ring ） 令牌总线 (Token Bus) 光纤分布数据接口（ FDDI ）Ethernet 是 Xerox、 Digital Equipment 和 Intel三家公司开发的局域

网组网规范 ，经多次修订后，成为国际标准 ISO 802.3 。 Ethernet 的基本工作原理冲突检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD Car

rier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。冲突检测是发送结点在发送的同时，将其发送信号波形与接受到的波形相

比较。

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Ethenet/802.3Ethenet/802.3 操作操作 每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据

需要寻址机制来标识目的站点 只有一个站点将收到的帧复制下来，其他站点都将丢弃帧

A B C A B C

A B C A B C

A

A

C 发现总线空闲C 发送帧，目的地址为 A

B 忽略该帧 A复制该帧A

信号由终端电阻吸收

终端电阻

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最小帧长度：最小帧长度： 6464 字节字节 (1) 在 0时刻开始发送

(2) 大约在 -

(3) B 开始发送 ; 在 时刻发生冲突

(4) 冲突信号在 2时刻到达 A

帧发送时延必须超过 2 ，以防止在第一位数据到达总线最远端之前，数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为已帧成功发送 此时隙时间为 51.2 s ，即 512 位 bit ， 64字节 最小帧长为 64字节 (不包括前同步码 ) 因此数据字段最少为 46 字节

A

A

A

A

B

B

B

B

A A 和 和 B B 在总线的两端在总线的两端

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按照这种方法，一个工作站在发送前，首先侦听媒体上是否有活动，所谓活动是指媒体上有无传输，也就是载波是否存在。如果侦听到有载波存在，工作站便推迟自己的传输。在侦听的结果为媒体空闲时，则立即开始进行传输。在侦听到媒体忙而等待传输情况下，当传输中的帧最后一个数据位通过后，应继续等待至少 9.6us, 以提供适当的帧间间隔，随后便可进行传输。如果两个工作站同时试图进行传输，将会造成废帧，这种现象称为碰撞，检测到碰撞之后，涉及该次碰撞的站要丢弃各自开始的传输，转而继续发送一种特殊的干扰信号，使碰撞更加严重以便警告 LAN 上的所有工作站，碰撞出现了！在此之后 ,两个碰撞的站都采退避策略，即都设置一个随机间隔时间，另有当此时间间隔满期后才能启动发送。

19图 4.3 CSMA/CD 发送过程流程图

站点要求发送

有载波？

发送一帧信息

有冲突？ 发出阻塞信号 冲突 >16 ？

延时处理

放弃发送另作处理

一次发送结束

YN

Y

N

N

Y

图 4-2 CSMA/CD 发送过程流程图

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CSMA/CD 媒体访问方法可归纳五步：第一步：传输前侦听，如果媒体信道空闲则可进

行发送。第二步：如果电缆忙则等待如果媒体信道有载波

(忙 ) ，则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，便立即发送。

第三步：传输且检测冲突如果在发送过程中检测到碰撞，则停止自己的正常发送，转而发送一短暂的干扰信号，强化碰撞信号，使 LAN 上所有站都能知道出现了碰撞。

第四步：重传前等待发送了干扰信号后，退避一随机时间，重新尝试发送

第五步：重传或夭折

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三、 三、 IEEE IEEE 802.4802.4 标准与标准与 Token BuToken Buss

节点A

节点B

节点C

节点D

节点E

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TOKEN BUSTOKEN BUS （令牌总线方法）（令牌总线方法）是一种在总线拓扑中利用“令牌”作为控制结点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。所谓正常稳态操作 :网络已经完成初始化 , 各结点进入正常传递令牌与数据没有结点要加入与撤除没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。令牌传递规定由高地址向低地址，最后由低地址向高地址传递。逻辑环 : 令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环网。交出令牌的条件：1 该结点没有数据帧等待发送。2 该结点已经发完。3 令牌持有最大时间到。

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四、四、 IEEE IEEE 802.5802.5 标准与标准与 Token RinToken Ringg

A T = 0T = 0

T

A T = 0T = 0

T

AT = 1T = 1

T DataC

T DataC

T DataC T DataC

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五、 五、 CSMA/CDCSMA/CD 与与 Token BusToken Bus 、、Token RingToken Ring

CSMA/CDCSMA/CD 方法特点：方法特点： 算法简单，易于实现算法简单，易于实现 不确定的随机竞争总线，不确定的随机竞争总线，

适合实时性要求不严的适合实时性要求不严的应用环境应用环境

通信负荷较轻的应用环通信负荷较轻的应用环境境

TokenToken Bus Bus 、、 TokToken Ringen Ring 方法特点：方法特点：

环维护复杂，实现较难环维护复杂，实现较难 适合实时性要求较高的适合实时性要求较高的应用环境应用环境

通信负荷较重的应用环通信负荷较重的应用环境境

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六、六、 EthernetEthernet物理地址的基本概念物理地址的基本概念

网络中地址的基本类型：网络中地址的基本类型：物理地址：物理地址： EPROM 005120810012EPROM 005120810012 EthernetEthernet物理地址特点物理地址特点 地址长度：地址长度： 4848位（位（ 66 个字节）个字节） 00-60-0800-60-08--00-A6-3800-A6-38

产商产商生生

地址地址值值

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3.3 3.3 高速局域网技术高速局域网技术3.3.1 高速局域网研究基本方法 3.3.3 100 Mbps Fast Ethernet 3.3.4 1 Gbps Gigabit Ethernet 3.3.5 10 Gbps Ethernet3.3.2 光纤分布式数据接口 FDDI 3.3.6 交换式局域网 3.3.7 虚拟局域网 3.3.8 无线局域网

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一、高速局域网研究基本方法一、高速局域网研究基本方法 技术推动局域网发展的直接因素是个人计算机的广泛使用。

如果网中有 N个结点，那么每个结点平均能分配到带宽为 10Mbps/N。

共享介质局域网：共享介质局域网：又可以分为 Ethernet， Token Bus， Token Ring与 FDDI以及在此基础上发展起来的 Fast Ethernet， FDDI II 等。

交换式局域网：交换式局域网：可以分为 Switched Ethernet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是一种以光纤作为传输介质的高速主干网。Gigabit Ethernet的传输速率比 Fast Ethernet（ 100Mbps）快 10 倍，达到 1000Mbps，将传统的 Ethernet 每个比特的发送时间由 100ns 降低到 1ns。

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节点A

节点B

节点C

节点D

节点E

节点 F

交换式局域网局域网交换机

节点A

节点B

节点C

节点D

节点E

共享介质局域网

共享介质方式与交换方式局域网工作原理的区别

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二．二． 100Mbps Fast Ethernet 100Mbps Fast Ethernet

图 4-8 两极交换机快速以太网组网图

30

快速以太网的拓扑结构 快速以太网的拓扑结构

图 4-9 快速以太网的网络拓扑结构图

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100 BASE100 BASE －－ TT 结构结构

IEEE 802.2 LLC

IEEE 802.3 MAC

MII(功能与 AUI相同 )

100 BASE-T集线器

100 BASE-TX两队 5类线或 STP

100 BASE-T4四队 3.4.5类 UTP

100 BASE-FX光纤

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三．千兆位以太网的应用 三．千兆位以太网的应用

WAN

4.12 图 千兆位以太网与多个交换机的连接原理

服务器

服务器

工作站

千兆位以太网交换机路由器

10/100Mbps交换机

100Mbps交换机

1000Mbps交换机

10/100Mbps交换机

1000Mbps

1000Mbps

1000Mbps

1000Mbps

千兆位以太网主干线

10Mbps

100Mbps

1000Mbps

10/100Mbps

1000Mbps

图 4-11 千兆位以太网与多个交换机的连接原理

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Gigabit EthernetGigabit Ethernet 的协议结构的协议结构IEEE 802.2 LLC

IEEE 802.3 MAC

8B/10B 编码解码方式

1000BASE-T集线器

1000 BASE-CX屏蔽双绞线

1000 BASE-SX多模光纤

1000 BASE-LX单模光纤

PAM5 (5级脉冲调幅 )编码解码方式

GMII(功能与 AUI相同 )

1000 BASE-T非屏蔽双绞线

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四、 四、 10 Gbps Ethernet10 Gbps Ethernet 的协议的协议结构结构

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五．光纤分布数据接口五．光纤分布数据接口 FDDIFDDI

FDDI 的网络拓扑结构属于星形、环形结构，如图 4-16 所示。

B 4类站

4.17 FDDI图 的网络拓扑结构

A 2类站主环

副环A 3类站

A类1站

集线器 路由器WAN

B 6类站 B 5类站

图4-16 FD

DI

的

网络拓扑结构

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局域网系统—局域网系统— FDDIFDDI

光纤分布数据接口（光纤分布数据接口（ FDDIFDDI ））是目前成熟的 LAN 技术中传输速率最高的一种。由光纤构成的 FDDI ，其基本结构为逆向双环，如图 5-61所示。一个环为主环，另一个环为备用环。当主环上的设备失效或光缆发生故障时 , 通过从主环向备用环的切换可继续维持 FDDI 的正常工作。

FDDI 的构件 :从图 5-61 可初步看到，构成 FDDI 的构件至少应具有下述部分：光纤电缆、 FDDI 适配器、 FDDI 适配器与光纤相连的连接器。

光纤媒体连接器 :FDDI 网络节点与光纤相连需要连接器，连接器有两种： MIC 媒体接口连接器和 ST 型连接器。

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FDDI主要技术特点：1) IEEE 802.5 令牌环介质访问控制协议2) 使用 IEEE 802.2 协议3) 100M,n<=1000 l=100KM4) 双环，容错强5) 多模或单模光纤6) 动态分配带宽，支持同步和异步数据传输

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局域网系统—局域网系统— FDDIFDDIFDDI网络体系结构FDDI 将 OSI 模型的物理层和数据链路层分别分成了两个子层。物理层分割

成的两个子层是：物理层协议层（ PHY）和物理媒体相关层（ PMD ）。PHY子层规定了传输编码和译码、时钟要求及符号集合； PMD规定了光纤媒体应具备的条件以及连接器等。

数据链路层分割成的两个子层为媒体访问控制（ MAC ）和逻辑链路控制（ LLC ）。 MAC子层规定了 FDDI定时令牌协议所需要的帧格式、寻址和令牌处理。 LLC子层为 LLC 用户提供了交换数据的手段。

FDDI的站管理（ SMT）标准定义如何对物理媒体相关层、物理层协议层和媒体访问控制部分进行控制和管理。

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局域网系统—局域网系统— FDDIFDDI FDDI的操作原理 FDDI建立在小令牌帧的基础上，当所有站都空闲时，小令牌帧沿环运行。当某一站有数据要发送这时，必须等待有令牌通过时才可能。一旦识别出有用的令牌，该站便将其吸收，随后便可发送一帧或多帧。这时环上没有令牌，便在环上插入一新的令牌，不必像 802.5令牌环那样，只有收到自己发送的帧后才能释放令牌。因此 ,任一时刻环上可能会有来自多个站的帧运行。

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局域网系统—局域网系统— FDDIFDDI

FDDI的网络拓扑结构 按照 FDDI的标准，可使用多种拓扑结构，其中下述四种极为重要：独立集中器型、逆向双环、集中器树和树型双环。

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六六 .. 　交换式局域网　交换式局域网

hubhub

专用１０专用１０ MbpsMbps端口端口

以太网交换机以太网交换机

共享１０共享１０ MbpsMbps端口端口

１、交换式局域网的基本结构１、交换式局域网的基本结构

42

２、交换式局域网的工作原理构２、交换式局域网的工作原理构

33 、“端口号、“端口号 /MAC/MAC 地址映射表”的建立与维护地址映射表”的建立与维护““ 地址学习”地址学习”44 、交换机的帧转发方式、交换机的帧转发方式直接交换（直接交换（ cut thoughcut though ）方式）方式存储转发存储转发 (store and forward)(store and forward) 交换方式交换方式改进的直接交换方式改进的直接交换方式

55 、局域网交换机的特性、局域网交换机的特性1 低交换传输延迟。2 高传输带宽。3 允许 10Mbps/100Mbps。4 局域网交换机可以支持虚拟局域网服务。

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地址映射表

端口 MACMAC地址地址

1 结点结点 A:00-01-0C-12-D1-28A:00-01-0C-12-D1-28

2

3

4 结点结点 B:06-21-0A-12-61-20B:06-21-0A-12-61-20

5 结点结点 C:30-61-2C-61-02-16C:30-61-2C-61-02-16

6 结点结点 D:01-31-00-0C-12-D1D:01-31-00-0C-12-D1

地址表

1 2 3 4 5 6

局域网交换机

转发机构 缓冲器

端口

MAC帧 DA= 结点 C 节点

B

节点E

节点C

DA DA

MAC帧 DA= 结点 B

结点 A:00-01-0C-12-D1-28 结点 D:01-31-00-0C-12-D1

地址表

1 2 3 4 5 6

局域网交换机

转发机构 缓冲器

端口

MAC帧 DA= 结点 C 节点

B

节点E

节点C

DA DA

MAC帧 DA= 结点 B

结点 A:00-01-0C-12-D1-28 结点 D:01-31-00-0C-12-D1

交换机结构与交换过程示意图交换机结构与交换过程示意图

44

77 、虚拟局域网、虚拟局域网虚拟网络（虚拟网络（ VLANVLAN ））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置的限制。对虚拟网络成员的定义方法定义方法上，有以下 44 种：种：1 用交换机端口号定义虚拟局域网。（最通用的办法）2 用 MAC 地址。3 用网络层地址。（例如用 IP地址来定义）。4 IP广播组。这种虚拟局域网的建立是动态的，它代表一组 IP地址。

45

VLAN2VLAN2

VLAN2VLAN2

VLAN1VLAN1

VLAN1VLAN1

(a)(a)物理结构物理结构

VLAN1

VLAN2

VLAN1VLAN1

VLAN1VLAN1

VLAN2VLAN2

VLAN2VLAN2

(b)(b)逻辑结构逻辑结构

虚拟局域网的物理结构与逻辑结构虚拟局域网的物理结构与逻辑结构

46

1 2 3 4 5 6 7 8

VLAN1VLAN1

VLAN2VLAN2

端口端口

局域网交换机局域网交换机

(a)

1 2 3 4 5 6 7 8

VLAN1VLAN1

VLAN2VLAN2

端口端口

局域网交换机局域网交换机 11

1 2 3 4 5 6 7 8端口端口

局域网交换机局域网交换机 22

（ b）

用局域网交换机端口定义虚拟局域网用局域网交换机端口定义虚拟局域网

47

交换机实物图交换机实物图

48

88 、无线局域网、无线局域网

移动结点

无线发射与接收的设备

单元

发射 / 接收

高速主干局域网

移动结点移动结点

无线发射与接收的设备

单元

发射 / 接收

高速主干局域网

移动结点

典型的无线局域网结构典型的无线局域网结构

49

无线局域网的应用 作为传统局域网的扩充建筑物之间的互连漫游访问 特殊网络 Ad hoc(无集中的服务器 )

红外无线局域网的主要特点安全性较好互不干扰简单便宜

扩频无线局域网跳频通信（ FHSS,Frequence Hopping Sprectum ）直接序列扩频（ DSSS, Direct Sequence Spread ）

无线局域网标准 IEEE 802.11

50

特殊无线局域网结构特殊无线局域网结构

51

路由器 路由器

广东工业大学

同步 Modem

广东金融学院

同步 Modem

图 5-15 利用微波无线网互连远程局域网实例

52

3.4 3.4 局域网组网设备局域网组网设备 3.4.1 IEEE 802.3物理层标准类型 3.4.2 网卡 3.4.3 局域网集线器 3.4.4 局域网交换机

53

1 、 IEEE 802.3 物理层标准类型

IEEE 802.2 LLC

IEEE 802.3 CSMA/CD

1000 BASE-SX多模光纤

1000 BASE-LX

单模光纤

1000 BASE-TX

(非屏蔽双绞线 )

10BASE-T(非屏蔽双

绞线 )

100BASE-TX(非屏蔽双绞

线 )

100BASE-FX

( 光纤 )

10BASE-FP10BASE-FB10BASE-FL

光纤

802.3 802.3 物理层标准与物理层标准与 MACMAC 、、 LLCLLC子层关子层关系系

54

22 、网卡、网卡网卡是网络接口卡网卡是网络接口卡 NICNIC （（ Network Interface CNetwork Interface C

ardard ））的简称，它是构成网络的基本部件。网卡分类：网卡分类：①①按网卡支持的计算机种类：– 标准以太网卡– PCMCIA 网卡（用于便携式计算机）

②②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

③③按网卡支持的传输介质类型分类：– 双绞线网卡– 粗缆网卡– 细缆网卡– 光纤网卡

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33 、局域网集线器、局域网集线器集线器集线器 (HUB)(HUB) 集线器是一种改变网络的拓扑结构形状的装置。集线器是以星形

拓扑结构连接网络节点如工作站、服务器等的一种中枢网络设备。它可以将逻辑上的总线结构网，环形结构网连接成星型拓扑结构。集线器也可以叫集中器，具有同时活动的多个输入和输出端口。

集线器通过提供一个中央单元，连接多个网络节点。允许大量的计算机可以连接在一个或多个 LAN 上。通过集中式网络设计来降低网络阻塞，加强网络主干，实现高速通信，便于集中式网络管理。通常集线器可以为几种不同类型的介质 ( 如同轴电缆、双绞线和光纤 )提供连接，有些还能提供多协议服务，如Ethernet-to-FDDI 连接。概括而言，集线器具有集线、中继、故障节点自动隔离，底层协议转换等功能。

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普通的集线器两类端口两类端口：– RJ-45RJ-45端口端口– AUIAUI端口、端口、 BNCBNC端口、光纤连接端口，向端口、光纤连接端口，向

上连接端口上连接端口集线器分类集线器分类

– 传输速率分类传输速率分类： 10Mbps 集线器 100Mbps 集线器 10Mbps/100Mbps自适应集线器

– 是或能够堆叠分类堆叠分类： 普通集线器 可堆叠式集线器

– 是或支持网管功能支持网管功能： 简单集线器 带网管功能的集线器。

57

44 、局域网交换机、局域网交换机• 局域网交换机的定义局域网交换机的定义

• 交换机交换机 (Switch) (Switch) 专用端口，共享端口局域网交换机可以分为局域网交换机可以分为：

– 1 1 简单的简单的 10Mbps10Mbps交换机交换机– 2 10Mbps/100Mbps2 10Mbps/100Mbps 自适应的局域网交换机自适应的局域网交换机– 3 3 大型局域网交换机大型局域网交换机

58

3.5 3.5 局域网组网方法局域网组网方法 3.5.1 双绞线组网方法 3.5.2 快速以太网组网方法 3.5.3 千兆以太网组网方法

双绞线组网方法– 基本的硬件设备– 双绞线组网方法– 堆叠式集线器结构

59

HUB

最长 100米

HUB

最长 100米

HUB

RJ-45 连接器

HUB

最长 100米

HUB

最长 100米

HUB

60

hubhub

10Base2 - 10Base2 - 细缆细缆 EthernetEthernet

10BaseT-10BaseT- 双绞线双绞线

hubhub

61

10BaseT-10BaseT- 双绞线双绞线

hubhub

62

22 、快速以太网组网方法、快速以太网组网方法基本的硬件设备快速以太网组网方法

33 、千兆以太网组网方法、千兆以太网组网方法基本的硬件设备千兆以太网组网方法

63千兆以太网组网方法千兆以太网组网方法

千兆主干交换机千兆主干交换机

千兆主干交换机千兆主干交换机千兆主干交换机千兆主干交换机

100Mbps100Mbps集线器集线器 // 交换机交换机

100Mbps100Mbps集线器集线器 // 交换机交换机

千兆主干交换机千兆主干交换机

1000Mbps1000Mbps 线路线路

100Mbps100Mbps 线路线路

10/100Mbps10/100Mbps 线路线路

64

3.6 3.6 局域网结构化布线技术局域网结构化布线技术 3.6.1 结构化布线的基本概念 3.6.2 结构化布线系统的应用环境 3.6.3 智能大楼布线系统 3.6.4 工业布线系统 11 、结构化布线的基本概念、结构化布线的基本概念

结构化布线的发展结构化布线的概念结构化布线：在一座办公大楼或楼群中安装的能够连

接所有的语音、数字设备，并将其与电话交换系统相连接的传输线路

结构化布线的特点：与当前所连接的设备的位置无关

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智能大楼概念的提出EIA(美国电子工业协会 Electronic Industries Alliance).美国通信工业协会 (TIA)(Tranvel Industry Associati

on of America),

智能大楼概念的组成部分办公自动化 系统 通信自动化 系统楼宇自动化 系统 计算机网络

22 、结构化布线的系统的应用环境、结构化布线的系统的应用环境建筑物综合布线系统智能大楼布线系统工业布线系统

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一 .建筑物综合布线系统（ PDS ）又称开放式布线系统，是一种在建筑物和建筑群中综合数据传输的网络系统，是整个智能大厦的神经脉络。

综合布线系统采用结构化的方法，把建筑物内部的语音交换，智能型处理设备及其它广义的数据通信设施相互连接起来，并采用必要的设备同建筑物外部数据网络或电话局线路相连接。其系统包括所有建筑物与建筑群内部用以交连以上设备的电缆和相关的布线器件。

建筑物综合布线系统建筑物综合布线系统

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建筑物综合布线系统的主要特点是：建筑物综合布线系统的主要特点是：1)由于建筑物综合布线系统支持各种系统与设备的

集成，能与现在所有的语音，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。

2)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。

3)建筑物综合布线系统的结构化设计，使用户自己能够容易的排除故障，增强了系统安全性，便于管理。

4)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。

5) 工业布线系统是专门为工业环境设计的布线标准与设备。

68

33 、智能大楼布线系统、智能大楼布线系统 44 、工业布线系统、工业布线系统

69

70

71

根据美国国家标准化委员会电信工业协会 (tia)/电子工业协会 (eia) 制定的商用建筑布线标准，即 eia/tia 568a和 569以及其他相关标准，综合布线系统主要针对电话、传真、计算机网络，即语音和数据应用，未来的发展还将包括电视会议、图文传真、语音邮件、卫星通信等较新的通信技术。该标准对以下几个方面制定了相应的规范：

　　 定义了认可的媒体 　　 定义了布线系统的拓扑结构 　　 规定了各子系统的布线距离 　　 定义了布线系统与用户设备的接口 　　 定义了线缆和连接硬件性能 　　 规定了安装实践所需注意事项 　　 定义了链路性能

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1. 工作区子系统 　　工作区子系统是插座到用户终端的区域。把所有的媒体接口 (db15 ， db9 ，db25 ，同轴等 ) 标准化为模块化插座 (t568a ， t568b) 或光纤插座、网络条线 (1米、 2米、 3米 ) 、面板等。

73

2.水平子系统 　　水平子系统存在于水平跳接 (hc) 和插座之间。

　　水平跳接 ---------水平电缆 ---------插座 　　水平电缆可为 utp, sctp, 光纤等 (室内、室

外光缆和跳线等 ) 。

74

　　　　　　 3. 垂直子系统 　　主干子系统分为楼内和楼间，楼内主干是用

于连接设备间和各楼层电信间的布线系统。而楼间主干用于连接两座建筑物。它包括：

　　 --主要跳接 (mc) 　　 -- 中间跳接 (ic) 　　 --楼内主干线缆 (目前主要是超五类线和 6类线等 )

　　 --楼间主干光缆 (4芯、 6芯、 12芯等 )

75

　　 4. 管理子系统 　　管理子系统主要由相关的配线架、

理线槽、光端盒等构成。为方便日后的更改、增加、维护，必须要对整个布线系统的电缆、连接硬件、空间、走道等进行统一管理。布线系统的管理由 eia/tia 606来规范。

76

　　 5. 设备间子系统 　　设备间用于服务于整个布线系统。设备间用于容纳布线系统的设备及配线架、主光纤盒、网络机柜等。

77

　　 6. 建筑群子系统 　　入口设施是外部电话线、楼间主干

线缆、天线等的入口点。主要包括光端合、配线架、无线设备、避雷器等。

　　网域科技的 netstar综合布线产品在布线行业的大家族里，具有外形美观，种类齐全的特点。产品囊括工作区插座、配线产品、光纤产品、屏蔽产品、工具测试器等，是您布线产品的理想选择。

78

我国对综合布线技术的推广应用也非常重视，并于 1995年由中国工程建设标准化协会制定了国内第一部结合国情的综合布线标准：《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 (cecs 72 ：95)； 1997年该标准得到了进一步完善，其新标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 (cecs 72 ： 97)对抗干扰、防噪音、防火、防毒等关键技术方面作出了新的规定；同时《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》 (89 ： 97)也相继出台，这对规范我国综合布线产业无疑将产生积极的影响。

　　 netstar综合布线系统完全符合上述标准，共可分为七个子系统：

79

80

3.7.1 网络互连的基本概念 3.7.2 网络互连的类型 3.7.3 网络互连的层次 3.7.4 网络互连的要求 3.7.5 网桥与网络互连设备

3.7 3.7 网络互连技术网络互连技术

81

11 、网络互连（、网络互连（ internetworkinginternetworking ）的基本概念）的基本概念网络互连：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。 商业需求 新的网络应用的不断出现 技术的进步 信息高速公路的发展

22 、网络互连的类型、网络互连的类型 局域网局域网 -- 局域网互连局域网互连

同种局域网同种局域网使用网桥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。

数据链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。

异型局域网异型局域网也可以用网桥互连网桥互连起来， 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局域网仿真问题。

82

局域网局域网 -- 广域网广域网 -- 局域网互连局域网互连广域网广域网 -- 广域网互连广域网互连局域网局域网 -- 广域网互连广域网互连

路由器（路由器（ RouterRouter ） 或网关（） 或网关（ GatewayGateway ））是实现局域网与广域网互连的主要设备。

33 、网络互连的层次、网络互连的层次数据链路层互连的设备是网桥网桥网络层互连的设备是路由器路由器实现高层互连的设备是网关，网关，通常简称为应用网应用网关关。

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44 、网络互连的要求、网络互连的要求 网络互连的基本要求

有物理线路和数据线路 提供适当的路由来交换数据 提供网络记帐服务 提供各种互连服务

网络互连要解决的几个基本问题1) 不同的编址方案2) 不同的最大段长度3) 不同的网络访问机制4) 不同的超时5) 差错恢复6) 状态报告7) 路由选择技术8) 用户访问控制9) 连接和无连接服务

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55 、网桥与网络互连设备、网桥与网络互连设备 网桥路由器与第三层交换技术 网关 Gateway

3.7 3.7 网络互连技术网络互连技术

网桥

5.34 图 网桥互连

2网络以太网 1网络

多个网段互连

hub

1010Base2 Base2 -- 细缆细缆 EthernetEthernet

1010 Base5

Base5 粗缆EthernetEthernet

1010 BaseTBaseT-- 双绞线双绞线

routerrouterserverserve

r

hubhub

网桥网桥

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3.7.5 3.7.5 网络互连设备网络互连设备

网桥网桥是将一个较大的 LAN 分割为多个网段，或将两个以上的 LAN互连为一个逻辑 LAN 的设备。网桥是在数据链路层上实现不同网络互连的设备；利

用物理地址（ MAC 地址）来确定是否转发数据帧，而路由器则根据目的地址 Ip来确定是否转发该分组。

网桥的应用环境网桥的应用环境 多个局域网互连多个局域网互连 多栋办公楼多栋办公楼划分多个 子网划分多个 子网扩大覆盖范围扩大覆盖范围 信息安全、保密信息安全、保密

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网桥的特征网桥的特征互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质

与传输速率的网络接收、存储、地址过滤和转发的方式实现互连的网

络之间的通信 网桥中有一个地址表，用于转发数据帧。

需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议网桥在局域网中经常被用来将一个大型局域网分为既独立又能互通的都个子网的互连结构，从而可以改善各个子网的性能与安全性。

两种标准的网桥分别是：两种标准的网桥分别是： 1 1 透明网桥（各网桥）透明网桥（各网桥） 2 2 源路选网桥（源结点）源路选网桥（源结点）

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路由器与第三层交换技术路由器与第三层交换技术 路由器路由器 (Router)(Router)

路由器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。如果高层协议不同，则采用多协议路由器多协议路由器（（ MultiprotocolRouterMultiprotocolRouter ））连接。

路由器的主要服务功能路由器的主要服务功能 建立并维护路由表。建立并维护路由表。

路由表数据库、路由表数据库、 状态数据库。状态数据库。

提供网络间的分组转发功能提供网络间的分组转发功能 第三层交换的基本概念第三层交换的基本概念

第三层交换机工作在网络层上，根据网络层地址实现了第三层分组的转发

ASIC芯片

89

3网络ARCnet网

2网络

5.35 图 用路由器连接网络

令牌环网

Router

路由器

以太网 1网络

ARCnet

图 5-3 用路由器连接网络

90

网络互连设备网络互连设备 网关 （网关 （ GatewayGateway ））

网关网关是实现互连、互通和应用互操作的设施。工作在 OSI 传输层之上。网关不一定是一台设备，有可能在一台主机中实现网关功能。当然也不排除使用一台计算机来专门实现网关具有的协议转换功能。

网关的基本类型网关的基本类型 网关可以完成不同不同网络协议之间的转换网络协议之间的转换。。 直接将输入网络信息包的格式转换成输出网络信息包的格式 N(N-1)N(N-1) 将输入网络信息包的格式转换成一种统一的网络标准网间信息包标准网间信息包

的格式 2N2N 半网关（半网关（ Half GatewayHalf Gateway ））

一个网关可以由两个半网关构成一个网关可以由两个半网关构成

91

SNA 网络

Nwtware结点

Nwtware结点

Nwtware结点 SNA 网关

SAN主机

网关结构

局域网

标准网间格式

92

1974年， IBM 公司为了实现本公司产品的互操作，制定了系统网络体系结构 SNA-System Network Architecture，SNA 是国际上最早提出的网络体系结构， IBM 的一些主机中均使用该体系结构。下图示意了 IBM SNA 与 ISO OSI 参考模型之间的对应关系。

IBM SNA 体系结构：

93

5.36 图 网关连接

以太网

网关网关

IBM 主机

令牌环网

X.25 网关

ATM应用实例

ATM 交 换机

第二层局域网交换机

路由器

622MbpsATM主干

155Mbps ATM

155Mbps ATM

622Mbps ATM

155Mbps ATM155Mbps ATM

HUB

第二层局域网交换机

100Mbps交换以太网

PCPCPC

PCPC

10Mbps 100Mbps

服务器

95

4.10.8 快速交换以太网实例

33．． ATMATM 局域网络工程 局域网络工程

R

S6000

IBM

8260

ATM

交换机

Sun

NetRA

DNS,WEB,E_

MAIL

DHCP,IRC,NEWS

NNTP

R

S6000

（双机热

备份）

Sybase

数据库

（

AIX ）

155Mb

/sATM

155Mb

/sATM

155Mb

/sATM

Internet 服务器

SunNetRA

Sun Ultra Enterprise

3000

25Mb/s ATM

客户群

多媒

体查询 （ IBM ATM

网卡）

155Mb

/sATMIBM 8271

（ 108 ）

LAN

交换机

EtherStream

Switch

2

5Mb/s

823

5 RAS

远程 LAN 访问

服务器

（带以太网

接口）

图 4.28 ATM 局域网络工程演示

P

STN

8271

交换机

1

0Mb/s

1

00

Mb

/s

客户机 100Mb/s

用户群

IBM 多媒体 PC 机 ,

10

0Mb/s

IBM

2210

多协议

路由器远程

局域网

PC

网管站

Netvie

w for

Wi

ndows

RS6000

网管站

System

View

fo

r AIX

智能调制解

调器池

TAICOM 1442

NMS

M

odem

10

0Mb/s

10

0Mb/s

1

0Mb/s

图 4-21 ATM 局域网络工程演示图

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97

多个网段互连多个网段互连

hubhub

10Base2 - 10Base2 - 细缆细缆 EthernetEthernet

10Base5 10Base5 粗缆粗缆 EthernetEthernet

10BaseT-10BaseT- 双绞线双绞线

routerrouter

serverserver

hubhub

网桥网桥