第2章局域网基础

第2章局域网基础课型：新课课时安排：10课时教学目标：知识目标：1)了解局域网(LAN)的特点2)掌握局域网的组成3)掌握传输介质的种类和选择。4)掌握局域网的层次结构5)了解IEEE802标准系列6)掌握以太网寻址方法7)局域网的连接设备及应用8)熟练掌握568A标准及568B标准水晶头制作的技能9)熟练掌握局域网资源共享的配置的技能。技能目标：培养学生运用所学知识与技能，主动探究，形成使用及组建局域网的技能德育目标：培养大家养成勇于探究新知识，不断地提高自身的审美意识，树立正确的人生观和价值。教学重难点：局域网的参考模型与标准、局域网介质访问控制方法、局域网的连接设备与工作原理安全教育：培养学生校园安全意识教学方法：讲授教学过程：局域网技术是当前网络技术领域中一重要分支。人们对信息交流、资源共享和宽带网的需求，推动着局域网的高速发展。其中,以太网是最典型的代表,它的发展最为迅速，应用最为广泛,是学习的重点。第1，2课时2.1局域网的基本概念一、局域网的主要特点⑴地域范围小：局域网用于办公室、机关、工厂、学校等内部联网,其范围没有严格的定义，但一般认为距离为0.1～25km。⑵误码率低：局域网具有较高的数据传输速率，传输速率一般为100M～1000Mbit/s，误码率在10-8～10-11之间。⑶传输延时小：局域网中的传输延时很小，一般在10-11-10-8之间。⑷传输速率高：一般在10～100Mbps之间，随着网络技术的发展，目前的传输速率可以达到1000Mbps。⑸支持多种传输介质：可根据不同的性能需要选用价格低廉的双绞线、同轴电缆或价格较贵的光纤,以及无线传输介质。(5)大多采用总路线、星状、环状结构(6)以计算机为主体，包括终端及各种外设。不设中央主机系统。(7)网络归单一组织管理二、局域网的分类局域网有多种类型,如果按照网络转接方式不同,可分为共享式局域网和交换式局域网两种1、共享介质局域网共享式局域网是指所有结点共享一条公共通信传输介质的局域网技术。共享介质局域网可分为以太网、令牌总线、令牌环、FDDI以及在此基础上发展起来的高速以太网和FDDIⅡ等。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，同有线局域网一样，可采用共享方式。2、交换式局域网交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元为数据交换单位，以以太网交换机（EthernetSwitch）为核心的交换式局域网技术。交换式局域网可分为交换以太网、ATM网以及在此基础上发展起来的虚拟局域网，但近年来已很少用ATM技术组建局域网。三、局域网的组成局域网由网络硬件和网络软件两大部分组成。1、网络硬件局域网硬件应包括：网络服务器、网络工作站、网卡、网络设备、传输介质、介质连接器和各种适配器。(1)网络服务器指能够向网络用户提供特定服务的计算机。服务器是局域网中资源子网的核心。其类型可以是专用的服务器、小型机、高档微机等。服务器按用途可以分为以下类型文件打印服务器(File&PrintServer)。数据库服务器(DatabaseServer)。应用服务器(ApplicationServer)：因其用途不同又可分为服务器、电子邮件服务器、FTP服务器等。(2)工作站工作站(Workstation)，也叫客户机(Client)，是连入网络，并且接受网络服务器控制和管理的，共享网络资源的计算机。工作站分别运行独立的操作系统，操作系统必须为服务器所认可。各种类型的微机均可以成为网络工作站。工作站可分为有盘工作站和无盘工作站。有盘工作站，是指工作站本身配置磁盘驱动器。工作时，既可以使用本地硬盘，也可以使用服务器的硬盘。无盘工作站是指工作站本身并不配置磁盘驱动器，只使用服务器上的硬盘。好处在于降低了网络成本，便于网络管理。(3)网络适配器简称为网卡，它是计算机网络中最基本和最重要的连接设备之一，计算机主要通过网卡接入网络。双重的：一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据经过打包后送入网络。(4)传输介质传输媒体是网络通信的物质基础之一。2、局域网软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。目前使用比较广泛的网络操作系统有四大系列：UNIX、Linux、NetWare和WindowsNT操作系统。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用。四、局域网的层次结构与标准化模型国际上开展局域网计算机网络标准化研究和制定的机构有美国电气与电子工程师协会(IEEE802)委员会、欧洲计算机制造厂商协会(ECMA)和国际电工委员会(IEC)等，其中IEEE802与ECMA主要致力于办公自动化与轻工业局域网的标准化研究，而重工业、工业生产过程分布控制方面的局域网标准化工作主要由IEC进行。1、局域网参考模型局域网的体系结构只包含了数据链路层和物理层,其中，数据链路层又分为逻辑链路控制子层（LogicalLinkControl,LLC）和介质访问控制子层（MediaAccessControl,MAC），如图所示。(1)物理层IEEE还规定了局域网物理层所使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。具体包括：1）用基带信号传输。2）数据编码采用曼彻斯特编码。3）传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤。4）拓扑结构可以是总线型、星型、环形和树型。5）传输速率有10Mbps、100Mbps、1000Mbps等。(2)数据链路层•按功能划分为两个子层：LLC和MAC•功能分解的目的：–将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以适应不同的传输介质。–解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。•LLC：与介质、拓扑无关；•MAC：与介质、拓扑相关。MAC子层的主要功能是进行合理的信道分配，解决信道的竞争问题，完成介质访问控制功能，为竞争的用户分配信道使用权；以及数据帧的封装/拆装，帧的寻址和识别，比特的差错控制等。MAC地址：物理地址48位。MAC地址的前3个字节(高24位)由IEEE统一分配给厂商，低24位由厂商分配给每一块网卡。具体到局域网设备中，MAC地址被固化在网络适配器(网卡)中查看本机MAC地址的方法:方法一：“开始”→“运行”→输入“cmd”→回车,在出现的命令提示符界面中输“ipconfig/all”→回车，可以得到计算机的MAC地址。其中PhysicalAddress就是计算机的MAC地址。方法二：网络连接图标（小电脑），点选“状态”→“支持”选项卡下的“详细信息”，其中的实际地址即为您网卡的MAC地址。逻辑链路控制子层（LLC）构成了数据链路层的上半部分，与局域网的高层和MAC子层相邻。LLC子层MAC子层的支持下向网络高层提供服务。LLC子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种802局域网之间的差异，向局域网高层提供一个统一的格式和接口。附以太网帧结构(P19)2．局域网的标准(含义参见P20)1980年2月，电器和电子工程师协会(IEEE)成立了局域网标准委员会,专门从事局域网标准化工作,并制订了IEEE802标准。IEEE802系列标准之间的内部关系第3，4课时2.2局域网的主要技术决定局域网特征的主要技术：拓朴结构、传输介质与传输形式、介质访问控制方法一、拓朴结构按网络的拓扑结构来分类，局域网有星型、总线型、环型及混合结构等类型。802.3CSMA/CDMAC物理层802.4令牌总线MAC物理层802.5令牌环MAC物理层802.6MANMAC物理层802.9语音数据综合ISDN802.11无线局域网802.8光纤技术802.7宽带技术802.2逻辑链路控制LLC802.1B综述及体系结构802.1A管理802.10局域网安全物理层数据链路层网络层ISO/OSIIEEE802802.3CSMA/CDMAC物理层802.4令牌总线MAC物理层802.5令牌环MAC物理层802.6MANMAC物理层802.9语音数据综合ISDN802.11无线局域网802.8光纤技术802.7宽带技术802.2逻辑链路控制LLC802.1B综述及体系结构802.1B综述及体系结构802.1A管理802.10局域网安全物理层数据链路层网络层ISO/OSIIEEE8021．总线拓扑（BusTopolopy）结构总线型局域网的主要特点是：⑴总线通常采用同轴电缆作为传输介质；⑵所有的节点都通过网卡直接连接到总线上；⑶共享型局域网；⑷在一定时间内只允许一个节点利用总线发送数据；⑸节点在发送数据时采用广播方式，即其它节点都可以接收到数据；⑹由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，会出现冲突，造成传输失败。总线型拓扑的优点是：结构简单，实现容易，易于扩展，可靠性2．环状结构环型结构采用分布式控制，控制简单，结构对称性好，传输速率高。结构中各计算机地位相等，网络中通信设备和线路比较节省。信息流是定向的，传输延迟也是确定的。这种结构主要用于令牌网（TokenRing），令牌在环中依次传递，拿到令牌就可以发送消息。令牌网的主要好处就是传输速度较快，同时它的运行性能、效率也远比以太网优越。3．星状结构星型拓扑中存在着中心节点，每个节点通过点到点线路与中心节点连接，任何两个节点之间的通信都要通过中心节点。如果中心节点是集线器，从外部结构看其物理结构是星型的，实质上它的逻辑结构依然是总线型的。局域网中所有节点共享传输介质，在一定时间内只允许一个节点通过集线器送数据。如果中心节点是交换机，交换机可以在多对通信节点之间建立并发的连接。才是真正的星型拓扑结构知识拓展：局域网的网络模式网络模式（NetworkModel）也称计算模式或应用模式,它是计算机网络处理信息的方式。不同的网络模式具有不同的工作特点和服务方式。目前，局域网最常用的计算模式有客户机/服务器模式、浏览器/服务器模式和对等服务器模式。1、客户机/服务器模式（Client/Server，C/S）是一种开放式结构、集中式管理、协作式处理的主从式网络应用模式。C/S模式把计算任务分成服务器部分和客户机部分,分别由服务器和客户机完成。优点：①安全级别高②更好的性能③可靠性高2．对等服务器网络模式对等服务器网络模式中没有专用服务器,每一台计算机的地位平等，在网上的每一台计算机既可以充当服务器,又可以充当客户机,彼此之间进行互相访问,平等地进行通信。典型对等局域网结构3．浏览器/服务器模式随着Internet的广泛应用，基于局域网的企业网开始采用Web技术构筑和改建自己的企业网（Intranet）。于是，浏览器/服务器（B/S）新型结构模式应运而生二、传输介质与传输形式局域网的传输形式有两种：基带传输和宽带传输。局域网可以使用的传输介质：有线(双绞线、同轴电缆、光纤)与无线(电磁波、红外线)等。1．传输速率和误码率2．传输介质分类(1)双绞线就是由两条相互绝缘的细芯铜导线缠绕在一起构成的。以减少信号在电缆中传输的噪声和电磁干扰。双绞线线皮的颜色通常为橙色、棕色、蓝色、绿色。双绞线分为：屏蔽双绞线：STP是由两对或者多对铜绞线外层包着柔韧的绝缘层，然后是金属箔屏蔽层，最外层是塑料防护层，3类5类非屏蔽双绞线UTP最常用，分为1-7类国际电气工业协会（EIA）为非屏蔽双绞线定义了几种质量级别。（1）1类——用于电话通信，一般不适合传输数据。（2）2类——可用于传输数据，最大传输速率为4Mbps。（3）3类——用于以太网，最大传输速率为10Mbps。（4）4类——用于令牌环网，最大传输速率为16Mbps。（5）5类——用于快速以太网，最大传输速率为100Mbps。（6）6类——用于吉比特以太网，最大传输速率为1Gbps。双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头（水晶头），连接网卡与集线器或交换机，最大长度一般为100