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项目2 小型办公式对等网络的组建


计算机网络技术

1

学习情境一:构建小型对等网络
项目二:小型办公室对等网络的组建

2

局域网和IEEE 802模型 局域网介质访问控制方法 常见的局域网拓扑结构 网络互联设备 以太网组网技术 10Mbps以太网 100Mbps以太网
3

hub



stations

局域网(LAN)是将小区域
内的各种通信设备互连 在一起的通信网络。

hub

stations

hub

stations

Switch

Server farm

4

局域网的特点
1 2 3 4 5 网络覆盖范围小

数据的传输速率比较高
较低的延迟和误码率 经营权和管理权属于某个单位所有

便于安装、维护和扩充,成本低、周期短
5

局域网IEEE802标准

? IEEE802.3:以太网技术(CSMA/CD)
? IEEE802.4:令牌环(Token-Ring) ? IEEE802.5:令牌总线(Token-BUS)

6

局域网的体系结构
ISO/OSI高层

TCP/IP
LLC子层

IPX

NetBEUI

IEEE 802 逻辑链路控制(LLC)
数据链路层

MAC子层

IEEE 802.3 CSMA/CD

IEEE 802.4 令牌总线网 物理层

IEEE 802.5 令牌环网
物理层

7

将传输介质的频带有效地分配给网上各站 点用户的方法介质访问控制方法。

8

信道分配问题
静态划分信道 媒体共享技术 随机接入

动态媒体接入控制
受控接入

9

带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)

a. 标准协议: IEEE802.3 b. 网络拓扑结构:总线型、星型 c. 信道分配方法:随机接入

10

CSMA/CD 工作原理

先听后发,边听边发,

冲突停止,随机延时后重发。

11

令牌环(Token Ring)访问控制方法

a. 标准协议: IEEE802.5 b. 网络拓扑结构:环形

c. 信道分配方法:受控接入

12

内部线路 令牌环网端口

13

令牌环网集线器有两个专用端口:
入环(RI)、出环(RO) 必须使用RI、RO端口连接两个集线器。

14

出环

MAU

入环 环进

出环

MAU

入环

入环

MAU

出环 环出

入环

MAU

出环

15

Token Ring 工作原理

1.令牌在环中流动,源站有信息发送,截获了令牌; 2.源站发送数据给目的站,目的站点接收并转发数据; 3.源站等待并接收它所发的帧,并将帧从环上撤离; 4.源站收完所发帧的最后一比特后,重新产生令牌发 送到环上。

16

令牌总线(Token Bus)访问控制方法

a. 标准协议: IEEE802.4 b. 网络拓扑结构:总线形 c. 信道分配方法:受控接入

17

在令牌总线网中,令牌传递的顺序 与结点在总线上的物理位置无关。

令牌总是由高地址向低地址传递

18

19

在计算机网络中,把计算机、终端、通信处 理机等设备抽象成点,把连接这些设备的通信线 路抽象成线,并将由这些点和线所构成的拓扑称 为网络拓扑结构。

20

星型拓扑 优点: a. 结构简单,可扩充性强; b. 故障的检测和隔离方便。
A

集线器

A

B

C

缺点: a. 需要大量电缆,因此费用较高; b. 中央结点产生故障,则全网不能工作。
21

总线型拓扑
优点: a. 结构简单,实现容易; b. 易于安装维护;

A

B

C

C

缺点: a. 传输介质故障难以排除; b. 总线故障都会导致全网瘫痪。

22

环型拓扑 优点:
能够较有效地避免冲突。
A
D

缺点: 环形结构中的网卡等通信部件 比较昂贵且管理复杂。

T

C

B

23

树型拓扑 优点:
a. 易于扩展; b. 故障隔离方便。
B A C

缺点:
D E F

G

根结点发生故障,全网瘫痪。

24

星型环拓扑
优点: a. 故障诊断和隔离方便; b. 易于扩展; c. 安装电缆方便。
集中器

集中器

集中器
集中器

缺点: a. 需要智能的集中器; b. 安装不方便。
25

网状拓扑 优点: a. 结点间路径多; b. 可靠性高; c. 网络扩充比较灵活、简单。
缺点: a. 网络关系复杂; b. 建网和网络控制机制复杂。

26

拓扑的选择

经济性 灵活性 可靠性

27

? 以太网中继器 ? 以太网集线器 ? 以太网网桥 ? 局域网交换机

28

通常有两个端口,用来连接两个不同的以太网网段; 在一个端口上将接收到的信号译成0和1; 从另一个端口将再生的清晰信号转发出去。

29

中继器的工作过程
(1)发送方计算机发送一个清晰的信号; (2)当信号到达中继器的时候,已经随着时间有所衰 减了; (3)中继器再生出一个新的清晰的信号,和发送方计 算机最早发出的信号保持一致,然后从另一个端口将这 个清晰的信号发送出去。

30

集线器(Hub)在OSI(开放系统互连)参考模型 中处于物理层,其实质是一个中继器,同样必须遵守 MAC(介质访问控制)协议的定时特性,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。正因为集线器只是一个信号放大和中转的设备, 所以它不具备交换功能,

31

集线器也就是常说的Hub,是一个物理层设备。集线 器是一种共享式的网络设备,即每个时刻只能有一个端口 在发送数据。集线器并不处理或检查其上的通信量,仅通 过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理 介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质,其结果是 它们也共享同一冲突域、广播域和带宽。因此集线器和它 所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个结点发 出一个广播信息,集线器会将这个广播传输给所有同它相 连的结点,因此它也是一个单一的广播域。当网络中有两 个或多个站点同时进行数据传输时,将会产生冲突,

32

33

34

集线器的分类
按尺寸分类:机架式和桌面式 按带宽分类:10Mbps集线器、 100Mbps集线器、 10/100Mbps集线器 按扩展方式分类:堆叠集线器和级联集线器

35

36

共享式以太网

? 带宽共享 ? 带宽竞争

? 冲突检测/避免机制
? 不能支持多种速率

37

网桥的特点
(1)网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同 传输介质与不同传输速率的网络,但是数据链路层以上必须采 用相同的协议;

(2)网桥可以接收、存储、地址过滤、域转发的方式实 现互联网络之间的通信;
(3)网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量,有利于 改善互联网的性能和安全性; (4)减少网络拥塞; (5)扩展了局域网的有效长度,使以往连接不到的站点 间可以相互通信。
38

网桥的基本功能

? 转发; ? 过滤; ? 自学功能。

39

以太网交换机(以下简称交换机)是工作在OSI参考模 型数据链路层的设备,外表和集线器相似。它通过判断数据 帧的目的MAC地址,从而将帧从合适的端口发送出去。交换 机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。比如,一个站点 向网络发送数据,集线器将会向所有端口转发,而交换机将 通过对帧的识别,只将帧单点转发到目的地址对应的端口, 而不是向所有端口转发,从而有效地提高了网络的可利用带 宽。以太网交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的 学习和维护更新机制来实现的。以太网交换机的主要功能包 括MAC地址学习、帧的转发及过滤和避免回路。

40

冲突域与广播域
一个冲突域 一个冲突域 一个冲突域

10M
10M

10M

10M交换机 100M 100M交换机 100M 100M Hub 10M 10M 10M 100M 一个冲突域 一个冲突域

41

交换机转发数据帧时遵循的规则

a. 如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或 组播地址,则向交换机所有端口转发; b. 如果数据帧的目的地址是单播地址,且这 个地址并不在交换机的MAC地址表中,也 会向所有端口转发;

42

交换机转发数据帧时遵循的规则
c. 如果数据帧的目的地址在交换机的MAC地址表中, 那么就根据MAC地址表转发到相应的端口; d. 如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在同 一个网段上,就会丢弃这个数据帧,交换也就 不会发生。

43

MAC address table
E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222

E3:0260.8c01.4444
E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333

C
0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555

D 0260.8c01.4444
F 0260.8c01.6666

44

? 直接交换
? 存储转发交换 ? 改进的直接交换

45

以太网(Ethernet)是一种产生较早且使用相当广泛 的局域网,美国Xerox(施乐)公司1975年推出了他们的 第一个局域网。由于它具有结构简单、工作可靠、易于扩 展等优点,因而得到了广泛的应用。1980年美国Xerox、D EC与Intel三家公司联合提出了以太网规范,这是世界上 第一个局域网的技术标准。后来的以太网国际标准IEEE 8 02.3就是参照以太网的技术标准建立的,两者基本兼容。 为了与后来提出的快速以太网相区别,通常又将这种按IE EE 802.3规范生产的以太网产品简称为以太网。

46

不同IEEE以太网的命名
(1)采用IEEE执行这个工作的委员会的名字来定义 标准,如IEEE802.3z; (2)名字本身指明速度和介质类型,如10Baze-5、 100Baze-T。

47

数据链路层

物理层 物理层

IEEE以太网标准和OSI模型

LLC子层

Ethernet

IEEE 802.3
IEEE802.2 IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.3ab

MAC子层

48

以太网成帧
(1)在以太网帧中封装数据包
(2)IEEE802.3帧的字段 (3)MAC地址的格式

(4)在不同类型的以太网上发送帧

49

以太网操作

(1)全双工、半双工和冲突域
(2)双工模式和速度的自动协商

50

特 性 速率(Mbps) 传输方法

10Base-5 10 基带 500 2.5 2.5km 50Ω粗缆 总线型

10Base-2 10 基带 185 0.5 925m 50Ω细缆 总线型

10Base-T

10Base-F 10 基带 2000

10
基带 100

最大网段长度(m)
站间最小距离(m) 最大长度

500m
UTP 星型 多模光缆 星型

传输介质
网络拓扑

51

10Base-5
最大网段长度 500米 每段最多站点数 100
50Ω终端电阻

50Ω终端电阻

收发器

收发器间最小距离 2.5米 粗缆 网络最大长度2.5km

收发器电缆不得超过45米

52

10Base-2
最大网段长度 185米 每段最多站点数 30
50Ω终端电阻

50Ω终端电阻

收发器

收发器间最小距离 0.5米

收发器电缆不得超过45米

细缆

网络最大长度925m

53

10Base-T
? 以Hub或Switch为中心的星形拓扑;
? 采用双绞线作为传输介质; ? 结点与Hub之间的双绞线最大距离为100米;

? 采用多个Hub扩展网络。

54

?支持CSMA/CD和半双工; ?支持自动协商;

?用相同的5类/超5类线缆;
?有相同的线缆长度的限制(100m); ?有相同的帧格式; ?FJ-45连接器的线序不同; ?在相同条件下可以关闭CSMA/CD,用全双工取代(802.3x)

55

快速以太网的体系结构
数据链路层

LLC 802.3

10Base-T CSMA/CD MII

物理层

100Base-TX

100Base-T4

100Base-FX

传输介质

2对5类UTP 或1对STP

4对3、4、5 类UTP

2芯光纤

56

100Base-T的物理层
(1)100Base-TX
(2)100Base-FX (3)100Base-T4

57

任务1:小型共享网络组建 任务2:小型交换网络组建

58

任务1:小型共享网络组建

用3台计算机模拟组成单位内部局域网,中央节点

采用集线器为核心组建共享式局域网,并需要实现
文件和打印机共享,要求只有系统管理员能够读/ 写访问,其余操作人员只能进行读取访问。

59

任务1:小型共享网络组建

? 理解共享权限的概念;

? 掌握文件夹的操作过程;
? 掌握对等网中共享资源的使用; ? 掌握打印机共享的设置方法。

60

任务1:小型共享网络组建

? PC计算机3台; ? 集线器1台; ? 双绞线直通线3条; ? 打印机1台。

61

任务1:小型共享网络组建

集线器

PC1

PC2 网络拓扑图

PC3

62

任务1:小型共享网络组建

步骤1:硬件安装; 步骤2:TCP/IP配置; 步骤3:设置计算机名和工作组名; 步骤4:通过“网上邻居”访问局域网计算机;

步骤5:安装共享服务与客户端;
步骤6:打印机共享 步骤7:文件共享
63

任务2:小型交换网络组建

使用交换机替换原来连接办公室计算机的 集线器,从而改善网络的工作效率,提高 网络的传输速率。

64

任务2:小型交换网络组建

? 掌握用交换机组建交换式局域网的方法;

? 理解使用交换机使网络提高速度,方便管理。

65

任务2:小型交换网络组建

交换机

PC1

PC2 网络拓扑图

PC3

66

任务2:小型交换网络组建

步骤1:硬件安装; 步骤2:TCP/IP配置; 步骤3:网络连通性测试;

67

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

1 2 3 4 5

以光纤作为传输介质;

传输速率可达100Mbps
反向旋转的双环拓扑
FDDI环可连500个结点,结点间距离可达2km

单环长度可达100km,双环可达200km

68

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

FDDI的物理层
FDDI标准的物理层被分为PHY子层和PMD子层。其 中较低的物理介质相关子层(PMD)是真正和物理介 质有关的子层,它定义了光纤和连接器的规格型号以 及光传输的接口特性要求等内容。较高的子层是PHY, 它规定了线路的状态、时钟处理和编码技术等方面的 细节。

69

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

FDDI的拓扑

FDDI是一个高速环路,是使用双环结构的令 牌传递系统。FDDI网络的信息流量有类似的两条 流组成,两条流以相反的方向绕着两个互逆环流 动。其中一个环叫主环,逆时针传送数据;另一 个环叫从环,顺时针传送数据。

70

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

FDDI的工作原理
A

T

A

A

A

T frA
B B

frA frB frC T
C

C

B

T fr frA B
C

B

C

(a)在到达A 以前

(b)离开A之后

(c)离开B后

(d)离开C后

T: 令牌 ;

frB: B 发送的帧; 由

frA: A 发送的帧; 由 frC: C发送的帧. 由

71

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

在正常情况下FDDI中主要存在以下一些操作

1. 传递令牌 2. 发送数据 3. 转发数据帧

4. 接收数据帧
5. 清除数据帧

72

扩展知识:光纤分布式数据接口(FDDI)

FDDI的应用环境
? 用于计算机机房中大型计算机和高速外设之间的连接; ? 用于连接大量的小型机、工作站、个人计算机与各种外设; ? 校园网的主干网,用于连接分布在校园各个建筑物中

的小型机、服务器、工作站和个人计算机以及多个局域网;
? 多校园的主干网,用于连接地理位置相距几千米的多 个校园网、企业网。

73

Thank~~

74


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