第4章 局域网技术

4.1 局域网概述

4.1.1 局域网的概念和特点（P83） 

 1.局域网 LAN（Local Area Network）

 2.局域网的主要技术特点

 地域范围 几十 m 到 几 km，

 传输速率 10 Mbps 到 1000 Mbps。

 3.局域网的分类

 1）按网络的拓扑结构划分

 网络拓扑：Network Topology（地形）。

 星型 Star、总线型 Bus、环型 Ring。

 2）按线路中传输的信号形式划分

 基带局域网、宽带局域网。

 3）按网络的传输介质划分

 双绞线局域网、同轴电缆局域网、光纤局域网、无线局域网。

 4）按网络的传输介质访问控制划分

 以太网、令牌环网、令牌总线网。

4.1.2 局域网层次结构及模型（P85）

 局域网标准委员会定义了 IEEE 802 标准，局域网由三层协议构成：

 物理层 PHY(Physical)

 介质访问控制层 MAC(Media Access Control)

 逻辑链路控制层 LLC(Logical Link Control)

局域网参考模型与 OSI 参考模型的比较

 1.IEEE 802 局域网的物理层

 用基带信号传输；数据编码采用曼彻斯特编码；

 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤；

 网络拓扑可以是总线型 Bus、星型 Star、环型 Ring 和树型 Tree。

 传输速率有 10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps等。

 2.IEEE 802 局域网的介质访问控制子层

 定义的介质访问控制标准：

 载波侦听多路访问 CSMA(Carrier Sense with Multiple Access)、

 冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CD(CSMA/Collision Detect)、

 令牌总线(Token Bus)、令牌环(Token Ring)。

 3.IEEE 802 局域网的逻辑链路控制子层

 将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。

4.2 局域网的连接设备

4.2.1 网络适配器（P87）

 1.网络适配器概述

 网络适配器（网卡）作用：收发数据帧、介质访问控制、

数据信号的编码/解码、差错控制、数据的串/并行转换等。

 2.网络适配器分类

 PCI（外部部件互联）网卡：传输速率 100 Mbps、10/100 Mbps 自适应。

 USB 网卡：USB 接口转接到 RJ 45 接口。

 计算机— USB 接口—USB 网卡— RJ 45 接口—双绞线。

 PCMCIA 网卡：便携式计算机用网卡。

4.2.2 中继器（P89）

 中继器（Repeater）：在物理层上实现网络的互连。

  连接同一网络内的多段网络，对信号放大和整形。

4.2.3 集线器（P90）

集线器：同时对各端口发送数据，各端口共享带宽。

交换机：根据内存网卡地址对照表挂接相应端口，

只对目的地址发送数据，各端口独享带宽。

 1.集线器的技术特点

 集线器(Hub)：有8、12、16、24个端口，通过 RJ-45 连接器连接。

 AUI 接口：连接粗同轴电缆，

 BNC 接口：连接细同轴电缆，

 标 Uplink 或 MDI 接口：向上连接端口实现集线器之间的级联。

 2.集线器的分类

 共享式集线器：

 从一个端口接收分组信号、再生和放大，再经所有端口广播。

 可堆叠集线器：扩充网络可连接端口数。

 智能集线器：

 通过简单网络管理协议实现网络管理和自动检测网络端口速度。

4.2.4 交换机（P92）

 交换机（交换式集线器 Switch Hub）：

  任两端口模拟用网桥连接，用于数据的高速交换或转发。

 1. 交换机的基本原理

 交换机的帧转发方式：

直接交换方式、存储转发交换方式、改进的直接交换方式。

 2. 交换机的分类

 根据端口速率分类：

100 Mbps 交换机、10/100 Mbps 交换机、1000 Mbps 交换机。

4.3 决定局域网特征的主要技术

4.3.1 网络拓扑

 总线型 Bus、星型 Star、环型 Ring。

4.3.2 传输形式与传输介质（P95）

 局域网的传输形式：基带传输、宽带传输。

 局域网的传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、电磁波。

4.3.3 介质访问控制方法（P96）

 载波监听多路访问/冲突检测 CSMA/CD(CSMA/Collision Detect)、

 令牌总线(Token Bus)、令牌环(Token Ring)。

 载波侦听多路访问 CSMA(Carrier Sense with Multiple Access)：

 计算机检测到以太网上没有其它计算机发送数据产生的载波时，

就能传输一帧数据。

 1. 载波侦听多路访问/冲突检测

 载波监听多路访问/冲突检测 CSMA/CD(CSMA/Collision Detect)、

 当两个信号相互干扰时，这个结果就叫做冲突。

发送计算机检测到电缆有冲突时立即停止传输。

 2. 令牌环（P97）

 令牌环(Token Passing)：

 发送机持有令牌发送帧的比特流，未持有令牌的计算机传输比特流，

 目的地传输比特流并复制一副本，发送机接收帧的比特流进行校对。

 3. 令牌总线（P98）

 令牌总线：在物理总线上建立一个逻辑环，

每一个站点指明上一站地址、下一站地址，逻辑上连接成环形。

4.4 以太网技术（P99）

 1.以太网的技术特点

 以太网(Ethernet)：基带传输、采用 IEEE802.3 标准、

总线型的广播式网络、……。

 2.传统以太网的组网方式

 1）10Base-2 网络：传输率为 10 Mbps 基带传输，网段长度 200 m。

使用RG-58 型细缆和 BNC-T 型连接器。

 3）10Base-T 网络：传输率为 10 Mbps 基带传输，网段长度 100 m。

使用双绞线和 RJ-45 型连接器。

4.4.2 快速以太网(Fast Ethernet)（P102）

 采用标准：IEEE802.3μ，传输速率 100 Mbps。

 传输介质：

例如，100Base-T4 标准所支持的 4 对 3 类非屏蔽双绞线 UTP，

（1，2）（4，5）（7，8）号线用于发送数据，

（3，6）号线用于在冲突时检测网络活动。

4.4.3 千兆以太网 GE(Gibabit Ethernet)（P103）

 采用标准：IEEE802.3 以太网的扩展，传输速率 1000 Mbps。

 传输介质：例如，1000Base-LX 标准所支持的长波长激光单模光纤，

有效传输距离可达 3 000 m。

4.4.4 交换式以太网（P104）

 专用 10 Mbps 端口：只连接一个节点，该节点独占 10 Mbps 的带宽。

 共享 10 Mbps 端口：连接一个 10 Mbps 以太网，

该以太网的多个节点共享 10 Mbps 的带宽，每个节点得到是平均带宽。

4.5 虚拟局域网 VLAN

4.5.1 虚拟局域网的概念（P105）

 虚拟局域网 VLAN(Virtual Local Area Network)：

 把网段或节点按逻辑所划分成的逻辑组；建立在交换网络的基础之上；

 不受距离限制，可以跨省市、跨国家。

4.5.3 虚拟局域网的组网方法（P107）

 1.基于端口的虚拟局域网

 根据局域网交换机的端口来定义虚拟局域网成员。

例如：VLAN A 的成员包括端口 1，2，3；

      VLAN B 的成员包括端口 4，5，6，7，8。

 2.基于 MAC 地址的虚拟局域网

 根据计算机网络接口的 MAC 地址进行组网。

 3.基于 IP 地址的虚拟局域网

 根据与计算机网络接口卡关联的 IP 地址进行组网。

4.6 无线局域网

4.6.1 无线局域网的标准（P108）

 无线局域网的标准：IEEE802.11

 基本服务集 BSS（Basic Service Set)

 接入点 AP(Access Point)：基本服务集中的基站。

4.6.2 无线局域网的应用领域

 作为传统局域网的扩充、建筑物之间的互联、漫游访问。

4.6.3 无线局域网的硬件

 无线网卡、接入点 AP、无线通信传输介质。

4.6.4 无线局域网的组网方式（P111）

 点到点方式、集中控制方式。

4.7 局域网操作系统

4.7.1 局域网操作系统概述（P111）

 1. 局域网操作系统的功能

 文件服务、打印服务、网络安全和访问控制服务、

网络的可靠性和系统容错服务。

 2. 常用的局域网操作系统

 UNIX：并发处理能力和优异的计算能力成为大型、关键应用首选。

 Linux：自由软件，可作网络工作站用；可为各类服务器

提供 Web 服务、 FTP 服务、 邮件服务、 文件服务、 打印服务。

 Windows Server 2003 标准版、企业版、数据中心版、

 Windows Server 2003 Web 版：IIS、ASP.NET、.NET 框架。

4.7.2 局域网操作系统的工作方式

 1.局域网操作系统的分类（P115）

 客户网络操作系统：如，Windows XP，获取服务器上所提供的网络服务。

 服务器网络操作系统：如，Windows Server 2003，提供网络服务。

 2.对等结构的网络

 每个网节点基本上是网络操作系统，如 Windows XP。

共享硬盘、共享打印机、共享文件、共享应用程序。

 3.客户/服务器结构的网络（P116）

 网络服务器(Server)：如 Windows Server 2003

 网络工作站(Workstation)：网络客户机。

4.7.3 Windows 2003 的基本概念

 1.域模式

 由一群以网络连接在一起的计算机组成，域内的所有计算机

共享一个集中式的目录数据库（存储用户账号、用户组、打印机等对象）。

 域控制器：存放目录数据库的计算机。

 2.工作组模式

 Windows XP 组网，不存在目录数据库，

 使用本机安全数据库内建立的用户账号访问其它机的资源。

 3.活动目录（P118）

 客户/服务器网络：

 域模式服务器—域控制器—活动目录(Active Directory)。

 活动目录(Active Directory)：管理目录数据库、提供目录服务的工具。

 4.Windows 2003 的用户

 用户分类：管理员、普通用户、来宾用户。

 本地用户：非域控制器可以创建和管理自己的用户账户，访问本机资源。

 域用户：由作为域控制器的服务器创建和管理，访问域上的共享资源。

 5.Windows 2003 的文件系统

 FAT32 文件系统：存放分区起始位置的文件分配表，

文件系统簇的数目是 2³²，支持超过 32 GB 的分区。

 NTFS 文件系统：快速读写和搜索大容量硬盘，

可配置和管理访问控制权限，自动修复磁盘错误。

4.7.4 Windows 2003 的服务管理

 1.用户管理（P120）

 1）客户/服务器网络：

 域模式服务器—域控制器—活动目录(Active Directory)。

 2）客户机加入域：

 开始—程序—管理工具— Active Directory 用户和计算机—

右击 Users —新建—用户—用户名、所在域、密码。

 设置用户属性：Users 文件夹—右击某用户—属性。

 2.文件管理（P122）

 创建共享文件夹：

 右击文件夹—属性—共享此文件夹—共享名、允许的用户数量、权限。

 设置文件及文件夹的 NTFS 访问权限：

 右击文件夹—属性—安全—添加用户。

 3.打印管理（P125）

4.8 局域网的规划与设计

 1.局域网建设的规划（P127）

 用户的需求分析、系统的可行性分析。

 2.网络总体设计（P128）

 1）网络结构设计：网络协议、拓扑结构、传输方式和网络带宽。

 2）网络操作系统：Windows 2003

 3）网上应用系统：数据库管理系统 MS-SQL Server、Oracle。

 4）网络硬件设备：

 服务器（WWW 服务器、Mail 服务器、 文件服务器、 数据库服务器）、

 集线器、路由器、交换机等。

 5）网络性能及管理设计

 6）网络互联设计

 3.综合布线（P129）

 信号流通路径：主干电缆—入楼设备(大楼入口)—设备间(大楼)—

垂直干线电缆—电信布线间（楼层）—

水平线缆—信息插座—工作区线缆—设备（电脑、电话）。

 1）工作区子系统（ Work Area ）：是需要设置终端设备的独立区域。

 2）水平布线子系统（ Horizontal Subsystem ）：

 由信息插座、配线 电缆或光缆、配线设备和跳线等组成。

 3）垂直干线子系统：各楼层配线间的干线电缆。

  4）设备间子系统（ Equipment Room ）：

 安装各种设备的房间，对综合布线言，主要是安装配线设备。

  5）管理子系统（ Administration ）：

 管理是针对设备间、交接间、工作区的配线设备、缆线、信息插座等设施，

按一定模式进行标识和记录。

  6）建筑群子系统（ Campus Subsystem ）：

由配线设备、建筑物之间的干线电缆或光缆、跳线等组成。

第5章 网络的互联

5.1 网络互联的基本概念（P139）

 网络互联：连接不同地理位置的计算机网络，

实现更大范围的资源共享和数据通信。

5.1.1 网络互联的类型（P140）

 LAN-LAN：同构网互联、异构网互联。

 LAN-MAN、LAN-WAN、LAN-WAN-LAN、WAN-WAN。

5.2 网络互联设备（P141）

 网络互联设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关。

5.2.1 网桥

 网桥(Bridge)：连接两个局域网的存储转发设备，

可以连接相同或相似体系结构网络系统。

 1.网桥及网桥的作用

 1）网桥的功能

 对所接收的信息帧只作少量的包装；

 可以采用另外一种协议来转发信息；

 有足够大的缓冲空间；

 有寻址和路径选择的能力。

 2）网桥的作用

 把网络分割成网段，每段网段有独立带宽；延伸网络的距离。

网络互联设备与 TCP/IP 模型的对应关系

 2.网桥的分类（P142）

 按网桥所处的位置可分为：内桥、外桥。

 按网桥分布的地理位置可分为：本地网桥、远程网桥。

 按网桥的功能可分为：透明网桥、源路由网桥。

 3.网桥的学习功能

 检查数据帧的源物理地址，能将新的源物理地址加入路径表中。

 4.网桥的特点

 能延伸网络的距离并能隔离网段，过滤不需要转发的数据帧。

 互联传输介质不同、介质访问控制方式不同的网络。

5.2.2 路由器（P144）

 1.路由器(Router)

 在网络中源地点和目标地点之间执行信息转移，

转换不同网络或网段之间的数据信息。

 路由器功能：

网络互联实现不同网络互相通信；

数据处理包括分组过滤、分组转发、……；

网络管理包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等。

路径选择包括判定最佳路径，传送网间信息包。

 2.路由表

 静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路由表。

 动态路由表：根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。

 3.路由器的工作原理

 举例：网络 A 中用户 A1 向网络 C 中的 C3 发送请求信号。

 A1—交换机 A—路由器 A5 端口—根据网络 ID 选择路径—

路由器 C5 端口—交换机 C—C3。

 4.路由器的分类（P146）

 1）按性能档次分为：高、中、低档路由器。

 2）按结构上分为：模块化路由器、非模块化路由器。

 3）按功能上分为：骨干级路由器、企业级路由器、接入级路由器。

 4）按所处网络位置分为：边界路由器、中间节点路由器。

 5）按性能上分为：线速路由器、非线速路由器。

 6）按对路由表管理方式分为：静态路由器、动态路由器。

 7）按协议上分为：单协议路由器、多协议路由器。

5.2.3 网关（P148）

 1.网关

 网关(Gateway)：

 互联网络中操作在 TCP/IP 网络层之上具有协议转换功能的设施。

 2.网关的分类

 1）协议网关：转换不同网络区域间的协议。

 2）应用网关：翻译不同数据格式。如翻译 Email 的不同格式。

 3）安全网关：包过滤器、链路网关。

5.3 广域网的相关技术（P149）

 公共传输系统：数字数据网（DDN）、公共电话交换网（PSTN）、

综合业务数据网（ISDN）、异步传输模式（ATM）。

5.3.1 广域网的基本概念

 1.广域网的构成

 通信子网：传输线路和交换单元（路由器）。

 主机：构成局域网。

 2.广域网所提供的服务

 数据报服务：面向无连接的网络服务。

分组不一定顺序到达目的站，目的站要进行缓存、排序后，才交付给主机。

 虚电路服务：面向连接的网络服务。虚呼叫建立虚电路，

采用存储-转发技术，交换结点预留缓冲区，在虚电路上顺序传送分组。

5.3.2 数字数据网（P153）

 1.数字数据网

 数字数据网 DDN：利用数字信道传输数据信号的数据传输网。

DDN 的主干传输为光纤传输，传输速率 155 Mbps。

中国公用数字数据网 China DDN。

 2.数字数据网的结构（P154）

 DDN 网组成：

 数据终端设备 DTU，如局域网、图像设备。

 数据业务单元 DSU，如调制解调器、基带传输设备。

 网管中心 NMC：网络结构和业务配置。

 3.数字数据网的应用

 提供多种业务，如局域网互联。

 应用在计算机联网，如海关、外贸系统网络。

 应用在金融业，如证券、银行。

5.3.3 公共电话交换网（P157）

 1.数字数据网

 公共电话交换网 PSTN：

 全球语音通信电路交换网络，实现了完全的数字化。

 2.拨号入网

 使用调制解调器，传输速率 56 kbps。

 1）单机入网

 ISP 的主机给用户动态分配 IP 地址。

 2）多机入网

 代理服务器经调制解调器通过一条电话线入网，

局域网上的客户机通过代理服务器访问网络。

5.3.4 ATM 技术（P158）

 1.ATM 的概念及特点

 异步转移方式 ATM：

 面向连接的高速交换和多路复用技术，同时传送图像、声音和数据。

 2.ATM 交换原理

 通过虚连接进行交换。

 ATM 传输链路包含多个虚通路 VP，

 一个虚通路 VP 包含多个虚通道 VC。

5.3.5 宽带广域网 IP over DWDM/WDM（P160）

 1.IP over WDM

 宽带 IP 波分复用，光因特网，

在一根光纤上采用频分复用技术，承载若干不同频率点的光信号。

 2.IP over WDM 帧结构

 同步数字体系 SDH 帧格式、千兆以太网格式。

 3.IP over WDM 系统组成

 光纤、激光器、掺铒光纤放大器、光耦合器、电再生中继器、

转发器、光分插复用器、交叉连接器与交换机。

 4.IP over WDM 的特点

 提高带宽和相对的传输速率。

5.4 VLAN 间的通信（P163）

 将分布于不同地理位置的计算机按工作需要组合成一个逻辑网络。

 1.通过路由器实现 VLAN 间的通信

 1）通过路由器的不同物理接口与交换机上的每个 VLAN 分别连接

 2）单臂路由：

 将交换机的一个主干端口接入路由器的一个快速以太网接口。

 2）通过路由器的逻辑子接口与交换机的各个 VLAN 连接

 2.用交换机代替路由器实现 VLAN 间的通信

 启用交换机的路由功能，利用高端交换机的专用 VLAN 功能。

5.5 网络互联的实例

 数据、语音、视频“三网合一”。

 VOIP：使用互联网协议的网络语音传输。

 举例：省地税局广域骨干网组网图

 省地税局服务器—交换机—路由器—

同步数字体系 SDH、公共交换电话网 PSTN—

路由器—交换机—地市地税局服务器、主机。