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計算機網(wǎng)絡技術 項目二 局域網(wǎng)基礎與組網(wǎng)技術第三章組建小型局域網(wǎng)絡 項目二 局域網(wǎng)基礎與組網(wǎng)技術 教學內(nèi)容 1 常見的網(wǎng)絡設備和傳輸介質 2 IP地址概念及結構 3 局域網(wǎng)的特點和分類 4 局域網(wǎng)的體系結構與協(xié)議標準 5 介質訪問控制方法 6 雙機互聯(lián)的基本方法 7 以太網(wǎng)概念和技術 8 共享式局域網(wǎng)組網(wǎng)方法 9 交換式以太網(wǎng)組網(wǎng)方法 10 VLAN技術 VLAN的劃分 11 工作組網(wǎng)絡和小型企業(yè)網(wǎng) 12 無線局域網(wǎng)概念及組成 實踐內(nèi)容 1 熟悉機房網(wǎng)絡結構 網(wǎng)線制作及測試 2 工作組網(wǎng)絡的組建 3 VLAN的基本配置 4 交換機的基本配置 5 交換式以太網(wǎng)的組建 項目二 局域網(wǎng)基礎與組網(wǎng)技術 教學要求 1 掌握IP地址概念 結構及其配置方法 2 掌握以太網(wǎng)概念和技術 3 理解局域網(wǎng)的特點和功能 4 理解IEEE802標準 理解常用介質訪問控制技術 5 理解無線局域網(wǎng)的工作原理和基本的組網(wǎng)方式 6 熟悉常見的網(wǎng)絡設備和傳輸介質 7 了解令牌環(huán)網(wǎng) 雙機互聯(lián)方法 8 了解VLAN的概念與實現(xiàn)方式 本模塊的說明 本次課說明 本次課內(nèi)容介紹 主要內(nèi)容 局域網(wǎng)的特點和分類局域網(wǎng)的參考模型與協(xié)議標準介質訪問控制方法重點內(nèi)容 局域網(wǎng)的參考模型與協(xié)議標準介質訪問控制方法 問題的提出 青職公司因業(yè)務擴展的需要 要增設一個由8名工作人員組成的商務部 計算機中心的技術人員小張要負責將這個新部門的8臺計算機搭建成一個辦公室的小型局域網(wǎng) 并連入到公司的網(wǎng)絡中 他首先根據(jù)網(wǎng)絡建設規(guī)模畫出了拓撲結構圖 如圖3 1所示 然后規(guī)劃好每個網(wǎng)絡設備的放置位置 再按計劃采購了網(wǎng)絡設備并安裝好 最后根據(jù)公司原有的網(wǎng)絡規(guī)劃對新辦公室的計算機進行了網(wǎng)絡設置 就順利的完成了任務 公司的網(wǎng)絡 3 1任務1 認識局域網(wǎng) 能反映局域網(wǎng)特征的關鍵技術有3個方面 網(wǎng)絡拓撲結構數(shù)據(jù)傳輸介質介質訪問控制方法這些技術基本上可確定網(wǎng)絡性能 網(wǎng)絡的響應時間 吞吐量和利用率 數(shù)據(jù)傳輸類型和網(wǎng)絡應用等 其中介質訪問控制方法對網(wǎng)絡特性有著重要的影響 3 1 1局域網(wǎng)的特點和分類 網(wǎng)絡所覆蓋的地理范圍比較小 數(shù)據(jù)的傳輸速率比較高 具有較低的延遲和誤碼率 局域網(wǎng)的經(jīng)營權和管理權屬于某個單位 局域網(wǎng)體系結構只涉及通信子網(wǎng)的內(nèi)容 最多包含OSI參考模型中的低三層功能 協(xié)議簡單 結構靈活 建網(wǎng)成本低 周期短 便于管理和擴充 1 局域網(wǎng)的特點 3 1 1局域網(wǎng)的特點和分類 1 按網(wǎng)絡的拓撲結構劃分 可分為星型網(wǎng)絡 總線型網(wǎng)絡 環(huán)型網(wǎng)絡等 2 按線路中傳輸?shù)男盘杽澐?可分為基帶網(wǎng)絡和寬帶網(wǎng)絡 基帶網(wǎng)絡傳輸數(shù)字信號 信號占用整個頻帶 傳輸距離較短 寬帶網(wǎng)絡可以傳輸模擬信號 傳輸距離較遠 達幾公里以上 2 局域網(wǎng)的分類 3 1 1局域網(wǎng)的特點和分類 3 按網(wǎng)絡的傳輸介質劃分 可分為雙絞線網(wǎng)絡 同軸電纜網(wǎng)絡 光纖網(wǎng)絡和無線局域網(wǎng)等 4 按網(wǎng)絡的介質訪問控制方式劃分 可分為以太網(wǎng) Ethernet 令牌環(huán) TokenRing 網(wǎng)和令牌總線 TokenBus 網(wǎng)等 此外 按信息的交換方式分類 可分為交換式局域網(wǎng) 共享式局域網(wǎng)等 2 局域網(wǎng)的分類 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 局域網(wǎng)的IEEE802參考模型與OSI RM的對比 1局域網(wǎng)的體系結構 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 1 物理層對于局域網(wǎng)來說 物理層是必需的 它負責定義機械 電氣 規(guī)程和功能方面的特性 以建立 維持和拆除物理鏈路 在兩個節(jié)點間透明地傳送比特流 物理層具體規(guī)定了局域網(wǎng)所使用的信號 編碼 傳輸介質 拓撲結構和傳輸速率 1局域網(wǎng)的體系結構 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 2 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層也是必需的 它負責把不可靠的傳輸信道轉換成可靠的傳輸信道 采用差錯控制和幀確認技術傳送帶有校驗的數(shù)據(jù)幀 為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨立于所采用的物理媒體和介質訪問控制方法 IEEE802標準把數(shù)據(jù)鏈路層分為介質訪問控制 MAC 子層和邏輯鏈路控制 LLC 兩個子層 將硬件和軟件的實現(xiàn)有效地分離 1局域網(wǎng)的體系結構 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 LLC子層LLC子層與介質無關 實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層與硬件無關的功能 包括 數(shù)據(jù)幀的組裝與拆卸 幀的收發(fā) 差錯控制 流量控制和發(fā)送順序控制等功能 并為網(wǎng)絡層提供面向連接和無連接兩種類型的服務 LLC負責屏蔽掉MAC子層的不同實現(xiàn) 從而向網(wǎng)絡層提供統(tǒng)一的格式和邏輯接口 服務訪問點 由MAC子層提供LLC和物理層的接口 不同類型的局域網(wǎng)MAC層不同 而LLC層相同 1局域網(wǎng)的體系結構 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 MAC子層局域網(wǎng)中的多個設備一般共享公共傳輸媒體 傳輸數(shù)據(jù)時 首先要解決由哪些設備占用媒體的問題 所以必須設置介質訪問控制功能 MAC子層主要功能是進行合理的信道分配 解決共享信道的競爭問題 還要負責把物理層的0 1比特流組建成幀 并實現(xiàn)幀的尋址和識別 以及產(chǎn)生幀檢驗序列和完成幀檢驗等功能 目前 IEEE802已規(guī)定的介質訪問控制標準有著名的帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問 CSMA CD 令牌環(huán) Token Ring 和令牌總線 Token Bus 等 1局域網(wǎng)的體系結構 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 2 IEEE802標準系列 3 1 2局域網(wǎng)的體系結構與標準 2 IEEE802標準系列 IEEE802 3標準最為常用 它定義了四種不同介質10Mbps以太網(wǎng)規(guī)范 10Base 2使用細同軸電纜 最大網(wǎng)段長度為185m 基帶傳輸方法 10Base 5使用粗同軸電纜 最大網(wǎng)段長度為500m 基帶傳輸方法 10Base T使用雙絞線電纜 最大網(wǎng)段長度為100m 10Base F使用光纖 傳輸率為10Mbps 其中10Base 應用最為廣泛 10表示傳輸速度 單位為Mbps 表示傳輸介質為雙絞線 Base表示基帶 如果是BROAD 則表示寬帶 3 1 3介質訪問控制方法 局域網(wǎng)一般采用共享介質的方式 以節(jié)約成本 有效地提高設備利用率 但要防止多個站點同時訪問造成的沖突或信道被某一站點長期占用 介質訪問控制方法主要是解決介質使用權的算法或機構問題 主要內(nèi)容 一是要確定每個結點能夠將信息發(fā)送到介質上去的特定時刻 二是要解決如何對共享介質訪問和利用加以控制 目前 IEEE802已規(guī)定的介質訪問控制標準有著名的帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問 CSMA CD 令牌環(huán) Token Ring 和令牌總線 Token Bus 等 1 帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問 CSMA CD 信道分配方法 爭用 網(wǎng)絡拓撲結構 總線型 標準協(xié)議 IEEE802 3 要點 先聽后發(fā) 邊聽邊發(fā) 沖突停止 隨機延遲后重發(fā) B向D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E 匹配電阻 用來吸收總線上傳播的信號 匹配電阻 不接受 不接受 不接受 接受 B 只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù) 1 帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問 CSMA CD 1km A B t t B檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù) t 2發(fā)生碰撞 A B A B t 0A檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù) A B t 0 A B 單程端到端傳播時延記為 沖突的產(chǎn)生 沖突現(xiàn)象可以用單一車道上同時有兩個方向的車行駛來說明 單一車道上要讓兩個方向的車通過 就必須是不同時刻經(jīng)過 總線結構的以太網(wǎng)只能以單工方式工作 否則就會發(fā)生沖突 在一個以太網(wǎng)中所有相互之間可能發(fā)生沖突的集合稱為一個沖突域 CSMA CD的工作原理 發(fā)送流程 CSMA CD的工作原理 接收流程 一個結點發(fā)送時 其他結點都處于接收狀態(tài) 當一個結點接收完數(shù)據(jù)后 首先要判斷幀的長度 凡小于規(guī)定幀的最小長度必然是沖突后的廢棄幀 則丟棄 如果幀長正常 則檢查幀目的地址 與本結點地址相匹配 則接收該幀 否則丟棄 下一步進行CRC校驗 正確則MAC子層將幀中LLC數(shù)據(jù)送LLC子層 完成數(shù)據(jù)幀的接收 CSMA CD方式的主要特點 控制簡單 易于實現(xiàn) 網(wǎng)絡負載輕時 有較好的性能 30 40 以內(nèi)延遲時間短 速度快網(wǎng)絡負載重時 性能急遽下降 70 80 以上沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡速度大幅度下降為此要限制網(wǎng)段規(guī)模 通常的做法是用交換機或路由器把一個大的網(wǎng)絡分割成若干較小的網(wǎng)段 子網(wǎng) 2 令牌環(huán) TokenRing 要點 信道分配方法 輪轉 網(wǎng)絡拓撲結構 環(huán)狀 標準協(xié)議 IEEE802 5 基本原理 2 令牌環(huán) TokenRing 拓撲結構 點到點鏈路連接 構成閉合環(huán) 2 令牌環(huán)的操作過程 哪個站點可以發(fā)送幀 是由一個沿著環(huán)旋轉的稱為 令牌 TOKEN 的特殊幀來控制的 只有持有令牌的站可以發(fā)送幀 而沒有拿到令牌的站只能等待 拿到令牌的站將令牌轉換成數(shù)據(jù)幀頭 后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進行發(fā)送 目的站點從環(huán)上復制該幀 幀則沿環(huán)繼續(xù)往下循環(huán) 數(shù)據(jù)幀循環(huán)一周后由源站點回收 并送出一個空令牌 使其余的站點能獲得幀的發(fā)送權 TokenRing 802 5的操作舉例 3令牌總線 TokenBus 要點 標準協(xié)議 IEEE802 網(wǎng)絡拓撲結構 總線型 令牌總線物理結構 令牌總線邏輯結構 3 令牌總線 TokenBus 特點 在物理上是一個總線網(wǎng) 在邏輯是一個令牌環(huán)網(wǎng) CSMA CD介質訪問控制方法算法簡單 易于實現(xiàn) CSMA CD是一種用戶訪問總線時間不確定的隨機競爭總線的方法 適用于辦公自動化等對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求不嚴格的應用環(huán)境 CSMA CD在網(wǎng)絡通信負荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性 5 3 5CSMA CD與TokenBus TokenRing的比較 與確定型介質訪問控制方法比較 CSMA CD方法有以下幾個特點 TokenBus TokenRing網(wǎng)中結點兩次獲得令牌之間的最大時間間隔是確定的 因而適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的環(huán)境 如生產(chǎn)過程控制領域 TokenBus TokenRing在網(wǎng)絡通信負荷較重時表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲 因而適用于通信負荷較重的環(huán)境 TokenBus TokenRing的不足之處在于它們有需要復雜的環(huán)維護功能 實現(xiàn)較困難 5 3 5CSMA CD與TokenBus TokenRing的比較 與隨機型介質訪問控制方法比較 確定型介質訪問控制方法TokenBus TokenRing有以下幾個特點 本次課內(nèi)容小結 局域網(wǎng)的體系結構 局域網(wǎng)涉及的三層 物理層 MAC子層和LLC子層 決定局域網(wǎng)性能的三要素 傳輸介質 網(wǎng)絡拓撲結構和介質訪問控制機制CSMA CD的工作原理Token ring的工作原理令牌總線的工作原理 本次課說明 本次課內(nèi)容介紹 主要內(nèi)容 物理地址與邏輯地址的概念IP地址結構 分類與表示網(wǎng)絡屬性設置的方法重點內(nèi)容 IP地址結構 分類與表示網(wǎng)絡屬性設置 任務分析 小張選用了一款TP Link16口10 100M自適應式以太網(wǎng)集線器 將商務部的8臺電腦連接起來 接下來要做的是對每一臺電腦的網(wǎng)絡協(xié)議和參數(shù)進行配置 并設置文件夾和打印機共享服務 才能真正實現(xiàn)這個工作組網(wǎng)絡的通信 3 4 1工作組網(wǎng)絡的特點與應用 工作組網(wǎng)絡的特點工作組級網(wǎng)絡一般是指在規(guī)模上處于辦公室內(nèi)部或跨辦公室的網(wǎng)絡 企業(yè)網(wǎng)中最基礎的單元級網(wǎng)絡 其特點是人數(shù)不一 但人員間聯(lián)系緊密 業(yè)務信息流和數(shù)據(jù)流的源頭多從這里開始 3 4 1工作組網(wǎng)絡的特點與應用 工作組網(wǎng)絡的作用實施網(wǎng)絡通信和共享網(wǎng)絡資源同組的計算機之間可以共享文件 打印機 掃描儀等辦公資源和設備 還可以使用同一接入設備上網(wǎng) 共享Internet資源 3 4 2工作組網(wǎng)絡的組建 根據(jù)實際需要 工作組級網(wǎng)絡主要采用10 100Base T X 技術來建立 且必須要有與上級網(wǎng)絡互聯(lián)的端口 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 步驟一 分析聯(lián)網(wǎng)需求 設計組網(wǎng)方案 首先 要全面了解該工作組的計算機及終端的數(shù)量 分布和場地環(huán)境的情況 其次還要了解該工作組要獲得哪些網(wǎng)絡服務 如實現(xiàn)文件和打印機共享 Internet接入共享等 在此基礎上 設計組網(wǎng)的具體方案 包括選擇何種局域網(wǎng)技術 繪制網(wǎng)絡拓撲結構圖以及規(guī)劃每臺計算機需要配置的IP地址 子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)關等網(wǎng)絡參數(shù)和網(wǎng)絡標識 工作組 計算機名等網(wǎng)絡信息 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 步驟二 選購網(wǎng)絡設備和配件 若以10 100Base T X 技術來組建工作組網(wǎng)絡 主要的連網(wǎng)設備是集線器 條件允許也可以使用交換機 若接入Internet還需要按接入方式選擇相應的接入設備 選購一定數(shù)量的雙絞線 現(xiàn)在常用的是5類或超5類UTP電纜 步驟三 安放網(wǎng)絡設備 制作雙絞線電纜 將每臺計算機網(wǎng)卡接口與集線器端口相連 實現(xiàn)網(wǎng)絡的物理連接 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 步驟四 為每臺計算機配置網(wǎng)絡標識和IP地址 子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)關等網(wǎng)絡信息 注意 保證互連的計算機屬于相同的工作組 有相同的子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)關 不同的IP地址 但兩個IP地址屬于同一網(wǎng)段內(nèi) 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 步驟五 測試網(wǎng)絡的連通性 使用Ping等網(wǎng)絡連接測試的命令檢測網(wǎng)絡的連通性 組建工作組網(wǎng)絡的基本步驟 步驟六 設置工作組和文件夾共享 使用 網(wǎng)上鄰居 在計算機之間互訪共享文件夾 如有需要 也可以設置網(wǎng)絡打印機 以便在該工作組中共享打印設備 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 1 ping命令IP測試命令ping主要用來測試使用TCP IP協(xié)議的網(wǎng)絡 范圍包括多臺計算機組成的局域網(wǎng)及Internet等網(wǎng)絡 ping命令的格式為 ping目的IP地址或主機名 t a ncount lsize 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 2 Ipconfig命令用來查看和修改網(wǎng)絡中的TCP IP協(xié)議狀態(tài) Ipconfig命令的格式為 Ipconfig all Batch filename all 顯示與TCP IP協(xié)議有關的所有細節(jié) 包括主機名 節(jié)點類型 是否啟動IP路由 網(wǎng)卡的物理地址及默認網(wǎng)關等 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 3 Winipcfg命令Winipcfg命令以窗口的形式顯示IP協(xié)議的具體配置信息 命令可以顯示網(wǎng)絡適配器的物理地址 主機的IP地址 子網(wǎng)掩碼以及默認網(wǎng)關等 還可以查看主機名 DNS服務器 節(jié)點類型等相關信息 其中網(wǎng)絡適配器的物理地址在檢測網(wǎng)絡錯誤時非常有用 命令格式 Winipcfg all 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 4 Tracert命令Tracert命令用來顯示數(shù)據(jù)包到達目標主機所經(jīng)過的路徑 并顯示到達每個節(jié)點的時間 同Ping類似 但獲得的信息要比Ping詳細得多 它把數(shù)據(jù)包所走的全部路徑 節(jié)點的IP以及花費的時間都顯示出來 該命令比較適用于大型網(wǎng)絡 命令格式 tracertIP地址或主機名 d hmaximumhops jhost list wtimeout 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 4 Tracert命令Tracert命令用來顯示數(shù)據(jù)包到達目標主機所經(jīng)過的路徑 并顯示到達每個節(jié)點的時間 同Ping類似 但獲得的信息要比Ping詳細得多 它把數(shù)據(jù)包所走的全部路徑 節(jié)點的IP以及花費的時間都顯示出來 該命令比較適用于大型網(wǎng)絡 命令格式 tracertIP地址或主機名 d hmaximumhops jhost list wtimeout 3 4 3網(wǎng)絡連接測試 5 Netstat命令幫助網(wǎng)絡管理員了解網(wǎng)絡的整體使用情況 顯示當前正在活動的網(wǎng)絡連接的詳細信息 例如顯示網(wǎng)絡連接 路由表和網(wǎng)絡接口信息 可以統(tǒng)計目前總共有哪些網(wǎng)絡連接正在運行 還顯示所有協(xié)議的使用狀態(tài) 命令格式 netstat r s n a 本次課內(nèi)容小結 掌握組建工作組網(wǎng)絡的方法熟悉測試網(wǎng)絡連接和處理常見故障的方法 本章小結 理解局域網(wǎng)的概念和體系結構標準熟悉局域網(wǎng)的各種介質訪問控制方法掌握兩臺計算機直連的方法 實現(xiàn)兩臺計算機的互訪熟悉共享式局域網(wǎng)的網(wǎng)絡設備理解并掌握共享式局域網(wǎng)的特點和組網(wǎng)方法掌握組建工作組網(wǎng)絡的方法熟悉測試網(wǎng)絡連接和處理常見故障的方法