第五章 局域网的工作原理和组成hubhubhubhubhubhubSwitchSwitchServerServerstationstationstationsstationsstationsstations LAN的特点 覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围 距离25km 高传输速率 10Mb/s1000Mb/s 低误码率 10-8 10-11 拓扑：总线型、星形、环形 私有性：自建、自管、自用1由软件、硬件和相关组件构成 一. 局域网的软件系统 网络操作系统 负责管理整个网络 网络管理软件 用于监视和控制网络的运行 网络应用软件 如 SQL Server、IE浏览器等5-3局域网的基本组成2二.局域网的硬件系统1.网络服务器在基于微型计算机的网络中，各种服务器是网 络的核心。网络服务器分类a. 主（干）控服务器用于网络管理(EX：Windows Server 2008域控制器)b. 功能服务器完成某种网络服务功能EX：Web服务器、打印服务器、域名服务器等3 服务器技术 a.多处理机技术一台机器上使用多个CPU。 b.总线能力主要指总线的带宽、速率等技术方面的能力，总线的 位数可以是32位、64位、128位等。 c.内存（RAM) 非奇偶校验RAM_用于客户机 奇偶校验RAM_可检查出一位内存错 带有错误检测及更正的（ECC）RAM_可检测出一位 或两位错，并可更正其中的一位错，主要用于服务器。4d.磁盘接口技术 EIDE（增强型IDE接口） 用于客户机 SCSI（小型计算机接口） 性能更好，用于服务器 e.容错技术使用该技术后，使得系统在局部损坏后能够继续工作。 软件容错 采用具有容错能力的网络操作系统。 硬件容错 例如，RIAD（磁盘镜像）技术，可将相同的 数据写入多个硬盘。 f.其他常用服务器技术 设备的热插拔技术、双机热备份、集群技术等。Note：IDE集成电路设备52.客户机或工作站在网络环境中，客户连入网络中的计算机就是客户机 ，也称工作站。在C/S或B/S模式中，客户机向服务器提出服务请求， 服务器根据客户请求，将服务结果返回给网络用户（客户 机）。 带盘工作站（带硬盘或软盘）由盘上引导程序引导（网络连接软件），与网中服务器相连 。 无盘工作站引导程序放在网卡上的EPROM中，加电后自动执行与网 中服务器相连。 优点： 防止网络中数据被任意拷贝 防止病毒65-4局域网的模型和标准 局域网的标准：IEEE802（由电气电子工程师协会制订） IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1IEEE802.16 其参考模型只包含了两个层次：数据链路层、物理层 数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层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OSI IEEE 802物理层PHY由TCP/IP和NOS实现 IEEE802描述了最低 两层的功能以及它们 为网络层提供的服务 和接口7IEEE802系列中的主要标准 802.2 802.2 逻辑链路控制逻辑链路控制 802.3 CSMA/CDCSMA/CD（以太网）以太网） 802.4 Token Bus Token Bus （令牌总线）令牌总线） 802.5 802.5 Token RingToken Ring（令牌环）令牌环） 802.6 分布队列双总线分布队列双总线DQDB - MANDQDB - MAN标准标准 802.8 FDDIFDDI（光纤分布数据接口）光纤分布数据接口） 802.11 WLAN（无线局域网）8局域网的物理层 功能： 比特信号传输：实现比特流的传输。 信号类型：如以太网采用基带信号传输数据。 数据编码方式：低速以太网采用的数据编码为曼彻斯特 编码。 传输介质的类型：可以是双绞线、同轴电缆、光缆或无 线介质等。 拓扑结构及访问控制类型：可以是总线型（CSMA/CD ）、环型（Token-Ring)等。 传输速率：有10Mbps、100Mbps、1000Mbps等。9局域网的数据链路层 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。10 MAC介质访问控制子层功能 在发送信息时，负责将数据封装成数据帧；在接收数据时，负责数 据的拆装过程。 差错检测 实现和维护MAC协议 寻址 LLC逻辑链路控制子层功能：提供面向连接的虚电路和无连接 的数据单元服务，为网络层提供网络服务的逻辑接口。 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC 子层（和物理层）。 IEEE802的物理地址 IEEE802为局域网中的每一个计算机节点（如网卡）规定了一个 48位的全局物理地址，即MAC地址。该地址高24位由法定机构分 配，低24位由生厂商自己决定。MAC地址用12个十六进制数表示 ，如44-45-53-AB-C0-00。MAC地址具有全球唯一性。11局域网的网络层和高层 IEEE 802标准没有定义网络层和更高层： 没有路由选择功能 局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接 几乎所有局域网都可以实现互连. 局域网的低层都采用了802局域网标准协议 网络层和更高层通常由协议软件（如 TCP/IP协议、IPX/SPX协议）和网络操作系 统来实现。12介质访问控制方法 局域网使用广播信道（多点访问、随机访问），多个站点 共享同一信道。问题： 各站点如何访问共享信道？ 如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？ 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。 两类介质存取控制方式(P97) 集中式控制方式 网络中有一个独立的集中控制器，由它来控制各节点的通信。 分布式控制方式 网络中各节点处于平等地位，通信是由各节点自身控制完成 目前，局域网基本上都是采用了分布式控制方法。（有两类）13 1.CSMA/CD带冲突检测的载波侦听多路访问用于IEEE802.3以太网 载波侦听多路访问（CSMA） “载波侦听”：判断线路上有无信号正在传输。 “多路访问” ：可同时有多个节点在侦听信道是否空闲。 冲突检测（CD） 冲突引起原因：EX，侦听到信道空闲，两个以上节点同时向信 道发送数据，于是“碰撞”就产生了。 各节点都设置了冲突检测器，检测到冲突后，便停止数据发送 ，然后延迟一段时间后再去抢占信道。 CSMA/CD 传输线上一次只能由一个设备传输数据。 归结为四句话 先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。14CSMA/CD的优缺点采用“争用”型介质访问控制方式 各节点地位平等 网络结构简单，适用于广播通信方式 网络负载轻（40以内）时，有较好的性能 延迟较小 网络负载重时，性能急剧下降 冲突数量增加 各工作站需要频繁执行重发操作 大量的重发操作反过来又使冲突率进一步增加 网络延迟增大 延迟时间不可预计（非确定性延迟） 网络中所有节点处于同一冲突域中152. 令牌环访问控制（Token Ring）ABDC站点网卡(环接口)环路点到点链路主要用于IEEE802.5令牌环网 令牌环的结构如图所示：点到点链路连接，构成闭合环。16Token Ring/802.5的工作原理令牌环访问控制方法令牌是一种“通行证”，只有获得令牌的节点才能发送数 据。 令牌环方法的工作步骤P101102 第一步第五步 令牌环网络的主要特点 无冲突 高负荷时效率较高 实时性好 令牌环网可设置优先级 在已介绍的两种介质访问控制方式的局域网中：低负荷时 IEEE802.3高负荷时 IEEE802.517Token Ring/802.5的操作举例AT = 1T = 1T（c）帧循环一圈后, A将数据帧回收 并放出空令牌AT = 1T = 1TData（a）A有数据要发 送, 它抓住空 令牌（b）AT = 0T = 0A将令牌修改为 数据帧头, 并加 挂数据发送TDataCData目的站点从环 上拷贝数据TDataCTDataCTDataC18