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第五章 局域网络

计算机网络 3年前 (2019-07-16) 951次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
局域网始于上个世纪 70 年代,上个世纪 80 年代后期,进入专业化生产和商品化的成熟阶段,上个世纪 90 年代,在速度、带宽、服务质量等指标方面有了更大进展。
局域网设计的目标是覆盖 “有限的地理范围”,基本通信机制上选择了“共享介质”方式和“交换”方式。在传输介质的物理连接、介质访问取控制方法上形成了自己的特点。
1.局域网络的特点是地理覆盖范围小,通常不超过几十公里,甚至只在一幢建筑或一个房间内;数据的传输速率高,最高可达 10Gbit/s;通信质量高,误码率在 10-8~10-11 ;支持多种传输介质,如同轴电缆、双绞线、光纤、无线介质;成本低、安装、扩充及维护方便;通常属于某个部门、企业或单位所有。
2.局域网的功能是资源共享(硬件和软件资源的共享),相互通信(数据传送与电子邮件),提高计算机系统的可靠性,分布式计算和高性能计算环境。局域网的应用范围包括办公自动化,生产自动化,管理信息化,银行业务处理,军事指挥控制和商务管理。
3.局域网的主要组网设备包括计算机(服务器、客户机和工作站),中继器(Reapter) 和集线器(Hub),网桥(Bridge)和交换机(Switch)以及网络适配器或网卡。
.局域网组网的两种模式
(1) 对等模式(P2P 模式):对等网络环境下的所有计算机地位平等,不存在对网络资源进行集中控制与管理的主机。每台机器都能以同样方式作用于对方,即都可以充当服务器角色为其他主机提供共享资源,也可以充当客户机的角色使用其他主机共享出来的资源。
(2) 主从模式(C/S 模式): 在主从网络中,至少有一台服务器作为网络中的核心控制部件,对网络资源进行集中的控制与管理。除了网络管理功能外,还可提供多种网络服务。又被称为客户机/服务器(client/server)模式,简称 C/S 模式。
服务器:在网络中为其它计算机提供服务的计算机,通常由高性能计算机(如小型机、专用服务器)承担,能够响应多用户的请求;处理速度快,通常采用多 CPU 来提高处理能力;存储容量大,采用硬盘阵列来增加硬盘容量;安全性好;可靠性高,要求提供一定的冗余措施和容错性。服务器的种类很多,主要分为:提供用户管理或身份验证的用户管理服务器;提供各种文件操作和管理功能的文件服务器;提供共享数据库和数据库管理系统(DBMS)的数据库服务器;提供网络共享打印及其管理服务的打印服务器;在局域网环境中提供 TCP/IP 应用时,还可能会有 E-mail 服务器、DNS 服务器、FTP 服务器和 WEB 服务器等。
客户机:C/S 模式下提出服务请求并接受服务的计算机,通常由 PC 机或专用工作站担任。对等网络环境下的所有计算机,它们地位平等,只能相互提供简单的共享。
5、网络拓扑结构决定网络性能,常见的局域网拓朴结构包括总线型、环型(包括双环型)和星型(包括扩展星型):
(1) 总线型拓扑结构:各工作节点(包括服务器与工作站)均连在一条总线上,传输介质通常采用同轴电缆。在需要分支的地方,电缆线上配有特制的分支插口,与之相连的各工作站、服务器节点内也有相应的分支插头
总线型拓扑的性能特点:各节点地位平等,无中心节点控制。所有结点都可以通过总线传输介质发送或接收数据,但一段时间内只允许一个结点利用总线发送数据à“共享”;总线上的信息通常以基带形式串行传输,并从发送节点向两端扩散,当一个结点利用总线传输介质以“广播”方式发送信号时时,其他结点都可以用“收听”到所发送的信号,故又称广播式网络;“共享”产生“冲突”(collision),冲突造成数据传输的失效,需要提供一种机制用于解决冲突问题。
(2) 环型拓扑结构:各节点通过环路接口连在一条闭合的环型通信线路中,传输介质可采用电缆或光缆,数据以基带信号串行传输,但从发送节点出来后,在环中沿一个固定方向绕环逐站传输,多个结点共享一条环通路的共享介质结构,也要提供旨在解决冲突问题介质访问控制。为增加环形拓扑的可靠性,还引入了双环拓扑。在单环的基础上在各站点之间再连接一个备用环,从而当主环发生故障时,由备用环继续工作。如图 5.1.1-2 所示。
(3) 星型拓扑结构:网络由各节点以中央节点为中心相连接,各节点与中央节点以点对点方式连接。传输介质可采用电缆或光缆
星型拓扑的性能特点:任何两节点之间的数据通信都要通过中央节点,中央节点集中执行通信控制策略,如完成节点间通信时物理连接的建立、维护和拆除;中央节点通常为集线器或交换机。它的优点是结构简单,管理方便,可扩充性强,组网容易;缺点是中央结点单点故障 。
(4) 扩展星型:星型拓扑结构的一种扩充,又叫树型拓扑结构; 结构特点是一个星型拓扑的末端节点又是其他星型拓扑的中央节点
.局域网的 IEEE 802 标准与 OSI 模型的对应关系
为了促进局域网产品的标准化以增加产品的互操作性,1980 年 2 月,美国电气和电子工程师学会(IEEE)成立了局域网标准化委员会,简称 IEEE802 委员会,研究并制定了关于局域网的 IEEE 802 标准
2.IEEE 802 标准
IEEE802 标准是一个标准体系,并且随着局域网技术的发展,该体系中不断地增加新的标准和协议。目前主要有 IEEE 802.1 -IEEE 802.12 等 12 种标准。如图 5.1.2-2 所示。主要包括:
802.1:局域网概述、体系结构和网络互连,以及网络管理和性能测量;
802.2:逻辑链路控制 LLC,即高层与任意一种 MAC 层的接口;
802.3:CSMA/CD,定义了 CSMA/CD 总线网的媒体访问控制和物理层规范;
802.4:令牌总线网,定义了令牌总线网的媒体访问控制和物理层规范;
802.5:令牌环形网,定义了令牌环形网的媒体访问控制和物理层规范;
802.6:分布队列双总线 DQDB –MAN 标准,定义了 MAN 的媒体访问控制和物理层规范;
802.10:可互操作的局域网的安全机制;
802.11:无线局域网;
802.12:100VG-AnyLAN(一种快速以太网)。
3.局域网标准的层次
IEEE 局域网标准只关注 OSI 的物理层和数据链路层。首先,LAN 是一种通信网,只涉及到有关的通信功能,至多与 OSI 七层模型中的下三层有关。其次,LAN 基本上采用共享信道的技术,可以不设立单独的网络层。 不同局域网技术的区别主要在物理层和数据链路层;当不同技术的 LAN 需要在网络层实现互连时,可以借助其他已有的通用网络层协议如 IP 协议。
OSI 模型中的数据链路层不具备局域网所需的介质访问控制功能;局域网基本上采用共享介质环境,从而数据链路层必须考虑介质访问控制机制;介质访问控制机制与物理介质、物理设备和物理拓扑等涉及硬件实现的部分直接有关;分为两个子层,可保证层服务的透明性,在形式上保持与 OSI 模型的一致性。使整个体系结构的可扩展性更好,以备将来接受新的介质与介质访问控制方法。
1)物理层,与 OSI 的物理层类似,主要规定比特流的传输与接收,描述所使用的信号电平的编码及解码,规定网络的拓朴结构,传输介质及介质的传输速率等。
2)数据链路层,分为两个子层(LLC 和 MAC),将功能中与硬件相关的部分(MAC )和与硬件无关的部分(LLC )进行区分,降低研究和实现的复杂度:
(1) 媒体访问控制 MAC 子层(与媒体有关):处理局域网中各站点对通信介质的争用问题,不同类型的局域网使用不同的介质访问控制协议。包括帧封装与拆卸,差错处理,MAC 地址(网卡地址,物理地址,硬件地址)的寻址,实现 MAC 协议。
(2) 逻辑链路控制 LLC 子层(与媒体无关):屏蔽 MAC 子层的具体实现,将其变成统一的 LLC 界面,从而向网络层提供一致的服务。 主要功能包括:链路管理(数据链路的建立、维持和释放),高层接口(用户接口),差错处理和帧编号。
1. 介质访问控制
主要解决共享或广播网络中,当信道的使用产生竞争时,如何分配信道的使用权的问题。在局域网中,从数据链路层中分出介质访问控制子层,用以完成信道分配或介质访问控制功能。使网络有更高的工作效率、可靠性和可扩展性。
2. 共享网络环境
指网络上的所有设备通过一条公用的信道来传输数据。又称广播网络。当同一时刻这些设备中的多个节点试图发送数据时,就会发生冲突;冲突会使其所涉及的各节点的数据传输发生失败;通常将可能发生冲突的所有设备和与之相关的共享介质称为一个冲突域。因此存在多种介质访问控制的方法。
3. 集中式介质访问控制
有一个单独的集中控制器或一个具有控制整个网络能力的节点来管理网络的通信。
4. 分布式介质访问控制
无集中控制节点,各节点均处于平等地位。节点间的通信由各节点自身控制。进一步分为争用型介质访问控制协议,又称随机型的介质访问控制协议,如 CSMA/CD;以及确定型介质访问控制协议,又称有序的访问控制协议,如令牌法。
5.CSMA 载波监听多路访问协议
(1) CS:Carrier Sense 载波监听:站点在为发送帧而访问传输信道之前,首先监听 信道有无载波,若有载波,说明已有用户在使用信道,则不发送帧以避免冲突。
(2) MA: Multiple Access 多路访问:多点接入(多路访问),挂在总线(或传输信道)上的结点,可以接入一个结点,可以接入一组结点,可以接入所有结点。
CSMA 存在几种工作模式:1-坚持 CSMA、非坚持-CSMA、p-坚持 CSMA。
1-坚持 CSMA:站点发送数据前,首先侦听信道;若信道闲,则发送数据;若信道忙,则一直监听,直至信道闲,然后发送数据;若发生冲突,等待一个随机时间,重新开始;冲突是靠应答、超时判断的。因为站点一旦发现信道空闲,其发送数据的概率是 1。
非坚持-CSMA:站点发送数据前,首先侦听信道;若信道闲,则发送数据;若信道忙,则随机等待一段时间,重新开始;若发生冲突,等待一个随机时间,重新开始。采用该协议,信道利用率比 1-坚持 CSMA 要高,时延可能会长些。
p-坚持 CSMA:站点发送数据前,首先侦听信;若信道闲,则以概率 P 发送数据;若信道忙,则一直监听直至闲,然后以概率 P 发送数据;若站点数为 n, 则要求 nP £ 1; 若 nP 3 1 则冲突不可避免;若发生冲突,等待一个随机时间,重新开始。
6.带冲突检测的载波侦听多点访问 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
中的冲突检测(或碰撞检测)是指计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小;当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加);当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”;发送者、或者想占用信道的站点检测发送过程中的冲突,检测方法为边发送、边接收;可以检测反馈信号的能量,也可以检测反馈脉冲的带宽,象曼切斯特编码发生冲突后,零点会漂移(和发送信号进行比较)。不同介质进行冲突检测的方法是不同的。
在发生碰撞时,总线上传输的信号产生了严重的失真,无法从中恢复出有用的信息来。每一个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现了碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机时间后再次发送;采用二进制指数后退算法:一般地,第 n 次冲突后的等待时间从 0 到 2n-1 中选取;达到 10 次后,随机等待的最大时隙固定在 1023;16 次冲突后,控制器不再动作,报告发送失败
7.令牌控制法
又称令牌(Token)传递机制或许可证法;令牌是一种特殊的控制帧,用来控制各个结点介质访问权限;令牌在环中沿固定方向逐站传送,只有获得令牌的节点才能启动帧的发送。
8.令牌环工作原理
各站点通过环接口连接成物理环型拓扑,令牌在该环中逐站传送;当一个站点想发送帧时,必须截获空闲令牌,并在启动数据帧的发送前将令牌帧中的忙/闲状态位置于“忙”。然后去掉令牌的尾部,加上数据,成为数据帧,发送到下一个结点;由于只存在一个令牌,所以任何时候,环中只能有一个节点发送数据,而其余站点只能允许接收帧;数据帧沿与令牌相同的方向传送,当数据帧沿途经过各站的环接口时,各站将该帧的目的地址与本站地址进行比较,若不相符,则转发该帧;若相符,则放入接收 BUFFER 以送入本站,并修改环上帧的接收状态位,然后向下一结点转发;修改后的帧在环上继续流动直到回到发送站,发送结点检查发送是否成功。如果发现数据帧没有被复制(传输失败),则重发该数据帧;如果传输成功,则清除该数据帧;若发送站数据发送完毕,则释放令牌。
9.令牌的附加功能
数据帧中的帧状态字节可为帧自动提供确认;提供优先级预定位:
(1) 当站点要发送优先级为 n 的帧时,其必须等到捕获了优先级小于或等于 n 的令牌。
(2) 当数据帧经过某站时,该站可通过将为其想发送的帧的优先级写入数据帧中的预订位的方法为其的待发帧预订下一个令牌。但若预订位已被具有更高优先级的站点所预订,则该站放弃预订。
(3) 在当前帧传完后,可产生一个具有预订优先级的新令牌。
10.令牌环网(Token Ring)
由 IBM 公司研制开发,其协议标准为 IEEE802.5;采用环型拓朴结构,令牌访问控制;数据传输速率为 4M 或 16M,传输介质采用 UTP 或 STP,目前已被淘汰。
11.FDDI(光纤分布式数据接口)
FDDI 是英文 Fiber Distributed Data Interface 的缩写,由美国国家标准局(ANSI)于 1989 年制定的一种用于高速局域网的 MAC 标准,其协议标准为 IEEE802.8 。采用光纤作为传输介质、反向旋转双环拓朴结构,令牌访问方式。光信号码元传输率为 125M Baud,采用4B/5B 编码方法,所以相应的最大数据传输率为 100Mbps。大网络覆盖范围:站点间的最大距离为 2KM,网络的覆盖范围可达 200/100KM,远远超过了局域网的覆盖范围,进入了大型校园网或城域网的领域;高可靠性来源于其采用的双环拓朴结构、传输介质以及一些相应的控制措施;光纤具有良好的抗干扰性和保密性。该项技术是先有标准后有产品。
1. 以太网概述
由美国 Xerox 公司于 20 世纪 70 年代初期开始研究,1975 年推出。1980 年 Xerox,DEC 与 Intel 三家公司联合提出了以太网规范。后来的以太网国际标准 IEEE802.3 参照此标准建立。以太网将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠。总线的特点是:当一台计算机发送数据时,总线上的所有计算机都能检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。但中国并不总是希望使用广播通信。为了在总线上实现一对一的通信,可以使每一台计算机拥有一个与其他计算机都不同的地址。在发送数据帧时,在帧的首部写明接收站的地址。现在的电子技术可以很容易地做到:仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时,该计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自己的数据帧,则一律不接收。为了通信的简便,以太网采取了两种方法:
第一,采用无连接的工作方式,即不必先建立连接就可以直接发送数据;
第二,不要求收到数据的目的站发回确认。不要确认的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率是很小的。 因此,以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。
以太网主要包括传统以太网(如:10BASE-5 、10BASE-2 和 10BASE-T), 快速以太网,千兆以太网和万兆位以太网。
2. 10BASE-5
称为标准以太网,又称粗缆以太网。采用总线拓朴结构,用 RG-11 50 欧姆的粗同轴电缆作为传输介质,各节点通过收发器与总线相连;总线两端需提供终结电阻;网段最大长度为 500m,最大节点数为 100 个,粗缆两端需提供终结电阻; 2 个节点间的间隔为 2.5m 的整数倍,以保证相邻节点间的接头处来的反射不会产生同相叠加;基带传输数据,传输速率为 10M;可采用中继器进行网段的扩展,但必须遵循关于中继器的 5-4-3-2-1 规则。
3. 10BASE-2
称为细缆以太网,为降低安装 10BASE-5 的成本和复杂性而设计,又称廉价以太网。总线拓朴,采用 RG-58A/50 欧姆的细同轴电缆作为传输介质,不需要外部收发器及收发器电缆;网段最大长度为 185m,最大节点数为 30 个,总线两端也需提供终结电阻。基带传输,数据传输速率为 10M;可采用中继器进行网段的扩展,但也遵循关于中继器的 5-4-3-2-1 规则。可采用若干个中继器或 Hub 进行网段的扩展,但也遵循关于中继器与 Hub 的 5-4-3-2-1 规则。10BASE-2 网络示例如图 5.2.1-2 所示。其中,BNC T 型接头无需插入电缆。
采用 UTP 线缆进行组网的以太网,其中“T”为“Twisted Pair Wire”的缩写;采用星型拓朴结构,星型拓朴的中心为集线器;采用 RJ-45 标准接口;网段最大长度为 100m,最大节点数由集线器的端口数决定,各端口共享带宽;基带传输,数据传输速率为 10M;可采用若干个中继器或 Hub 进行网段的扩展,但也遵循关于中继器与 Hub 的 5-4-3-2-1 规则
其中,Hub(集线器)相当于多端口转发器;用于办公室 LAN;拓扑结构为星形,逻辑上仍然是总线形;转发器/中继器的作用是扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发,消除信号传输的失真和衰减。
5.以太网物理层标准比较
尽管不同以太网的物理层存在较大的差异,但它们在数据链路层都采用 CSMA/CD 作为介质访问控制协议,在 MAC 子层使用统一的 IEEE802.3 帧格式,所有的 10M 以太网相互兼容。在以太网后来的发展中,继续保留了这种标准的帧格式,从而使得所有的以太网系列技术之间能够相互兼容
其中:
先导字段:接收方与发送方的时钟同步;
帧开始标志:“10101011” 标志着帧本身的开始;
目的地址和源地址:即目的和源 MAC 地址或物理地址。目的地址为全 1 时,表示将传送至网上的所有站点;
长度(IEEE802.3):指明数据字段中的字节数,其值为 0~1500。当数据长度小于 46 字节时,使用填充字段达到要求的最短长度帧(64 字节);
数据(IEEE802.3):46~1500 字节。
一、快速以太网 100BASE-T
由 10 BASE-T 以太网发展而来,主要解决网络带宽在局域网络应用中的瓶颈问题;数据传输速率为 100M;100BASE-X 的协议标准为 IEEE802.3U(1995 年颁布);与 10 BASE-T 一样,可支持共享式与交换式两种使用环境;支持四种物理层标准
其网络设计依据层次化原则;通常采用三层设计方法:
(1) 面向用户连接或访问网络的层称为接入层(access layer),例如图 5.2.2-7 中 XX 大学的校园网设计中的接入层由 100Mbps 以太网交换机加上 1000Mbps 上行链路组成;
(2) 网络主干层称为核心层(core layer) ,例如图 5.2.2-7 中 XX 大学的校园网设计中的核心层由千兆位以太网交换机(可扩展至万兆)加 10G 主干链路组成。
(3) 将连接接入部分和核心部分的层称为分布层或汇聚层(distribution layer),例如图 5.2.2-7 中 XX 大学的校园网设计中的汇聚层由 1000Mbps 以太网交换机加 1000Mbps 上行链路组成。
三、万兆以太网
需求背景:带宽、传输距离及适用范围能否有所突破以适应高带宽应用的需求?2002 年正式发布 802.3ae 10GE 标准;再度扩展了以太网的带宽和传输距离;使以太网从局域网领域向城域网领域渗透;
1. 万兆位以太网的技术特点
物理层只支持光纤作为传输介质;提供了两种物理连接类型:
(1) 与传统以太网进行连接的速率为 10Gbps 的 “LAN PHY” ;
(2) 与 SDH/SONET 进行连接的速率为 9.58464Gbps 的 “WAN PHY”,通过该物理连接,提供了以太网帧与 SONNET OC-192 帧结构的融合从而能够通过 SONNET 城域网提供端到端以太网连接。
2、物理层包括三个协议标准
(1) 10GBASE-X 使用一种特紧凑包装,含有 1 个较简单的 WDM 器件、4 个接收器和 4 个在 1300nm 波长附近以大约 25nm 为间隔工作的激光器,每一对发送器/接收器在 3.125Gbit/s 速度(数据流速度为 2.5Gbit/s)下工作。
(2) 10GBASE-R 是一种使用 64B/66B 编码的串行接口,数据流为 10.000Gbit/s,时钟速率为 10.3Gbit/s。
(3) 10GBASE-W 是广域网接口,与 SONET OC-192 兼容,其时钟为 9.953Gbit/s,数据流为 9.585Gbit/s。
在物理拓扑上,既支持传统局域网中的星型连接或扩展星型连接,也支持点到点连接及星型连接与点到点连接的组合(注:主要用于城域网或城域网与局域网的连接),MAC 子层,已不再采用 CSMA/CD 机制,其只支持全双工方式;继承了 802.3 以太网的帧格式和最大/最小帧长度,从而能充分兼容已有的以太网技术。
交换机能解决冲突域问题,却不能克服广播域问题 ,以“FFFFFF”作为目的地址的广播帧会被交换机转发到与其相连的所有网段中。当网络上有大量这样的广播包存在时,不仅是对带宽的浪费,还会因过量的广播产生广播风暴;当交换网络规模增加时,广播风暴会导致网络瘫痪;能否找到一种减少广播风暴的有效方法?
在传统的以太网中,一个物理网段等同于一个逻辑工作组,不同物理网段中的节点不能直接相互通信;用户在物理上移动但同时还要继续原来的逻辑工作组时,就需要重新进行物理连接;是否存在一种跨越物理位置而划分逻辑工作组的方法?
1. 虚拟局域网 VLAN
以局域网交换机为基础,通过交换机软件实现根据功能、部门、应用等因素将设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段的技术;主要技术特点是组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置,同一交换机上的端口可以位于不同的逻辑网络中,而不同交换机上的端口可位于相同的逻辑网络中;可以在单个交换机或者跨交换机实现。
VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组;利用网管软件、交换机可提供 VLAN 服务;VLAN 只是给用户提供一种服务,而不是一种新型局域网;交换式 HUB 不向本 VLAN 以外的工作站广播信息;VLAN 限制了接收广播信息的工作站数;在虚拟局域网上的每一个工作站都可以听到同一个虚拟局域网上的其它成员所发出的帧。使用虚网,增加了网络的灵活性。方便增加,移动设备;强迫虚网间进行第三层路由,加强了系统管理;分成多个广播域,降低了广播占用的带宽
虚拟局域网提供了一种控制网络广播的方法:同一交换机上的两个相邻端口,只要不在同一 VLAN 中,相互之间不会渗透广播流量;提高了网络的安全性:将可以相互通信的网络节点放在一个 VLAN 内,或将受限制的应用和资源放在一个安全 VLAN 内,并提供基于应用类型、协议类型、访问权限等不同策略的访问控制表。
虚拟局域网简化了网络管理:可以不受网络用户的物理位置限制而根据用户需求进行网络逻辑划分;减少增加、删除或移动用户时的管理开销。增加用户时只要将其所连接的交换机端口指定到其所属于的 VLAN 中即可;而在删除用户时只要将其 VLAN 配置撤消或删除即可;在用户移动时,只要他们还能连接到任何交换机的端口,则无需重新布线;提供了基于第二层的通信优先级服务 :基于与 VLAN 相关的 IEEE 802.1P 标准可以在交换机上实现第二层 QoS。
2. 虚拟局域网的实现一
静态 VLAN:由网络管理员根据交换机端口进行静态的 VALN 分配;当在交换机上将其某一个端口分配给一个 VLAN 时,其将一直保持不变直到网络管理员改变这种配置,又被称为基于端口的 VLAN;配置简单,网络的可监控性强;缺乏足够的灵活性,当用户在网络中的位置发生变化时,必须由网络管理员将交换机端口重新进行配置;比较适合用户或设备位置相对稳定的网络环境。

3.虚拟局域网的实现二

动态 VLAN:以连网用户的 MAC 地址、逻辑地址(如 IP 地址)或数据包协议等信息为基础将交换机端口动态分配给 VLAN 的方式;当用户的主机连入交换机端口时,交换机通过检查 VLAN 管理数据库中相应的关于 MAC 地址、逻辑地址(如 IP 地址)或数据包协议的表项,以相应的数据库表项内容动态地配置相应的交换机端口;当用户的 VLAN 划分信息(MAC 地址、逻辑地址或数据包协议等信息)不变时,不需要对用户在网络中的移动,进行额外配置或管理;增加了 VLAN 管理数据库的管理开销 。

1. 交换式局域网

采用交换机为以太网中心;交换机的每个端口具有专用的带宽,常见的端口数有 16,24,48 或更多;支持星型拓朴或扩展星型拓朴;改变了集线器的半双工工作模式,既可支持半双工,也可支持全双工传送;以太网发展史上的另一个里程碑。

2.共享式以太网所存在的问题

以集线器为中心的以太网,当连网的计算机数目增长时,每个主机获得的带宽急剧地减少,不能满足某些带宽要求较高的应用;以集线器扩展的网络,仍为一个冲突域,当节点数目增大时,冲突域也随之增长,重负荷下可能导致网络瘫痪;在共享式的快速以太网中,集线器所提供的 100M 带宽仍为所有的端口所共享;只有支持半双工传送

3.交换式以太网
为解决共享式以太网所存在的上述问题,交换式以太网应运而生。在交换式的快速以太网中,交换机为每个端口提供专用的 100M 带宽,且支持全双工传送。交换式以太网还减少了冲突域的大小
有线网络所存在的使用限制:具有空旷场地的建筑物内;具有复杂周围环境的制造业工厂、货物仓库内;机场、车站、码头、股票交易场所等一些用户频繁移动的公共场所内;缺少网络电缆而又不能打洞布线的历史建筑物内;受自然条件影响而无法实施布线的环境,如存在河道;在一些需要临时增设网络节点的场合,如体育比赛场地、展示会等  无线局域网的应用走上前台。无线局域网(Wireless Local Area Network),就是指采用无线传输介质的局域网,简称 WLAN。无线局域网设备包括:
有线网络所存在的使用限制:具有空旷场地的建筑物内;具有复杂周围环境的制造业工厂、货物仓库内;机场、车站、码头、股票交易场所等一些用户频繁移动的公共场所内;缺少网络电缆而又不能打洞布线的历史建筑物内;受自然条件影响而无法实施布线的环境,如存在河道;在一些需要临时增设网络节点的场合,如体育比赛场地、展示会等  无线局域网的应用走上前台。无线局域网(Wireless Local Area Network),就是指采用无线传输介质的局域网,简称 WLAN。无线局域网设备包括:
1.无线网卡:
相当于有线网卡在有线局域网中的作用。按总线类型可分为适用于台式机的 PCI 接口的无线网卡,适用笔记本的 PCMCIA 接口的无线网卡,笔记本和台式机均适用的 USB 接口的无线网卡。
2.无线访问接入点(AP):
无线局域网中进行数据发送和接收的集中设备,相当于有线网络中的集线器。通常,一个 AP 能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。AP 可以通过标准的 Ethernet 电缆与传统的有线网络相联,从而可作为无线网络和有线网络的连接点。
3.无线网桥:
用于无线或有线局域网之间的无线互连。
4.天线(Antenna):
将信号源发送的信号藉由天线传送至远处。天线有定向性(Uni-directional)与全向性(Omni-directional)之分,前者较适合于长距离使用,而后者则较适合区域性之应用。
5.无线路由器:
集成了无线 AP 的接入功能和路由器的第三层路径选择功能的无线连网设备。
7.支持无线局域网的技术标准主要有:
(1) 蓝牙技术:手机或 PDA 为主要设计对象;
(2) HomeRF 技术:主要服务为家庭无线网络;
(3) IEEE 802.11 系列:无线局域网标准。
1.局域网的 IEEE 802 标准只关注 OSI 的物理层和数据链路层(分为 LLC 和 MAC 子层)。
2.介质访问控制解决广播网络中如何分配信道的使用权的问题。分为争用型(如 CSMA/CD)和确定型(如令牌法)。
3.以太网主要包括传统以太网(如:10BASE-5 、10BASE-2 和 10BASE-T),快速以太网,千兆以太网和万兆位以太网。
4.VLAN 允许一组不同物理位置的用户共享一个独立的广播域。
5.交换式的快速以太网中,交换机为每个端口提供专用的带宽,且支持全双工传送,减少了冲突域的大小。


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