计算机网络技术基础全套配套课件徐红单元4组建局域网3组建局域网.ppt

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单元4组建局域网,教学模块三：

以太网组建,组建局域网要素,AddYourText,一、传输介质,1.双绞线,双绞线：

是综合布线工程中最常用的一种传输介质，由多对具有绝缘保护层的铜导线组成。

双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP：

UnshieldedTwistedPairwire）屏蔽双绞线（STP：

ShieldedTwistedPairwire）。

2022/10/8,双绞线,用于星形以太网。

支持全双工通信方式。

容易布线。

目前常见双绞线有：

5类：

100Mbps；5e类：

1000Mbps；6类：

1000Mbps。

纽绞在一起的两个导线成为一对双绞线；一对双绞线构成单个信道；4对双绞线构成线缆；双绞线抗干扰。

双绞线质量取决于：

导线、纽绞密度、绝缘层和外套材料,在网络布线中，5类是最常用的以太网电缆。

传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络。

（双绞线以太网）,UTP有两种接头：

RJ45头和RJ11头RJ45头以太网使用（8芯）RJ11头电话使用（2芯）根据AT&T接线标准，双绞线与RJ45接头的连接方法主要有两种标准：

TIA-568-A标准和TIA-568-B标准，它需要4根导线通信，两条用于发送数据，两条用于接收数据。

直通线缆：

水晶头两端都是遵循568A或568B标准，双绞线的每组绕线是一一对应的。

颜色相同的为一组绕线。

适用场合：

不同种类设备相连，一般都采用直通线缆例如pc网卡和交换机交叉线缆：

水晶头一端遵循568A，而另一端遵循568B标准。

即两个水晶头的连线交叉连接，交叉线缆适用场合：

同种设备相连，（主机与路由器的端口结构相同，可以认为是同种设备）例如计算机网卡（终端）-计算机网卡（终端）、路由器端口-计算机网卡、端口不具有自适应能力的两个交换机之间,直通线缆与交叉线缆制作标准,2.同轴电缆,同轴电缆由同心的中心导体、绝缘层、屏蔽层、保护外套组成。

内导体是一根实心铜线，用于传输信号；屏蔽层被织成网状，用于屏蔽电磁干扰和辐射。

如图所示：

同轴电缆分类,根据同轴电缆的阻抗分类：

50和75两种50同轴电缆：

用于传送基带数字信号，又称基带同轴电缆、网络同轴电缆。

粗缆（抗干扰性能好，传输距离远，无任何中继设备可达500m，相应的标准为10Base5）10代表传输速度为10Mbps，BASE指的是传输信号为基带信号，5指的是单段大致的传输距离、使用单段最大传输距离为500米细缆（价格便宜但距离近，只能传输185m，相应的标准为10Base2）。

只适合多点传输，适用于早期总线型以太网。

100M以上以太网不使用；较好的频率特性；不易布线。

同轴电缆分类,75同轴电缆：

用于模拟信号的传输，传送的信号采用了频分复用的宽带信号，又称为宽带同轴电缆，是有线电视CATV中使用的标准同轴电缆。

10broad36标准,3.光介质,光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光信号的玻璃纤维光纤抗干扰能力很强；带宽宽，可采用波分多路复用技术传输多路信号；信号衰减低，很长距离的传输信号质量良好；光纤比其他介质更安全，因为很难在光纤中插入分接器，即使插入了也容易检测到；在长距离传输中，光纤成本要低于铜线介质；光纤不用考虑接地问题等。

光纤,单模光纤用于高速、远距离；多模光纤用于低速、近距离；适合全双工通信。

光纤传输光信号过程,光线在光导纤维中全反射；有光脉冲/无光脉冲表示1/0；多模单模光纤的本质区别是光纤直径；光纤直径大，多束光进入，导致色散。

光纤,双绞线费用低。

距离短（100m）。

光纤适合户外铺设；无中继传输距离远；费用高。

光缆外观图,套塑后的光纤还不能直接在工程中使用，必须把若干根光纤疏松地放在特殊的塑料或铝皮内，加上一些缓冲材料和保护外套后做成光缆，一根光缆可以包括一到数百根光纤，加上加强芯和填充物后就可以大大提高光缆的机械强度，最后加上包带层和保护外套即可使抗拉强度达到几公斤，可以满足工程施工的要求。

二、常用硬件组网设备,2022/10/8,1.网卡（NIC）,是将计算机接入局域网的设备，主要作用有三个：

数据帧的封装与拆封：

封装是指将上层的数据封装成以太网帧格式。

链路管理：

主要是CSMA/CD协议的实现编码与译码：

例如曼彻斯特编码等。

网卡具备了数据链路层的功能，属于数据链路层设备。

网卡（NIC）,Usb插口的无线网卡,2.中继器,信号变得越来越弱,衰减和噪音,为保证数据的完整性，信号只能在一定的有限距离内传递。

中继器,在扩展局域网段时，10Mbps总线型以太网规定，最多可以使用4个中继器实现5个网段的连接，但其中只有3个网段中能够连接主机。

也称为“5-4-3规则”,在网络工程中，如何增加传输距离呢？

一般采用中继器设备。

中继器的作用：

使用的目的是在第一层对网络信号进行再生和重定时，以使其在介质上能传输更远的距离。

3.集线器,集线器是一种多端口的中继器，是网络物理层的一种介质连接设备集线器的功能：

把从一个端口上收到的信息在其他所有端口上广播发送利用集线器连接站点，物理拓扑转变为星型结构。

逻辑上仍属于总线结构，是共享式网络,4、网桥,为了减少单个局域网内的通信量，有时需要将一个大型的局域网分解为多个更小、更易于管理的网段，而用于将各个网段连接起来的设备包括网桥、交换机、路由器等。

交换机和网桥都工作在OSI模型的数据链路层。

网桥的功能可以如下描述：

当其从一个端口接收到来自某个网段上的数据帧时，它能够智能决定是否需要将该数据帧传递到下一个网段。

22,网桥图示,23,网桥的工作原理,24,每个网桥都要维护一个站表即站点的MAC地址与端口的对应关系表MAT,对上面功能可进一步描述为，网桥的某个端口从网络上接收到数据帧后，会在网桥表中查找目的MAC地址以确定该如何处理该数据帧，结果有三种情况：

过滤该数据帧、对其进行泛洪、复制到另一个网段。

决策过程如下：

如果目的设备所在网段与发送数据帧的源设备相同，网桥将阻止该数据帧进入其它网段，这个过程称为过滤。

如果站表中找到的目的设备与源设备处于不同的网段中，网桥则将该数据帧转发到相应的网段。

如果目的地址对网桥而言是未知的（即从网桥表中没有找到目的MAC地址），网桥则将该数据帧转发到接收端口以外的所有端口，这个过程称为泛洪。

25,另外，网桥在处理数据帧时，如果数据帧中的源MAC地址在MAC地址表中不存在，网桥会为该地址在MAC地址表中创建一个新项目，即网桥能够在工作的同时完善自己的MAC地址表。

由上述内容可知，网桥的所有决定都是根据MAC地址或第二层寻址做出的，不会影响逻辑的或第三层寻址，因此网桥只能划分冲突域，而不能划分广播域。

26,交换机是一种基于MAC地址识别，完成封装转发数据包功能的网络设备。

多端口网桥，交换机连接的设备具有独立冲突域，共享一个广播域。

5.交换机,冲突域局限于交换机一个端口上,何为交换？

所谓“交换”实际上就是指转发数据帧（Frame）。

执行两个基本的操作：

交换数据帧，将从输入介质上收到的数据帧转发至相应的输出介质；维护交换操作，构造和维护交换地址表。

交换机,链路层设备存储和转发以太网帧检查帧头部，根据目的MAC地址转发帧即插即用,自学习交换机不需配置,交换机的工作方式,交换机的工作方式分为三种：

快速转发（Cutthrough）：

又称为直通式，交换机将收到的数据帧通过查找MAT表立即转发。

存储转发（StoreandForward）：

交换机将数据转发之前，先在缓冲区中进行检查，确保无误后再转发改进型存储转发（FragementFree）：

因为存储转发需要占用大量缓存，而且数据处理速度太慢，快速转发又不能保证数据的可靠性，使用改进型存储转发方法只检查数据帧前64字节，正确则转发，否则丢弃。

30,C1,交换机举例,假定C发送帧到D,交换机收到来自C的帧C不在表中，表添加记录C:

接口1D不在表中，交换机将帧转发到接口2和3帧被D收到,E,接口,ABEG,1123,MAC地址,交换机的数据交换过程举例,假定C发送帧到D,2022/10/8,C1,交换机收到来自C的帧C不在表中，表添加记录C:

接口1D不在表中，交换机将帧转发到接口2和3帧被D收到,E,接口,ABEG,1123,MAC地址,交换机的数据交换过程举例,假定D返回数据给C,2022/10/8,交换机收到来自D的帧D不在表中，表添加记录D:

接口2表中记录C在表中，交换机只将帧转发给接口1C收到该帧,地址,接口,ABEGC,11231,D2,交换机的数据交换过程举例,假定C发送帧到B,2022/10/8,目的端口与源端口相同，丢弃,地址,接口,ABEGCD,112312,交换机:

流量隔离,同一LAN网段的帧通常不会转发到其它LAN网段网段保持独立的冲突域,2022/10/8,冲突域,冲突域,交换机之间的连接,常用级联和堆叠最简单：

级联如果下级交换机有Uplink口，可以将Uplink口和另一台交换机的普通口用直连线连接。

堆叠提供堆叠接口的交换机之间可以通过专用的堆叠线连接起来。

通常，堆叠的带宽是交换机端口速率的几十倍。

问题？

一个8端口的交换机用于连接多于8台计算机时怎样处理？

可以交换机级联扩展堆叠式交换机可以非常方便地实现网络的扩充。

千兆主干交换机,服务器,到外部网络,10MbpsUTP,100MbpsUTP（连接校园网）,1000MbpsFiber,100MbpsUTP,某计算中心网络结构图,二级交换机,HUB,6.路由器,路由器是网络层的连接设备；主要作用：

实现几个子网的通信，也可以作为局域网对外连接Internet的设备。

路由器是网络的“边缘”设备；,何为路由？

选择一个将数据包发往某个目标网段或主机的路径就是路由的过程。

路由器的基本功能,路由器的核心作用是实现网络互连隔离以太广播路由选择和数据转发,路由器的路由表,两种路由方式静态路由,在简单拓扑结构的网络里，网络管理员手动输入路由条目。

两种路由方式动态路由,动态路由协议学习到的路由在大型网络环境下，依靠路由协议比如OSPF、RIP路由协议学习,路由器和网桥、交换机的比较,

（1）工作层次不同最初的交换机是工作在数据链路层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。

（2）数据转发所依据的地址不同。

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。

而路由器则是利用IP地址来确定数据转发的地址。

（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域。

（4）路由器提供了防火墙、地址转换等服务。

三、组网软件,通信协议,局域网中常用的3种通信协议1NetBEUI协议2IPX/SPX及其兼容协议3TCP/IP（传输控制协议/网际协议）,47,网络操作系统,网络操作系统是网络软件的重要组成部分，是进行网络系统管理和通信控制的所有软件的集合，负责整个网络软、硬件资源的管理以及网络通信和任务的调度，并提供用户与网络之间的接口。

著名的网络操作系统Netware、Windows2003server和UNIX等,48,四、组建对等网,对等网也称工作组网，网内成员地位都是对等的，各个主机间无主从之分，并没有客户机和服务器的区别。

对等网中所包含的计算机数量一般不多，通常限制在一个小型机构或部门内部，各主机之间的对等交换数据和信息。

优点：

结构简单，易于实现，网络成本低，网络建设和维护简单，网络组建方式灵活，可选用的传输介质较多等。

不足之处:

网络支持的用户数量较少，网络性能较低，网络安全及保密性差，文件管理分散，计算机资源占用大。

1对等网连接方式,2台机的对等网,1对等网连接方式,3台或3台以上机组建对等网,2.组建对等网步骤,

（1）拓扑连接。

选择合适的双绞线，把计算机与交换机或集线器连接起来，也就是实现物理层的连接。

（2）配置网络协议。

安装网络协议、配置工作组、配置计算机网卡的IP地址。

（3）网络连通性测试。

3.网络资源共享,共享文件与文件夹文件资源是网络中最常见的资源之一，WindowsServer2