局域网,交换式以太网,拓扑结构,虚拟局域网

第3章局域网基础【考点一】局域网基本概念1.局域网的主要技术特点(1)局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、公司、校园、军营、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。

(2)局域网具有高数据传输速率(10Mbps～1 000 Mbps)、低误码率、高质量的数据传输环境。

(3)局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展。

(4)决定局域网特性的主要技术要素是：网络拓扑、传输介质访问控制方法。

(5)局域网从介质访问控制方法的角度可以分为两类：共享介质局域网与交换式局域网。

2.局域网拓扑构型局域网在网络拓扑上主要采用了总线型、环型与星型结构；在网络传输介质上主要采用了双绞线、同轴电缆与光纤。

3.局域网传输介质类型与特点局域网常用的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道。

局域网产品中使用的双绞可以分为两类：屏蔽双绞线(STP，Shielded Twisted Pair)与非屏蔽双绞线(UTP，Unshiekede Twisted Pair)。

【考点二】局域网介质访问控制方法目前被普遍采用并形成国际标准的介质访问控制方法主要有以下3种：(1)带有冲突检测的域波侦听多路访问(CSMA/CD)方法。

(2)令牌总线(Token Bus)方法。

(3)令牌环(Token Ring)方法。

1.IEEE 802模型与协议IEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，统称为IEEE 802标准。

这些标准主要是：(1)IEEE 802.1标准，它包括局域网体系结构、网络互连，以及网络管理与性能测试。

(2)IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制LLC子层功能与服务。

(3)IEEE 802.3标准，定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层规范。

(4)IEEE 802.4标准，定义了令牌总线(Token Bus)介质访问控制子层与物理层规范。

(5)IEEE 802.5标准，定义了令牌环(Token Ring)介质访问控制子层与物理层规范。

局域网简介早期的计算机网络大多为广域网，局域网的出现与发展是在20世纪70年代出现了微型计算机（Personal Computer，PC）以后。

20世纪80年代，由于PC机性能不断地提高，价格不断地降低，计算机从“专家”群里走入“大众”之中，应用从科学计算走入事务处理，使得PC机大量地进入各行各业的办公室，甚至家庭。

这时，个人计算机得到了蓬勃发展。

由于个人计算机的大量涌现和广泛分布，基于信息交换和资源共享的需求越来越迫切，人们要求一栋楼或一个部门的计算机能够互联，于是局域网（Local Area Network，LAN）应运而生。

按照网络覆盖的地理范围的大小，可以将网络分为局域网、城域网和广域网三种类型。

这也是网络最常用的分类方法。

个人计算机的普及、办公自动化的基本要求都使得局域网存在于各种场合，为了一个目的：资源共享。

计算机专业的背景必须掌握尽可能多的局域网组网技术，以备不时之需。

本文以下内容包括三点：局域网概述、局域网类型、常见网络拓扑结构。

一、局域网概述。

局域网的地理范围：几百米~十几千米。

工作站数量：两台到几百台。

具有连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高等特点。

而最早的商业计算机局域网有ARCnet、ARCnet、Token Ring。

1980年IEEE制定了统一的LAN规范。

IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式数据接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）、无线局域网（WLAN）等。

局域网（Local Area Network，LAN）是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。

局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几千米之间。

它常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群、一个校园或一个企业的计算机网络。

局域网可以由一个建筑物内或相邻建筑物的几百台至上千台计算机组成，也可以小到连接一个房间内的几台计算机、打印机和其他设备。

计算机网络的分类计算机网络种类很多，可以从不同角度对计算机网络进行分类，主要有一下几种：按网络的覆盖范围分：局域网（本地网）、广域网（远程网）和混合网（市域网）。

按网络的工作模式分：对等网络、基于服务器网络和混合网络按网络的使用环境分：校园网、内部网、外部网和全球网按网络的带宽分：基带网络和宽带网络按网络的拓扑结构分：总线型、星型、环型、网状型和混合型局域网（LAN）：是指将一个相对较小区域内的计算机通过高速通信线路相连所形成的网络，范围一般在几百米到几千米，传输速率在10M以上。

特点：地理范围小、规模小、组建方便、成本低、速率高、传输延迟短。

分类：按网络采用的技术、应用范围和协议的不同，可分为共享局域网、交换式局域网、虚拟局域网和无线局域网。

按网络的工作方式可分为以太网和令牌环网。

集线器令牌环广域网（WAN）：是利用公共通信设施，在远程用户之间进行信息交换的系统。

特点：分布范围广，一般从数公里到数千公里，可以覆盖几个城市、几个国家甚至全球；它的传输介质和设备一般由电信部门提供，网络由多个部门或国家联合组建而成；速度慢、传输延迟长，入网的站点不参与网络的管理，它的管理工作由复杂的互联设备（如交换机、路由器）处理分类：广域网可以范围陆地网、卫星网和无线网。

按其提供的业务带宽可分为窄带W AN 和宽带W AN。

窄带有公共电话交换网PSTN、综合业务数字网ISDN等，宽带有非对称数字线路网ADSL、异步传输网ATM等。

（MAN）：是介于局域网和广域网之间的一种高速网络，通常覆盖一个城市或地区，距离为几十公里到几千公里，是局域网的延伸。

城域网的建设主要采用IP技术和ATM 技术，它的设计目标是为了满足几十公里内的企业、机关、公司的多个局域网互联的需求。

分类：按范围可分为校园网（CAN）、内部网（Intranet）、外部网（Extranet）和全球网（GAN）。

第3章局域网技术局域网（Local Area Network，LAN）是一个地理范围有限，将各种通信设备和计算机互联在一起，实现资源共享和信息交换的计算机通信系统。

局域网具有传输速率高、地理范围覆盖较小、误码率低等特点。

本章主要对局域网的基本概念、与局域网相关的IEEE 802系列标准、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网、AD Hoc网络进行详细描述。

本章学习要求：u掌握：局域网的基本概念和特点，以及局域网的分类；u掌握：IEEE 802.3和IEEE 802.5标准的特点；u了解：IEEE 802.4标准的特点；u掌握：交换式以太网的特点以及工作原理；u掌握：虚拟局域网的基本概念和实现方法；u了解：掌握IEEE 802.11系列标准规范；u了解：Ad Hoc网络的基本特点。

3.1 局域网概述局域网(Local Area Network，简称LAN)是指地理范围在几十米到几千米内的办公楼群或校园内计算机相互连接所构成的计算机网络。

一个局域网可以容纳几台至几千台计算机。

按局域网的特性看，局域网可被广泛应用于校园、工厂及企事业单位的个人计算机或工作站的组网。

局域网一般具有如下特点：1.覆盖的地理范围有限。

一般可是一间办公室、一栋楼或一个校园区域等；2.数据传输率较高。

一般在1~100Mbps,光纤构建的局域网甚至可以达到1000Mbps；3.数据传输误码率较低。

误码率一般在10-8之间；4.易于组建和维护，且各站点间关系平等，非从属关系；5.相关网络技术易于理解。

如：拓扑结构、传输介质以及介质访问控制方法等。

对于局域网网络的分类，我们可以有着多种参照标准进行实施。

如：按照拓扑结构分为：总线型、星型、环形、树形等结构；按照工作模式分为：对等网模式、客户机/服务器模式；按照传输介质分为：有线局域网（同轴电缆、双绞线、光纤等）、无线局域网（电波、微波、红外线等）；按照信息交换方式分为：共享式局域网、交换式局域网等；按照访问控制方法分为：以太网的CSMA/CD、令牌环网、FDDI网、ATM网等。

局域网（LAN，Local Area Network）是一种在有限的地理范围内将许多独立设备相互连接，在网络操作系统的支持下，实现数据通信和资源共享的计算机网络。

局域网的特点：地理分布范围较小，站点数目有限。

传输速率高，误码率低，资源共享容易、方便，结构灵活，易于安装和维护，组网费用较低。

局域网的分类：（1）按照局域网的拓扑结构分，可分为总线型局域网（各工作站和服务器均连接在一条总线上，各工作站地位平等，无中心控制节点）、环型局域网（网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环）、星型局域网（网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，所有通信都通过中央节点进行）和树型局域网（总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路）。

（2）按网络组建方式分，可分为共享式局域网和交换式局域网。

以太网的工作原理：一、以太网的两个标准：（以太网不是一种具体的网络，而是一种技术规范）（1）以太网是美国施乐（Xerox）公司在1975年研制成功的，并以历史上表示传播电磁波的以太（Ether）来命名的。

1980年提出了10Mbit/s以太网规约的第一个版本DIX V1。

接着在1982年修改为第二个版规约，即DIX Ethernet V2，成为世界上第一个局域网产品的规约。

（2）在此基础上，1983年IEEE美国电气和电子工程委员会在制订了第一个IEEE 的以太网标准，其编号为802.3，即IEEE 802.3。

其中IEEE802将OSI模型中，数据链路层细分为媒体访问控制子层MAC（Media Access Control）和逻辑链路控制子层LLC（Logic Link Control），与传输媒体相关的问题都放在MAC子层中。

PS：IEEE 802.3U 100Mbps快速以太网IEEE 802.3ab 1000Mbps以太网IEEE 802. 6城域网标准IEEE 802.11 无线LAN标准二、网卡的作用计算机与外界局域网的连接时通过主机箱内插入一块网络接口卡（或者是笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡）。

网络拓扑知识：虚拟局域网的逻辑拓扑结构随着网络技术的不断发展，各种网络拓扑结构也不断涌现。

虚拟局域网（VLAN）是其中的一种，虚拟局域网是一种逻辑拓扑结构，它将一组主机和网络设备组织到一个逻辑上的组中，这个组中的设备可以被视为一个独立的子网，可以实现不同设备的分组，从而提高网络的可管理性、性能和安全性。

本文将重点探讨虚拟局域网的逻辑拓扑结构。

一、虚拟局域网的逻辑拓扑结构虚拟局域网的逻辑拓扑结构是由交换机和路由器来实现的，通过基于MAC地址、IP地址等信息来将不同设备归为不同的VLAN，从而实现数据在不同VLAN之间的隔离。

虚拟局域网的逻辑结构包括以下几个部分：1.交换机交换机是虚拟局域网的核心设备，其可以将不同的数据包定向到不同的端口。

虚拟局域网采用交换机来隔离不同的VLAN，交换机根据MAC地址来判断数据包的归属VLAN，将数据包定向到对应的VLAN中。

2.端口端口是交换机中与计算机、服务器等设备接口的接口部分，一个交换机可以有多个端口。

交换机的端口可以划分为Access端口和Trunk端口两种类型。

Access端口用于连接计算机、服务器等终端设备，连接的设备必须属于同一VLAN，该端口会将连接到该端口的数据包标记为该VLAN的数据包，并将数据包转发到相应的VLAN。

Trunk端口则用于连接交换机和路由器，或者连接两个交换机，可以传输不同VLAN之间的数据，其将数据帧进行标记处理后再转发到其他交换机。

3.路由器路由器是实现不同VLAN之间通信的关键设备，实现不同VLAN之间的隔离和数据转发。

路由器通过端口与交换机连接，不同的VLAN通过路由器连接，路由器可以在不同的VLAN之间传递信息，实现不同VLAN间的通信。

四、虚拟局域网的优势虚拟局域网可以使网络结构更为灵活，能够根据需求随时进行调整，不用改变物理拓扑结构。

虚拟局域网的优势主要体现在以下几个方面：1.提高网络安全性VLAN可以实现不同的设备分组，各个VLAN之间是相互隔离的，数据流量可以被隔离，防止不同VLAN之间的数据流量干扰，提高了网络的安全性。