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组建局域网
04
子任务一 理解局域网的概念及主要特征
局域网是一个允许很多彼此独立的计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。
1．局域网的概念
任务一 认识局域网
子任务一 理解局域网的概念及主要特征
（1）局域网覆盖的地理范围小，其地理覆盖范围通常不超过10km。
（2）通信速率（数据传输速率）较高。局域网中数据传输质量高，误码率低。
（3）局域网通常为一个单位所有。
（4）便于安装和维护，可靠性高。
（5）协议只涉及通信子网的内容。
2．局域网的主要特征
任务一 认识局域网
子任务二 了解局域网的构建模式
不同的网络构建模式，其工作特点和所提供的服务是不同的，因此用户应当根据所运行的应用程序的需要，选择合适的网络构建模式。
任务一 认识局域网
局域网主要有以下三种构建模式：
专用服务器模式。
客户机/服务器模式。
对等网模式。
目前常用的局域网构建模式是对等网模式和客户机/服务器模式。
子任务二 了解局域网的构建模式
对等网是指网络上每个计算机的地位都是平等的或者是对等的，没有特定的计算机作为服务器。
1．对等网模式
任务一 认识局域网
1）主机地位相同
对等网中的每台计算机，当要使用网络中的某种资源时它就是客户机，当它为网络的其他用户提供某种资源时，就成为服务器，所以在对等网中的计算机既可作为服务器，也可作为客户机。
2）管理方便
对等网中的每台计算机都有绝对的自主权，自行管理自己的资源和账户，用户自行决定资源是否共享，其管理方式是分散的，故其安全性较差，复杂的网络管理功能如安全的远程访问等无法实现。
3）成本低廉
对等网不需要专用服务器，不需要功能强大的交换设备，系统配置简单，维护费用低。在用户对网络功能和服务要求不高的小型局域网如办公室网络、家庭网络和游戏厅网络等的建设中，对等网可以满足用户的需要。
子任务二 了解局域网的构建模式
客户机/服务器（C/S）模式是以服务器为中心的网络构建模式，也称为主/从模式。
2．客户机/服务器模式
任务一 认识局域网
1）分工明确
在客户机/服务器模式中，网络中的计算机分工明确。服务器就是负责网络资源管理和提供网络服务的，客户机向服务器请求服务和访问共享资源。
2）集中式管理
这种网络构建模式中服务器承担集中式网络管理的工作，从用户身份的验证到资源访问控制都是在服务器上进行的，网络管理更加方便和专业。
3）可扩充性好
客户机/服务器模式的可扩充性优于对等网模式。在对等网模式中，当需要添加一台主机时，为了控制资源，可能需要在网络中每台主机上都进行一定的配置；在客户机/服务器模式中，当需要增加主机时，不需要重新设计，直接加挂计算机就可以。
子任务二 了解局域网的构建模式
一般情况下，大多数网络都有一个或多个指定的服务器，这个服务器只作为资源的提供者或者网络的管理者，而不作为一个客户机或者工作站。在这种情况下，服务器可以为客户提供功能强大、响应迅速的服务，并可以为网络资源提供完善的安全措施。同时，客户端计算机并不提供任何共享的资源和服务，它仅仅作为一个客户机来访问服务器的资源。
3．专用服务器模式
任务一 认识局域网
基于服务器的网络具有易于管理、安全性较好、有效地实现备份和冗余、有利于降低对客户端设备的要求等优点。
在一个服务器上，可以同时提供多个不同的服务。
作为专用服务器的设备通常是一台高性能、可靠性高的小型机或大型机。每个服务器一般要配置一个或多个大容量磁盘存储器（简称磁盘）。磁盘中要存放网络的文件系统和各个用户的应用程序、数据文件等，如果磁盘容量不够，还可以增加磁盘。
服务器上运行的网络操作系统是负责处理各工作站提出来的服务请求的。所以服务器还必须具备一定的通信处理能力、快速访问能力和安全容错能力。
子任务三 了解局域网的分类
以太网是目前应用最为广泛、最为成熟的网络类型，采用CSMA/CD（带冲突检测的载波监听多路访问）介质访问控制方法，使用的典型拓扑结构是总线型拓扑结构，传输速率理论值为10Mbit/s，实际的传输速率为2Mbit/s～3Mbit/s，不适用于大型或忙碌的网络。常见的以太网有四种类型：10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F，其传输介质分别为粗缆、细缆、双绞线和光纤。
1．以太网
任务一 认识局域网
快速以太网执行的是以太网的扩展标准，保留着传统以太网的所有特征：相同的数据格式与组网方法，将数据发送时间由100ns降低为10ns，传输速率可以达到100Mbit/s。快速以太网主要有两种类型：100Base-T和100Base-VG，这两种快速以太网的主要区别在于介质访问控制方法不同，100Base-T仍采用CSMA/CD介质访问控制方法，而100Base-VG则采用了新的介质访问控制方法――请求优先。快速以太网可以使用的传输介质为光纤和5类非屏蔽双绞线。
2．快速以太网
子任务三 了解局域网的分类
千兆以太网是目前速率最快的网络，它与以太网、快速以太网相似，采用同样的CSMA/CD介质访问控制方法，同样的帧格式，传输速率可达1Gbit/s，并兼容现有的10Mbit/s以太网和100Mbit/s快速以太网，能够将10Mbit/s、100Mbit/s和1000Mbit/s三种不同的传输速率完美地组织成一个网络，是现有以太网最自然的升级。千兆以太网可以使用的传输介质为光纤和5类非屏蔽双绞线。
3．千兆以太网
任务一 认识局域网
ATM是一种高速分组交换技术，其基本数据传输单元是信元。在ATM交换方式中，文本、语音、视频等所有数据被分成长度固定的信元，信元由一个5字节的元头和一个48字节的用户数据组成，长度为53字节。ATM数据传输就是在高频通道中建立虚拟通道和虚拟路径，并利用高速交换机对固定长度的信元执行非同步的信元交换，其速率可达155Mbit/s。
4．ATM网
子任务三 了解局域网的分类
光纤分布式数据接口（FDDI）标准是由美国国家标准协会建立的，它使用基本令牌的环型体系结构，以光纤为传输介质，传输速率可达100Mbit/s，主要用于高速网络的主干网，能够满足高频宽信息的传输需求。
5．FDDI网
任务一 认识局域网
子任务一 了解以太网
以太网是最成功、应用最广泛的一种局域网。之所以称为以太网，是借用“以太”来描述以太网的特征——物理介质将信号传播到网络的每一个角落。
任务二 了解常用局域网技术
1．以太网的标准与分类
2．以太网的介质访问控制方法——带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）
带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）是以太网中采用的介质访问控制方法，它的控制规则是各用户之间采用竞争方法抢占传输介质以取得发送信息的权利。
载波监听（CS）：每个节点监视网络状况，确定是否有其他节点在发送数据。
多路访问（MA）：网络中的多个节点可能试图同时发送数据。
冲突检测（CD）：每个节点通过比较自己发送的信息是否受损来检测信号的冲突。
任务二 了解常用局域网技术
带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）的工作过程如下：
① 发送信息的站点首先监听信道，看是否有信号在传输，如果发现信道正忙，就继续监听。
② 若信道空闲，就可以立即发送数据；注意此时可能有两个或更多个站点同时在监听信道并发现信道空闲，且在信道空闲后有可能同时发送数据。
③ 发送信息的站点在发送过程中同时监听信道，检测是否有冲突发生。发生冲突的结果是双方的数据都受损。
那么如何判断发生了冲突呢？发送端将接收的数据与发送的数据进行比较，就可以判断是否发生了冲突。
④ 当发送端检测到冲突后，就立即停止该次数据传输，并向信道上发送长度为4字节的干扰信号，以确保其他站点也发现该冲突，然后等待一段时间再次尝试发送。
子任务二 认识无线局域网
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是计算机技术与无线通信技术相结合的产物，移动通信技术的飞速发展也为无线接入提供了基础。WLAN可提供移动接入的功能，一般采用红外线（IR）和无线电射频（RF）技术，而RF技术使用得更多一点，因为其覆盖范围更广、传输速率更高。
任务二 了解常用局域网技术
1．无线局域网的标准
子任务二 认识无线局域网
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是计算机技术与无线通信技术相结合的产物，移动通信技术的飞速发展也为无线接入提供了基础。WLAN可提供移动接入的功能，一般采用红外线（IR）和无线电射频（RF）技术，而RF技术使用得更多一点，因为其覆盖范围更广、传输速率更高。
任务二 了解常用局域网技术
1．无线局域网的标准
子任务二 认识无线局域网
任务二 了解常用局域网技术
蓝牙技术
蓝牙作为一种小范围无线连接技术，具有低功耗、低成本、方便快捷的特点，广泛应用于无线耳机、智能手表、无线遥控等场景，是实现无线通信的主流技术之一。
子任务二 认识无线局域网
任务二 了解常用局域网技术
2．无线局域网的用途
1）扩充有线局域网
通过无线访问点可以把无线局域网连入有线局域网，特别是需要把局域网的范围扩大到一些电缆布线不便的场所时，无线连接方式尤为必要。
2）连接建筑物之间的局域网
被连接的局域网可以是有线的，也可以是无线的。当两建筑物被河流、高速公路等隔开时，使用无线连接两建筑物之间的局域网是一种明智的选择。
3）实现漫游访问
漫游访问是指为带无线网卡的笔记本电脑等移动设备提供接入有线局域网的连接。移动节点可能通过不同的访问点接入有线局域网。
4）构建临时网
一个临时需要的对等网使用无线网络来实现显然比较方便，如学术会议上的论文交流、交易会上的产品信息互通，这时可把参加者的计算机连接到一个临时的网络上，会议结束后网络自然就撤除了。
子任务二 认识无线局域网
任务二 了解常用局域网技术
3．无线局域网传输技术
1）红外线辐射传输技术
常见的基于红外线的无线局域网有两种：一种是漫射红外线无线局域网；另一种是点对点红外线无线局域网。
（1）漫射红外线无线局域网。
（2）点对点红外线无线局域网。
2）扩展频谱技术
扩展频谱（扩频）就是把要传送的窄带信号扩展到比原频带宽得多的频带上，使其功率频谱密度大大降低，将信号淹没在噪声中，在接收端，再将宽带信号恢复成窄带信号。
扩展频谱技术具有以下特点。
（1）很强的抗干扰能力。
（2）安全保密。
（3）抗多径干扰。
（4）可进行多址通信。
子任务二 认识无线局域网
任务二 了解常用局域网技术
4．无线局域网设备
子任务二 认识无线局域网
任务二 了解常用局域网技术
5．无线局域网的组网方式
子任务三 理解虚拟局域网
任务二 了解常用局域网技术
VLAN，是指在交换式局域网的基础上，采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。
1．虚拟局域网
子任务三 理解虚拟局域网
任务二 了解常用局域网技术
划分VLAN的方法主要有以下几种：按交换机端口划分VLAN，按MAC地址划分VLAN，按网络层协议划分VLAN，按IP组播划分VLAN等。
2．虚拟局域网的实现技术
1）按交换机端口划分VLAN
按交换机端口划分VLAN是最早也是最常用的方法，最初只能在一个单独的交换机上对其各个端口划分不同的VLAN，如将某交换机的端口1、2、3、7组成一个VLAN，端口4、5、6、8组成另一个VLAN，后来发展为可以跨越多个交换机，对各个交换机上的不同端口分组，从而划分不同的VLAN。
子任务三 理解虚拟局域网
任务二 了解常用局域网技术
2）按MAC地址划分VLAN
这种方法实际上就是由网络管理人员指定属于同一个VLAN的各站的MAC地址。由于MAC地址是固化在网卡中的，因此基于MAC地址划分的VLAN用户在移动机器至网络中不同的物理位置时，无须网络管理人员参与，就能自动保持它原有的VLAN成员身份，从这个意义上讲，按MAC地址划分VLAN又常常称为基于用户的VLAN。利用这种方法，实现同一个MAC地址处于多个VLAN是不成问题的。
3）按网络层协议划分VLAN
按网络层协议划分VLAN一般有两种情况，一种是当支持多协议时，按网络层协议类型来划分VLAN；另一种是当通过TCP／IP组网时，按网络层地址即IP地址划分VLAN。
4）按IP组播划分VLAN
按IP组播划分VLAN代表着一种与众不同的划分VLAN的方式。各站点可自由地动态决定参加到哪一个或哪一些IP组播组中。一个IP组播组用一个D类地址表示，当向一个组播组发送IP报文时，此报文将被传送到此组播组中的各个站点处。从这个意义上讲，可以将一个IP组播组看成一个按IP组播划分的VLAN。
拓展任务 理解链路聚合技术
链路聚合是指将交换机的多个端口在物理上分别连接，在逻辑上通过技术捆绑在一起，形成一个拥有较大带宽的复合主干链路，以实现主干链路负载均衡，并提供冗余链路
拓展任务 理解链路聚合技术
组合在一起的链路端口，可以作为单一连接端口来使用，提供单一连接带宽，网络数据流被动态地分布到各个端口，从而提高传输速率。
链路聚合的主要优点是可靠性高。链路聚合技术在点到点链路上提供了固有并且自动的冗余性。如果链路使用的多个物理端口中的一个出现故障，那么网络传输的数据流可以动态地通过逻辑链路中其他正常的端口进行传输，自动地完成对实际流经某个端口的数据的管理。
链路聚合只能在100 Mbit/s以上的链路上实现，而且各品牌设备对链路聚合的支持能力有差异，大部分交换机支持最多4～8条平行链路的聚合，但也有交换机支持更多链路的聚合。有些交换机只能把相邻的端口设为一组聚合端口，而有些交换机可以将任意端口设为一组聚合端口，在实际应用中，需要根据交换机具体型号区别对待。

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