毕业设计（论文）-论小型局域网组建.doc

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1、湖北第二师范学院毕业论文HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION高等教育自学考试毕业设计（论文）题目： 论小型局域网的组建 专业班级： 计算机网络技术0701 学号： 姓名： 指导教师姓名、职称 所属助学单位： 湖北第二师范学院 2011年4月16日毕业（设计）论文开题报告书学号学生姓名院系继续教育学院继教一部专业计算机网络技术年级0701指导教师职称开题时间 月 日月 日论文题目论小型局域网的组建本题的根据：局域网作为网络的组成部分，发挥着不可忽视的重要作用。我们可以通过组建一个局域网， 实现文件、文档等各种资源的共享；还可以通过网络使多台计算机共享同一硬件，如打印机、调制

2、解调器等。局域网在近几年飞速发展，各种局域网技术得到广泛应用。局域网以有线、无线、以及有线无线相结合的各种形态出现，最大程度上的满足于人们的需求，局域网的大范围应用，不仅方便快捷，更使得资源得到最大限度的合理应用，为不少用户节约成本！本题的主要内容及写作提纲第一章：局域网概述第二章：局域网的模型与标准第三章：局域网的关键技术第四章：局域网的安全第五章：局域网组建实例参考文献完成期限和采取的主要措施2月初至2月底：搜集课题相关资料，并完成开题报告。3月初至4月底：参与整理资料、对实际问题进行分析并深入了解，整理文档，完成论文初稿。5月初至5月十号：整理指导老师的修改建议，整理并最终完成论文。主要

3、参考文献书目1 杨明福.计算机网络原理. 经济科学出版社,20072 杨明福.计算机网络技术.经济科学出版社,20053 蔡立军.网络集成技术.清华大学出版社,20044 葛秀慧.计算机网络安全（第2版）.清华大学出版社,20085 李保华.局域网组建与维护.清华大学出版社,2009五、审核意见指导教师意见：论小型局域网的组建目录摘要：- 4 -绪论：- 4 -1 局域网概述- 4 -1.1概念- 4 -1.2 局域网的特点- 4 -1.3 局域网的基本组成- 5 -2 局域网的模型与标准- 6 -2.1 局域网参考模型- 6 -2.1.1 物理层- 6 -2.1.2 数据链路层- 6 -2.

4、2 IEEE 802标准- 7 -3 局域网的关键技术- 8 -3,1 拓扑结构- 8 -3.2 介质访问控制方法- 10 -3.2.1 载波监听多路访问/冲突检测方法- 10 -3.2.2 令牌环访问控制方法- 11 -3.2.3 令牌总线访问控制方法- 12 -3.3 传输介质- 13 -3.4 以太网技术- 13 -3.4.1 以太网的产生与发展- 13 -3.4.2 传统以太网技术- 13 -3.4.3 高速以太网技术- 14 -3.5 局域网连接设备- 16 -3.5.1 网卡- 16 -3.5.2 中继器- 16 -3.5.3 集线器- 17 -3.5.4 交换机- 17 -3.6

5、 虚拟局域网- 19 -3.6.1 VLAN的产生- 19 -3.6.2 VLAN的优点- 19 -3.6.3 VLAN的划分- 19 -3.6.4 VLAN间的通信- 20 -3.7 无线局域网- 21 -3.7.1 常用技术- 21 -3.7.2 无线局域网标准- 21 -3.7.3 常见标准的主要区别- 22 -4 局域网安全- 23 -4.1 局域网安全概念- 23 -4.2 局域网安全势态- 23 -4.3 局域网安全首要任务- 23 -5 局域网组建案例- 24 -5.1组建无中心结构的无线网- 24 -5.2 组建家庭有线局域网- 27 -摘要：介绍局域网的组成及特点，以及在实际

6、中的用途。针对某些的一位内部使用计算机还存在“单打独斗”的状况，提出了小型局域网的组建过程，着重从可行性、易操作性、总体设计具体的网络软硬件配置及网络参数的设置方面进行了详细的叙述。关键词：局域网、传输介质、互连设备、案例绪论：局域网的作用已从最初的主机连接、文件和打印服务，转向围绕着客户机服务器模式的大数据流应用、Intranet、WWW浏览、实时音频视频传送等服务，日益庞大及增长的数据流持续增加了网络负荷。同时，由于基于工作组或部门级的服务器解决方案被企业级服务器所替代，促使数据流向发生了根本变化，网络主干的地位进一步得到提高。这些都促使局域网络技术从网桥技术、主干路由技术向局域网交换技术

7、过渡。交换技术的发展为局域网交换机提供了一个空前的发展机遇，也极大地促进了局域网交换机技术与产品的更新换代。1 局域网概述1.1概念局域网（Local Area Network）是在一个局部的地理范围内(如一个学校、工厂和机关内)，将各种计算机。外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网。1.2 局域网的特点局域网覆盖很有限的地理范围，计算机之间 的联网距离通常小于10km，适用于校园、机关、公司、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。数据传输速率高（10Mbit/s100Mbit/s 1000Mbit/s），误码率低。可根据不同需求选用多种通信介质，例如双绞线、同

8、轴电缆或光纤等。通常属于一个单位所有，工作站数量不多，一般在几台到几百台左右，易于建立、管理与维护。1.3 局域网的基本组成2 局域网的模型与标准2.1 局域网参考模型2.1.1 物理层物理层涉及在通信信道上传输的原始比特流，主要作用是确保在一段物理链路上正确传输二进制信号，功能包括信号的编码/解码、同步前导码的生成与去除、二进制位信号的发送与接收。为确保位流的正确传输，物理层还具有错误校验功能，以保证位信号的正确发送与正确接收。2.1.2 数据链路层局域网参考模型将数据链路层又分如下为两个独立的部分。逻辑链路控制子层LLC该子层的功能完全与介质无关，用来建立、维持和释放数据链路，提供一个或多

9、个服务访问点，为高层提供面向连接和无连接服务。另外，为保证通过局域网的无差错传输，LLC子层还提供差错控制和流量控制，以及发送顺序控制等功能。LLC子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网络层提供一个统一的格式与接口。介质访问控制子层MAC该子层的功能完成依赖于介质，用来进行合理的信道分配，解决信道竞争问题。另外，在发送数据时，该层把从上一层接收的数据组装成带MAC地址和差错检测字段的数据帧，完成地址识别和差错检测。 2.2 IEEE 802标准标 准 功 能 IEEE 802.1 LAN标准概述、体系结构、网络互联、网络管理和性能测量等 IEEE 8

10、02.2 描述逻辑链路控制（LLC）协议 IEEE 802.3 描述CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）介质接入控制方法和物理层技术规范 IEEE 802.4 描IEEE 802标准述Token Bus（令牌总线）网标准 IEEE 802.5 描述Token Ring（令牌环）网标准 IEEE 802.6 描述城域网DQDB标准 IEEE 802.7 描述宽带局域网技术 IEEE 802.8 描述光纤局域网技术 IEEE 802.9 描述综合话音/数据局域网（IVD LAN）标准 IEEE 802.10 描述可互操作局域网安全标准（SILS），定义提供局域网互连的安全机制 IEEE 8

11、02.11 描述无线局域网标准 IEEE 802.12 描述交换式局域网标准，定义100Mbit/s高速以太网按需优先的介质接入控制协议100VG-ANYLAN IEEE 802.14 电缆电视（CATVCable Television）宽带通信技术标准 IEEE 802.15 无线私人网（WPANWireless Personal Area Network）标准 IEEE 802.16 宽带无线访问标准 3 局域网的关键技术局域网的技术特征主要取决于它的拓扑结构、传输介质、和介质访问控制方法等三项技术问题，其中最重要的是介质访问控制方法。局域网的技术特征见下表。局域网的技术特征拓扑结构星形、

12、总线、环形传输介质双绞线、同轴电缆、光缆、无线通讯介质访问控制CSMA/CD、Token Ring、Token bus、FDDI局域网标准化组织ISO、IEEE802委员会、NBS、EIA、ECMA应用领域办公自动化、企业自动化、校园、医院等3,1 拓扑结构局域网的拓扑结构是指：将局域网中的节点抽象成点，将通信线路抽象成线，通过点与线的几何关系来表示网络结构，即网络形状。计算机网络拓扑结构包括逻辑拓扑结构和物理拓扑结构两种。逻辑拓扑结构是指计算机网络中信息流动的逻辑关系，而物理拓扑结构是指计算机网络各个组成部分之间的物理连接关系。本节所指的拓扑结构是指网络的物理拓扑结构。在局域网中常用的拓扑结

13、构有：总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构。星形结构优点：安装容易，结构简单，成本低，在网络中增加或删除节点容易，易实现数据的安全性和优先级控制，易实现网络监控。缺点：因为星形网属于集中式控制，对中心节点的依赖性大，一旦中心节点有故障会引起整个网络的瘫痪。星形总线形结构优点：总线型网络结构简单，安装容易，需要铺设的线缆最短，成本低，扩充或删除一个节点很容易，不需停止网络的正常工作，节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路，信道的利用率高。缺点：总线型网络实时性较差，连接的节点不宜过多，并且总线的任何一点故障可能会导致网络的瘫痪。 总线型环形结构优点：环型拓扑网络结构简

14、单，传输延时确定，电缆故障容易查找和排除。但其可靠性较差，当某个节点发生故障时，有可能造成整个网络不能正常工作。缺点：环型网络的可扩充性较差，在环型网络中加入节点、退出节点及维护和管理都比较复杂3.2 介质访问控制方法网络拓扑结构与介质访问控制方法紧密相关，确定了拓扑结构，就相应地确定了介质访问控制方法。例如总线结构，主要采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的访问控制方法，也可采用令牌总线（Token Bus）的访问控制方法。对环形结构，则主要采用令牌环（Token Ring）的访问控制方法。拓扑结构、介质访问控制方法和介质种类一旦确定，在很大程度上就决定了网络的响应时间，吞吐率和

15、利用率等各种特性。 3.2.1 载波监听多路访问/冲突检测方法载波监听多路访问在以太网中，是以“包”为单位传送信息的。在总线上如果某个工作站有信息包要发送，它在发送信息包之前，要先检测总线是“忙”还是“空闲”，如果“忙”，则发送站会随机延迟一段时间，再次去检测总线；若是“空闲”，就可以发送了。像这种在发送数据前进行载波侦听，然后再采取相应动作的协议，人们称其为载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）协议。载波监听多路访问/冲突检测 (CSMA/CD)工作原理:“先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发”3.2.2 令牌环访问控制方法令牌环技术是在环

16、路上设置一个令牌（Token），那是一种特殊的比特格式。当所有的站点都空闲时，令牌就不停地在环网上转。当某一个站点要发送信息时，它必须在令牌经过它时获取令牌（注意：此时经过的令牌必须是一个空令牌），并把这个空令牌设置成满令牌，然后开始发送信包。这时环上没有了令牌，其他站点想发送信息则必须等待。要发送的信息随同令牌在环上单向运行，当信息包经过目标站时，目标站根据信息包中的目的地址判断出自己是接收站，就把该信息复制到自己的接收缓冲区，信息包继续在环上运行，回到发送站，并被发送站从环上卸载下来。发送站将回来的信息与原来的信息比较，没有出错，则信息发送完毕。与此同时，发送站向环上插入一个新的空令牌，其

17、他要发送信息的站点就可获得它并传输数据。3.2.3 令牌总线访问控制方法 令牌总线结构示意图 令牌总线网上站点连接顺序图令牌总线（Token Bus）网的产生在物理总线结构中实现令牌传递控制方法，构成逻辑环路，这就是IEEE802.4的令牌总线介质访问控制技术。因此，令牌总线网在物理上是一个总线网，采用同轴电缆或光纤的传输介质；在逻辑上是一个环网，采用令牌来决定信息的发送。 令牌总线的工作原理在令牌总线网中所有站点都按次序分配到一个逻辑地址，每个工作站点都知道在其之前（前驱）和在其之后的站点（后继）标识，第一个站点的前驱是最后一个站点的标识，而且物理上的位置与其逻辑地址无关。一个叫做令牌的控制

18、帧规定了访问的权利。总线上的每一个工作站如有数据要发送，必须要在得到令牌以后才能发送，即拥有令牌的站点才被允许在指定的一段时间里访问传输介质。当该站发送完信息，或是时间用完了，就将令牌交给逻辑位置上紧接在它后面的那个站点，那个站点由此得到允许数据发送权。这样既保证了发送信息过程中不发生冲突，又确保每个站点都有公平访问权。3.3 传输介质局域网常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤等，无线传输介质有无线电波、微波或红外线等。1.在局域网中，双绞线是最为廉价的传输介质，非屏蔽5类双绞线的传输速率为 100Mbit/s，在局域网上被广泛使用。2.同轴电缆是一种较好的传输介质，它具有吞吐量大、可连

19、接设备多、性能价格比较高、安装和维护方便等优点。3.光纤具有宽带、数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远等优点，但光纤和相应的网络配件价格较高，而且光纤的连接和切割需要较高的技术，需要经过专门培训。4.当某些特殊的场合不便使用有线传输介质时，就可以采用无线链路来传输信号。 3.4 以太网技术3.4.1 以太网的产生与发展以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，与IEEE8023系列标准相类似，它不是一种具体的网络，而是一种技术规范。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法，使用CSMA/CD技术，并以10Mbit/s的数据传输速率运行在多种类型的电缆上。“Ethe

20、rnet” 以太网技术的诞生。3.4.2 传统以太网技术传统以太网就是通常所说的的10Mbit/s以太网，IEEE802.3规定了4种规范 (如图所示).110Base-5（1）具体含义10Base-5是1983年面世的，是出现最早的以太网，通常称为粗缆以太网，其具体含义如图所示. （2）规则粗缆以太网（粗同轴电缆），电缆的两端有50欧姆的终端电阻，每网段允许连接100个节点，单个网段的最大长度不超过500米，如果网络长度必须超过500米的话，则需要使用中继器进行信号放大，延伸网络长度。在网络的扩展中，最多使用4个中继器连接5个网段，因此最大网络直径是2500米。连接的5个网段中，只允许3个网

21、段连接计算机，其余两个网段只用来扩展网络距离。这就是通常所说的5-4-3中继规则。210BASE-2（1）具体含义10Base-2采用细同轴电缆为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，网络中每一段电缆的最大长度不超过200米，具体值为185米。（2）规则10Base-2网络又称为细缆以太网，采用阻抗为50欧、RG58的细同轴电缆。每网段允许连接30个节点，单个网段的最大长度是185米，因此最大的网络直径是925米。同样适用于5-4-3中继规则。310BASE-T （1）具体含义10Base-T网络采用3类以上双绞线为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，T表示双绞线。（2）规则10Ba

22、se-T网络的端口通常为RJ-45接口，采用以集线器为中心的连接方式，每台计算机到集线器的连接采用双绞线，其最大长度不超过100米。从物理上来说, 10Base-T的网络采用的是星型拓扑结构;从逻辑上来说，10Base-T的网络采用的是总线型拓扑结构。 410BASE-F（1）具体含义10Base-F网络采用光纤作为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，F表示光纤。（2）规则10Base-F网络可用同步有源星型或无源星型结构来实现，最大网络长度分别为500米和200米。 3.4.3 高速以太网技术为了克服网络规模和网络性能之间的矛盾，改善局域网的性能，人们对网络技术进行了大量研究，针对传统

23、以太网共享介质的特点，提出了以下三种改善局域网性能的方案：（1）提高以太网数据传输速率，从10Mbit/s提高到100Mbit/s、1000Mbit/s等，这就是高速以太网技术。但是其介质访问控制方法仍采用CSMA/CD技术；（2）将大型局域网划分成多个子网，通过减少每个子网内部节点数N的方法，使每个子网的性能得到改善，介质访问控制方法仍采用CSMA/CD技术；（3）将介质访问控制方式改为交换方式，用交换机替代集线器，这就是交换式网络。3.4.3.1 快速以太网传输速率为100Mbit/s的以太网技术称为快速以太网（Fast Ethernet）技术。1995年IEEE 802.3委员会正式批准

24、了Fast Ethernet 802.3u标准，规定了4种有关传输介质的标准如图所示。标 准传输介质特性阻抗最大网段长说 明100Base-TX2对5类UTP100欧100米采用全双工工作方式，一对用于发送数据，一对用于接收数据2对STP150欧100Base-FX1对单模光纤8/125um40000米主要用作高速主干网1对多模光纤62.5/125um2000米100Base-T44对3类UTP100欧100米3对用于数据传输，1对用于冲突检测100Base-T22对3类UTP100欧100米3.4.3.2 千兆以太网数据传输速率为1000Mbit/s的网络为千兆以太网（Gigabit Eth

25、ernet）。1997年IEEE802.3委员会正式成立了802.3ab工作组，制定了1000Base-T规范，主要研究使用长距离光纤与非屏蔽双绞线的物理层标准(如图所示)。 标 准传输介质信 号 源说 明1000Base-SX50mm多模光纤短波长激光全双工工作方式，最长传输距离为550米62.5mm多模光纤全双工工作方式，最长传输距离为275米1000Base-LX9mm单模光纤长波长激光全双工工作方式，最长传输距离为550米62.5mm、50mm多模光纤全双工工作方式，最长传输距离为3000米1000Base-CX铜缆最长有效传输距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆1000Base-

26、T5类UTP最长有效传输距离为100米3.4.3.1 万兆以太网万兆以太网技术基本承袭过去以太网、快速以太网及千兆以太网的技术，在用户的普及率、使用的方便性、网络的互操作性及简易性上皆占有极大优势，用户不需担心既有的程序或服务是否会受到影响，因此升级的风险是非常低的。1999年底成立了IEEE 802.3ae工作组，进行万兆位以太网技术（10Gbit/s）的研究，并于2002年正式发布IEEE 802.3ae 10GE标准。3.5 局域网连接设备3.5.1 网卡1.网卡简介网络接口卡（Network Interface Card，NIC）简称网卡，又叫做网络适配器，是连接计算机和网络硬件的设备

27、，它一般插在计算机的主板扩展槽中，它的标准是由IEEE来定义的。网卡工作于OSI的最低层，也就是物理层。网卡的类型不同，与之对应的网线或其他网络设备也不同，不能盲目混合使用。2.网卡的工作原理。网卡的工作原理为：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM中的，且保证唯一。3.网卡的分类根据不同的分类标准，网卡可以分为不同的种类，如图所示。3.5.2 中继器中继器（Repeater）又称为转发器，它是局域网连接中最简单的设备，作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，从而扩展了局

28、域网的距离。使用中继器连接局域网时，要注意以太网的5-4-3中继规则。所谓“5-4-3规则”，是指在10M以太网中，网络总长度不得超过5个区段，4台网络延长设备，且5个区段中只有3个区段可接网络设备。即：一个网段最多只能分成5个子网段；一个网段最多只能有4个中继器；一个网段最多只能有三个子网段含有计算机。若中继器的两个接口相同时，可以连接使用相同介质的网段。比如，接口为AUI时，连接两个10Base-5的网段；接口为BNC时，连接两个10Base-2的网段。若中继器的两个接口不同时，可以连接使用不同介质的网段。 3.5.3 集线器3.5.3.1 集线器简介集线器（HUB）是带有多个端口的中继器

29、（转发器），主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时也把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD访问方式。集线器（HUB）应用很广泛，它不仅使用于局域网、企业网、校园网，还可以使用于广域网。按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有RJ-45接口外，还带有一个AUI粗缆接口和（或）一个BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。3.5.3.2 集线器的技术特点HUB主要用于共享网络，是解决从服务器直接到桌面传输的最

30、佳，最经济的方案。它属于纯硬件网络底层设备，只能简单地对信号进行放大和中转，它不具备自动寻址能力，即不具备交换能力。HUB发送数据时都没有针对性，而是采用广播方式。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。集线器采用的广播发送数据方式有以下几点不足：第一，用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包；第二，由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上是共享带宽方式，从而可能造成网络塞车现象，降低了网络的执行效率；第三，集线器在同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而

31、不能像交换机那样进行双向双工传输，因此网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。 3.5.3.3 集线器的分类集线器按照不同的分类标准，可分为不同的种类，具体如下：（1）依据总线带宽的不同，HUB分为10M、100M、和10/100M自适应三种；（2）依据配置形式的不同，可以分为独立型HUB、模块化HUB和堆叠式HUB三种；（3）依据管理方式的不同，可分为智能型HUB和非智能型HUB两种。3.5.4 交换机3.5.4.1 交换机简介交换机也叫交换式集线器，是局域网中的一种重要设备。它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。交换机与一般集线器的不同之处是：集线器是将数据转发到所有的集

32、线器端口，即同一网段的计算机共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率会变慢；而交换机每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机台数增加影响，所以它更优秀。3.5.4.2 交换技术介绍（1）端口交换端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为如下几类。模块交换：将整个模块进行网段迁移。端口组交换：通

33、常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移，这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，还可以在一定程度上进行容错，但没有改变共享传输介质的特点，不能称之为真正的交换。（2）帧交换帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种。直通交换：提供快速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传 送到相应的端口上。存储转发：通过对网络帧的读取

34、进行验错和控制。前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。（3）信元交换ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接和并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标节点间建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M

35、、622M甚至数Gb的传输能力。3.5.4.3 交换机的分类 从网络覆盖范围划分，有广域网交换机和局域网交换机 对局域网交换机，又可以划分为多种不同类型的交换机 （1） 根据交换机使用的网络传输介质及传输速度分类交换机类型 特 点 以太网交换机 用于带宽在100Mbit/s以下的以太网 快速以太网交换机 用于100Mbit/s快速以太网，传输介质可以是双绞线或光纤 千兆以太网交换机 带宽可以达到1000Mbit/s，传输介质有光纤、双绞线两种 10千兆以太网交换机 用于骨干网段上，传输介质为光纤 ATM交换机 用于ATM网络的交换机 FDDI交换机 可达到100Mbit/s，接口形式都为光纤接

36、口 （2）根据交换机应用的网络层次进行分类交换机类型特 点企业级交换机采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网校园网交换机主要应用于较大型网络，且一般作为网络的骨干交换机部门级交换机面向部门级网络使用，采用固定配置或模块配置工作组交换机一般为固定配置 (3）根据OSI的分层结构分类交换机类型特 点二层交换机工作在OSI参考模型的第2层（数据链路层）上，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制，是最便宜的方案。它在划分子网和广播限制等方面提供的控制最少三层交换机工作在OSI参考模型的网络层，具有路由功能，它将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。在大中

37、型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备四层交换机它工作于OSI/RM模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。目前由于这种交换技术尚未真正成熟且价格昂贵，所以，第四层交换机在实际应用中目前还较少见3.6 虚拟局域网3.6.1 VLAN的产生虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）是以交换式网络为基础，把网络上的用户（终端设备）分为若干个逻辑工作组，每个逻辑工作组就是一个VLAN。虚拟网络建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制。同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，也可以分布在不同的网络上

38、。3.6.2 VLAN的优点（1）提高了网络构建的灵活性（2）提高了网络的安全性（3）减少网络流量，节约带宽（4）VLAN为内部成员间提供低延迟、线速的通信（5）简化网络管理（6）减少设备投资3.6.3 VLAN的划分基于交换式的以太网要实现虚拟局域网时，主要有三种途径：基于端口的虚拟局域网，基于MAC地址（网卡的硬件地址）的虚拟局域网和基于IP地址的虚拟局域网。基于端口的虚拟局域网基于端口的虚拟局域网是将交换机按照端口进行分组，每一组定义为一个虚拟局域网。这些交换机端口分组可以在一台交换机上，也可以跨越几台交换机。基于端口的虚拟局域网是最实用的虚拟局域网，它保持了最常用的虚拟局域网成员定义方

39、法，配置也相当直观简单。即局域网中的站点具有相同的网络地址，不同的虚拟局域网之间进行通信需要通过路由器。基于端口的虚拟局域网的缺点是灵活性不好。例如，当一个网络站点从一个端口移动到另外一个新的端口时，如果新端口与旧端口不属于同一个虚拟局域网，则用户必须对该站点重新进行网络地址配置，否则，该站点将无法进行网络通信。基于MAC地址的虚拟局域网基于MAC地址的虚拟局域网在把网络上的工作站移动到网络上的不同物理位置时，无需要VLAN进行重新配置，就可以同原VLAN内的成员通信，减少了网络管理员的日常维护。但当更换网卡或增加工作站时，需要重新配置数据库，而且需要手动建立MAC地址的数据库。基于IP地址的

40、虚拟局域网在基于IP地址的虚拟局域网中，新站点在入网时无需进行太多配置，交换机则根据各站点网络地址自动将其划分成不同的虚拟局域网。优点：一是这种方式可以按传输协议划分网段；二是用户可以在网络内部自由移动而不用重新配置自己的工作站；第三，这种类型的虚拟网可以减少由于协议转换而造成的网络延迟。缺点：一是IP盗用，二是对设备要求较高，不是所有设备都支持这种方式。在三种虚拟局域网的实现技术中，基于IP地址的虚拟局域网智能化程度最高，实现起来也最复杂。一般采用第一种方式和第三种配合使用。3.6.4 VLAN间的通信3.6.4.1 VLAN间的通信在LAN内的通信，是通过数据帧头中指定通信目标的MAC地址

41、来完成的。为了获取MAC地址，TCP/IP协议下ARP地址协议解析MAC地址的方法是通过广播报文来实现的，因此如果广播报文无法到达目的地，那么就无从解析MAC地址，亦即无法直接通信。当计算机分属不同的VLAN时，就意味着分属不同的广播域，自然收不到彼此的广播报文，也就意味着属于不同VLAN的计算机之间无法直接互相通信。为了能够在VLAN间通信，需要利用OSI参照模型中更高一层网络层的信息（IP地址）来进行路由。在目前的网络互连设备中，能完成路由功能的设备主要有路由器和三层以上的交换机。3.6.4.2 VLAN间通信的方法（1）通过路由器实现VLAN间的通信使用路由器实现VLAN间通信时，路由器

42、的连接方式有两种。第一种：通过路由器的不同物理接口与交换机上的每个VLAN分别连接第二种：通过路由器的逻辑子接口与交换机的各个VLAN连接（2）用交换机代替路由器实现VLAN间的通信目前市场上有许多三层以上的交换机，厂家通过硬件或软件的方式将路由功能集成到交换机中，数据交换速度较快。因此，在大型园区网中用交换机代替路由器来实现VLAN间的通信。用交换机代替路由器实现VLAN间通信的方式也有两种。第一种：启用交换机的路由功能，这种方式的实现方法可采用以上介绍的路由器方式的任一种。第二种：利用某些高端交换机所支持的专用VLAN功能来实现VLAN间的通信。3.7 无线局域网3.7.1 常用技术1.红

43、外线技术红外线局域网采用小于1m波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，受太阳光的干扰大，支持1Mbit/s2Mbit/s数据传输速率，适于近距离通信。2.微波扩频通信技术微波扩频通信技术覆盖范围大，具有较强的抗干扰、抗噪声和抗衰减能力，隐蔽性、保密性强，不干扰同频系统等性能特点，具有很高的可用性。无线局域网主要采用微波扩频通信技术。扩频技术即扩展频谱技术，简称SS（Spread Spectrum）技术。它是通过对传送数据进行特殊编码，使其扩展为频带很宽的信号，其带宽远大于传输信号所需的带宽（约数千倍），并将待传信号与扩频编码信号一起调制载波。扩频技术主要有直接序列扩频（简称直序）技术和跳频

44、扩频技术两种。3.7.2 无线局域网标准标 准 说 明 IEEE80211系列 IEEE80211b 1999年9月通过，工作在2.4GHz2.483GHz频段。数据传输速率为11Mbit/s。IEEE80211b具有55Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s三个低速档次。当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，数据传输速率能够从11Mbit/s自动降到55Mbit/s、2Mbit/s或者1Mbit/s，通过降低数据传输速率来改善误码率性能。采用CSMA/CA协议 IEEE80211a 出现比80211b晚，工作在5GHz频段。数据传输速率高达54Mbit/s。该频段用得不

45、多，干扰和信号争用情况较少。采用CSMA/CA协议 IEEE80211g 2001年11月15日，兼顾80211a和80211b，为80211b过渡到80211a奠定了基础 IEEE 802.11n IEEE802.11n计划将WLAN的数据传输速率从802.11a和802.11g的54Mbit/s增加至108Mbit/s以上，最高速率可达320Mbit/s HiperLAN标准（由欧洲电信标准化协会（ETSI）的宽带无线电接入网络（BRAN）制订） HiperLAN1 用于高速WLAN接入 HiperLAN2 Hiper Link 用于室内无线主干系统 Hiper Access 用于室外对有线通信设施提供固定接入 红外系统 红外局域网系统采用波长小于1微米的红外线作为传输媒体，该频谱在电磁光谱里仅次于可见光，不受无线电管理部门的限制。 红外信号要求视距传输，方向性强，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰，窃听困难。实际应用中由于红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，一般要求的发射功率较高。 红外无线LAN仍是目前“100Mbit/s以上、性能价格比高的网络”唯一可行的选择，主要用于设备的点对点通信 蓝牙技术 蓝牙是一种使用245GHz的无线频带（ISM频带）的通用无线接口技术，提供不同设备间的双向短程通信。 蓝牙面向