局域网

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一、局域网的基本概念与体系结构

局域网

  • 局域网(Local Area Network)：简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道
  • 特点1：覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内
  • 特点2：使用专门铺设的传输介质(双绞线、同轴电缆)进行联网，数据传输率高(10Mb/s~10Gb/s)
  • 特点3：通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高
  • 特点4：各站为平等关系，共享传输信道。
  • 特点5：多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播
  • 决定局域网的主要要素为：
    • 网络拓扑
    • 传输介质
      • 有线局域网常用介质：双绞线、同轴电缆、光纤
      • 无线局域网常用介质：电磁波
    • 介质访问控制办法
        1. CSMA/CD：常用于总线型局域网，也用于树形网络
        1. 令牌总线：常用于总线型局域网，也用于树形网络。它是把总线型或树形网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力
        1. 令牌环：用于环形局域网，如令牌环网

局域网的分类

    1. 以太网
    1. 令牌环网
    1. FDDI网：FDDI（Fiber Distributed Data Interface），光纤分布式数据接口
    1. ATM网：Asynchronous Transfer Mode异步传输模式
    1. 无线局域网：Wireless Local Area Network;WLAN

IEEE 802标准

  • IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准(1980年2月成立)。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。
  • 其中较重要的有
    • IEEE 802.3：以太网介质访问控制协议(CSMA/CD)及物理层技术规范
    • IEEE 802.5：令牌环网(Token-Ring)的介质访问控制协议及物理层技术规范
    • IEEE 802.8：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询
    • IEEE 802.11：无线局域网(WLAN)的介质访问控制协议及物理层技术规范

MAC(medium access control:介质访问控制)子层和LLC(Logic Link Control：逻辑链路控制)子层

二、以太网与 IEEE 802.3

以太网

    1. 以太网概述：以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Itel、DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术
    • 以太网在局域网各种技术中占统治性地位原因：
      • ①造价低廉(以太网网卡不到100快)
      • ②是应用最广泛的局域网技术
      • ③比令牌环网、ATM(Asynchronous Transfer Mode)网便宜，简单
      • ④满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s
    • 以太网两个标准：
      • ①：DIX Ethernet V2:第一个局域网产品(以太网)规约
      • ②：IEEE 802.3：IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准(即802.3局域网=以太网)
    1. 以太网提供无连接、不可靠的服务
    • 无连接：发送方和接收方之间无"握手过程"
    • 不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，但有重传机制，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责
    • 以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输(可靠传输一般由传输层实现)
    1. 以太网传输介质于拓扑结构的发展
    1. 10BASE-T以太网
    • 10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T采用的无屏蔽双绞线(UTP)，传输速率是10MB/s
    1. 适配器与MAC地址
    1. 以太网MAC帧 最常用的MAC帧是以太网V2的格式
    • 前导码：前7B使发送方与接收方保持发送接收的同步
    • 目的地址：6B目的地址可以表示单播地址，广播地址，多播地址
    • 类型：2B类型标明网络层所使用的协议，以便把MAC帧收到的数据上交给网络层协议
    • 数据：CSMA/CD协议要求以太网最小帧长为64B，除数据部分外已占用18B，所以数据部分最小为48B，1500为以太网最大传输单元Maximum Transmission Unit-MTU
    • FCS：4B的CRC帧校验序列-frame check sequence
    • 不需要帧结束定界符，因为以太网采用的是曼彻斯特编码，当帧结束时就没有高低电平的跳变
    • 与IEEE802.3的区别：
        1. IEEE802.3第三个字段是长度/类型
        1. 当长度/类型字段值小于0x600时，数据字段必须装入LLC子层
  • 7、高速以太网

三、IEEE802.11

    1. IEEE802.11是无线局域网通信的标准
    1. 802.11的MAC帧头格式
    1. 无线局域网的分类
    • 有固定基础设施无线局域网 基本服务集内无线，基本服务集间有线
    • 无固定基础设施无线局域网的自组织网络 没有任何的转发器、集线器、路由器、基站等转发数据设备，每台主机既可以发送数据，也可以转发数据

四、令牌环网的基本原理

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