网络-第4章_局域网

4.1局域网概述
4.1.1 局域网的概念和特点 4.1.2 局域网的组成 4.1.3 决定局域网特性的主要技术
4.1.1 局域网的概念和特点
局域网的概念
局域网是在一个有限的地理范围内 ( 如一个学校、工 厂和机关内 ) ，将各种数据通信设备互相连接起来组 成的数据通信网络。
局域网的理解
4.3 介质访问控制方法
4.3.1 CSMA/CD与802.3标准 4.3.2 令牌环访问控制与802.5标准 4.3.3 令牌总线访问控制与802.4标准
共享信道与冲突
共享信道 （广播网络）：是指网络上的所有的设备 通过一条公用的信道来传输数据。 冲突：当同一时刻多个设备同时传输数据时，多个信 号在共享信道上相互叠加干扰，从而导致数据传输出 现错误的现象。 冲突会使其所涉及的各节点的数据传输失败。 冲突域：将可能发生冲突的所有设备和与之相关 的共享介质称为一个冲突域。
CSMA/CD(协议)的工作原理
先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发
1. 先侦听信道，如果信道空闲则发送数据。 2. 如果信道忙，则继续侦听，直到信道空闲时立即发送 数据。 3. 成功发送数据后进行冲突检测，如发生冲突，立即停 止发送，并向总线上发出一串阻塞信号（连续几个字 节全1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重 新开始侦听与竞争。 4. 各站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进 入侦听阶段。
局域网络是数据通信网络，仅提供通信功能。从 OSI/RM层次的观点看，它包含着下二层的（物理和数 据链路）功能。所以将连接到局域网络的数据通信设 备加上高层协议和网络软件才能组成为计算机网络
局域网的特点：
覆盖的地理范围小，通常几米到几十千米。 较高的传输速率，目前局域网的传输速率一般可以为10到 100Mbps，吉比特以太网已经出现，传输速率达1000Mbps。 通信质量较好，传输误码率低，一般在10-8到10-12之间。 传输时延小，一般在几毫秒至几十毫秒之间。
本节课间习题
选择题
1、局域网中，介质访问控制功能属于（ ）。 A）MAC子层 B）LLC子层 C）物理层 D）高层 2、 IEEE802委员会主要制定有关（ ）的技术标准。 A）LAN B）WAN C）MAN D）Internet 填空题 1、数据链路层在局域网体系结构中被分成了两个子层_____ 与_____层。专门用来解决广播网中信道分配的问题是 _______层。
ห้องสมุดไป่ตู้
IEEE802标准是一个标准体系，包含一系列不同的标准或协议。随着 局域网技术的发展，该体系中在不断地增加新的标准和协议。
IEEE 802系列标准间的关系
从上图中可以看出，LAN的数据链路层实际上被划分为两个子层： 逻辑链路控制子层(LLC)和媒体访问控制子层(MAC)，并且，LAN之 间的差别主要体现在物理层和MAC子层。
如何检测冲突？
1) 比较法----将侦听信号与原始的发送信号进行比较以判断是 否发生冲突 2) 编码违例判决法----分析侦听到的信号是否符合原始的编码 规律，如差分Manchester编码规律
冲突：当同一时刻多个设备同时传输数据时，多个信 号在共享信道上相互叠加干扰，从而导致数据传输出 现错误的现象。
共享信道与冲突
冲突：当同一时刻多个设备同时传输数据时，多个信 号在共享信道上相互叠加干扰，从而导致数据传输出 现错误的现象。

冲突会使其所涉及的各节点的数据传输失败。
冲突域：通常将可能发生冲突的所有设备和与之相关 的共享介质称为一个冲突域。
IEEE 802.7 ——宽带时间片环(Time-Slot)访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.8 ——光纤网媒体访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.9 ——综合语音/数据服务访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.10——LAN的信息安全技术 IEEE 802.11——无线LAN媒体访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.12——100 Mbps VG-Anylan访问控制方法和物理层规范
本节课间习题
选择题
1、局域网的网络硬件主要包括服务器，工作站、( ) 和传 输介质。 A）计算机 B）网卡 C）拓扑结构 D）网络协议 2、局域网的最主要的技术要素是（ ）。 A）传输介质 B）介质访问控制方法 C）拓扑结构 D）服务器软件 填空题 1、决定局域网特性的主要技术有三个，它们是_______、 传输介质、和_____________。 。
IEEE 802.3 ——CSMA/CD访问控制方法和物理层规范
IEEE 802.4 ——令牌总线(Token-Bus)访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.5 ——令牌环(Token-Ring)访问控制方法和物理层规范
IEEE 802系列标准，包括：
IEEE 802.6 ——城域网访问控制方法和物理层规范
介质访问控制（MAC）方法 在共享或广播网络中，当信道的使用产生 竞争时，分配信道的使用权的方法 MAC的目的：避免“冲突”发生
在局域网中，特从数据链路层中分出介质访问控制
MAC子层，用以完成介质访问控制功能。
常用的三种MAC方法
随机争用型的 CSMA/CD 控制法
无争用型的令牌环(Token-Ring)控制法
1）完成介质访问控制功能，为争用的用户分配信道使用权。 有各种介质访问控制方式：CSMA/CD、令牌总线、令牌 环等。 2）将LLC层的数据组成带MAC地址和差错检测字段的MAC帧。
LLC子层：提供差错控制、流量控制以及发送顺序控制 等功能，保证局域网的无差错传输；
局域网的体系结构
MAC子层： 1）完成介质访问控制功能，CSMA/CD、令牌环等。 2）将LLC层的数据组成带MAC地址和差错检测字段的MAC帧
OSI² Î ¿ ¼ Ä £ Ð Í ¦ Ó í ± á » « ´ ø Í Ó Ã Ê ¾ » ° Ê ä Â ç ² ã ² ã ² ã ² ã ² ã IEEE 802² Î ¿ ¼ Ä £ Ð Í ß ¼ Â ­ Á ´ Â ·¿ Ø Ö Æ × Ó ² ã é Ö ½ Ê · Ã Î Ê ¿ Ø Ö Æ × Ó ² ã ï Î À í ² ã
无争用型的令牌总线(Token-Bus)控制法
4.3.1 CSMA/CD与IEEE 802.3标准
CSMA/CD (载波侦听多点访问/冲突检测)
CSMA/CD是802.3标准的核心协议，所以通常又 把CSMA/CD称为IEEE802.3标准。
CSMA/CD 的网络 MAC方法适用于逻辑上属于总线拓扑
MAC地址的表示： MAC地址长度为48位二进制数； 用12个16进制数表示：00-80-c8-4b-eb-0a MAC地址的结构：
厂家标识符 序列号


前24比特代表厂商标识，后24比特为产品的序列号。
为了保证地址的全球唯一，前24位由IEEE委员会分配给不同的制 造厂商，凡是制造局域网网卡的厂家都必须向IEEE购买这24位高 地址，该地址被称为地址块或厂家标识符。另一部分24位由厂商 为其产品编号。
4.2.2 IEEE802局域网标准
局域网标准的制订者：IEEE802委员会 电气与电子工程师协会（IEEE）的802委员会， 专门负责制定LAN的相关标准
通信介质分会：负责研究局域网中对应于ISO/OSI物理层的功能， 包括局域网通信的物理传输特性、与数据链路层的接口 信号访问控制分会：负责研究局域网中对应于ISO/OSI数据链路 层的功能，主要涉及逻辑链路控制协议、介质访问控制协议及和 网络层的接口 高层接口分会：负责研究局域网中对应于ISO/OSI中网络层以上 的高层的功能。
LLC 帧与MAC帧的关系
MAC帧的通用格式
MAC地址：是在网络中唯一标识一个网络设备的地址。 也称物理地址、硬件地址或网卡地址。 是在MAC帧中传送的地址（ MAC地址） 厂家在生产网卡时将MAC地址固化在网卡中做唯一标识 网卡地址有许多别名： 物理地址/硬件地址/MAC地址
ý ¾ Ê Ý Á ´ Â ·² ã ï Î À í ² ã


LAN的数据链路层实际上被划 分为两个子层： 逻辑链路控制子层(LLC) 媒体访问控制子层(MAC)
局域网的体系结构
物理层：与OSI的物理层类似，定义结点和传输媒体的 接口特性，包括机械特性、电气特性等，以建立、维 持和拆除物理链路； MAC子层：

为了规范LAN的设计，IEEE802委员会针对各种局 域网的特点，并且参照ISO/OSI参考模型，制定 了有关局域网的标准（称为IEEE 802系列标准）
IEEE 802系列标准，包括：
IEEE 802.1 ——综述和体系结构 、网络管理和网络互连 IEEE 802.2 ——逻辑链路控制协议(LLC)

4.1.3 决定局域网性能的主要技术
决定局域网性能的三种主要技术
1. 传输介质 2. 拓扑结构 3. 介质访问控制方法（介质访问控制协议）：对信 道的使用权进行合理分配的方法。
它主要是解决如何分配传输介质使用权的问题，从而实现对传 输信道的合理分配。

三种技术在很大程度上决定了局域网传输数据的类型、 网络的响应时间、吞吐率和利用率，以及网络应用等 各种网络特性。
附接在总线的各个结点通过竞争的方式，获 得总线的使用权，只有获得使用权的结点才可 以向总线发送信息帧。
CSMA/CD的含义
载波侦听(CS)：发送结点在发送信息帧之前，必须 侦听媒体是否处于空闲状态。
多路访问(MA)：具有两种含义，既表示多个结点可 以同时访问媒体，也表示一个结点发送的信息帧可 以被多个结点所接收。 冲突检测(CD)：发送结点在发出信息帧的同时，还 必须监听媒体，判断是否发生冲突（同一时刻，有 无其他结点也在发送信息帧）。
站点装配帧并准备发 送
Y
侦听信道忙 否？
N
启动发送并检测冲 突
冲突否？
Y N N
发送完成 ？
发送冲突加强信 号
等待延迟时间后再次启动 发送
冲突次数增1
计算随机延迟时间
Y
发送成功
冲突次数>16 ？
N
Y
发送失败
关于CS/MACD的补充说明
如何判断信道忙或空闲？
以差分Machester编码为例，若信道存在电平跳变，则判 断为忙，否则判为空闲
4.2 局域网体系结构与IEEE802标准
4.2.1 局域网体系结构 4.2.2 IEEE802局域网标准
4.2.1 局域网体系结构
1. 2. 3.

局域网的体系结构（三层） 逻辑链路控制子层(LLC) 媒体访问控制子层(MAC) 物理层
局域网是一个通信网，由OSI参考 模型中的低三层功能组成。 由于内部大多采用共享信道的技术， 所以局域网通常不单独设立网络层。 局域网的高层功能由局域网操作系 统来实现。
支持多种传输介质，可以在使用同轴电缆、双绞线和光纤
通常属于某一单位、部门所有，由各单位自己建立并使用、 控制管理和维护。
4.1.2 局域网的组成
硬件组成：
服务器：通常是一台高性能的计算机。主要为局域网中的其他计算机 提供网络服务和共享资源 。 工作站（客户机）：用户通过它来访问局域网，使用共享的资源，同 时享受服务器提供服务。 网络接口卡（网络适配器）：实现计算机和传输介质之间的物理连接、 实现介质访问控制、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错误校验、数 据信号的编/解码等。 网络连接设备 ：是单个计算机连入网络或网络与网络互连时使用设备 的统称。主要有集线器、交换机、网桥、路由器等设备。 传输介质：是通信双方传输数据的物理通道。常用的传输介质有双绞 线、同轴电缆和光缆。
第4章 计算机局域网
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 局域网概述 局域网体系结构与IEEE802标准 介质访问控制方法 以太网 光纤分布式数据接口FDDI 交换式局域网 虚拟局域网VLAN 无线局域网WLAN 局域网操作系统及常用协议