第5章 局域网技术

数据链路层： 被分为LLC子层与MAC子层：
MAC子层--处理局域网中各站点对通信介质的争用问题 ，不同类型的局域网使用不同的介质访问控制协议； LLC子层--屏蔽MAC子层的具体实现，将其变成统一的 LLC界面，从而向网络层提供一致的服务。
划分LLC与MAC子层的原因： 共享网络环境与冲突
总线型 环型（包括双环型） 星型（包括扩展星型）
总线型拓扑
结构：各工作节点（包括服务器与工作站） 均连在一条总线上，传输介质通常采用同轴 电缆。在需要分支的地方，电缆线上配有特 制的分支插口，与之相连的各工作站、服务 器节点内也有相应的分支插头。
总线型拓扑的性能特点
各节点地位平等，无中心节点控制。所有结点 都可以通过总线传输介质发送或接收数据，但 一段时间内只允许一个结点利用总线发送数据 “共享” 。 总线上的信息通常以基带形式串行传输，并从 发送节点向两端扩散，当一个结点利用总线传 输介质以“广播”方式发送信号时时，其他结 点都可以用“收听”到所发送的信号，故又称 广播式网络 “共享”产生“冲突”（collision），冲突造 成数据传输的失效，需要提供一种机制用于解 决冲突问题。
星型
结构：网络由一系列末端节点以中央节点为中心相 连接，各末端节点与中央节点以点对点方式连接。 传输介质可采用电缆或光缆
星型拓扑的性能特点
任何两节点之间的数据通信都要通过中央节点 ，中央节点集中执行通信控制策略，如完成节 点间通信时物理连接的建立、维护和拆除； 中央节点通常为集线器或交换机 优点：结构简单，管理方便，可扩充性强，组 网容易 缺点：中央结点单点故障
局域网基本上采用共享介质环 境，共享网络环境是指网络上 的所有设备通过一条公用的信 道来传输数据,又称广播网络。 当共享介质环境中的多个节点 试图在同一时刻发送数据时， 就会发生冲突(collision)。 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(collision domain) 。 冲突会使其所涉及的各节点的 数据传输发生失败局域网的 数据链路层必须解决介质访问 控制问题。
局域网中的计算机角色
服务器(server)：
当网络中的其他计算机提出资源服务的 请求时，做出相应的响应，以为其它计算机提 供服务。
客户机(client）
在网络中，向其他计算机提出服务请求， 并使用服务器所提供服务的机器。。
局域网组网的两种模式
对等模式(P2P模式)：
对等网络环境下的所有计算机地位平等，不存在 对网络资源进行集中控制与管理的主机。 每台机器都能以同样方式作用于对方，即都可以 充当服务器角色为其他主机提供共享资源，也可以充 当客户机的角色使用其他主机共享出来的资源。
介质访问控制的类型
集中式：
有一个单独的集中控制器或一个具有控制整个网络 能力的节点来管理网络的通信。
分布式：
无集中控制节点，各节点均处于平等地位。节点间 的通信由各节点自身控制，进一步分为：
1)争用型介质访问控制协议，又称随机型的介质访问
控制协议，如CSMA/CD。 2)确定型介质访问控制协议，又称有序的访问控制 协议，如令牌法。
服务器的配置
功能：一台服务器可提供一种或多种服务 数量：视网络环境和应用规模。 性能： 能够响应多用户的请求； 处理机能力强，可采用多CPU来提高处理能力 存储容量大，可采用硬盘阵列增加硬盘容量； 安全性好，必要的硬件和软件手段确保访问的 合法性，资源的完整性和一致性 可靠性高，要求提供一定的冗余措施和容错性 通常由性能较高的小型机/专用服务器承担
网卡的作用

数据链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传 输介质的接口： 物理连接和电信号匹配 数据的发送与接收：数据缓冲区越大越好 编码与解码：(差分)曼彻斯特或其他数字编码 帧的封装与拆卸：以太网帧、FDDI帧 介质访问控制：CSMA/CD、令牌环 其性能和质量直接影响网络运行性能,正确选用、连接 和设置网卡，是局域网组网时的基本前提和必要条件
802.11 无 线 网
Physica l Layer
…
Physica l Layer Physical Layer Physi cal Layer Physic al Layer Physic al Layer Physic al Layer
IEEE局域网标准的关注点
只关注OSI的物理层和数据链路层 首先，LAN是一种通信网，只涉及到有关 的通信功能，至多与OSI七层模型中的下三层 有关。 其次，LAN基本上采用共享信道的技术， 可以不设立单独的网络层。 不同局域网技术的区别主要在物理层和数据链 路层； 当不同技术的LAN需要在网络层实现互连时，可 以借助其他已有的通用网络层协议如第7章中要 介绍的IP协议。
IEEE802 标准
逻辑链路控 制 （LLC） 介质访问控 制 （MAC） 物理信号 （PS）
ISO/OSI的
对应层
数据链路 层
连接单元接口 （AUI） 物理介质连接设备 （PMA） 介质访问单元 （MAU） 物理介质
物理层
局 域 网 模 型
局域网模型的有关说明
物理层：
与OSI的物理层类似，主要规定比特流的传输与接 收，描述所使用的信号电平的编码及解码，规定网络 的拓朴结构，传输介质及介质的传输速率等。
客户机
客户机：
在C/S模式下提出服务请求并接受服
务的计算机，通常由PC机或专用工作站 担任。 对等机器(Peer)： 对等网络环境下的所有计算机，它们 地位平等，能相互提供资源服务。
主机与OSI模型
网络中的计算机统称为主机。 主机不属于OSI的某一特定层，而是被视为是 一种涵盖了OSI所有七层的设备.
Section One 局域网概述
局域网发展史
始于上个世纪70年代，以PC的普及为背景 ； 上个世纪80年代后期，进入专业化生产和商 品化的成熟阶段； 上个世纪90年代，在速度、带宽、服务质量 等指标方面有了更大进展 ； 网络研究与应用的一个活跃领域
局域网的特点
地理覆盖范围小：
通常不超过几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房 间内。
站点装配帧并准备发 送
工作原理归结：
先听后发、边听 边发、冲突停止、随 机延迟后重发。
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 回退时间后再次启动 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
Chapter-3
局域网介质访问控制
介质访问控制 CSMA/CD Token
局域网介质访问控制
介质访问控制：
解决共享或广播网络中，当信道的使用产生 竞争时，如何分配信道的使用权。
在局域网中，特从数据链路层中分出介质 访问控制子层，用以完成信道分配或介质 访问控制功能。 让局域网具有更高的工作效率、可靠性和 可扩展性。
中继器/集线器
物理层网络互连设备，集线器又称多端口中继 器 物理上对网络进行扩展： 当网络段传输超出网络传输介质决定的最 大传输距离时，起中继、放大及整形作用，使 得物理信号的传送距离得到延长 。 由于不具备数据隔离或过滤功能，其对网络的 扩展是以冲突域的增加和冲突检测有效性的下 降为代价。
服务器/客户机(工作站) 集线器、交换机 网卡
本节驱动问题
组建一个局域网需要哪些设备？ 设备造型时需要考虑哪些技术因素？
局域网组件
硬件：计算机及各种组网设施 计算机：服务器、客户机/工作站 互连设备：中继器(Reapter) 和集线器（Hub) ；网桥(Bridge)和交换机(Switch) 传输介质：有线或无线 连接部件：网卡、物理层连接组件 软件： 以网络操作系统为核心的软件系统
环型
各节点通过环路接口使用点对 点线路连接在一条闭合的环型 通信线路中 传输介质可采用电缆或光缆 数据以基带信号串行传输，但 从发送节点出来后，在环中沿 一个固定方向绕环逐站传输 多个结点共享一条环通路的共 享介质结构，也要提供旨在解 决冲突问题介质访问控制。
增加环形拓扑可靠性，还引入了双环拓扑。 在单环的基础上在各站点之间再连接一个备用环，从 而当主环发生故障时，由备用环继续工作。
Chapter 5
局域网技术
本章教学提要
教学目标：
理解局域网的特点和功能、IEEE802标准、介质访问控 制的原理 掌握主要的局域网组网设备的功能与选择、常见的局域 网拓扑结构、以太网技术； 理解无线局域网工作原理和基本组网方式，理解VLAN 的概念与实现。
教学难点：
介质访问控制，以太网技术系列，无线局域网
CSMA/CD
为“带冲突检测的载波侦听多点访问(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)” 的英文缩 写： 载波侦听CS：网络中的各个站点都具备一种对总线上 所传输的信号或载波进行监测的功能。 多点访问MA：总线上的一个站点占用总线发送信号时 ，所有连到同一总线上的其他站点都可以通过各自的 接收器收听，只不过目标节点会对所接收的信号进行 进一步的处理，非目标节点则忽略所收到的信号。 冲突检测CD：一种检测或识别冲突的机制，是实现冲 突退避的前提。
Section 2
IEEE802标准
IEEE802标准的说明
IEEE802标准是一个标准体系，包含一 系列不同的标准或规范。 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。 目前主要有IEEE 802.1－IEEE 802.16 等多个标准。
IEEE802.10 可操作的局域网安全机制

应用：
办公自动化 生产自动化 管理信息化 军事指挥控制 商务管理 社区服务 ……