网络技术(第三章 局域网基本概念)

网络技术

第三章局域网基本概念

考点1 局域网基本概念

局域网的网络拓扑结构主要分为总线型、环型与星型；网络传输介质主要采用双绞线、同轴电缆与光纤。

1．总线型拓扑结构

总线型局域网的介质访问控制方法采用共享介质方式。总线型拓扑结构的优点是：结构简单，容易实现，易于扩展，可靠性较好。

其主要特点有以下5点：

①所有结点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上。

⑦总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。

③所有结点都可以通过总线发送或接收数据，但是一段时间内只允许一个结点通过总线发送数据。当一个结点通过总线以“广播”方式发送数据时，其他结点只能以“收听”方式接收数据。

④由于总线作为公共传输介质为多个结点所共享，就可能出现同一时刻有两个或两个以上结点通过总线发送数据，因此会出现冲突，造成传输失败。

⑤在总线型局域网的实现技术中，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制(MAC)问题。

介质访问控制方法是指控制多个结点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。

2．环型拓扑结构

在环型拓扑结构中，结点之间通过网卡利用点对点线路连接构成闭合的环型。环中数据沿着一个方向绕环逐站传输。在环型拓扑结构中，多个结点共享同一环通路，同样需要进行介质访问控制。与总线型拓扑结构一样，环型拓扑结构通常采用某种分布式控制方法，环中每个结点都要执行发送与接收的控制逻辑。

3．传输介质类型与介质访问控制方法

(1)局域网的传输介质类型

局域网常用的传输介质包括：同轴电缆、双绞线、光缆与无线信道。其中早期应用最多的是同轴电缆，目前双绞线和光线应用最为广泛(尤其是双绞线)。在局部范围的中、高速局域网使用双绞线，在远距离传输中使用光缆，在有移动结点的局域网中采用无线技术。

(2)局域网的介质访问控制方法

传统的局域网采用了共享介质的工作方法(如总线型和环型局域网)，为了实现对多个结点使用共享介质来发送和接收数据，人们提出了很多介质访问控制方法。IEEE 802．2标准定义的共享介质局域网有以下3类：

①带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA／CD)方法的总线型局域网。

②令牌总线(Token Bus)方法的总线型局域网。

③令牌环(Token Ring)方法的环型局域网。

考点2 IEEE 802参考模型

1．IEEE 802参考模型

1980年2月，IEEE成立局域网标准委员会(简称IEEE 802委员会)，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE 802标准。

早期，局域网领域有3类典型技术：以太网、令牌总线和令牌环。同时，市场上有很多不同厂家的局域网产品，它们的数据链路层和物理层协议都不同。因此要为多种局域网技术和产品制定一个统一的共用的协议模型。设计者提出将数据链路层划分为两个子层：数据链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层。

2．IEEE 802标准

IEEE 802标准就是局域网标准。在此基础上还发展多个具体的局域网子标准，这些协议可以分为3类：

①定义局域网体系结构、网络互连、网络管理与性能测试的IEEE 802．1标准。

②定义逻辑链路控制(LLC)子层功能与服务的IEEE 802．2标准。

③定义不同介质访问控制技术的相关标准。这一类标准曾经多达16个，目前应用最多和正在发展的标准主要有4个，其他3个是无线局域网标准。

(1)IEEE 802．3标准：定义CSMA／CD总线介质访问控制子层与物理层标准。

(2)IEEE 802．11标准：定义无线局域网访问控制子层物理层的标准。

(3)IEEE 802．15标准：定义近距离无线个人局域网访问控制子层与物理层的标准。

(4)IEEE 802．16标准：定义宽带无线局域网访问控制子层与物理层的标准。

考点3 以太网

早期，局域网领域3类典型技术以太网(Ethemet)、令牌总线和令牌环互相竞争。当今，以太网是使用最广泛的局域网技术。

以太网的核心技术是随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA／CD)方法，它的核心技术起源于无线分组交换网(AlOHA网)。

1．以太网帧结构与工作流程

(1)以太网数据发送流程

CSMA/CD的发送流程可以概括为以下4点：

先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟重发。具体的工作流程如下：

①载波侦听过程

发数据时，先侦听总线是否空闲。以太网的物理层规定发送的数据采用曼彻斯特编码方式。

②冲突检测方法

从电子学的具体实现角度看，进行冲突检测可以有两种方法：比较法和编码违例判决法。③发现冲突、停止发送

如果有冲突，发送点进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程。随机延迟重发的第一步是发送“冲突加强信号”。

④随机延迟重发

以太网协议规定一个帧的最大重发次数为16。如果重发的次数超过了16，则认为线路故障，进入“冲突过多”结束状态。如果重发次数n≤16则允许结点随机延迟再重发。

(2)以太网帧结构

Ethemet V2．0规定的以太网帧结构由以下6个部分组成：

①前导码。

②帧前定界符字段和前导码主要用于接收同步阶段。

③目的地址和源地址字段，分别表示帧的接收结点地址和发送结点的硬件地址。

④类型字段，类型字段表示的是网络层使用的协议类型。

⑤数据字段，数据字段是高层待发送的数据部分。数据字段最大长度为1500B。以太网帧的最小长度为64B，最大长度为1518B。

⑥帧校验字段。帧校验字段(FCS)采用32位的循环冗余校验(CRC)。其校验的范围是：目的地址、源地址、长度、LLC数据等字段。

2．以太网的物理地址

以太网的物理地址是一个重要的概念。按照48位的连续的以太网物理地址编码方法，允许分配的以太网的物理地址应该有247个。

注意：网卡地址的格式。

如00-A6-38-01-05-A0

网卡地址由6组两位的十六进制数组成。

每组数之间用一个连字符隔开。