第四章局域网体系结构和技术
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信网络。
局域网有以下3个属性： 1、局域网是一个通信网络。根据OSI/RM协议层次的划分，
局域网包含OSI/RM下3层的功能。 2、局域网内的通信设备是广义的通信设备，包括计算机，
终端，各种外围设备等。 3、小区域可以是一个建筑物内，一个校园或者大至几十
公里范围内的一个区域。
4.1.2 局域网的特点： 局域网主要有如下一些特点：
CSMA/CD协议的工作过程 初始化
CSMA/CD协议的工作过 程通常可以概括为：
– 先听后发、 – 边听边发、 – 冲突停发、 – 随机重发。
载波帧听
发送数据
是否出现 冲突?
冲突检测
是否发送 完毕?
结束
放弃发送数据
强化冲突
延迟一个随机时间准备 重新发送数据
CSMA/CD协议的特点
在采用CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争 的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重 发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是 不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。
4.3局域网介质访问控制方法
介质访问控制方法是指局域网中对数据传输介质进行访 问管理的方法。不同拓扑结构网络系统中的设备联结方式是 不同的，因此，网络中数据在传输过程中如何运用介质，也 就是说，当有多个站点需要同时发送数据，使用信道就成为 必需要考虑的问题，不同的拓扑结构有不同的介质访问控制 方法。这就是介质访问控制的目的所在。
一、共享介质媒体访问控制方法
传统的局域网采用的是“共享媒体”的工作方式，其 媒 体访问控制方法主要有以下几种：载波监听多路访问/冲 突检测方法（CSMA/CD） 、控制令牌、开槽环 1.载波监听多路访问/冲突检测方法（CSMA/CD）方法 CSMA/CD技术包含载波监听多路访问（CSMA）和冲 突检测（CD）两方面的内容。CSMA/CD技术只用于总线 型网络拓扑结构。
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
IEEE 802参考模型 逻辑链路控制子层
(MAC)子层。
数据链路层 物理层
介质访问控制子层
物
理
层
1．物理层 物理层涉及通信在信道上传输的原始比特流，它的主
要作用是确保二进制位信号的正确传输，包括位流的正 确传送与正确接收。 2．MAC子层
媒体访问控制(MAC)是数据链路层的一个功能子层。 MAC构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。 3．LLC子层
逻辑链路控制(LLC)也是数据链路层的一个功能子层。 它构成了数据链路层的上半部，与网络层和MAC子层相 邻。
4.2 局域网体系结构与标准
4.2.2 IEEE 802局域网标准 IEEE802已被美国国家标准协会ANSI，美国国家标准局
NBS和国家化标准化组织ISO采用，成为事实上的国际标准。 IEEE802标准包括一系列局域网标准，最广泛使用的标准是以 太网家族、令牌环、无线局域网和虚拟局域网等。
第4
局域网技术是当前计算机网络技术中非常重要的一个 分支，局域网作为一种重要的基础网络，在社会各个行业 得到了广泛的应用。可以这样说，局域网是建立城域网甚 至互联网络的基础。
本章主要介绍的内容有：
• 共享介质以太网
4.1 局域网的定义和特性
4.1.1 定义 局域网是将小区域内的各种数据通信设备互联在一起的通
结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负 载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节 点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概 率增加，总线LAN的性能就会明显下降。
载波监听多路访问有三种协议：
非坚持CSMA：一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一 随机时间后再重新监听。如果监听到信道空闲，就立即发送数据。
1 坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，当信道空 闲时为止。一旦听到信道空闲时就立即发送数据。如果有冲突 （在规定的时间内未得到应答），则等待一段随机时间后再监听。
P坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到信道空 闲时为止。当听到信道空闲时，以概率P发送数据，而以概率（1P）延迟一个时间单位，时间单位等于最大传播延迟，再重新监听 信道。
4.1.3 局域网的分类 局域网分为共享介质的局域网和交换式局域网两大类
共享介质局域网 局域网
交换式局域网
以太网
快速以太网
千兆以太网
令牌总线
令牌环
FDDI
FDDI II
FFOL
交换式以太网
ATM局域网仿真 IP over ATM
虚拟局域网
MPOA
4.1.2 决定局域网性能的因素
局域网与城域网所涉及的技术有很多，但决定它们性能的 主要技术有： 1、网络拓扑结构 2、介质访问控制方法 3、传输介质
1、地理范围有限，通常网络分布在一座办公大楼或 集中的建筑群内，为一个部门所有，涉辖范围一般只有几 公里。
2、通信速率高，一般为基带传输，传输速率为1～ 20Mbit/s，直至1000 Mbit/s.能支持计算机间高速通信。
3、可采用多种通信介质。 4.多采用分布式控制和广播式通信，可靠性较高，误 码率通常为10-8～10-11 ，节点的增删比较容易。
局域网的拓扑结构与介质控制方法紧密相关，一旦拓扑结 构确定，则对介质控制方法产生很大的影响。
4.2 局域网体系结构与标准
4.2.1 局域网体系结构
局域网参考模型只对应于OSI参考模型的数据链路层与
Βιβλιοθήκη Baidu
物理层，它将数据链
OSI参考模型
路层划分为两个子层， 即逻辑链路控制(logical link control，LLC)子 层与媒体访问控制
2.控制令牌 控制令牌访问技术是另一种局域网介质访问控制方法。
控制令牌访问技术可以用于环型和总线型两种拓扑结构 网，这种访问方式在环型和总线型网中建立了一个“环”， 这种环是一种“逻辑环”。
控制令牌的含义是这样的：令牌表示一种权力，网络 中的所有站点按照他们共同认可的规则，从一个站点到 另一个站点传递控制令牌。
令牌环（Token Ring）
在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环 的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获 取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会 产生冲突。
D
D
D
D
令牌
A
C
B 节点A截获令牌,并准
备发送数据
局域网有以下3个属性： 1、局域网是一个通信网络。根据OSI/RM协议层次的划分，
局域网包含OSI/RM下3层的功能。 2、局域网内的通信设备是广义的通信设备，包括计算机，
终端，各种外围设备等。 3、小区域可以是一个建筑物内，一个校园或者大至几十
公里范围内的一个区域。
4.1.2 局域网的特点： 局域网主要有如下一些特点：
CSMA/CD协议的工作过程 初始化
CSMA/CD协议的工作过 程通常可以概括为：
– 先听后发、 – 边听边发、 – 冲突停发、 – 随机重发。
载波帧听
发送数据
是否出现 冲突?
冲突检测
是否发送 完毕?
结束
放弃发送数据
强化冲突
延迟一个随机时间准备 重新发送数据
CSMA/CD协议的特点
在采用CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争 的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重 发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是 不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。
4.3局域网介质访问控制方法
介质访问控制方法是指局域网中对数据传输介质进行访 问管理的方法。不同拓扑结构网络系统中的设备联结方式是 不同的，因此，网络中数据在传输过程中如何运用介质，也 就是说，当有多个站点需要同时发送数据，使用信道就成为 必需要考虑的问题，不同的拓扑结构有不同的介质访问控制 方法。这就是介质访问控制的目的所在。
一、共享介质媒体访问控制方法
传统的局域网采用的是“共享媒体”的工作方式，其 媒 体访问控制方法主要有以下几种：载波监听多路访问/冲 突检测方法（CSMA/CD） 、控制令牌、开槽环 1.载波监听多路访问/冲突检测方法（CSMA/CD）方法 CSMA/CD技术包含载波监听多路访问（CSMA）和冲 突检测（CD）两方面的内容。CSMA/CD技术只用于总线 型网络拓扑结构。
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
IEEE 802参考模型 逻辑链路控制子层
(MAC)子层。
数据链路层 物理层
介质访问控制子层
物
理
层
1．物理层 物理层涉及通信在信道上传输的原始比特流，它的主
要作用是确保二进制位信号的正确传输，包括位流的正 确传送与正确接收。 2．MAC子层
媒体访问控制(MAC)是数据链路层的一个功能子层。 MAC构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。 3．LLC子层
逻辑链路控制(LLC)也是数据链路层的一个功能子层。 它构成了数据链路层的上半部，与网络层和MAC子层相 邻。
4.2 局域网体系结构与标准
4.2.2 IEEE 802局域网标准 IEEE802已被美国国家标准协会ANSI，美国国家标准局
NBS和国家化标准化组织ISO采用，成为事实上的国际标准。 IEEE802标准包括一系列局域网标准，最广泛使用的标准是以 太网家族、令牌环、无线局域网和虚拟局域网等。
第4
局域网技术是当前计算机网络技术中非常重要的一个 分支，局域网作为一种重要的基础网络，在社会各个行业 得到了广泛的应用。可以这样说，局域网是建立城域网甚 至互联网络的基础。
本章主要介绍的内容有：
• 共享介质以太网
4.1 局域网的定义和特性
4.1.1 定义 局域网是将小区域内的各种数据通信设备互联在一起的通
结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负 载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节 点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概 率增加，总线LAN的性能就会明显下降。
载波监听多路访问有三种协议：
非坚持CSMA：一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一 随机时间后再重新监听。如果监听到信道空闲，就立即发送数据。
1 坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，当信道空 闲时为止。一旦听到信道空闲时就立即发送数据。如果有冲突 （在规定的时间内未得到应答），则等待一段随机时间后再监听。
P坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到信道空 闲时为止。当听到信道空闲时，以概率P发送数据，而以概率（1P）延迟一个时间单位，时间单位等于最大传播延迟，再重新监听 信道。
4.1.3 局域网的分类 局域网分为共享介质的局域网和交换式局域网两大类
共享介质局域网 局域网
交换式局域网
以太网
快速以太网
千兆以太网
令牌总线
令牌环
FDDI
FDDI II
FFOL
交换式以太网
ATM局域网仿真 IP over ATM
虚拟局域网
MPOA
4.1.2 决定局域网性能的因素
局域网与城域网所涉及的技术有很多，但决定它们性能的 主要技术有： 1、网络拓扑结构 2、介质访问控制方法 3、传输介质
1、地理范围有限，通常网络分布在一座办公大楼或 集中的建筑群内，为一个部门所有，涉辖范围一般只有几 公里。
2、通信速率高，一般为基带传输，传输速率为1～ 20Mbit/s，直至1000 Mbit/s.能支持计算机间高速通信。
3、可采用多种通信介质。 4.多采用分布式控制和广播式通信，可靠性较高，误 码率通常为10-8～10-11 ，节点的增删比较容易。
局域网的拓扑结构与介质控制方法紧密相关，一旦拓扑结 构确定，则对介质控制方法产生很大的影响。
4.2 局域网体系结构与标准
4.2.1 局域网体系结构
局域网参考模型只对应于OSI参考模型的数据链路层与
Βιβλιοθήκη Baidu
物理层，它将数据链
OSI参考模型
路层划分为两个子层， 即逻辑链路控制(logical link control，LLC)子 层与媒体访问控制
2.控制令牌 控制令牌访问技术是另一种局域网介质访问控制方法。
控制令牌访问技术可以用于环型和总线型两种拓扑结构 网，这种访问方式在环型和总线型网中建立了一个“环”， 这种环是一种“逻辑环”。
控制令牌的含义是这样的：令牌表示一种权力，网络 中的所有站点按照他们共同认可的规则，从一个站点到 另一个站点传递控制令牌。
令牌环（Token Ring）
在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环 的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获 取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会 产生冲突。
D
D
D
D
令牌
A
C
B 节点A截获令牌,并准
备发送数据