局域网技术
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LAN链路支持多重访问；
支持介质访问控制功能；
提供某些网络层的功能，如寻址、多路复用、流量、 差错控制...
✓MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错 检测，寻址。
✓LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错 控制，帧序号处理，流量控制。
LLC子层 多路复用
介质访问控制方式是局域网最关键的技术
介质访问方法
总线型局域网采用 “共享介质”方式，所有节点 都可以通过总线以“广播”方式发送或接收数据， 必会“冲突” ，造成传输失败
必须解决多点访问总线的介质访问控制(MAC)问题 介质访问控制方法是通过仲裁机制解决介质使用权
的问题：
➢ 该哪个点发送数据？
环型
D
✓由站点和连接站点的链路组成闭合
环，各节点共享环路
A
✓数据只能沿着一个固定的方向传送
T C
B
✓采用分布式介质访问控制方法
Ring
优点：时延确定、构造容易、通信电缆短、不存
在冲突问题
缺点：可靠性、灵活性差，任何一点都不能出故 障。不便扩充，信息传输效率较低
典型实例：令牌环
星形
各节点通过一条单独的通信线路 连到中心节点，节点间通信经过 A 中心节点交换和传输
LLC MAC
LAN 逻辑链路控制LLC 子层
通信需要有两种地址
➢ MAC地址：主机在网络中的物理地址，在MAC帧中 传送
➢SAP地址：LLC子层上面的服务访问点，在LLC帧中 传送。
LLC PDU
DSAP SSAP 控制 数据
物理网络地址（ MAC地址，硬件地址）
➢ 48bit ➢ 站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关
✓高传输速率 1～1000Mbps
✓低误码率
10-8 ～ 10-10
✓以PC为主体,包括终端及各种外设, 一般不设中央主机系统
✓仅包含OSIRM中的低二层功能
✓ 简单、成本低、灵活、便于管理和扩充
局域网拓扑结构
局域网覆盖范围小，距离短，通常采用共享信道连接 各设备进行通信（多路访问技术），拓扑结构简单
主机的LLC子层上设有多个SAP，向多个高层实体提供服务 LAN中的寻址分成两步： 1. 根据MAC地址找到目的主机 2. 根据SAP地址找到主机中的服务访问点
进程 x y z
SAP (1) (2) (3) LLC MAC
物理层 主机A
LLC MAC
ab
(1) (2)
物理层
主机B
m
(1)
物理层 主机C
IEEE 802 SAP
（） （） （） 逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC
物理层
Biblioteka Baidu 物理层
➢信号编码、译码：以太网中采用曼彻斯特编码
➢同步所用前同步码的产生与去除 MAC子层的MAC帧传到物理层后加上一个8字节的前
同步码 (1010…… ）。
作用：使接收端在接收MAC帧时能够迅速实现比特 同步。检测到前同步码最后的连着两个1时，则后面的 信息为MAC帧
高 层 PDU
LLC首 部
LLC数 据
MAC首 部
MAC数 据
MAC尾 部
LLC 帧 和 M A C 帧 的 关 系
➢比特的传输与接收
局域网的数据链路层
❖按照功能分为LLC和MAC两个子层 ❖功能分解的目的
MAC子层：与介质、拓扑相关
适应多种不同的介质访问控制方式的网络
LLC子层：与介质、拓扑无关
➢对上屏蔽了下层的实现细节，使数据传输独立于介质和 介质访问控制方法 ➢在MAC子层中可以增加新的介质访问方法
LAN的链路层的一些功能
A
B
C
Star
优点：结构简单、实现容易、方便灵活，应用广泛
缺点：
✓中心节点设备的可靠性要求高，负担较重，一旦中 心节点出现故障则导致全网瘫痪；
✓通信电缆较多
在星形拓扑中，注意： 逻辑结构与物理结构的关系； 星形是变形的总线结构，逻辑上都为广播型信道
普通的共享介质方式局域网中逻辑上无星形拓扑 (使用集线器)
A
B
C
C
总线形
A
A
A
B
C
星形
D
T C
B
环形
总线形 A
✓所有节点工作站通过共享信道（总 C
线）传输数据--广播型信道 ✓一般采用分布式介质访问控制方法
优点：电缆和设备少、成本低、安装方便
B
C
Bus
缺点：
❖若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪
❖网上站点较多时，会因数据冲突增多而使效率降低。 典型实例：以太网
IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与OSI模 型的对应关系：
将OSI参考模型的数据链路层划分为:
LLC(Logical Link Control)：逻辑链路控制 子层 MAC( Media Access Control)：介质访问控制子层
LAN参考模型
OSI 高层
网络层 数据链路层
物理层
只有在出现交换局域网(Switched LAN)之后， 才 真正出现了物理结构与逻辑结构统一的星形拓扑
树形 星形结构的扩充，是分级的星形结构
A
A
局域网技术的三个要素
传输介质 同轴电缆、双绞线、光纤等
拓扑结构 总线型、星型、环型、树型
介质访问方法 按协议实现信道共享: CSMA/CD、Token-Ring 、Token-Bus
局域网技术
主要内容 ●局域网的特点 ●IEEE802局域网标准 ●介质访问控制方法：
CSMA/CD，TOKEN-RING ， TOKEN-BUS
●以太网
局域网(LAN)特点
局域网：在有限的地理范围内将大量PC及各种设备互连，实现 数据通信和资源共享的计算机网络
✓覆盖范围小 距离几百米至几公里
房间、建筑物、校园等，为一个单位所拥有
➢ 发送时会不会出现冲突？
➢ 出现冲突怎么办？
共享介质的介质访问控制方法分类
集中式控制--集中控制器控制各节点通信 分布式控制--站点间通信按事先约定由自身控制
局域网一般采用分布式控制方式
随机访问方式：竞争信道使用权 令牌传递访问方式：顺序访问信道
IEEE 802局域网体系结构
IEEE于1980年2月成立了局域网标准委 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
IEEE是局域网全球地址的法定管理机构，它负责分配地 址六个字节中的前三个字节(即高24位)
物理地址= Manufacture ID （地址块）+ NIC ID
24bit
24bit
典型的物理地址 ：
00-60-8C-01-28-12 广播地址（全1地址）：发往所有站点
数据链路层的两种不同的数据单元：LLC PDU和MAC帧
支持介质访问控制功能；
提供某些网络层的功能，如寻址、多路复用、流量、 差错控制...
✓MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错 检测，寻址。
✓LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错 控制，帧序号处理，流量控制。
LLC子层 多路复用
介质访问控制方式是局域网最关键的技术
介质访问方法
总线型局域网采用 “共享介质”方式，所有节点 都可以通过总线以“广播”方式发送或接收数据， 必会“冲突” ，造成传输失败
必须解决多点访问总线的介质访问控制(MAC)问题 介质访问控制方法是通过仲裁机制解决介质使用权
的问题：
➢ 该哪个点发送数据？
环型
D
✓由站点和连接站点的链路组成闭合
环，各节点共享环路
A
✓数据只能沿着一个固定的方向传送
T C
B
✓采用分布式介质访问控制方法
Ring
优点：时延确定、构造容易、通信电缆短、不存
在冲突问题
缺点：可靠性、灵活性差，任何一点都不能出故 障。不便扩充，信息传输效率较低
典型实例：令牌环
星形
各节点通过一条单独的通信线路 连到中心节点，节点间通信经过 A 中心节点交换和传输
LLC MAC
LAN 逻辑链路控制LLC 子层
通信需要有两种地址
➢ MAC地址：主机在网络中的物理地址，在MAC帧中 传送
➢SAP地址：LLC子层上面的服务访问点，在LLC帧中 传送。
LLC PDU
DSAP SSAP 控制 数据
物理网络地址（ MAC地址，硬件地址）
➢ 48bit ➢ 站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关
✓高传输速率 1～1000Mbps
✓低误码率
10-8 ～ 10-10
✓以PC为主体,包括终端及各种外设, 一般不设中央主机系统
✓仅包含OSIRM中的低二层功能
✓ 简单、成本低、灵活、便于管理和扩充
局域网拓扑结构
局域网覆盖范围小，距离短，通常采用共享信道连接 各设备进行通信（多路访问技术），拓扑结构简单
主机的LLC子层上设有多个SAP，向多个高层实体提供服务 LAN中的寻址分成两步： 1. 根据MAC地址找到目的主机 2. 根据SAP地址找到主机中的服务访问点
进程 x y z
SAP (1) (2) (3) LLC MAC
物理层 主机A
LLC MAC
ab
(1) (2)
物理层
主机B
m
(1)
物理层 主机C
IEEE 802 SAP
（） （） （） 逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC
物理层
Biblioteka Baidu 物理层
➢信号编码、译码：以太网中采用曼彻斯特编码
➢同步所用前同步码的产生与去除 MAC子层的MAC帧传到物理层后加上一个8字节的前
同步码 (1010…… ）。
作用：使接收端在接收MAC帧时能够迅速实现比特 同步。检测到前同步码最后的连着两个1时，则后面的 信息为MAC帧
高 层 PDU
LLC首 部
LLC数 据
MAC首 部
MAC数 据
MAC尾 部
LLC 帧 和 M A C 帧 的 关 系
➢比特的传输与接收
局域网的数据链路层
❖按照功能分为LLC和MAC两个子层 ❖功能分解的目的
MAC子层：与介质、拓扑相关
适应多种不同的介质访问控制方式的网络
LLC子层：与介质、拓扑无关
➢对上屏蔽了下层的实现细节，使数据传输独立于介质和 介质访问控制方法 ➢在MAC子层中可以增加新的介质访问方法
LAN的链路层的一些功能
A
B
C
Star
优点：结构简单、实现容易、方便灵活，应用广泛
缺点：
✓中心节点设备的可靠性要求高，负担较重，一旦中 心节点出现故障则导致全网瘫痪；
✓通信电缆较多
在星形拓扑中，注意： 逻辑结构与物理结构的关系； 星形是变形的总线结构，逻辑上都为广播型信道
普通的共享介质方式局域网中逻辑上无星形拓扑 (使用集线器)
A
B
C
C
总线形
A
A
A
B
C
星形
D
T C
B
环形
总线形 A
✓所有节点工作站通过共享信道（总 C
线）传输数据--广播型信道 ✓一般采用分布式介质访问控制方法
优点：电缆和设备少、成本低、安装方便
B
C
Bus
缺点：
❖若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪
❖网上站点较多时，会因数据冲突增多而使效率降低。 典型实例：以太网
IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与OSI模 型的对应关系：
将OSI参考模型的数据链路层划分为:
LLC(Logical Link Control)：逻辑链路控制 子层 MAC( Media Access Control)：介质访问控制子层
LAN参考模型
OSI 高层
网络层 数据链路层
物理层
只有在出现交换局域网(Switched LAN)之后， 才 真正出现了物理结构与逻辑结构统一的星形拓扑
树形 星形结构的扩充，是分级的星形结构
A
A
局域网技术的三个要素
传输介质 同轴电缆、双绞线、光纤等
拓扑结构 总线型、星型、环型、树型
介质访问方法 按协议实现信道共享: CSMA/CD、Token-Ring 、Token-Bus
局域网技术
主要内容 ●局域网的特点 ●IEEE802局域网标准 ●介质访问控制方法：
CSMA/CD，TOKEN-RING ， TOKEN-BUS
●以太网
局域网(LAN)特点
局域网：在有限的地理范围内将大量PC及各种设备互连，实现 数据通信和资源共享的计算机网络
✓覆盖范围小 距离几百米至几公里
房间、建筑物、校园等，为一个单位所拥有
➢ 发送时会不会出现冲突？
➢ 出现冲突怎么办？
共享介质的介质访问控制方法分类
集中式控制--集中控制器控制各节点通信 分布式控制--站点间通信按事先约定由自身控制
局域网一般采用分布式控制方式
随机访问方式：竞争信道使用权 令牌传递访问方式：顺序访问信道
IEEE 802局域网体系结构
IEEE于1980年2月成立了局域网标准委 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
IEEE是局域网全球地址的法定管理机构，它负责分配地 址六个字节中的前三个字节(即高24位)
物理地址= Manufacture ID （地址块）+ NIC ID
24bit
24bit
典型的物理地址 ：
00-60-8C-01-28-12 广播地址（全1地址）：发往所有站点
数据链路层的两种不同的数据单元：LLC PDU和MAC帧