第三章 局域网1

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1、第3章局域网基础3.1局域网的基本概述3.1.1局域网的技术特点（1）局域网覆盖有限的地理范围。（2）局域网具有高数据传输速率、低误码率的高质量数据传输环境。（3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展。（4）决定局域网特性的主要技术要素是网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。（5）从介质访问控制方法的角度，局域网可分为两类：共享介质局域网与交换式局域网。3.1.2局域网的网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。目前大多数局域网使用的拓扑结构有3种：总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构。3.1.2.1总线型拓扑结构总线型结构是使用同一

2、媒体或电缆连接所有端用户的一种方式；也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作的，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作；在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其他站点或端用户通信的优点；缺点是一次仅有一个端用户能发送数据，其他端用户必须等待而获得发送权，媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不

3、影响全网工作，所以总线型拓扑结构是局域网技术中使用最普遍的一种。3.1.2.2环型拓扑结构环型结构在局域网中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有端用户连成环型，这种结构消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。环型结构的特点是每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，有上游端用户和下游端用户之分。例如，用户N是用户N+1的上游端用户，用户N+1是用户N的下游端用户。如果用户N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。3.1.2.3星型拓扑结构星型拓扑中存在中心节点，每个节点通过点-点线路与中心

4、节点连接，任何两节点之间的通信都要通过中心节点转接。其优点是结构简单；缺点是其中心节点一旦出现故障，整个系统不能工作。3.1.3局域网传输介质的类型与特点局域网常用的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤和无线通信信道。其中，双绞线和光纤应用最为广泛。(1)双绞线。双绞线分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线；非屏蔽双绞线根据其通信质量分为5类，一般局域网中用三类线、四类线和五类线。(2)光纤。光纤用于长距离、高速率、抗干扰和保密性要求高的场合。10Mbps局域网中，光纤的带宽没有得到很好利用，不适合用光纤，10Gbps的局域网中只使用光纤。局域网中使用的光纤分为多模光纤与单模光纤。3

5、.1.4介质访问控制方法传输访问的控制方式与局域网的拓扑结构、工作过程有密切关系。目前，计算机局域网常用的访问控制方式有3种，分别用于不同的拓扑结构：带有冲突检测的载波侦听多路访问法(CSMA/CD）、令牌环访问控制法(TokenRing)和令牌总线访问控制法(TokenBus)。3.1.5IEEE802标准美国电气和电子工程师学会IEEE802课题小组为计算机局域网制定了许多标准，大部分已得到国际标准化组织的认可。IEEE802标准主要包括以下内容。（1）IEEE802.1：系统结构与网际互连。（2）IEEE802.2：逻辑链路控制。（3）IEEE802.3：CSMA/

6、CD总线访问方法与物理层技术规范。（4）IEEE802.4：TokenPassingBus访问方法与物理层技术规范。（5）IEEE802.5：TokenPassingRing访问方法与物理层技术规范。（6）IEEE802.6：城市网络访问方法与物理层技术规范。（7）IEEE802.7：定义了宽带技术。（8）IEEE802.8：定义了光纤技术。（9）IEEE802.9：定义了综合语音与数据局域网技术。（10）IEEE802.10：定义了可互操作的局域安全规范。（11）IEEE802.11：定义了无线局域网的技术。3.2以太网3.2.1以太网结构与工作流程3.2.1.1以太网

7、数据发送流程在以太网中，如果一个节点要发送数据，它以"广播"方式通过总线发送一个数据帧，连在总线上的所有节点都能"收听"到这个数据帧。由于网中的所有节点都可以利用总线发送数据，并且网络中没有控制中心，因此冲突的发生将不可避免。CSMA/CD的发送流程可以简单概括为4点：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。3.2.1.2以太网帧结构下图3-1所示为以太网的帧图3-1以太网的帧结构以太网帧结构由以下5个部分组成。（1）前导码与帧前定界符字段：前导码由56位（7B）的10101010…101010位序列组成。（2）目的地址和源地