第二章局域网组网原理与技术(一)

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单个网段的长度受到严格的限制，因而负 载能力有限。10BASE2的单网段最大节点 数目为185个。 适用场合 小型办公自动化系统 实验室 游戏厅 小型信息管理系统

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2.2.2 环型拓扑结构 典型的令牌环网是一个环状拓扑。每一 站通过电缆与干线耦合器相连;使用IBM专 用屏蔽电缆，可连260个节点；采用非屏蔽 双绞线，可连72个节点。传输速率为4M或 16M；环长不超过366M。
将上层交下来的数据封装成帧进行发送、 接收； 实现和维护协议； 比特差错检测； 寻址。
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(2)LLC子层
与媒体接入无关的部分放在LLC层。 主要功能为： 建立和释放数据链路层的逻辑连接 提供高层的接口 差错控制 给帧加上序号 注意：在LLC子层的上面看不到具体的局 域网，或者说，局域网对LLC子层是透明的。
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目前，局域网设计中广泛采用的几种物理

拓扑结构是： 总线型 环型 星型结构 树型结构
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2.2.1总线型拓扑结构 总线型网络的逻辑拓扑如下
主要特点：
①所有工作站和服务器 共享一条公共信道。 ②是一种广播式网络。 一个工作站发送的数据 能被网络上的任何节点 接收到。 ③工作站接收信息的方 式是：当它收到信息后 会对该信息中的目的地 址进行检查，如果目的 地址与本机地址一样， 就接收该信息，否则， 拒绝接收该信息。（将 网卡的工作模式设为混 杂模式可以接收所有的 27 数据包。
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网络硬件接 口：传输和 接收局域网 上的帧
处理器和内存： 产生输出的数据 并处理输入数据
共享网络系统使用物理地址来过滤传入的帧。 网络接口硬件处理帧的传输与接收的所有细 节，并比较每一个传入帧的目标地址与该站 点的物理地址，丢弃不匹配的帧。因为网络 接口执行这些操作时并不使用站点的CPU， 所以帧能传输而不妨碍计算机的执。
第2章 局域网组网原理与技术
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本章学习要点



了解局域网的技术特点拓扑构型与应用特点 掌握局域网的基本组成 掌握常用传输介质的分类和选型 了解局域网的模型、标准、访问控制方式和 工作原理 掌握局域网设计的基本原则 掌握典型以太网组网技术 掌握共享式高速以太网组网技术 掌握交换式以太网组网技术 了解虚拟局域网的基本原则、实现条件和划 分方法 了解局域网的结构化综合布线的基本概念和 基本组成
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(3)物理地址格式
物理地址以及地址怎样分配？依赖于所使 用的特定的局域网技术。地址形式可以被分成 三大类： 静态—硬件厂商对每一个网络接口硬件分配 一个唯一的物理地址。静态物理地址不会改 变，除非硬件被更换。 可配置—提供可由用户设置物理地址的机制。 配置通常在硬件首次安装时完成。 动态—当站点第一次启动时，它能自动给站 点分配一个物理地址。
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(3)LLC帧的结构
LLC PDU的结构和HDLC帧非常像，由 于它还要封装在MAC帧中，所以LLC PDU 没有标志字段F，和帧校验序列字段FCS, 但 它的地址字段分为二部分 目的服务访问点字段：DSAP 源服务访问点字段:SSAP 另加控制和数据共四个字段组成。
字节 1 1 1或2 可变
x
( )
y
1
( )
z
2
( )
3
( )
1
( )
2
SAP
( )
1
LLC 逻辑链路控制LLC
LLC 逻辑链路控制LLC
LLCLLC
MAC
物 理 层
主机A 主机B
MAC
物 理 层
主机C
MAC
物 理 层
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传输媒体
多个SAP可以复用一条数据链路。一主机 可同时使用多个SAP，但一个SAP在一个时间 只能为一个进程使用。有两种地址： MAC地址，主机在网络中的物理地址(站地 址)，在MAC帧中传送； SAP地址，进程在某一主机中的逻辑地址， 即在LLC中的服务访问点，在LLC帧中传送。 就是说：某主机要进行通信，则必须通过 SAP于另一主机的SAP建立联系，即要在 MAC帧中放入源地址和目的地址。寻址时，第 一步用MAC帧的地址找到目的主机，第二步用 LLC帧的信息找到服务访问点SAP。
将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的 部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。 与传统的数据链路层的区别： LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广 播； 支持MAC链路访问控制功能； 提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、 多路复用...
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(1)MAC子层
MAC的作用：解决与接入各种传输媒体有关的 问题以及进行无差错的通信。 主要功能为：
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802标准规定MAC地址字段可采用6字节 (48位)或2字节(16位)的其中一种。 2字节：用在局域中(可表示6万多个地址)； 6字节：可表示70万亿个地址，可用在广域网， 可保证世界上每一个站都不相同。
24 位 24 位
厂商代码
序列号
ROM
RAM
凡生产局域 网卡的厂家都必 须向IEEE购买号 码。固化在网络 接口卡的 ROM中
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1
1
46
I/G
1
U/L
15
46位地址
15位地址
I/G
地址类型标识： 0=物理地址(单播地址) 1=逻辑地址(组播地的(全局唯一地址) 1=局部管理的(局部唯一地址)
在目的地址中，地址的第1位表明该帧将要 发送给单个站点还是一组站点。在源地址 中，第1位必须为0。(因为一个帧是不会从 一组站点发出的！)
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总线型网络的缺点



故障诊断困难。一个链路故障，将会破坏 网络上所有节点的通信。当网络电缆出现 故障时，检测工作要涉及整个网络。 网络扩充不便。在总线型网络上增加节点 时，需要断开相邻节点，整个网络都会停 止工作。因此，这种网络扩展性很差。 信号随距离的增加而衰减，因此，总线型 网络的传输距离受到限制。 总线的带宽成为网络的瓶颈，总线上的节 点共享、争用一条公共信道，因此，当网 络中的节点数目较多时，网络性能会急剧 下降。
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2.2 局域网的拓扑结构 选择网络的拓扑结构，是网络设计的第一步。 局域网和广域网的最大区别就是：它覆盖的 地理范围有限。因此，它采用的通信方式和 技术与广域网采用的交换和存储转发方式也 截然不同。局域网的拓扑结构与局域网的工 作原理和数据传输方法密切相关，因此，在 局域网的设计中，一旦选定某种拓扑结构， 则同时还要选择一种适合于该拓扑结构的局 域工作方法和信息传输方式。
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异步机制：动态分配信道,它可分为以下三 类： (1)时间片轮转：适用于相当一段时间内多 个节点都要传输； (2)预约：适用于站点传输是连续的(时间 长，不间隔)； (3)竞争：适用于突发性数据传输(分布 式)，中低负荷时性能可以。

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IEEE 802 LAN MAC技术
MAC方式 时间片 总线拓扑 令牌总线802.4 询问802.11 环 令牌环802.5 交换LAN 请求/优 先级 802.12
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D
令牌环路工作过程：
假设A站为发送数据站，C 站为接收数据站。 ①令牌环初始化后，只有 空令牌在环上流动。 ②令牌经过D站，D站没有 数据发送，只是将其转发； 经过A站时，A站有数据发 送，将令牌截获，将其从 环上移去。
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在局域网上传输的每一帧都包括两个地 址：一个指明接收方，另一个指明发送方。 每一帧都以固定的报头(MAC地址)开始，其 中包含这两个地址。在传输一帧之前，发送 方必须把接收方的物理地址和自己的地址放 入MAC地址中。网络接口硬件检查通过网络 的所有帧的地址域，并且只接收目标地址匹 配本地地址的那些帧。 连接在局域网上的每台计算机都分配了 一个数字作为它的物理地址。帧中包含发送 计算机的地址叫做源地址，接收计算机的地 址叫做目标地址。
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(3)LLC PDU 与MAC帧的关系
高层数据 网络层以上
LLC首部
LLC数据
LLC子层
LLC PDU
MAC首部
MAC数据 MAC帧
MAC尾部
MAC子层

LLC PDU=LLC首部+LLC数据 MAC=MAC首部+MAC数据+MAC尾部
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2.逻辑链路控制LLC子层
(1)服务访问点SAP 一个主机可能有多个进程在运行，因此，在一 个主机的LLC子层上应设有多个服务访问点。
环网
干线耦合 器
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1. 令牌环网的原理 令牌环是由许多环接口(干线耦合器)通 过点到点线路连接而成的。每个比特到达接 口后，先复制到1比特缓冲区中，然后再重 新输出到环上，在输出到环上之前，比特将 被检查并可能被修改，这个过程造成了每个 接口处1比特延迟。 在令牌网中，当所有站点都空闲时，一 种特殊的比特格式---令牌，它总在绕环运 行。当一个站点要想发送一帧时，必须抓住 令牌，并在传输帧前将令牌从环中删除。
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局域网的802参考模型与OSI的对比
OSI参考模型 IEEE 802参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层
( ) ( ) ( )
服务访问点SAP
共性
网络层
数据链路层 物理层
逻辑链路控制LLC
IEEE 802 参考模型 的范围
媒体接入控制MAC
物 理 层
传输媒体
个性
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按功能划分为两个子层--LLC和MAC的目的：
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局域网拓扑结构的选择原则


价格：网络的拓扑结构直接影响到网络的 安装和维护费用。 速率：网络的拓扑结构直接关系到系统的 数据传输速率和带宽。 规模：网络的拓扑结构直接与网络的规模 相关。在设计一个网络时，要考虑该网络 中包含多少个节点，节点的分布情况，节 点间的流量，专用服务器的位置及数量等