计算机网络 第五章：局域网1

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总线结构与冲突
总线型拓扑的优点： 结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。
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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。
介质访问控制方法要解决以下几个问题：
该哪个结点发送数据？(集中管理、分布竞争)
发送时会不会出现冲突？（分布竞争的必然）
网络拓扑结构： 总线型结构
环型结构
星型结构
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总线型拓扑构型
特点：
总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；
所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；
总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线； 所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收 数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的； “冲突”会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC，medium access control）问题。
为了惟一地识别出网络中的每一个站，就得使网络中的所 有计算机都必须有不同的地址标识，这样在访问中才不致出 错，就像我们每家每户都有一个与别人不同的门牌号码，投 递员就不会投错信件一样。
局域网的地址标准是使用6个字节(也可采用两字节)，这 样做主要是可以在网间互连时各网站都能具有不同的物理地 址。用户可以把买到的网卡装到机器上并连到网上立即就可 以工作，而不需网络管理员来分配地址。
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(1)粗缆以太网
粗缆以太网通常也称作10BASE-5以太网，这是早期使用的 组网形式之一。 使用的电缆直径为10 mm，特性阻抗为50欧姆，拓扑结构为 总线型，网中传输的信息采用曼彻斯特编码。 组网时，首先把网卡插入到微机的扩展槽中，然后把一个 收发器通过一条不超过15 m长的收发器电缆(AUI电缆)连接到 网卡上的15芯插座上，而收发器则直接与粗缆连接。 为了防止信号传播到终端时产生波形反射引起信号传输错 误，在粗缆的两端要安装50Ω的终端匹配电阻。粗缆以太网 规定，电缆网段的最大长度为500 m,如使用中继器(Repeater) 网络最长可达2.5 km。粗缆一般使用GR-11标准电缆。
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5.1 局域网基本概念
局域网基本上是从20世纪70年代中期开始，应短距离高 速度的通信要求而发展起来的。
最有代表性的是英国的剑桥环和美国Xerox公司(施乐 )的 以太网，此后各种局域网技术不断涌现。如N-net, PC-net, Omninet和3plus net等，随之各种网络组件、网络操作系统 等网络产品也得到迅速发展，构成了计算机局域网的基础。
WINXP/2003用户都可以使用ipconfig -all
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连接到以太网的示意图
交换机
(4)光纤以太网
光纤以太网通常也称作10BASE-F以太网，它以光纤作为 传输介质。 集线器和网卡都使用ST连接器来连接多模光纤(典型的 为62.5/125 μm),传输距离可达2 km。
发送和接收要各使用一根光纤，光纤连接设备昂贵，所 以组网费用会很高，再加上技术复杂，一般局域网很少使 用纯光纤来组网，而是使用光纤做主干网，再用其他技术 连到用户工作站。
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介质访问控制方法:
介质访问控制的目的是解决如何将信道的带宽 恰当合理地分配给网络中的各个节点的问题。 介质访问控制方法包含以下两方面的技术： 确定网络中哪个节点更合适，能将数据单元 在信道上发送； 根据信道中的业务流量情况，自动和恰当地 控制对信道资源的利用。
定义了不同介质访问控制技术的相关标准。
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5.1.1 IEEE 802参考模型
IEEE 802标准之间的关系：
IEEE802.1 综述和体系结构（说明与OSI对应关系） IEEE802.2 逻辑链路控制及为网络层提供的服务LLC
802.3 C S M A / C D 802.4 令 牌 总 线 802.5 令 牌 环 802.6 城 域 网 络 规 范 802.7 宽 带 局 域 网
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1. 逻辑链路控制子层(LLC)
LLC协议用来处理两个站点之间的数据帧的传输，一般不存 在中间交换节点，在局域网中LLC属于逻辑链路控制子层， 与OSI中所定义的一般链路层有所不同，其主要差别如下： LLC子层屏蔽了不同介质访问控制(MAC)子层的各种实 现，所以这一层中不必考虑介质访问的具体细节；
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由IEEE分配
由厂商分配
地址块号或厂商代码
块内地址
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局域网地址的管理和分配
6个字节中的前3个字节(高24 bit)由IEEE分配，所有生产 局域网网卡的厂商必须向这个组织购买由这3个字节构成的一 个号，所以它又称地址块号或厂商代码。一个块号可以产生 224个不同的地址。这6个字节的MAC地址可被固化在网卡中。 这个地址就是物理地址或MAC地址，作用就是用来惟一标识 我们要通信的计算机。网卡从网上每收到一个MAC帧就首先检 查其硬件地址。如果是发往本站的帧则收下，否则就将其丢 弃。一般要接收的帧有三种：
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粗缆以太网的基本结构
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粗缆以太网
标准粗缆以太网规定单段信号传输电缆的最大长 度为500米，但利用中继器连接4段电缆后，以太 网中信号传输电缆最长可达2500米。
(2)细缆以太网
细缆以太网通常也称作10BASE-2以太网，是一种安装更容易、 价格更便宜的以太网。 使用的电缆直径为5 mm，特性阻抗也为50 Ω，拓扑结构、网 中传输的信息编码、使用匹配电阻、网卡等都与粗缆的一样。 但细缆以太网不使用收发器，而是使用T型接头连到网卡的 BNC接口上。由于电缆较细，信号的衰减较大，所以其传输距 离比粗缆要短，一般一个网段为185 m，使用中继器(Repeater) 网络最长可达925m。可靠性也比较差，只要一台工作站断线， 整个网络就不能工作。细缆一般使用RG-58/U标准电缆，分单 芯和多芯两种。
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5.1.3 传输介质类型与介质访问控制方法
局域网的传输介质类型 有线传输介质： 同轴电缆、双绞线、光纤等 无线传输介质： 卫星、无线、微波等 以太网的组网方式：粗缆以太网、细缆以太网、双 绞线以太网、光纤以太网，也可混合组网。 讨论： 双绞线已能用于数据传输速率为100Mbps、1Gbps 的高速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线， 在远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域 网中采用无线技术的趋势已经明朗。
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(3)双绞线以太网
双绞线以太网通常也称作10BASE-T以太网，与同轴电缆 组网不一样，它的物理拓扑结构是一种星型网络。
网络的通信中枢是集线器，通常也称作HUB，上面装有 RJ-45接口，数量一般为4、8、12、16、24个，一般还设有 同轴电缆接口作为扩展用。
信号传输介质一般使用非屏蔽双绞线，通过RJ-45接口把工 作站和集线器连接起来。
(1)单播帧(unicast),即收到帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。
(2)广播帧(broadcast),即全1地址，此帧发送给所有的站点。
(3)多播帧(multicast),即发送给一部分站点的帧，如010000000000。
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5.1.2 局域网拓扑结构类型与特点
LLC子层所处理的链路可被网上所有站点共享；
LLC子层还应能提供一些OSI参考模型中网络层的功能。 由于网络层IP协议可直接将分组封装到Ethernet的MAC帧中， 整个协议处理也变得简单，人们也很少讨论LLC协议了。
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2. 介质访问控制子层(MAC)的标识系统
在计算机网络中，标识系统(identification system)是一个 相当重要的问题，而其中最重要的就是局域网的地址标识。
第5章 局域网
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本章学习要求：
了解：局域网的主要技术特点 了解：局域网拓扑结构的类型与特点 理解：IEEE 802参考模型与协议的基本概念 掌握：Ethernet局域网的基本工作原理 掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域网的 基本工作原理 理解：无线局域网的基本工作原理 掌握：网络互连技术
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本章知识点：
局域网的基本概念 IEEE802参考模型 典型局域网基本工作原理 高速局域网技术
Ethernet Gigabit Ethernet 10Gbps Ethernet
Fast Ethernet
交换式城域网 虚拟局域网 局域网组网技术 无线局域网技术 局域网互联技术
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对局域网的研究主要涉及到如下几个问题：
局域网的标准化问题 解决网络间的互连问题 提高网络的性能及扩展问题
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5.1.1 IEEE 802参考模型
IEEE 802规范定义了网卡如何访问传输介质，以及如何在传 输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连 接建立、维护和拆除的控制过程。 IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系：
出现冲突怎么办？（检测、延时重发）
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环型拓扑构型
结点使用点—点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路；为了确定环中的结点在什么时 候可以传送数据帧，同样要进行介质访问控制。 环建立、维护、结点的插入与撤出。（复杂）
802.8 光 纤 技 术