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1、 第五章 局域网 局域网概述 n局域网参考模型及 IEEE802标准 nIEEE802.3CSMA/CD nIEEE802.5Token Ring nIEEE802.4Token Bus n无线LAN 第一节第一节 局域网概述局域网概述 5.1.1 5.1.1 局域网的定义及特征局域网的定义及特征 局域网局域网(local area network,LAN)(local area network,LAN)：是将小范围内的各种通信是将小范围内的各种通信设备互联在一起的通信网。设备互联在一起的通信网。小范围：小范围：可以是一建筑物内，一个校园、或大致几公里的一可以是一建筑物内，一个校园、或大致几公
2、里的一个区域。个区域。 通信设备：通信设备：指微型计算机、工作站、外部设备等。指微型计算机、工作站、外部设备等。通信网：通信网：指局域网只包含一般计算机网络协议的指局域网只包含一般计算机网络协议的低三层低三层的功的功能，只有配上能，只有配上高层协议高层协议和和软件软件才能组成实用的计算机网络。才能组成实用的计算机网络。第一节第一节 局域网概述局域网概述 5.1.1 5.1.1 局域网的定义及特征局域网的定义及特征 局域网的主要特性：局域网的主要特性：属于某一单位所有而非公共网络；属于某一单位所有而非公共网络；地理范围有限（地理范围有限（0.0.l l 几公里）；几公里）；高数据速率（高数据速率
3、（ 10 10 100100MbpsMbps）、）、低传输延时（几十毫秒）；低传输延时（几十毫秒）；低误码率（低误码率（10108 8 10101111）。）。 决定局域网特性的三方面技术：决定局域网特性的三方面技术：用于传输数据的介质；用于传输数据的介质；设备互联的拓扑结构设备互联的拓扑结构 ；由于信道共享而引起的介质访问控制方法由于信道共享而引起的介质访问控制方法第一节第一节 局域网概述局域网概述5.1.25.1.2局域网拓扑结构局域网拓扑结构 网络的拓扑结构：网络的拓扑结构：指网络中各个节点互相连接的方法和形式。指网络中各个节点互相连接的方法和形式。 局域网拓扑结构局域网拓扑结构第一节第
4、一节 局域网概述局域网概述1.1.星型拓扑星型拓扑 典例：典例：PBXPBX、由集线器和双绞线组成的由集线器和双绞线组成的LANLAN。 拓扑结构：拓扑结构：各站点通过各站点通过点点点链路点链路连至连至中心节点中心节点。 特点：特点：采用集中控制通信策略，所有的通信由中心节点控制，中采用集中控制通信策略，所有的通信由中心节点控制，中心节点可以有数据处理能力并提供共享资源；心节点可以有数据处理能力并提供共享资源；一般采用电路交换一般采用电路交换方式。方式。 优点：优点：建网容易，配置方便；建网容易，配置方便；每个连接的故障容易排除，不影响全网；每个连接的故障容易排除，不影响全网；控制协议相对简单
5、；控制协议相对简单； 缺点：缺点：在同样覆盖面积内，所用电缆量大；在同样覆盖面积内，所用电缆量大；扩展不方便，需要预留或增设电缆；扩展不方便，需要预留或增设电缆；对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障，全网将不能工作。对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障，全网将不能工作。星型拓扑星型拓扑2 2、总线拓扑、总线拓扑 典例：典例：IEEE802.3(IEEE802.3(即以太网即以太网) )和和IEEE802.4(IEEE802.4(令牌总线令牌总线) )。 拓扑结构：拓扑结构：将所有站点通过硬件接口连到单根传输介质将所有站点通过硬件接口连到单根传输介质共享总线共享总线上。上。 特点：特
6、点：采用分布式控制通信策略，采用分布式控制通信策略，即每个站点都有控制发送和接即每个站点都有控制发送和接收的访问逻辑收的访问逻辑；结构简单、可靠性高。结构简单、可靠性高。 优点：优点：与星型拓朴相比，所需电缆长度较短；与星型拓朴相比，所需电缆长度较短；结构简单，可靠性高；结构简单，可靠性高；扩充（如增加站点、延长电缆等）较容易。扩充（如增加站点、延长电缆等）较容易。 缺点：缺点：故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一个一个查；个一个查；站点需要提供访问控制功能。站点需要提供访问控制功能。 第一节第一节 局域网概述局域
7、网概述第一节第一节 局域网概述局域网概述第一节第一节 局域网概述局域网概述3.3.环型拓扑环型拓扑 典例：典例：IBMIBM令牌环网、剑桥环网。令牌环网、剑桥环网。 拓扑结构：拓扑结构：入网设备通过入网设备通过中继器中继器经点到点链路连成一个经点到点链路连成一个闭合环闭合环。中继器：中继器：是较简单的设备，无存储转发功能，是较简单的设备，无存储转发功能，从一条链路上从一条链路上接收数据，以相同速率在另一条链路上输出。接收数据，以相同速率在另一条链路上输出。 特点：特点：对站点和环的访问控制对站点和环的访问控制采用分布式通信控制策略；采用分布式通信控制策略；数据在环上数据在环上单向传输单向传输。
8、 优点：优点：电线长度较短，与总线拓扑的相似；电线长度较短，与总线拓扑的相似；适于采用光缆连接，从而提供高数据速率。适于采用光缆连接，从而提供高数据速率。 缺点：缺点：某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作；站点离网、入网都较困难。站点离网、入网都较困难。 第一节第一节 局域网概述局域网概述5.5.1 1. .3 3 介质访问控制方法介质访问控制方法局域网的信道：局域网的信道：是广播信道，即所有站点都连到一个共享信道上，是广播信道，即所有站点都连到一个共享信道上，所用的访问技术成为多路访问技术。所用的访问技术成为多路访问技术。多路访问技术：多路访问
9、技术：分为受控访问和随机访问。分为受控访问和随机访问。受控访问：受控访问：集中式控制和分散式控制。集中式控制用于多点线路集中式控制和分散式控制。集中式控制用于多点线路中，局域网采用分散式控制。中，局域网采用分散式控制。例如：总线网采用随即访问方式，环形网采用分散式的受控访问例如：总线网采用随即访问方式，环形网采用分散式的受控访问方式。方式。第一节第一节 局域网概述局域网概述5.5.1 1. .3 3 介质访问控制方法介质访问控制方法总线网：总线网：采用随即访问方式。其特点是所有站点要发送信息时，采用随即访问方式。其特点是所有站点要发送信息时，都可以随时地发送信息。但当两个以上的站点同时发送信息
10、时，都可以随时地发送信息。但当两个以上的站点同时发送信息时，就会产生冲突，所有发送的帧都被破坏。为了解决冲突问题，研就会产生冲突，所有发送的帧都被破坏。为了解决冲突问题，研究了多种协议，实质都是参与冲突的各站点进行竞争，争得信道究了多种协议，实质都是参与冲突的各站点进行竞争，争得信道者就可以发送信息。者就可以发送信息。令牌环形网和令牌总线网：令牌环形网和令牌总线网：采用分散式的受控访问方式。有一个采用分散式的受控访问方式。有一个特殊位串，称为令牌（特殊位串，称为令牌（tokentoken），它沿环一站一站地传递。只有），它沿环一站一站地传递。只有获得令牌的站才能发送信息。信息发送完成后，将令牌
11、传给相邻获得令牌的站才能发送信息。信息发送完成后，将令牌传给相邻的下一站。如无信息发送，则简单地将令牌传给相邻的下一站。的下一站。如无信息发送，则简单地将令牌传给相邻的下一站。第一节第一节 局域网概述局域网概述第二节第二节 局域网参考模型及局域网参考模型及IEEE802IEEE802标准标准 5.2.1 5.2.1 局域网的参考模型局域网的参考模型 局域网体系结构：局域网体系结构：物理层：物理层：用以传输比特流并确定物理层有关特性。用以传输比特流并确定物理层有关特性。数据链路层：数据链路层：数据以帧为单位传送，由于要解决介质访问控数据以帧为单位传送，由于要解决介质访问控制问题又分为两个子层。制
12、问题又分为两个子层。介质访问控制介质访问控制MACMAC子层：子层：主要功能是帧的封装和拆封、物理主要功能是帧的封装和拆封、物理介质传输差错的检测、寻址、实现介质访问控制协议；介质传输差错的检测、寻址、实现介质访问控制协议；逻辑链路控制逻辑链路控制LLCLLC子层：子层：主要功能是连接管理主要功能是连接管理( (建立和释放连建立和释放连接接) )、与高层的接口、帧的可靠、按序传输及流量控制。、与高层的接口、帧的可靠、按序传输及流量控制。 网络层：网络层：由于一般共享信道局域网没有路径选择问题，可以由于一般共享信道局域网没有路径选择问题，可以不设，但将属网络层功能的通过访问点支持同多个站点的通信
13、，不设，但将属网络层功能的通过访问点支持同多个站点的通信，交由数据链路层完成。交由数据链路层完成。第二节第二节 局域网参考模型及局域网参考模型及IEEE802IEEE802标准标准 OSI/RMOSI/RM与局域网参考模型对比与局域网参考模型对比 第二节第二节 局域网参考模型及局域网参考模型及IEEE802IEEE802标准标准IEEE802.3IEEE802.3：CSMACSMACDCD访问控制方法和物理层技术规范；访问控制方法和物理层技术规范；( (子标准子标准1)1)IEEE802.4IEEE802.4：令牌总线访问控制方法和物理层技术规范；令牌总线访问控制方法和物理层技术规范；IEEE
14、802.5IEEE802.5：令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范；令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.6IEEE802.6：城域网访问控制方法和物理层技术规范；城域网访问控制方法和物理层技术规范；IEEE802.7IEEE802.7：宽带技术；宽带技术；IEEE802.8IEEE802.8：光纤技术；光纤技术；IEEE802.11IEEE802.11：无线局域网的协议标准（无线局域网的协议标准（IEEE802.9IEEE802.9、1010，略）。略）。 5.2.2 5.2.2 IEEE802IEEE802标准标准 IEEE802IEEE802委员会制定了如下标准：委员
15、会制定了如下标准：IEEE802.1IEEE802.1：体系结构、网络互联和网络管理，水平部分涉及网络互体系结构、网络互联和网络管理，水平部分涉及网络互联，垂直部分为综述文件，涉及各层；联，垂直部分为综述文件，涉及各层；IEEE802.2IEEE802.2：逻辑链路控制逻辑链路控制LLCLLC；第二节第二节 局域网参考模型及局域网参考模型及IEEE802IEEE802标准标准5.2.2 5.2.2 IEEE802IEEE802标准标准 IEEE802IEEE802委员会制定了如下标准：委员会制定了如下标准：第二节第二节 局域网参考模型及局域网参考模型及IEEE802IEEE802标准标准IEE
16、E802IEEE802数据链路层帧格式数据链路层帧格式：由数据域和控制域组成。由数据域和控制域组成。LLCLLC帧：帧：格式与局域网种类无关，格式与局域网种类无关，LLCLLC子层将高层子层将高层PDUPDU包作为包作为LLCLLC帧的数据字段，加上源服务访问点和目的服务访问点及帧的数据字段，加上源服务访问点和目的服务访问点及控制信息封成控制信息封成LLCLLC帧，然后再嵌入到帧，然后再嵌入到MACMAC帧中。帧中。MACMAC帧：帧：MACMAC子层把子层把LLCLLC帧作为帧作为MACMAC帧的数据字段，加上源地帧的数据字段，加上源地址址SASA、目的地址目的地址DADA、帧校验序列及控制信息封装成帧校验序列及控制信息封装成MACMAC帧，帧，然后再交级物理层经适当编码，以比特流在介质上传输。然后再交级物理层经适当编码，以比特流在介质上传输。图中有三种图中有三种MACMAC帧：帧：CSMA/CDCSMA/CD帧帧、令牌总线帧令牌总线帧和和令牌环帧令牌环帧。 LLCLLC子层可以为多个进程提供服务，用子层可以为多个进程提供服务，用DSAPDSAP和和SSAPSSAP来标识来标识不同的
