1、第四讲 局域网体系结构,4.1 局域网的定义及特征4.2 局域网体系结构4.3 以太网与无线局域网,教学目标1、回顾局域网的定义、特点、体系结构及基本拓扑。2、深入学习以太网、无线局域网的特点、组网方式。,重点： 1、局域网的特点、体系结构； 2、以太网的特点及组网方式； 难点： 1、局域网体系结构； 2、以太网的特点； 3、无线局域网的传输方式； 4、虚拟局域网的划分方式；,4.1 局域网的定义及特征,一、局域网的定义美国电气和电子工程协会（IEEE）于1980年2月成立局域网标准化委员会（简称802委员会）专门对局域网的标准进行研究，并提出了LAN的定义。LAN是允许中等地域内的众多独立设
2、备通过中等速率的物理信道直接互连通信的数据通信系统。也有人定义为：由特定类型的传输媒体和网络适配器互联在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。,二、局域网的重要性局域网已经成为计算机网络中最常用的形式，局域网所连接的计算机数量远比其他网络类型多。局域网的广泛应用主要有两方面原因：1.经济方面：局域网技术成本低廉且简单实用。2.访问局部性原理： 计算机与邻近计算机通信的可能性比远离的计算机通信的可能性大-物理访问的局部性。 计算机很有可能与同一台计算机重复通信-临时访问的局部性。,三、局域网的特征决定局域网特征的技术主要有三方面：拓扑结构传输介质介质访问控制方式,1.拓扑结构（第一讲）
3、总线型 星 型 环 型,优点：结构简单，成本低缺点：广播式网络，效率低 可靠性低，不易维护,优点：点对点，效率高 易于维护缺点：过于依赖中心结点,优点：可靠性高缺点：造价高，不易维护,在下一讲中将讨论混合拓扑及其应用,2.传输介质局域网的传输介质分为有线介质和无线介质。（1）有线介质双绞线：局域网中最常用的铜介质传输线缆。双绞线由4对8根线组成，两两绞在一起，目的是为了降低来自线路自身的电磁干扰。双绞线分为可屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。EIA/TIA 568标准中将双绞线分为1类/A类 100KHz2类/B类 4MHz3类/C类 16MHz4类 20MHz5类/D类 100M
4、Hz超5类/E类 125MHz6类/F类 250MHz7类 600MHz,同轴电缆同轴电缆（ coaxial cable）是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成。柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输。（a）50基带同轴电缆：仅能传输数字信号。 细缆：6.4mm 10Mbps 185m 粗缆：11mm 10Mbps 500m（b）75宽带同轴电缆：能传输数字信号和模拟信号。 传输距离100km,光纤光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光缆是数据传输中最高效的一种传输介质。计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。（
5、2）无线介质（略）微波、红外线、激光,3.介质访问控制方式载波侦听/冲突检测（CSMA/CD）CSMA/CD是一种信道共享（争用）技术，属于多点接入技术中的随机接入技术，是所有类型以太网都遵循的通信规则。（a）信息发送规则CSMA/CD规定，每个站都可以独立地决定信息帧的发送，即任何站点在准备好要传送的信息后，就可以向外发送。发送是遵循下列规则：发送之前必须先侦听总线，若总线空闲，就立即发送。 若总线忙，则继续侦听，一旦发现总线空闲，就立即发送。 若在发送过程中检测到信号“冲突”，就立即停止信息发送，并发出一个短的干扰信号，使所有站点都知道出现了“冲突”。 干扰信号发出后，等待一个随机时间，再
6、重新尝试发送。 （b）信息的接受过程 当信息帧经总线传输时，网上各站都可以接收到，但只有站址和数据帧的目的地址相符合时，才会将信息帧接收下来。若地址不符合，则不予保存。,（c）CSMA/CD的主要优、缺点CSMA/CD的主要优点：算法简单，应用广泛，提供了公平的访问前，具有相当好的延时和吞吐能力，长帧传递和负载轻时效率较高。 CSMA/CD的主要缺点：需要有冲突检测，存在错误判断和最小帧长度限制，在重载情况下性能变差。CSMA/CD协议与IEEE 802.3 并不是同一个协议规范，只是基本内容相同，所以，在不至于混淆的情况下，可以将两者等同起来，但要注意两者本质的区别。,令牌环（Toking
7、Ring）IEEE 802.5定义了令牌环（Toking Ring）访问控制协议 ，令牌环也是一种信道共享技术，属于多点接入技术中的受控接入方式（分散式受控）。所谓令牌，就是一种特殊的帧，表示占用信道发送数据的权利，它既无目的地址，也无源地址。TOKING RING 采用令牌作为循环的标记，令牌总是不停地环绕运行。当各站都无信息发送时，此时的令牌为空令牌，其形式为01111111。当某个站发送信息时，它必须等到空令牌通过该站时将它截获，并将空令牌改成忙令牌，既01111110，紧跟着忙令牌，把数据帧发送到环上。由于令牌是忙状态，所以其他各站都不能发送信息帧。每个站都随时检测经过本站的帧，当信息
8、帧经过目的站时，由于帧的目的地址与该站的地址相符，于是目的站会接收该帧，此时一面拷贝全部有关信息，一面继续转发该帧。,每个站点都参与数据的传输，这种结构称为主动拓扑,令牌总线（Toking Bus）IEEE802.4定义了令牌总线（Toking Bus） 访问控制协议。它类似于令牌环，但其采用总线型拓扑结构。因此它既具有CSMA/CD结构简单，轻负载下延时小的优点，由具有TOKEN RING的重负载时效率高，公平访问和传输距离较远的优点，同时还具有传送时间固定，可设置优先级等优点。 将网上各站按照一定的顺序形成一个逻辑环，每个站在环中均有一个指定的逻辑位置，它由三个地址决定：本站地址TS、先行
9、站地址PS和后继站地址NS。末站的后继站就是首站， 保证首末相连。在TOKEN BUS中也有一个令牌，只有令牌持有者才能控制总线、具有发送信息帧的权利。它可以发送一帧或多帧。当该站信息发送完毕或分配的时间已到时，它就将令牌传递到逻辑环中的下一站，从而使这个站具有信息发送权。,逻辑环路,4.2 局域网体系结构,局域网研究始于80年代初，经过20多年的发展，已经成为计算机网络中一个重要的家族。一、局域网参考模型由于局域网只是通信网络，且不存在路由问题，所以不需要网络层，只需要物理层和数据链路层。但由于局域网种类繁多，接入和控制的方法也各不相同，所以为了使数据链路层不至于过于复杂，将其划分为两个子层
10、：媒体访问控制子层MAC和逻辑链路控制子层LLC。,MAC子层与传输介质相关，主要功能有：组装和拆分MAC数据帧48bitMAC地址寻址 注：48bit的MAC地址又称硬件地址或物理地址，由IEEE定义和分配，由厂商向IEEE购买，固化在网卡芯片中，每块网卡的MAC地址均不相同，可作为网卡的唯一标识符。48bit中前24bit由IEEE分配，称为“厂商代码”，后24bit由厂商自行分配。实现和维护MAC协议比特差错检测,LLC子层与传输介质无关，主要功能有：建立和释放数据链路层的逻辑连接为高层提供服务访问点SAP 注：LLC层上有多个SAP，以便向多个进程提供服务差错控制给帧加序号LLC层提供
11、的服务：数据报服务（无确认的无连接服务）虚电路服务（面向连接的服务）可靠的数据报（带确认的无连接服务）高速传输服务,二、IEEE 802体系IEEE下设802委员会，专门制定了有关局域网的相关标准：IEEE 802.1局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联IEEE 802.2逻辑链路控制LLCIEEE 802.3CSMA/CD总线媒体访问控制子层与物理层规范IEEE 802.4令牌总线（Token BUS）媒体访问控制子层与物理层规范IEEE 802.5令牌环（Token Ring）媒体访问控制子层与物理层规范IEEE 802.6城域网（MAN）媒体访问控制子层与物理层规范IEEE 802.7宽带技术咨询和物理层课题与建议实施IEEE 802.8光纤技术咨询和物理层课题IEEE 802.9综合语音/数据服务的访问控制方法和物理层规范IEEE 802.10局域网安全性规范IEEE 802.11无线局域网访问控制方法和物理层规范IEEE 802.12100VG-AnyLAN星型快速局域网访问控制方法和物理层规范IEEE 802.14协调混合光纤同轴（HFC）网络的前端和用户站点间数据通信的协议IEEE 802.15无线个人网技术标准，其代表技术是蓝牙（Bluetooth）,各标准之间的关系如图所示：,
