計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件

電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三章局域網(wǎng)技術(shù)本章內(nèi)容

局域網(wǎng)的定義局域網(wǎng)的分類局域網(wǎng)的參考模型局域網(wǎng)的控制方法(以太網(wǎng),令牌環(huán)網(wǎng),無線局域網(wǎng))

內(nèi)容簡介：3.1.1局域網(wǎng)的定義

典型的局域網(wǎng)由一臺(tái)或多臺(tái)伺服器和若干個(gè)工作站組成。局域網(wǎng)有著較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，誤碼率也很低，但是對(duì)傳輸距離有一定的限制。而且同一個(gè)局域網(wǎng)中能夠連接的結(jié)點(diǎn)數(shù)量也有一定的要求。局域網(wǎng)有很多種類，不同的局域網(wǎng)有著不同的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的比較

廣域網(wǎng)是一種跨地區(qū)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。用戶可以通過電信運(yùn)營商提供的設(shè)備平臺(tái)、租賃的專用線路或者專用衛(wèi)星等方式來接入廣域網(wǎng)。多個(gè)局域網(wǎng)聯(lián)接在一起可構(gòu)成廣域網(wǎng)。就目前來看，最大的廣域網(wǎng)就是國際互連網(wǎng)（Internet）。相比廣域網(wǎng)而言，局域網(wǎng)主要具有以下特點(diǎn)：

(1)地理分佈範(fàn)圍較小。

(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高。

(3)誤碼率低。

(4)與廣域網(wǎng)相比，局域網(wǎng)協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、週期短、便於管理和擴(kuò)充。

局域網(wǎng)的基本組成局域網(wǎng)由網(wǎng)路硬體和網(wǎng)路軟體兩部分組成。網(wǎng)路硬體主要有：伺服器、工作站、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)路連接部件等。網(wǎng)路軟體包括網(wǎng)路操作系統(tǒng)、控制資訊傳輸?shù)木W(wǎng)路協(xié)議及相應(yīng)的協(xié)議軟體、大量的網(wǎng)路應(yīng)用軟體等。伺服器可分為檔伺服器、列印伺服器、通信伺服器、資料庫伺服器等。檔伺服器是局域網(wǎng)上最基本的伺服器，用來管理局域網(wǎng)內(nèi)的檔資源；列印伺服器則為用戶提供網(wǎng)路共用列印服務(wù)；通信伺服器主要負(fù)責(zé)本地局域網(wǎng)與其它局域網(wǎng)、主機(jī)系統(tǒng)或遠(yuǎn)程工作站的通信；而資料庫伺服器則是為用戶提供資料庫檢索、更新等服務(wù)。工作站（Workstation）也稱為客戶機(jī)（Clients），可以是一般的個(gè)人電腦，也可以是專用電腦，如圖形工作站等。工作站可以有自己的操作系統(tǒng)，獨(dú)立工作；通過運(yùn)行工作站的網(wǎng)路軟體可以訪問伺服器的共用資源，目前常見的工作站有Windows2000工作站和Linux工作站。

工作站和服務(wù)器之間的連接通過傳輸介質(zhì)和網(wǎng)路連接部件來實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)路連接部件主要包括網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機(jī)等。網(wǎng)卡是工作站與網(wǎng)路的介面部件。它除了作為工作站連接入網(wǎng)的物理介面外，還控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收（相當(dāng)於物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能）。

集線器又叫HUB，能夠?qū)⒍鄺l線路的端點(diǎn)集中連接在一起。集線器可分為無源和有源兩種。無源集線器只負(fù)責(zé)將多條線路連接在一起，不對(duì)信號(hào)作任何處理。有源集線器具有信號(hào)處理和信號(hào)放大功能。交換機(jī)採用交換方式進(jìn)行工作，能夠?qū)⒍鄺l線路的端點(diǎn)集中連接在一起，並支持端口工作站之間的多個(gè)併發(fā)連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作站之間數(shù)據(jù)的併發(fā)傳輸，可以增加局域網(wǎng)帶寬，改善局域網(wǎng)的性能和服務(wù)品質(zhì)。除了網(wǎng)路硬體外，網(wǎng)路軟體也是局域網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分。目前常見的網(wǎng)路操作系統(tǒng)主要有Netware、Unix、linux和WindowsNT幾種3.1.2局域網(wǎng)的分類

可從下麵幾個(gè)方面對(duì)局域網(wǎng)進(jìn)行劃分：(1)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：根據(jù)局域網(wǎng)採用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可分為匯流排型局域網(wǎng)、環(huán)型局域網(wǎng)、星型局域網(wǎng)和混合型局域網(wǎng)等。這種分類方法比較常用。(2)傳輸介質(zhì)：局域網(wǎng)上常用的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線、光纜等，因此可以將局域網(wǎng)分為同軸電纜局域網(wǎng)、雙絞線局域網(wǎng)和光纜局域網(wǎng)。如果採用的是無線電波，微波，則可稱為無線局域網(wǎng)。(3)訪問傳輸介質(zhì)的方法：傳輸介質(zhì)提供了二臺(tái)或多臺(tái)電腦互連並進(jìn)行資訊傳輸?shù)耐ǖ?。在局域網(wǎng)上，經(jīng)常是在一條傳輸介質(zhì)上連有多臺(tái)電腦（如匯流排型和環(huán)型局域網(wǎng)），即大家共用同一傳輸介質(zhì)。而一條傳輸介質(zhì)在某一時(shí)間內(nèi)只能被一臺(tái)電腦所使用，那麼在某一時(shí)刻到底誰能使用或訪問傳輸介質(zhì)呢？這就需要有一個(gè)共同遵守的準(zhǔn)則來控制、協(xié)調(diào)各電腦對(duì)傳輸介質(zhì)的同時(shí)訪問，這種準(zhǔn)則就是協(xié)議或稱為媒體訪問控制方法。據(jù)此可以將局域網(wǎng)分為以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。

局域網(wǎng)的分類(4)此外，還可以按數(shù)據(jù)的傳輸速度分為10Mbps局域網(wǎng)、100Mbps局域網(wǎng)、千兆局域網(wǎng)等；局域網(wǎng)的分類按照服務(wù)方式進(jìn)行劃分可以分為以下幾種：專用伺服器局域網(wǎng)C/S局域網(wǎng)對(duì)等式局域網(wǎng)3.1.2局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)

局域網(wǎng)設(shè)計(jì)中主要考慮的因素是能夠在較小的地理範(fàn)圍內(nèi)更好的運(yùn)行、資源得到更好的利用、傳輸?shù)馁Y訊更加安全以及網(wǎng)路的操作和維護(hù)更加簡便等。局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸媒體和媒體（介質(zhì)）訪問控制方法在很大程度上共同確定了傳輸資訊的形式、通信速度和效率、通道容量以及網(wǎng)路所支持的應(yīng)用服務(wù)類型，大致有：按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形匯流排環(huán)形樹形按傳輸媒體雙絞線同軸電纜光纖無線電鐳射紅外線衛(wèi)星按媒體訪問控制CSMATokenRingTokenBusFDDI傳輸媒體典型的傳輸媒體有雙絞線、基帶同軸電纜、寬頻同軸電纜和光導(dǎo)纖維、電磁波等。媒體訪問控制

媒體訪問控制方法是指將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)的方法，就是控制網(wǎng)上各工作站在什麼情況下才可以發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，如何發(fā)現(xiàn)問題及出現(xiàn)問題後如何處理等。目前比較常用的媒體訪問控制方法有CSMA/CD、TokenBus和TokenRing等。3.1.3局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)通信線路與中心節(jié)點(diǎn)連接，節(jié)點(diǎn)間的通信都通過中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見下圖星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(1)優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單。因?yàn)槿魏我粋€(gè)節(jié)點(diǎn)只與中心節(jié)點(diǎn)相連接，所以媒體訪問控制方法很簡單，訪問協(xié)議也簡單，因此組網(wǎng)容易、便於管理。

故障診斷和隔離容易。中心節(jié)點(diǎn)對(duì)連接線路可以逐一地隔離開來進(jìn)行故障檢測和定位，單個(gè)連接點(diǎn)的故障只影響一個(gè)設(shè)備，不會(huì)影響全網(wǎng)。

方便服務(wù)、擴(kuò)展性好。由於各節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立的，所以中心節(jié)點(diǎn)可以方便地對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，增加或減少節(jié)點(diǎn)也不需要中斷網(wǎng)路。(2)缺點(diǎn)

傳輸介質(zhì)需求較大。因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)都要與中心節(jié)點(diǎn)直接相連，需要耗費(fèi)大量的傳輸介質(zhì)，安裝、維護(hù)的工作量大增。此外，通信線路的利用率也較低。

中心節(jié)點(diǎn)是全網(wǎng)可靠性的瓶頸，中心節(jié)點(diǎn)的故障可能造成全網(wǎng)癱瘓。

各節(jié)點(diǎn)的分佈處理能力較差。

匯流排形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在匯流排形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)都直接連接到一條公共傳輸媒體上（匯流排），任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)都沿著匯流排進(jìn)行傳播，而且能被所有其他節(jié)點(diǎn)接收。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見下圖匯流排形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(1)優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單，所需要的傳輸介質(zhì)最少。

無中心節(jié)點(diǎn)，任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)造成全網(wǎng)的癱瘓，有較高的可靠性。

易於擴(kuò)充，但增加節(jié)點(diǎn)時(shí)需中斷網(wǎng)路。(2)缺點(diǎn)

信號(hào)隨傳輸距離的增加而衰減，因此匯流排的長度有限。

故障診斷和隔離較困難。一個(gè)鏈路故障，將會(huì)破壞網(wǎng)路上所有節(jié)點(diǎn)的通信。探測電纜故障時(shí)，需要涉及整個(gè)網(wǎng)路。

分佈式協(xié)議（爭用技術(shù)）使訪問控制複雜，並不能保證資訊的及時(shí)傳送

環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路，每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠接收同一條鏈路傳來的數(shù)據(jù)，並以同樣的速率串行地將該數(shù)據(jù)沿環(huán)送到另一端鏈路上。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見下圖環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(1)優(yōu)點(diǎn)

沒有路徑選擇問題（兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間只有唯一點(diǎn)通路），控制協(xié)議簡單。

結(jié)構(gòu)簡單，增加或減少節(jié)點(diǎn)時(shí)，僅需簡單的連接操作。

所需的傳輸介質(zhì)少於星形拓?fù)渚W(wǎng)路。

傳輸時(shí)間固定，適用於數(shù)據(jù)傳輸即時(shí)性要求較高的場合。

適合使用光纖。光纖的傳輸速率很高，十分適合於環(huán)形拓?fù)涞膯蜗騻鬏?/p>

(2)缺點(diǎn)

可靠性差。因?yàn)榄h(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上得每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以任何節(jié)點(diǎn)的故障都會(huì)導(dǎo)致環(huán)路不能正常工作，甚至癱瘓。

故障檢測困難。與匯流排拓?fù)漕愃疲驗(yàn)椴皇羌锌刂?，故障檢測需要網(wǎng)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)參與進(jìn)行，因此實(shí)現(xiàn)困難。

傳輸效率低。由於信號(hào)串行通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，網(wǎng)路回應(yīng)時(shí)間將相應(yīng)變長。2.典型標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.5（Token-Rong）、IEEE802.8（FDDI）

3.2.1局域網(wǎng)的參考模型

局域網(wǎng)參考模型只對(duì)應(yīng)於OSI參考模型的資料鏈路層和物理層，它將資料鏈路層劃分為：邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。局域網(wǎng)對(duì)LLC子層是透明的，只有下到MAC子層才看見具體局域網(wǎng)，如匯流排網(wǎng)、令牌匯流排網(wǎng)或令牌環(huán)形網(wǎng)等。高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳到LLC子層，加上適當(dāng)?shù)氖撞烤蜆?gòu)成了LLC子層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（LLCPDU）。LLCPDU再向下傳到MAC子層時(shí)，加上適當(dāng)?shù)氖撞亢臀膊?，就?gòu)成了MAC子層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元MAC幀。

LLCPDU和MAC幀的關(guān)係

LAN的底層核心技術(shù)包括： 1).傳輸媒體的選擇傳統(tǒng)LAN中經(jīng)常使用同軸電纜；目前LAN中常使用雙絞線、光纖，且無線LAN越來越重要 2).接入控制在共用媒體或共用交換機(jī)情況下，需要有一些手段對(duì)接入進(jìn)行規(guī)範(fàn)，使接入高效而公平，目前常見的接入控制模式包括：CSMA/CD、令牌環(huán) 3).拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常使用規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：匯流排形、環(huán)形、星形典型LAN系統(tǒng)

以太網(wǎng)（10Mbps,100Mbps,1Gbps）

令牌環(huán)

無線局域網(wǎng)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物理層功能對(duì)信號(hào)的編碼/解碼；前同步序列生成/去除；比特傳送/接收；傳輸媒體與拓?fù)湟?guī)範(fàn)。MAC子層的功能由於所有的LAN都由一組必須共用網(wǎng)路傳輸帶寬的設(shè)備組成,所以需要一些手段來控制對(duì)傳輸媒體的訪問,以保證有序且有效地使用網(wǎng)路傳輸帶寬。該功能由MAC層提供。MAC的具體功能如下：發(fā)送方：將數(shù)據(jù)、地址及差錯(cuò)檢測字段成幀；接收方：分解幀，完成地址識(shí)別和差錯(cuò)檢測；對(duì)接入LAN共用傳輸媒體的管理（介質(zhì)訪問控制策略）LLC子層的功能與大多數(shù)資料鏈路層一樣，主要功能是：向高層提供介面並完成流控與差控。

3.2.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

1.IEEE802參考模型

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)參考模型與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)係如圖所示，該模型包括了OSI/RM最低兩層（物理層和鏈路層）的功能，也包括網(wǎng)際互連的高層功能和管理功能。IEEE802LAN參考模型對(duì)於局域網(wǎng)來說，物理層規(guī)定了所使用的信號(hào)、編碼和傳輸介質(zhì)；資料鏈路層採用差錯(cuò)控制和幀確認(rèn)技術(shù)，傳送帶有校驗(yàn)的數(shù)據(jù)幀。為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨(dú)立於所採用的物理媒體和媒體訪問控制方法，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)特意把LLC獨(dú)立出來形成一個(gè)單獨(dú)子層，使得LLC子層與媒體無關(guān)，僅讓MAC子層依賴於物理介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。

LLC子層向高層提供一個(gè)或多個(gè)邏輯介面，這些介面被稱為服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）。SAP具有幀的接收、發(fā)送功能。發(fā)送時(shí)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上地址和迴圈冗餘校驗(yàn)CRC字段等構(gòu)成LLC幀；接收時(shí)將幀拆封，進(jìn)行地址識(shí)別和CRC校驗(yàn)。

MAC子層在支持LLC層完成介質(zhì)訪問控制功能時(shí)，可以提供多個(gè)可供選擇的媒體訪問控制方式。為此，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)制定了多種媒體訪問控制方式，如CSMA/CD，TokenRing，TokenBus等。同一個(gè)LLC子層能與其中任何一種訪問方式介面。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

IEEE在1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡稱IEEE802委員會(huì)），專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂，形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列含以下部分IEEE802標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)係

IEEE802.1：概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)路互連，以及網(wǎng)路管理和性能測試

IEEE802.2：邏輯鏈路擴(kuò)展協(xié)議，定義LLC功能和服務(wù)

IEEE802.3：載波監(jiān)聽多路訪問/衝突檢測（CSMA/CD）控制方法，以及MAC子層和物理層的規(guī)範(fàn)

IEEE802.4：令牌匯流排網(wǎng)的訪問控制方法，以及MAC子層和物理層的規(guī)範(fàn)IEEE802.5：令牌網(wǎng)的訪問控制方法，以及MAC子層和物理層的規(guī)範(fàn)IEEE802.6：城域網(wǎng)IEEE802.7：寬頻技術(shù)IEEE802.8：光纖技術(shù)IEEE802.9：綜合語音與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)LAN技術(shù)IEEE802.10：可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)範(fàn)SILSIEEE802.11：無線局域網(wǎng)技術(shù)IEEE802.12：優(yōu)先順序高速局域網(wǎng)（100Mbps）IEEE802.14：電纜電視（Cable-TV）

IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)簡介

IEEE802.3LAN標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)於OSI/RM的最低兩層，詳細(xì)描述了匯流排拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法，物理收發(fā)信號(hào)（PLS）子層的服務(wù)規(guī)範(fàn)以及物理層的邏輯、電氣和機(jī)械特性等.IEEE802.3定義了基帶傳輸和寬頻傳輸兩大類標(biāo)準(zhǔn)，如圖所示資訊在以太網(wǎng)中傳輸?shù)淖钚挝唤凶觥皫?。IEEE802.3規(guī)定幀由7個(gè)字段構(gòu)成：前導(dǎo)碼（Preamble）、SFD、DA、SA、長度、LLC數(shù)據(jù)和CRC。如圖所示。3.2.3CSMA/CD原理

匯流排爭用技術(shù)可分為載波監(jiān)聽多路訪問CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）和具有衝突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetect）兩大類。(1)CSMACSMA技術(shù)，也稱做先聽後說技術(shù)。(2)CSMA/CDCSMA/CD是在CSMA基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種隨機(jī)訪問控制技術(shù)。簡言之，CSMA/CD可以概括為：先聽後發(fā)、邊聽邊發(fā)、衝突停止、延時(shí)重發(fā)CSMA/CD原理當(dāng)檢測到衝突時(shí)，站點(diǎn)需要等待一段時(shí)間再重新監(jiān)聽通道，等待的時(shí)間需要有一種演算法來決定，我們稱這種演算法為衝突控制演算法，也叫後退演算法。CSMA/CD與CSMA的比較

與CSMA相比，CSMA/CD不同的是：發(fā)送資訊後，站點(diǎn)繼續(xù)對(duì)通道進(jìn)行衝突檢測，若在衝突窗口時(shí)間（2t）內(nèi)監(jiān)測到衝突，則馬上停止發(fā)送資訊包，併發(fā)出一簡短的阻塞信號(hào)，以確保所有站點(diǎn)都能知道通道已發(fā)生衝突；在發(fā)出阻塞信號(hào)後，站點(diǎn)再按一定的後退演算法等待一隨機(jī)時(shí)間，然後重發(fā)信息包。在CSMA中，由於通道傳播時(shí)延的存在，即使匯流排上兩個(gè)站點(diǎn)沒有監(jiān)聽到載波信號(hào)而發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生衝突。由於CSMA演算法沒有衝突檢測功能，即使衝突已發(fā)生，仍然將已破壞的幀發(fā)送完，使匯流排的利用率降低。

IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)適用邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為匯流排（物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是匯流排、星形等）的局域網(wǎng)3.2.4IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了令牌環(huán)的媒體訪問控制子層和物理層所使用的協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式和協(xié)議，規(guī)定了相鄰實(shí)體間的服務(wù)及連接令牌環(huán)物理媒體的方法。IEEE802.5令牌環(huán)參考模型如圖所示令牌環(huán)原理（TokenRing）

令牌環(huán)的基本工作原理是：當(dāng)環(huán)啟動(dòng)時(shí)，一個(gè)“自由”或空令牌沿環(huán)資訊流方向轉(zhuǎn)圈，想要發(fā)送資訊的站點(diǎn)接收到此空令牌後，將它變成忙令牌（將令牌包中的令牌位置1）即可將資訊包尾隨在忙令牌後面進(jìn)行發(fā)送。該資訊包被環(huán)中的每個(gè)站點(diǎn)接收和轉(zhuǎn)發(fā)，目的站點(diǎn)接收到資訊包後經(jīng)過差錯(cuò)檢測後將它拷貝傳送給站主機(jī)，並將幀中的地址識(shí)別位和幀拷貝位置為1後再轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)原資訊包繞環(huán)一周返回發(fā)送站點(diǎn)後，發(fā)送站檢測地址識(shí)別位和幀拷貝位是否已經(jīng)為1，如是則將該數(shù)據(jù)幀從環(huán)上撤銷，並向環(huán)插入一個(gè)新的空令牌，以繼續(xù)重複上述過程。令牌匯流排網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法

令牌匯流排最早於1977由美國Datapoint公司的ARCNET採用，進(jìn)入80年代後，令牌匯流排被列入IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)。隨後也被ISO確立為國際局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了MAC子層的服務(wù)規(guī)範(fàn)、幀結(jié)構(gòu)形式、控制方式的功能，物理層服務(wù)規(guī)範(fàn)和相應(yīng)的邏輯、電氣以及機(jī)械特性，其參考模型如圖所示令牌匯流排（TokenBus）在物理上令牌匯流排是一根線形或樹形的電纜，其上連接各個(gè)站點(diǎn)；在邏輯上，所有站點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)環(huán)，每個(gè)站點(diǎn)知道自己左邊和右邊的站點(diǎn)的地址。邏輯環(huán)初始化後，站號(hào)最大的站點(diǎn)可以發(fā)送第一幀。此後，該站點(diǎn)通過發(fā)送令牌（一種特殊的控制幀）給緊接其後的鄰站，把發(fā)送權(quán)轉(zhuǎn)給它。令牌繞邏輯環(huán)傳送，只有令牌持有者才能夠發(fā)送幀。因?yàn)槿我粫r(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)擁有令牌，所以不會(huì)產(chǎn)生衝突。無線網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法無線局域網(wǎng)（WLAN）的傳輸介質(zhì)採用無線媒體，包括無線電波、鐳射和紅外線等。WLAN在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線HUB、無線訪問接入點(diǎn)（AP）、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實(shí)現(xiàn)。1.IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)

無線局域網(wǎng)和普通有線網(wǎng)路一樣，也採用ISO/RM七層網(wǎng)路模型，只是在其模型的最低兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中使用了無線傳輸方式。雖然早在1990年美國就有無線網(wǎng)路設(shè)備出現(xiàn)，但是直到1997年IEEE802.11無線網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)頒佈，無線網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展才步入正軌。此後，無線網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善，IEEE802.11定義了兩種類型的設(shè)備，一種是無線站，通常是通過一臺(tái)PC機(jī)加上一塊無線網(wǎng)路介面卡構(gòu)成的；另一個(gè)稱為接入點(diǎn)（AccessPoint，AP），它的作用是提供無線和有線網(wǎng)路之間的橋接。一個(gè)無線接入點(diǎn)通常由一個(gè)無線輸出口和一個(gè)有線的網(wǎng)路介面（802.3介面）構(gòu)成。接入點(diǎn)就像是無線網(wǎng)路的一個(gè)無線基站，將多個(gè)無線的接入站聚合到有線的網(wǎng)路上。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和媒體訪問控制（MAC）協(xié)議的規(guī)範(fàn)，其中對(duì)MAC層的規(guī)定是重點(diǎn)

CSMA/CA無線網(wǎng)的MAC層採用避免衝突(CA)方法，而不是衝突檢測（CD），即以CSMA/CA的方式共用無線媒體。CSMA/CA的運(yùn)行機(jī)制為：(1)要發(fā)送數(shù)據(jù)前，會(huì)檢測通道上有沒有數(shù)據(jù)在傳送，檢測持續(xù)時(shí)間同CSMA/CD類似，如果通道沒有被佔(zhàn)用就轉(zhuǎn)到第3步；如果通道忙就轉(zhuǎn)到第2步；(2)站點(diǎn)等待一段隨機(jī)時(shí)間後，轉(zhuǎn)到第1步；(3)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先發(fā)送一個(gè)RTS幀，接收端收到後回復(fù)CTS幀作為回應(yīng)；(4)站點(diǎn)收到CTS幀後開始發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)；(5)一段時(shí)間後，站點(diǎn)沒有收到回應(yīng)則認(rèn)為發(fā)生了衝突，再轉(zhuǎn)到第1步。3.3交換式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)

交換式局域網(wǎng)的核心部件是局域網(wǎng)交換機(jī)，它可以使每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)享網(wǎng)路速率。

局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理是：從端口接收數(shù)據(jù)幀，並判斷數(shù)據(jù)幀的目的地址，將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的站點(diǎn)所在的端口。

虛擬局域網(wǎng)

虛擬局域網(wǎng)並不是一種新型局域網(wǎng)，它是在交換式網(wǎng)路的基礎(chǔ)上，通過管理軟體將網(wǎng)路中的節(jié)點(diǎn)按工作性質(zhì)與需要?jiǎng)澐殖扇舾蓚€(gè)“邏輯工作組”，每個(gè)邏輯工作組就是一個(gè)虛擬網(wǎng)路。

虛擬局域網(wǎng)可以在網(wǎng)路的不同層次上實(shí)現(xiàn)：基於端口的虛擬局域網(wǎng)、基於MAC地址的虛擬局域網(wǎng)、基於第三層協(xié)議（網(wǎng)路層）的虛擬局域網(wǎng)和基於應(yīng)用的虛擬局域網(wǎng)共用式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換技術(shù)是在多端口網(wǎng)橋的基礎(chǔ)上於90年代初發(fā)展起來的。交換式局域網(wǎng)的核心是交換式集線器（交換機(jī)，Switch），其主要特點(diǎn)是：所有端口平時(shí)都不連通；當(dāng)站點(diǎn)需要通信時(shí)，交換機(jī)才同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的站點(diǎn)都能像獨(dú)佔(zhàn)通信通道那樣，進(jìn)行無衝突地傳輸數(shù)據(jù)，即每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)享通道速率；通信完成後就斷開連接。因此，交換式網(wǎng)路技術(shù)是提高網(wǎng)路效率、減少擁塞的有效方案之一。與共享介質(zhì)的傳統(tǒng)局域網(wǎng)相比，交換式以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)它保留現(xiàn)有以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，只需將共用式HUB改為交換機(jī)，大大節(jié)省了升級(jí)網(wǎng)路的費(fèi)用。(2)交換式以太網(wǎng)使用大多數(shù)或全部的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，當(dāng)需要時(shí)還可追加更多的性能。(3)在維持現(xiàn)有設(shè)備不變的情況下，以太網(wǎng)交換機(jī)有著各類廣泛的應(yīng)用，可以將超載的網(wǎng)路分段，或者加入網(wǎng)路交換機(jī)後建立新的主幹網(wǎng)等；(4)可在高速與低速網(wǎng)路間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)路的協(xié)同。目前大多數(shù)交換式以太網(wǎng)都具有100Mbps的端口，通過與之相對(duì)應(yīng)的100Mbps的網(wǎng)卡接入到伺服器上，暫時(shí)解決了10Mbps的瓶頸，成為網(wǎng)路局域網(wǎng)升級(jí)時(shí)首選的方案。(5)交換以太網(wǎng)是基於以太網(wǎng)的，只需瞭解以太網(wǎng)這種常規(guī)技術(shù)和一些少量的交換技術(shù)就可以很方便的被工程技術(shù)人員掌握和使用。與共享介質(zhì)的傳統(tǒng)局域網(wǎng)相比，交換式以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(6)交換式局域網(wǎng)可以工作在全雙工模式下，實(shí)現(xiàn)無衝突域的通信，大大提高了傳統(tǒng)網(wǎng)路的連接速度，可以達(dá)到原來的200%。(7)交換式局域提供多個(gè)通道，比傳統(tǒng)的共用式集線器提供更多的帶寬。傳統(tǒng)的共用式10Mbps/100Mbps以太網(wǎng)採用廣播式通信方式，每次只能在一對(duì)用戶間進(jìn)行通信，如果發(fā)生碰撞還得重試，而交換式以太網(wǎng)允許不同用戶間進(jìn)行傳送，比如，一個(gè)16端口的以太網(wǎng)交換機(jī)允許16個(gè)站點(diǎn)在8條鏈路間通信。(8)在共用以太網(wǎng)中，網(wǎng)路性能會(huì)因?yàn)橥ㄐ帕亢陀脩魯?shù)的增加而降低。交換式以太網(wǎng)進(jìn)行的是獨(dú)佔(zhàn)通道，無衝突的數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)路性能不會(huì)因?yàn)橥ㄐ帕亢陀脩魯?shù)的增加而降低。交換式以太網(wǎng)可提供最廣泛的媒體支持，因?yàn)榻粨Q式以太網(wǎng)也是以太網(wǎng)，它可以在第3類雙絞線、光纖以及同軸電纜上運(yùn)行，尤其是光纖以太網(wǎng)使得交換式以太網(wǎng)非常適合於作主幹網(wǎng)。局域網(wǎng)交換機(jī)

交換式以太網(wǎng)的核心是交換機(jī)，是工作在OSI/RM第二層（資料鏈路層）的物理設(shè)備。目前，交換技術(shù)已經(jīng)延伸到OSI第三層的部分功能，有一些交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了路由器的路由選擇功能，即現(xiàn)在的第三層交換技術(shù)。工作在OSI第二層的交換機(jī)可以理解為一個(gè)多端口網(wǎng)橋；第三層交換技術(shù)可以不將廣播封包擴(kuò)散，直接利用動(dòng)態(tài)建立的MAC地址來通信。衝突域廣播域交換機(jī)的交換技術(shù)簡介基於MAC地址來進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)

交換機(jī)端口的狀態(tài)阻塞:所有端口為阻塞狀態(tài)啟動(dòng)以防止回路監(jiān)聽：不發(fā)送接收數(shù)據(jù)，接收併發(fā)送bpdu，不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)（臨時(shí)狀態(tài)）。學(xué)習(xí)：不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接收併發(fā)送bpdu，開始地址學(xué)習(xí)MAC地址表（臨時(shí)狀態(tài)）。轉(zhuǎn)發(fā)：端口能轉(zhuǎn)送和接受數(shù)據(jù)。禁用：shutdown狀態(tài)。對(duì)稱和不對(duì)稱的交換機(jī)

對(duì)稱交換機(jī)：根據(jù)交換機(jī)每個(gè)端口的帶寬來描述LAN交換方法，它用相同的帶寬在端口之間提供交換連接，例如全部為10Mbps端口或全部為100Mbps端口。交換機(jī)的實(shí)際吞吐量為端口數(shù)與帶寬的乘積。不對(duì)稱交換機(jī)：大多應(yīng)用於Client/Server網(wǎng)路中，在不同帶寬的端口間提供了交換連接，例如10Mbps端口與100Mbps端口通信。它可以為伺服器分配更多的帶寬滿足網(wǎng)路需求，防止在伺服器端產(chǎn)生流量瓶頸。交換方式

目前比較主流的有直通方式和存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式。直通方式的交換機(jī)可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。它在輸入端口檢測到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實(shí)現(xiàn)交換功能。由於不需要存儲(chǔ)，延遲非常小、交換非?？?，這是它的優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是：因?yàn)閿?shù)據(jù)包的內(nèi)容並沒有被交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯(cuò)誤檢測能力，由於沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且，當(dāng)交換機(jī)的端口增加時(shí)，交換矩陣變的越來越複雜，實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)困難。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式是電腦網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式，它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來，然後進(jìn)行CRC檢查，在對(duì)錯(cuò)誤包處理後才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。正因如此，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足，但是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測，尤其重要的是它可以支持不同速度的輸入輸出端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。交換式以太網(wǎng)下圖的以太網(wǎng)採用交換式集線器（局域網(wǎng)交換機(jī)），數(shù)據(jù)速率為10Mbps虛擬局域網(wǎng)

(VLAN)虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù)。IEEE於1999年頒佈了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。

VLAN技術(shù)允許網(wǎng)路管理者將一個(gè)物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域（或稱虛擬LAN，即VLAN），每一個(gè)VLAN都包含一組有著相同需求的電腦工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。但由於它是邏輯地而不是物理地劃分，所以同一個(gè)VLAN內(nèi)的各個(gè)工作站無須被放置在同一個(gè)物理空間裏，即這些工作站不一定屬於同一個(gè)物理LAN網(wǎng)段。一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，從而有助於控制流量、減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)路管理、提高網(wǎng)路的安全性。

VLAN原理及實(shí)現(xiàn)方法

VLAN是以交換以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用VLANID將用戶劃分為更小的工作組，每個(gè)工作組就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。目前，虛擬局域網(wǎng)有四種實(shí)現(xiàn)技術(shù)：基於端口的虛擬局域網(wǎng)、基於MAC地址的虛擬局域網(wǎng)、基於第三層協(xié)議的虛擬局域網(wǎng)和基於策略的虛擬局域網(wǎng)?；抖丝趯?shí)現(xiàn)的VLAN

基於端口的VLAN是劃分虛擬局域網(wǎng)最簡單也是最有效的方法，這實(shí)際上是某些交換端口的集合，網(wǎng)路管理員只需要管理和配置交換端口，而不管交換端口連接什麼設(shè)備。屬於同一VLAN的端口可以不連續(xù)，同時(shí)一個(gè)VALN可以跨越多個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)。由於端口劃分是目前定義VLAN的最廣泛的方法，IEEE802.1Q規(guī)定了依據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)端口來劃分VLAN的國際標(biāo)準(zhǔn)?；禡AC地址的VLAN這種實(shí)現(xiàn)方式是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來劃分VLAN。這種劃分方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶物理位置移動(dòng)或端口改變時(shí)，不用重新配置VLAN?；兜谌龑訁f(xié)議的VLAN基於第三層的VLAN是採用路由器中常用的方法，即根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)路層地址或協(xié)議類型來劃分。儘管這種劃分是根據(jù)網(wǎng)路地址，但它不是路由，與網(wǎng)路層的路由毫無關(guān)係，所以沒有RIP、OSPF等路由協(xié)議，而是根據(jù)生成樹演算法進(jìn)行橋交換?；恫呗缘腣LAN

基於策略的VLAN是一種比較靈活有效的VLAN劃分方法。該方法的核心是採用什麼樣的策略。目前，常用的策略有：按MAC地址、按IP地址、按以太網(wǎng)協(xié)議類型、按網(wǎng)路應(yīng)用等。VLAN具有的優(yōu)點(diǎn)VLAN具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.控制網(wǎng)路的廣播風(fēng)暴採用VLAN技術(shù)，可將某個(gè)交換端口劃到某個(gè)VLAN中，而一個(gè)VLAN的廣播風(fēng)暴不會(huì)影響其他VLAN的性能。2.確保網(wǎng)路安全共用式局域網(wǎng)之所以很難保證網(wǎng)路的安全性，是因?yàn)橹灰脩舨迦胍粋€(gè)活動(dòng)端口，就能訪問網(wǎng)路。而VLAN能限制個(gè)別用戶的訪問，控制廣播組的大小和位置，甚至能鎖定某臺(tái)設(shè)備的MAC地址，因此VLAN能確保網(wǎng)路的安全性。3.簡化網(wǎng)路管理網(wǎng)路管理員能借助於VLAN技術(shù)輕鬆管理整個(gè)網(wǎng)路。例如需要為完成某個(gè)專案建立一個(gè)工作組網(wǎng)路，其成員可能遍及全國或全世界，此時(shí)，網(wǎng)路管理員只需設(shè)置幾條命令，就能在幾分鐘內(nèi)建立該專案的VLAN網(wǎng)路，其成員使用VLAN網(wǎng)路，就像在本地使用局域網(wǎng)一樣以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中，有關(guān)以太網(wǎng)的IEEE802.3組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)見表4.310M以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

1.10Base5組網(wǎng)技術(shù)

10Base5是IEEE802.3中最早定義的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，也叫粗纜以太網(wǎng)，因使用比較粗的同軸電纜而得名。10Base5的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為匯流排形，採用基帶傳輸?shù)姆绞?，無中繼器的情況下最遠(yuǎn)的傳輸距離可以達(dá)到500米。在粗纜以太網(wǎng)中，我們可以通過中繼設(shè)備將網(wǎng)路分為幾段，如圖4-6-1所示。為了減少衝突，保證網(wǎng)路性能，IEEE802.3規(guī)定了“5-4-3”原則：即最多使用4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接5個(gè)網(wǎng)段，其中只有3個(gè)網(wǎng)段可以連接結(jié)點(diǎn)，其餘的網(wǎng)段僅用作加長距離。此外，粗纜以太網(wǎng)中，相鄰收發(fā)器間的最小距離為2.5米，每段最多支持100個(gè)結(jié)點(diǎn)。因此，10Base5網(wǎng)路的最大長度為2.5公里，網(wǎng)路結(jié)點(diǎn)最多為300個(gè)粗纜以太網(wǎng)的物理連接器包括：同軸電纜、網(wǎng)卡、收發(fā)器以及收發(fā)器（AUI）電纜。10Base2組網(wǎng)技術(shù)10Base2以太網(wǎng)也叫細(xì)纜以太網(wǎng)，因其價(jià)格比較低廉故又被稱為“廉價(jià)網(wǎng)”。10Base2與10Base5具有相同的傳輸速率，同為匯流排形局域網(wǎng)。細(xì)纜以太網(wǎng)的特點(diǎn)是價(jià)格便宜且安裝比較簡單，但是傳輸距離比較短。在不帶中繼器的情況下網(wǎng)段的最遠(yuǎn)距離為185米。細(xì)纜以太網(wǎng)的連接部件包括：網(wǎng)卡（帶BNC頭）、細(xì)同軸電纜和BNC-T型連接器。在這種組網(wǎng)技術(shù)中，收發(fā)器電路被集成到網(wǎng)卡中，收發(fā)器接頭也被BNC-T型連接器取代，從而可以將站點(diǎn)直接連接到電纜上，取消了收發(fā)器電纜。除了遵循“5-4-3”原則外，10Base2還規(guī)定：兩個(gè)相鄰BNC-T型接頭之間的最小距離為0.5米，每段最多支持30個(gè)結(jié)點(diǎn)。因此，10Base2網(wǎng)路的最大長度為925米，網(wǎng)路結(jié)點(diǎn)最多為90個(gè)10BaseT組網(wǎng)技術(shù)繼10Base5和10Base2後，80年代後期又出現(xiàn)了10BaseT。10BaseT又稱雙絞線以太網(wǎng)，是一種傳輸介質(zhì)採用非遮罩雙絞線（UTP）的星型局域網(wǎng)。10BaseT的傳輸速率為10Mbps，站點(diǎn)到集線器（HUB）的最大距離為10