第6章 局域网

　　本章介绍计算机局域网体系结构、介质访问控制方法，并详细介绍以太网的发展及各种不同的以太网。最后介绍目前比较成熟运用的一些高速局域网技术。本章的难点是理解介质访问控制方法。“以太网”考核要求为“综合应用”层次，其他为“领会”层次。(本章为次重点章节。)

　　1、局域网概述

　　LAN,主要特征是短距离工作的网络，特点：a、范围有限，用户个数有限，仅用于办公室、工厂、学校等内部网络。b、高传输速率和低误码率。c、传输介质较多，既可用通信线路(如电话线)，又可用专门的线路(如同轴电缆，光纤，双绞线等)。 e、局域网侧重共享信息的处理，广域网侧重共享位置准确无误及传输的安全性。决定局域网特征的主要技术：连接各种设备的拓扑结构、数据传输形式、介质访问控制方法。

　　IEEE 802标准：遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两层：物理层和数据链路层的功能及与网络层的接口服务、网际互联有关的高层功能，但把数据链路层分为逻辑链路控制LLC子层、介质访问控制MAC子层，使数据链路功能中与硬件有关的部分和硬件无关的部分分开，降低研制互联不同类型物理传输接口数据设备的费用。

　　IEEE 802标准系列：

　　· IEEE 802.1A 概述和系统结构。 IEEE 802.1B 网络管理和网际互联。

　　· IEEE 802.2 逻辑链路控制。

　　· IEEE 802.3 CSMA/CD总线访问控制方法及物理层技术规范。

　　· IEEE 802.4 令牌总线访问控制方法及物理层技术规范。

　　· IEEE 802.5 令牌环网访问控制方法及物理层规范。

　　· IEEE 802.6 城域网访问控制方法及物理层技术规范。

　　· IEEE 802.7 宽带技术。

　　· IEEE 802.8 光纤技术。

　　· IEEE 802.9 综合业务数字网(ISDN)技术。

　　· IEEE 802.10 局域网安全技术。

　　· IEEE 802.11 无线局域网。[NextPage]

　　2、介质访问控制方法

　　本节介绍CSMA/CD、令牌总线、令牌环网三种常用的局域网的介质访问控制方法。

　　CSMA：即载波监听多路访问技术。控制方案：先听后发，工作站在每次发送前，先侦听总线是否空闲，如发现已被占用，便推迟本次的发送，仅在总线空闲时，才发送信息。介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间，与帧长成正比，与传播时间成反比。三种退避算法：a、不坚持CSMA，发送信息前先侦听总线，如果介质空闲则发送，介质是忙的，等待一段随机时间重复上述步骤。b、1-坚持CSMA，如果介质空闲则发送，介质是忙的，继续监听，直到空闲，立即发送，如果发生冲突，则等待一段随机时间重复上述步骤。c、P-坚持CSMA，是一种折衷的算法，如果介质空闲则以P的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位，如果介质是忙的，继续监听直到空闲，重复第一步。在此算法中要注意P值的大小为 N*P〈1 ，P值过小，通道利用率会大大降低，过大则冲突不可避免。

　　CSMA/CD 载波监听多路访问/冲突检测：为提高总线的利用率的一种CSMA改进方案。方法：使各站点在发送信息时继续监听介质，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线发一串阻塞信号，通知总线上的各站点冲突已发生。二进制指数退避算法：重发时间均匀分布在0～T BEB 之间，T BEB =2 i-1 (2a)，a为端-端的传输延迟，i为重发次数。该式表明，重发延迟将随着重发次数的增加而按指数规律迅速地延长。

　　令牌环：令牌环网内设置一个令牌在循环传送，任何站点仅在令牌通过该站，获得令牌后，将令牌从空的标志该为满的标志，接着才能将信息发到环路上。故令牌环在重负载时效率较高。令牌环采用分布式的优先级调度算法来支持站点的优先访问，使用三个二进制位提供八级优先级。

　　令牌总线：在物理总线上建立一个逻辑环，每个站都有一个唯一的标识号，这些标识号都是有序的，每个站除记住自己的标识号外，还知道它的前站和后站的标识号，最后一个站号和第一个站号相连，这样就形成了一个逻辑环。和令牌环一样，在令牌总线中的站点只有获得令牌才能发送信息。

　　3、以太网

　　以太网是最早的局域网，也是目前最常见、最具有代表性的局域网。它的核心思想是使用共享的公共传输信道，来源于夏威夷大学的ALOHA无线网络。最早的以太网是由美国施乐公司(Xerox)建立的，其灵感来自“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”，这也是“以太网”的名字的由来。以太网逐步标准化后形成了802.3协议规范。(书表6.1 以太网标准的发展，请注意各标准的传输速度、网段/长度、拓扑结构、介质)

　　粗缆以太网 10BASE-5：含义：10表示信号的传输速率为10Mb/s，BASE表示传输的是基带信号。5表示每段电缆的最大长度为500m。网络组成：网卡、中继器、收发器、收发器电缆、粗缆(50欧姆、0.4英寸的同轴电缆)、N系列阴连接器、N系列桶型连接器、N系列端接器。5-4-3-2-1网络标准：5-最多有5个网段且干线总长最大为2469m。4-最多连4个中继器。 3-其中3个干线段上连工作站，一个干线最多100个工作站，中继器相当于一个工作站，干网的每一端均需50欧姆的端界器，其中一个必须接地。2-有两个网段只用来扩长而不连任何工作站，1-由此组成一个局域网，工作站到收发器最大距离50m，收发器最小间距2.5m

　　细缆以太网 10BASE-2：与粗缆以太网比，连接站点不需要使用收发器，但干线的长度只有910m。网络组成及网络标准与粗缆以太网略有区别。

　　细/粗同轴电缆混合网络：使用的硬件与各自单独进行网络连接时所用的网络硬件相同，只是需要一种细/粗同轴电缆转换器 。网络最大长度：收发器为3Com情况下3.28X+Y<1000m，收发器为其他型号情况下：3.28X+Y<500m。(X为细缆的最大长度，Y为干线电缆的最大长度)

　　双绞线以太网 10BASE-T：IEEE 10Mb/s基带双绞线标准。网络组成：网卡、集线器、双绞线、分线模块连接电缆。网络标准：使用非屏蔽双绞线，使用RJ-45连接器，1、2针用于发送，3、6针用于接收，从收发器到集线器的距离最大100m，无需使用网桥在网络上连接最多1023个工作站。

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　　4、高速网络技术

　　交换式以太网：以常规以太网络为基础，为每个节点提供了专用的以太网连接，在网段上确保10Mb/s的传输性能。交换式以太网的优点：a、交换式以太网保留现有以太网的基础设施。 b、以太网交换机具有各类广泛的应用。c、以太网交换技术是基于以太网的，而以太网又早为人们所熟悉。缺点：交换机只能为每个端口提供10Mb/s的最大通信量。

　　100BASE-T：快速以太网，将10Mb/s以太网经过改进后在100Mb/s下运行的一种快速以太网，因此也是一种共享介质技术。网络标准：3-2-1规则，即1个高速共享网络内，最多用2个高速集线器，两集线器或交换机之间的电缆长度不超过5m，从集线器或交换机到工作站的非屏蔽双绞线最长为100m。

　　FDDI光纤分布式数据接口：采用光纤作传输介质、令牌访问的方式、反向旋转的双环拓扑结构及100Mb/s的数据传输速率。采用多模光纤时，两个节点最大距离为2km，支持500个站点，整个环长200km，若使用双环，每个环最大距离为100km。

　　ATM异步传输模式：基于信元的交换或交换访问，利用固定长度的信元(53字节)在网络上传送信息。ATM技术特点：a、带宽灵活可变。 b、交换机对端点速率可适应性调整。c、固定长信元面向连接。d、无链路出错控制和流控制。e、设备较昂贵，且标准未完全确定。

　　千兆位以太网标准：允许以1000Mb/s的速度进行半双工和全双工操作;使用802.3以太网帧格式;使用CSMA/CD访问方式;使用10BASE-T和100BASE-T技术。

　　5、结构化布线

　　布线系统指在一个楼或楼群中的通信传输网络,这个网络连接所有的数字设备，并能连接语音等模拟信号设备。结构化布线是指建筑群内的线路布置标准化、简单化，它是一套标准的集成化分布式布线系统。结构化布线系统组成：室外子系统、管理区子系统、垂直子系统、设备子系统、水平子系统及室内子系统六大部分。