网络工程实战详解 张敏波 陈畅 吴细花 编著 成奋华校审 第7章 局域网高级组网技术

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1、第7章局域网高级组网技术【本章要点】●局域网技术基础●高速以太网技术●网络交换技术●无线局域网技术及应用●工业以太网技术及应用●典型局域网组建实战7.1局域网技术基础7.1.1局域网的概念和特点1．局域网的定义局域网（LocalAreaNetwork，简称LAN）是在小型计算机与微型机上大量推广使用之后逐步发展起来的一种使用范围最广泛的网络，指在某一区域内由多台计算机互联组成的计算机网络。它一般用于短距离的计算机之间数据、信息的传递，属于一个部门或一个单位组建的小范围网络，其成本低、应用广、组网方便、使用灵活，深受用户欢迎，是目前

2、计算机网络发展中最活跃的分支。如图所示为一个典型的局域网实例。2．局域网的主要技术特点局域网与广域网（WAN）不同，它一般限制在一定距离区域内。一般所说的局域网是指以微机为主组成的局域网，具有以下主要特点：（1）通信速率较高。局域网络通信传输率为每秒百万分比特（Mbps），从10Mbps、100Mbps到1000Mbps，随着局域网技术的进一步发展，目前正在向着更高的速度发展（例如655Mbps的ATM及10GMbps的万兆以太网等）。（2）通信质量较好，传输误码率低，误码率通常在10-12—10-8之间。（3）通常属于某一部门、

3、单位或企业所有。（4）支持多种通信传输介质。根据网络本身的性能要求，局域网中可使用多种通信介质，例如电缆（细缆、粗缆、双绞线）、光纤及无线传输等。（5）局域网络成本低，安装、扩充及维护方便。一般使用价格低而功能强的微机作为LAN网上的工作站。LAN的安装较简单，可扩充性好，尤其在目前大量采用以交换机为中心的星型网络结构的局域网中，扩充服务器、工作站等十分方便，某些站点出现故障时整个网络仍可以在正常工作。3．局域网的分类局域网可以按多种方法进行分类，由于决定局域网特性的主要技术因素为网络拓扑结构、传输介质与介质访问控制方法，因此常用

4、的分类方法有如下几种：（1）按网络拓扑结构分类。局域网可分为星型、总线型和环型局域网络等。目前常用有星型和总线型局域网。提示：计算机网络拓扑结构类型及选型在第1章有介绍。（2）按通信网络传输介质分类。局域网可分为双绞线局域网、同轴电缆局域网、光纤局域网和无线局域网等。目前常用的是双绞线局域网。提示：网络通信传输介质在第4章有介绍。（3）按介质访问控制方法分类。介质访问控制方法提供传输介质上网络数据传输控制机制。按不同的介质访问控制方式局域网可分为以太网、令牌环网和令牌总线网等。目前常用的是以太网。（4）按网络使用的技术分类。如以太

5、网、ATM网、快速以太网、FDDI网、工业以太网等。7.1.2媒体接入控制技术1．CSMA/CD协议以太网的媒体接入控制方式使用了载波监听多路访问／冲突检测协议，即CSMA/CD协议，解决站点对共享总线的访问。CSMA/CD是一种随机争用型的访问控制协议，由“载波监听多路访问”和“冲突检测”两部分组成。当一个节点要发送数据时，先监听信道上有没有信号在传输，这个过程称为载波侦听。同时有多个节点在监听信道和发送数据的情况称为多路访问。当一个要发送数据的节点监听到信道空闲时，它就可以发送数据了，那么当它监听到信道忙时，它该怎么办呢？通常

6、采用以下两种办法：（1）继续监听下去，一直到发现信道空闲时，立即发送数据。这种方法称为坚持型的载波侦听多路访问。（2）延迟一个随机时间，然后再监听，不断重复上述过程，直到发现信道空闲，立即发送数据。这种方法称为非坚持型的载波侦听多路访问。当监听到信道空闲时，有两个以上的节点同时向信道发送数据，则会发生冲突。另一种情况是节点甲监听到信道空闲时，节点乙已经发送了数据，只是该数据信号还没有到达节点甲，此时，如果甲又发送了数据，则也会发生冲突。概括地说，采用CSMA/CD方法发送数据时是按照以下4个步骤进行的，如图所示。（1）如果网络上共

7、享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等待。（2）在发送开始后一段时间Ｔ内，监听总线，判断是否有冲突。（3）如果在Ｔ时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使用权，停止监听，继续发送信息，直至传输结束。（4）如果检测到冲突，则停止发送，并发出一个阻塞信号，经过一个随机长度的时间段后，再从新开始步骤（1）。提示：可以用“十六”字来简述CSMA/CD工作原理：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。2．令牌环令牌环（TokenRing）由许多环接口(干线耦合器)通过点到点线路连接而成的。每个比特到达接口后，先复制到1比特缓冲区中，然后再重新

8、输出到环上，在输出到环上之前，比特将被检查并可能被修改，这个过程造成了每个接口处1比特延迟。在令牌环网中，当所有站点都空闲时，一种特殊的比特格式---令牌，它总在绕环运行。当一个站点要想发送一帧时，必须抓住令牌，并在传输帧前将令牌从环中删除。令牌传