计算机网络与通信 申普兵 第5章 局域网技术

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1、第5章局域网技术局域网的基本概念5.1媒体访问控制技术5.2IEEE802.2LLC层5.3IEEE802局域网5.4虚拟局域网5.7无线局域网5.6局域网组网方案5.8高速局域网5.5【本章内容简介】局域网的特征主要由拓扑结构、传输介质和介质接入控制技术三个因素确定。本章通过对局域网的基本概念、局域网的参考模型、IEEE802标准、局域网拓扑结构、传输介质和介质接入控制技术的学习，介绍几种常见的局域网和局域网组网方案。【本章重点难点】重点是介质访问控制技术和以太网。难点是各种局域网MAC帧结构和局域网组网方案。5.1局域网的基本概念5.1.1局域网的概念与特点1．局域网

2、的概念局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是将局部范围内的各种通信设备互连在一起实现相互间数据传输和资源共享的通信网络。局域网的特征是：覆盖范围小，从几十米到几公里；传输速率高，从10Mbit/s～1000Mbit/s；误码率低，约10−8～10−11。局域网中的通信设备包括计算机、终端和各种外围设备等。局域网是一个自治网，由所属单位管理。2．局域网分类按网络转换方式的不同，局域网可分为共享介质局域。共享介质局域网是网络中所有的节点共享一条传输介质。网和交换局域网。交换局域网是把交换机作为核心部件。按网络资源管理方式不同，局域网可分为对等局域网和非对等局域网

3、。按传输技术的不同，局域网分为基带局域网和宽带局域网。基带局域网采用数字信号的基带传输技术，采用曼彻斯特编码的基带信号。宽带局域网的传输介质是宽带同轴电缆，并采用模拟信号的频分多路复用技术。按局域网采用的物理层和介质访问控制子层协议不同，局域网主要分为以太网（Ethernet）、令牌环网（TokenRing）和令牌总线网（TokenBus）。按网络物理拓扑不同，局域网可分为总线型拓扑（Bus）、环型拓扑（Ring）、星型拓扑（Star）。3．局域网的拓扑结构（1）总线型拓扑（Bus）图5.1总线型拓扑总线型局域网的优点如下。通信成本最省。总线的无源操作和系统的分布控制，保

4、证了网络的高度可靠性。采用广播式通信方式无转接节点，具有单跳传输系统的短传输时延特性，为实时的通信或控制业务提供了物理基础。总线结构局域网的主要缺点如下。网络覆盖范围受到限制。信道是网络的唯一公共部件，信道的故障（匹配器损坏、引入干扰、缆线断裂，等等）将导致整个网络失效，完全瘫痪。广播式竞争型多址通信协议不利于网络业务量的增加。（2）环型拓扑（Ring）图5.2环型拓扑环型结构局域网的主要优点如下。网络接入控制及其接口部件比较简单。由于网络操作是分布式且非竞争型的，所以对于信道资源（系统容量）的分配比较公平。网络的性能比较稳定，能承受较重的负荷。环型结构局域网的主要缺点如

5、下。为保证环内信号单向传输，每个节点的环接器必须是有源部件。环内需要设置对令牌进行管理的控制装置。环型网络的扩充不如总线网容易。（3）星型拓扑（Star）图5.3星型拓扑星型结构局域网具有如下优缺点。集中控制有利于将各工作站送来的数据流进行汇集，然后与别的网络互连，连接方便和经济。中心节点交换机是关键设备，要求有备份机或双机运行。4．局域网的介质接入控制技术局域网中的介质接入控制（Medium-AccessControl）方式可分为以下三类。（1）固定接入类（2）集中控制接入类（3）分布控制接入类5.1.2局域网的参考模型局域网参考模型和OSI/RM相比，只相当于OSI/

6、RM的最低两层。图5.4局域网参考模型与OSI参考模型对比关系5.1.3IEEE802标准图5.5IEEE802各分委员会的结构图802.1——局域网体系结构，网络互连，网络管理寻址等。802.2——通用的LLC子层规范。802.3——CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范。802.4——令牌总线网访问控制方法和物理层技术规范。802.5——令牌环网访问控制方法和物理层技术规范。802.6——城域网访问控制方法和物理层技术规范。802.7——宽带技术访问控制方法和物理层技术规范。802.8——FDDI访问控制方法和物理层技术规范。802.9——综合话音数据局域网。80

7、2.10——可互操作的局域网安全规范。802.11——无线局域网访问控制方法和物理层技术规范。802.12——新型高速局域网访问控制方法和物理层技术规范。局域网的链路层有两种不同的帧：LLC帧和MAC帧。图5.6LLCPDU和MACPDU的关系5.2媒体访问控制技术媒体访问控制（MAC）技术是解决如何把信道资源分配给网络节点使用的问题。在局域网中，普遍采用多个通信实体共享一条公共信道的方法来实现同时多对实体间的通信，即所谓“信道多址接入技术”。接入信道的目的，是为了建立通信实体之间的数据链路连接。常见的接入技术有，ALOHA技