【第3章】局域网概述

  • 1. 本章目标
  • 2. 局域网与OSI参考模型
  • 3. 局域网与IEEE 802标准
    • 3.1 主要的IEEE 802标准
    • 3.2 数据链路层的两个子层
    • 3.3 LLC子层
    • 3.4 MAC子层
  • 4. 主要局域网技术简介
    • 4.1 以太网
  • 5. 本章总结
  • 6. 习题
  1. 局域网从20世纪70年代诞生，大体经过了以下4个发展阶段。
  2. 20世纪70年代的多种技术出现。
  3. 20世纪80年代的众多标准形成。
  4. 20世纪90年代的技术优胜劣汰。
  5. 21世纪高速而全面的技术更新。

局域网最重要的标准是IEEE802系列标准。

1. 本章目标

  1. 了解局域网的主要相关标准。
  2. 了解局域网与OSI模型的对应关系。
  3. 了解主要的局域网标准。
  4. 了解主要局域网的类型及其典型拓扑。

2. 局域网与OSI参考模型

局域网最主要的功能是在一个较小的物理范围内为计算机提高资源共享和通信服务。

  1. 大量资源共享需求决定了局域网应该是速度较高的。
  2. 众多计算机数量决定了局域网应该是多路访问（Multiple-access）的。

局域网技术主要对应：

  1. OSI参考模型的物理层和数据链路层。
  2. TCP/IP模型的网络接口层。

常见的局域网物理层标准有：

  1. 用于10Base-5的同轴粗缆（Thick Coaxial）和收发器（Transceiver）。
  2. 用于10Base-2的同轴细缆（Thin Coaxial）和BNC（Bayonet Neill-Conselman）接头。
  3. 用于10Base-T、100Base-TX和1000Base-T的双绞线和RJ-45接头。
  4. 用于各种以太网传输的光纤。
  5. 用于WLAN（Wireless LAN，无线局域网）的特定频段的无线电波。

常见的局域网数据链路层标准IEEE802系列

3. 局域网与IEEE 802标准

3.1 主要的IEEE 802标准

  1. 1980年2月IEEE成立了802工作组，制定了一系列的局域网和城域网标准，即通常所称IEEE 802系列标准。
  2. IEEE 802标准讨论范围限于可变长分组传输网络。
  3. IEEE 802标准系列定义了局域网和城域网的物理层和数据链路层规范，并不局限于局域网领域。

以下是主要的标准文档：

  1. IEEE 802.1 高层局域网协议（Higher Layer LAN Protocol）：包含局域网（Local Area Network，LAN）、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）和个域网（Personal Area Network，PAN）体系结构、网络管理、链路安全、与广域网的互连等方面。
  2. IEEE 802.2 逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）：定义了数据链路层的LLC子层。
  3. IEEE 802.3 以太网（Ethernet）：定义了CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问与冲突检测）媒体接入控制方式及相关物理层规范。
  4. IEEE 802.6 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）：定义了以采用1310nm光波、最高覆盖160km范围、速率达150Mbps的DQDB（Distributed Queue Dual Bus，分布式队列双总线）构建城域网的标准。
  5. IEEE 802.8 光纤（Fiber Optic）：定义了FDDI（Fiber Distributed DataInterface，光纤分布式数据接口）这种使用光纤介质的传递令牌的局域网标准。
  6. IEEE 802.11 无线局域网和网状网（Wireless LAN & Mesh）：定义了采用2.4GHz/3.6GHz/5GHz频段的WLAN网络的一组协议标准。

3.2 数据链路层的两个子层

IEEE 将局域网的数据链路层划分为以下两个子层：

  1. LLC（Logic Link Control，逻辑链路控制）
  2. MAC（Media Access Control，介质访问控制）

LLC：
实现与硬件无关的功能，比如流量控制，差错恢复等。

MAC：
提供LLC和物理层之间的接口。

不同局域网的MAC层不同，LLC层相同。

数据链路层的子层划分带来的优势：

  1. 硬件制造商可以设计制造各种各样的网络接口卡，以支持不同的局域网。（MAC层可以不一样）
  2. 可以提供接口相同的驱动程序以方便应用程序使用这些网络接口卡。（呈现给应用程序的驱动程序一样，LLC层相同）
  3. 这样最大的好处是：软件设计商无需考虑具体的局域网技术，只需利用标准的驱动程序接口即可。（不用考虑MAC层的不同，利用相同的驱动程序LLC）

3.3 LLC子层

  1. 数据链路层主要的功能之一：封装和标识上层数据（网络层及以上）。
  2. 这个功能由LLC层实现，IEEE 802定义了LLC子层，为所有IEEE 802系列标准共用。

LLC子层对网络层数据添加IEEE 802.2 LLC头进行封装：

  1. 为了区别网络层数据类型，实现多种协议复用链路，LLC用SAP（Service Access Point，服务访问点）标志上层协议。
  2. LLC包括两个服务访问点：
  3. SSAP（Source Service Access Point，源服务访问点）——标识发送方的网络层协议。
  4. DSAP（Destination Service Access Point，目的服务访问点）——标识接收方的网络层协议。
  5. SAP长度为1B，且仅保留其中6位用于标识上层协议，最多支持标识的协议数不超过26=32种
  6. IEEE发布了IEEE 802.2 SNAP（Sub Network Access Protocol）标准。
  7. SNAP也用LLC头封装网络层数据，但是扩展了LLC属性。
  8. 将SAP的值置为AA，而新添加了一个2B长的协议类型（Type）字段，从而可以标识更多的上层协议。

3.4 MAC子层

  1. 数据链路层的另一个主要功能是适应多种传输介质，并且在任何一种特定的介质上处理信道的占用、站点的标识和寻址问题。
  2. 由于物理介质不同，MAC子层为了适应多种介质，IEEE 802定义了多种标准。
  3. 如802.3、802.4等等。
  4. MAC层还负责对入站数据帧进行完整性校验。
  5. MAC子层使用MAC地址（也称为物理地址）标识每一节点。
  6. 通常发送方的MAC子层将目的计算机的MAC地址添加到数据帧上。
  7. 当此数据帧传递到接收方的MAC子层后，接收方检查该帧的目的地址是否与自己的MAC地址相匹配，如果匹配就留下，发送到上一层中，如果不匹配就抛弃。

4. 主要局域网技术简介

常见的局域网技术包括：

  1. 以太网（Ethernet）
  2. 令牌环（Token Ring）
  3. FDDI
  4. 无线局域网WLAN
    随着以太网带宽的不断提高和可靠性不断提升，令牌环和FDDI的优势已不复存在，渐渐地退出了局域网领域。

4.1 以太网

  1. 以太网由Xerox公司最早开发，在Xerox、DEC和Intel公司的推动下形成了DIX（Digital/Intel/Xerox）标准。
  2. 1985年，IEEE 802委员会吸收以太网为802.3标准，并对其进行了修改。

以太网标准和802.3标准的主要区别：

  1. 以太网标准只描述了使用50Ω同轴电缆、数据传输速率为10Mbps的总线局域网，而且以太网标准包括ISO数据链路层和物理层的全部内容。
  2. IEEE 802.3标准只定义了ISO参考模型中的数据链路层的MAC子层和物理层，而数据链路层的LLC子层由IEEE 802.2描述。


以太网冲突检测机制：

  1. 最初的一台网是多台计算机通过一根共享的同轴电缆进行连接。（如上图）
  2. 随后又逐渐扩展到包括双绞线的多种共享介质上。
  3. 对于这种多台计算机共享一根总线的通信方式，必须使用某种冲突避免机制，以协调介质的使用。
  4. 以太网通常采用CSMA/CD机制来检测冲突。

以太网设备：

  1. 最初使用同轴电缆形成总线型拓扑
  2. 随即出现了用集线器（HUB）实现的星型结构。
  3. 用网桥（Bridge）实现的桥接形式结构。
  4. 现在出现了用以太网交换机（Switch）实现的交换式以太网。

以太网的带宽和速率也在不断提升。

冲突域、广播域

冲突域

  1. 冲突域是在同一个网络上两个设备同时进行传输则会产生冲突；
  2. 在网路内部数据分组所产生与发生冲突的这样一个区域称为冲突域，
  3. 所有的共享介质环境都是一个冲突域，在共享介质环境中一定类型的冲突域是正常行为。

简单一点说，就是共享一根线进行通信的属于冲突域；冲突域是1层，物理层的概念；一般来说总线型和星型的拓扑结构属于同一个冲突域；好比一座独木桥，HostA要用来发送信息，HostB就不能用来发送信息。
集线器属于同一个冲突域。

广播域
集线器（Hub）设备不能识别MAC地址和IP地址，对接收到的数据以广播的形式发送，它的所有端口为一个冲突域同时也为一个广播域，如图所示。
交换机设备具有MAC地址学习功能，通过查找MAC地址表将接收到的数据传送到目的端口，相比于集线器，交换机(Switch)可以分割冲突域，它的每一个端口相应的称为一个冲突域。

交换机虽然能够分割冲突域，但是交换机下连接的设备依然在一个广播域中，当交换机收到广播数据包时，会在所有的设备中进行传播，在一些情况下会导致网络拥塞以及安全隐患，如图所示。为了避免因不可控制的广播导致的网络故障风险，通信网络中使用路由器（Router）设备来分割广播域。

相比于交换机，路由器并不通过MAC地址来确定转发数据的目的地址。路由器工作在网络层，利用不同网络的ID号（IP地址，又称为网络地址、协议地址）来确定数据转发的目的地址。MAC地址通常由设备硬件出厂自带不能更改，IP地址一般由网络管理员手工配置或系统自动分配。路由器通过IP地址将连接到其端口的设备划分为不同的网络（子网），每个端口下连接的网络即为一个广播域，广播数据不会扩散到该端口以外，因此我们说路由器隔离了广播域，

5. 本章总结

  1. 局域网技术主要对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层，也即TCP/IP模型的网络接口层。
  2. 局域网最重要的标准是IEEE 802标准
  3. 局域网的数据链路层划分为LLC和MAC两个子层
  4. 主要的局域网类型有以太网、令牌环网、FDDI、WLAN等

6. 习题

【第3章】局域网概述相关推荐

  1. 计算机网络（谢希仁第八版）第一章：概述

    1.计算机网络在信息时代的作用 三网:电信网络,有线电视网络,计算机网络. 三网融合:由于涉及多方面的利益和行政管辖权的问题,目前没有实现. Internet(译名:因特网,目前使用最广泛的译名为:互 ...

  2. 计算机基础 第一章 计算机网络概述 知识点总结

    第一章    计算机网络概述 计算机网络:计算机技术和通信技术紧密结合的产物:把分布在不同地理位置的计算机.终端,通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络软件(网络通信协议,信息交换方式及网络操作 ...

  3. 计算机网络将分布在不同位路上的独立,第一章 计算机网络概述练习题及答案...

    第一章--计算机网络概述 一.填空题 1.计算机网络的网络资源包括________.________和________. 2.1969年12月,Internet的前身________的投入运行,标志着 ...

  4. 算法设计与分析第1章 算法概述

    第1章 算法概述(穷举算法) 重要人物:Alan Turing(图灵机).Donald Knuth(TEX系统) 算法:解决问题的一种方法或一个过程 特性:有穷性(Finiteness).确定性(De ...

  5. 第一章 MongoDb概述

    版本修改历史 版本 修改内容 修改人 日期 1.0 创建文档 李乐 2010-6-30 第一章 MongoDb概述 集文档数据库,键值对存储和关系型数据库的优点于一身. MongoDB (名称来自&q ...

  6. 《VMware Virtual SAN权威指南》一第1章 VSAN概述

    第1章 VSAN概述 本章将把你带入软件定义的数据中心(SDDC)的世界,不过我们将主要关注存储方面.本章首先讨论软件定义的数据中心的基本前提,随后深入到软件定义的存储的概念及其相关的解决方案,例如服 ...

  7. IT项目管理总结：第一章 项目管理概述

    第一章 项目管理概述 使用项目管理的好处 –更好地控制财力.物力和人力资源 –改进客户关系 –缩短开发时间 –降低成本和提高生产率 –提高质量和可靠性 –更大的边际利润空间 –更好的内部协调 –积极影 ...

  8. 第1章 数据分析概述

    <Python数据分析基础教程>学习笔记. 第1章 数据分析概述 1.1 数据的性质 1.1.1 数据的概念 所谓数据就是描述事物的符号,是对客观事物的性质.状态和相互关系等进行记载的物理 ...

  9. 《Web安全之机器学习入门》一 第3章 机器学习概述

    第3章 机器学习概述 机器学习的概念非常多,从有监督到无监督,从聚类到回归,从浅层学习到深度学习,从准确率到召回率,它们究竟是什么意思呢?本章将介绍最主要的几个概念.不少机器学习初学者甚至包括业内老司 ...

最新文章

  1. 思科路由器MTU及ip tcp adjust-mss测试
  2. dfs时间复杂度_一文吃透时间复杂度和空间复杂度
  3. Python sqrt() 函数
  4. 1526B. I Hate 1111
  5. 微软引入linux内核,微软内部已在讨论Linux内核中加入exFAT的可能性
  6. OBJECTPROPERTY函数使用
  7. linux流量管家安装失败,解决Linux流量统计软件vnstat安装后无法统计流量的问题...
  8. Bootstrap-1
  9. mysql undo损坏_当数据库没有备份，redo或undo损坏
  10. matlab 平滑曲线连接_【小微技能】：数学建模比赛中MATLAB的实用技巧
  11. 大数据统计分析架构-netty部分
  12. 背景图片虚化的效果的css样式的实现
  13. u盘制作启动盘后容量变小
  14. 小麦苗的常用代码--常用命令（仅限自己使用）--下
  15. 太牛了！某大佬程序猿北漂16年，从睡天桥到身价数千万，衣锦还乡重庆住豪宅！...
  16. 图文结合，手把手教你ubuntu18-live-server-amd64服务器版的安装、配置静态ip以及换源
  17. $(this) 自己、兄弟姐妹、长辈、长辈的兄弟姐妹增加/删除class
  18. OpenNI开源框架
  19. DiDi for Android协议分析
  20. 基于51单片机直流电压电流表设计LCD1602液晶仿真资料DIY电子制作

热门文章

  1. 写一个矩阵相乘的函数
  2. CA(证书颁发机构)
  3. 海龟作图python小猪佩奇_python海龟做图20秒完成小猪佩奇，附源码！
  4. 129、易燃气体的分级
  5. 自动驾驶研究生就业如何,自动驾驶的研究方向
  6. 长短信实现系列之电信SMGP3.0
  7. icloud有linux客户端吗,icloud drive：Windows 版 iCloud 客户端在哪下载
  8. JavaScript学习 第一周
  9. 又一家中国IC进军IPO：年出货上亿颗，在做Type-C 8K芯片
  10. 从杉数到滴滴——未入门算法工程师工作日记（快手篇）