第第44章章局域网工作原理局域网工作原理本章学习要求：了解：局域网的技术特点了解：局域网拓扑结构的类型与特点了解：IEEE802参考模型与协议的基本概念掌握：共享介质局域网的工作原理掌握：高速局域网的工作原理掌握：交换式局域网的工作原理了解：虚拟局域网的工作原理了解：无线局域网的工作原理4.1局域网的技术特点局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园等有限范围内的计算机连网的需求；局域网提供高传输速率（10～1Gbps）、低误码率的传输环境，传输速率达10Gbps的局域网在发展中；决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法；从介质访问控制方法的角度，局域网可分为两类：共享介质式局域网与交换式局域网。4.2局域网拓扑结构类型与特点4.2.1总线型拓扑结构总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线的传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；所有结点可以通过总线以“广播”方式发送数据，因此出现“冲突”不可避免，“冲突”会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC，MediumAccessControl）问题。总线总线结点(a)物理结构(b)拓扑结构结点结点结点结点结点结点结点结点结点总线型局域网的拓扑结构介质访问控制方法需要解决：该哪个结点发送数据？发送时会不会出现冲突？出现冲突怎么办？总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易；易于扩展，可靠性较好。总线结点结点结点结点结点冲突4.2.2环型拓扑结构(a)物理结构结点结点结点结点(b)拓扑结构结点结点结点结点4.2.3星型拓扑结构结点结点结点结点中央结点结点结点结点结点中央结点(a)物理结构(b)拓扑结构4.3局域网与IEEE802参考模型4.3.1局域网的发展历史以太网（Ethernet）令牌总线网（TokenBus）令牌环网（TokenRing）4.3.2IEEE802参考模型的演变IEEE802委员会为局域网制定一系列标准，它们统称为IEEE802标准IEEE802.1标准：定义局域网体系结构与网络互联等基本功能；IEEE802.2标准：定义逻辑链路控制（LLC）子层功能与服务；IEEE802.3～IEEE802.16标准：定义不同介质访问控制技术的相关标准。目前，应用最多与正在发展的IEEE802标准IEEE802.3标准：定义Ethernet的CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层标准；IEEE802.11标准：定义无线局域网访问控制子层与物理层标准；IEEE802.15标准：定义近距离个人无线网络访问控制子层与物理层标准；IEEE802.16标准：定义宽带无线网络访问控制子层与物理层标准。IEEE802与OSI参考模型的对应关系OSI参考模型IEEE802参考模型逻辑链路控制(LLC)子层介质访问控制(MAC)子层物理层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层4.4以太网的工作原理4.4.1以太网的介质访问控制方法以太网的核心技术是随机争用型的介质访问控制方法带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）方法CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。CSMA/CD的工作原理总线总线结点3结点1(a)物理结构(b)拓扑结构结点2结点1结点4结点5结点2结点3结点4结点5广播广播4.4.2以太网帧的基本结构帧（Frame）是以太网中数据传输的基本单位，通常称为以太网MAC帧；发送结点在数据的前后添加特殊字符构成帧，这些特殊字符是帧头与帧尾。前导码(7B)目的地址(2B/6B)数据(46B～1500B)帧校验字段(4B)源地址(2B/6B)类型(2B)帧前定界符(1B)以太网的MAC地址08-01-00-2A-10-C31100001100010000001010100000000000000001000010004.5高速局域网的工作原理4.5.1高速局域网的研究方法传统局域网技术建立在“共享介质”基础上，典型的介质访问控制方法是CSMS/CD与Token；介质访问控制方法用来保证每个结点能“公平”地使用公共传输介质；每个结点平均能分配的带宽随着结点数的不断增加而急剧减少；网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络传输延迟将会增长，网络服务质量将会下降。高速局域网的研究方法第一种方案：提高Ethernet的数据传输速率：10Mbps→100Mbps→10Gbps；第二种方案：将一个大型局域网划分...
