管理學院信息管理系肖潔計算機網絡原理與應用第4章計算機局域網學習目標

了解局域網的基本概念掌握局域網的介質訪問控制方法了解傳統以太網技術一、局域網概述1、局域網的特性：局域網屬于某一組織機構所有。如一個工廠、學校、企事業單位等內部網絡，因此LAN的設計、安裝、使用等均不受公共網絡的束縛。局域網覆蓋范圍有限，通常在數百米至數公里之內。局域網具有較高的數據傳輸速率，一般在1-100Mbps之間。目前已出現速率高達10000Mbps的局域網。具有較低誤碼率。局域網采用短距離基帶傳輸，可以使用高質量的傳輸媒體，出現差錯的機會少，可靠性高。局域網容易組裝、組建和維護，具有較好的靈活性。2、決定局域網特性的三方面技術：（1）傳輸介質（2）拓撲結構一個網絡的拓撲結構是指它的各個節點互聯的方法。

總線網、星狀網、環狀網、樹狀網（3）媒體訪問控制技術局域網的信道是廣播信道，而信道可以使用不同的傳輸媒體，因此引出多種媒體訪問控制技術，如：

載波偵聽、多路訪問/沖突檢測技術、令牌環控制技術、令牌總線控制技術和光纖分布式數據接口技術等。3、IEEE802參考模型：（1）物理層的主要功能實現比特流的傳輸與接收；為進行同步用的前同步碼的產生與刪除；信號的編碼與譯碼；規定了拓撲結構和傳輸速率。（2）媒體訪問控制MAC子層的主要功能發送時將上層交下來的數據封裝成幀進行發送，接收時對幀進行拆卸，將數據交給上層；實現和維護MAC協議；進行比特差錯檢查與尋址。（3）邏輯鏈路控制LLC子層的主要功能建立和釋放數據鏈路層的邏輯連接；提供與上層的接口（即服務訪問點）；給LLC幀加上序號；差錯控制。IEEE已經公布的局域網主要的標準：IEEE802.1：綜述局域網的尋址機制體系結構和網際互連。IEEE802.2：定義邏輯鏈路控制子層（LLC）的功能與服務。IEEE802.3：描述CSMA/CD介質訪問協議及采用該協議的廣播式局域網的物理層規范。IEEE802.4：描述TokenBus介質訪問協議及采用該協議的總線局域網的物理層規范。IEEE802.5：描述TokenRing介質訪問協議及采用該協議的環型局域網的物理層規范。IEEE802.6：關于城域網的分布式隊列雙總線DQDB（DistributedQueueDualBus）的標準等。IEEE802.7：描述寬帶技術進展。IEEE802.8：描述光纖技術進展。IEEE802.9：描述語音和數據綜合局域網技術。IEEE802.10：描述局域網的安全與解密問題。IEEE802.11：描述無線局域網技術。IEEE802.12：描述用于高速局域網的介質訪問方法及相應的物理層規范。二、局域網的媒體訪問控制方法

—CSMA/CD和IEEE802.3標準

CSMA/CD是一種采用爭用的方法來決定對媒體訪問權的協議，這種爭用協議只適用于邏輯上屬于總線拓撲結構的網絡，CSMA/CD是廣播式局域網中最著名的介質訪問協議。可簡單概括如下：先聽后說邊說邊聽強化碰撞延遲一隨機時間，重復這一過程，直到某一極限值（一般為16）時，放棄這項信息的發送。1、載波監聽多路訪問(CSMA)------先聽后說

（1）CSMA控制方案①一個站要發送，首先需監聽總線，以確定共享介質上是否存在其他站的發送信號。②如果介質是空閑的，則可以發送。③如果介質是忙的，則等待一定間隔后重試。

（2）三種類型CSMA

①非堅持的CSMA如果介質是空閑的，則立即發送。如果介質是忙的，等待一段隨機時間再嘗試。

②1-堅持的CSMA如果介質是空閑的，則立即發送。如果介質是忙的，則繼續監聽，直到介質空閑，立即發送。如果沖突發生，則等待一段隨機時間后再偵聽。

③P-堅持的CSMA

如果介質是空閑的，則以P的概率發送，而以（l-P）的概率延遲一個時間單位。時間單位等于最大傳播延遲的兩倍。如果介質是忙的，則繼續監聽，直到介質空閑后以概率P發送。2、CSMA/CD(帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問)

沖突檢測的基本思想：站點一邊將信息輸送到共享介質上，一邊從共享介質上接收信息，然后將發送的信息和接收的信息進行按位比較。如果兩者一致，說明沒有沖突；如果兩者不一致，則說明發生了沖突。------邊說邊聽一旦檢出沖突后，發送站點就停止發送已開始發送的幀，不必將很長的數據幀全部發完，并向總線發送一串阻塞信號，讓總線上其他各站均能感知沖突已經發生。沖突檢測可及早地釋放共享介質，提高信道利用率。------強化碰撞3、沖突退避算法二進制指數算法

站要求發送有載波？發送一幀信息有沖突？收到ACK？發出阻塞信號放棄發送，另作處理延時處理一次發送結束沖突>16？有錯重發NNYNNYYY偵聽CSMA/CD發送過程4、以太網(Ethernet)IEEE802.3規定了物理媒體命名方法：

IEEE802.3X

TYPE-YNAME其中X表示數據傳輸速率TYPE表示信號的傳輸方法Base指基帶傳輸Broad指寬帶傳輸Y表示網段長度或傳輸媒體的特征5指粗同軸電纜，每一段電纜的最大長度為500m2指細同軸電纜，每一段電纜的最大長度為200m（實際上是185m）T指雙絞線F指光纖NAME是局域網名稱例如：IEEE802.3100BASE-TEthernet表示100Mbps傳輸速率、使用基帶傳輸、支持5類雙絞線的以太網。5、以太網的四種類型（1）10Base2網絡總線拓撲，基帶傳輸，速率10Mbps，細同軸電纜（2）10Base5網絡總線拓撲，基帶傳輸，速率10Mbps，粗同軸電纜（3）10BaseT網絡星狀拓撲，基帶傳輸，速率10Mbps，雙絞線（4）100BaseX網絡星狀拓撲，基帶傳輸，速率100Mbps100BaseTX：5類UTP或STP（2對）100BaseT4：3，4，5類UTP（4對）100BaseFX：2對光纖

三、局域網的媒體訪問控制方法

—令牌環（TokenRing）訪問控制

和IEEE802.5標準

1、令牌環網結構令牌環是由環接口（干線耦合器、轉發器）及一段點到點鏈路連接而成的環，工作站連接到環接口上。介質是共享的但非廣播的。環網的結構示意圖如下圖所示。2、令牌環網的基本原理當令牌環進行初始化后，如果各站都沒有幀要發送，此時只有空令牌在環上流動。如果一個站要發送幀，必須等待空令牌的到來，獲得空令牌后，將空令牌改為忙令牌，并且緊跟著忙令牌之后，將數據幀發送到環上。當發送的幀經過某站的轉發器時，轉發器將幀內的目的地址與本站的地址相比較，如果相符，則復制該幀并送入本站，同時將幀轉發至下一個站；如果不符，僅轉發幀至下一站。當幀沿環路返回到發送站時，發送站將其撤銷，同時將忙令牌改為空令牌，繼續發送到環上。3、令牌環網的硬件組成（1）令牌環網卡（2）連接電纜（3）連接器（干線耦合器、轉發器）（4）令牌環網集線器四、局域網的媒體訪問控制方法

—令牌總線訪問控制和IEEE802.4標準

1、令牌總線結構圖2、令牌總線的基本原理用令牌控制對介質的訪問，持令牌的站暫時控制了介質，并可以發送數據；令牌按一定的規則在網上的各站之間循環地傳遞，從而形成了一個邏輯環。3、令牌總線的特點

（1）不可能產生沖突。（2）令牌按邏輯順序傳遞。（3）站點有公平的訪問權。五、光纖分布式數據接口FDDIFDDI主要技術特點

使用802.5的單令牌環網介質訪問控制協議；使用802.2協議，與符合802標準局域網兼容；數據傳輸速率為100Mb/s，連網的結點數最大為1000，環路長度為100km；可以使用雙環結構，具有容錯能力；可以使用多模或單模光纖或雙絞線作為傳輸媒體；具有動態分配帶寬的能力，能支持同步和異步數據傳輸。FDDI作為主干網互連多個局域網的結構采用雙環結構具有自動重構的功能六、無線局域網無線局域網的應用

作為傳統局域網的擴充建筑物之間的互連漫游訪問特殊網絡

典型的無線局域網結構

本章小結局域網的基本概念決定局域網特性的三方面技術：傳輸介質、拓撲結構、介質訪問控制方法。IEEE802參考模型包括了OSI/RM最低兩層（物理層和鏈路層）的功能，也包括網間互連的高層功能和管理功能。IEEE已經指定的局域網主要的標準：IEEE802.1----IEEE802.12

。LLC子層要完成建立和釋放數據鏈路層的邏輯連接；提供與上層的接口（即服務訪問點）；給LLC幀加上序號；差錯控制等功能。MAC子層要完成MAC幀的封裝、解封和介質訪問控制兩個主要功能。局域網的媒體訪問控制方法CSMA(CarriesSenseMultipleAccess)稱為載波監聽多路訪問，其工作原理是：即每個站在發送幀之前首先監聽信道上是否有其他站點