局域网基本概念和体系结构

1. 局域网

　　1. 概念：简称LAN，指在某一区域内有多台计算机互联网互联成的计算机组，使用广播信道。

　　　1. 特点

　　　　1. 覆盖地理范围叫小，只在一个相对独立的局部范围内联，比如几种的建筑群内；

　　　　2. 使用专门铺设的网络传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输率高；

　　　　3. 通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高；

　　　　4. 各站为平等关系，共享传输信道；

　　　　5. 多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。

 

　　2. 局域网拓扑结构

　　　   　　　　      　    　         　  　  

　　　1. 星型拓扑：中间节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多需要两步，传播速度快，结构简单，便于管理，网络可靠性低，有单点故障问题。

　　　2. 总线型拓扑：网络可靠性高，网络节点间响应速度快，共享资源能力强，设备投入量小，安装使用方便，单点故障影响较小。

　　　3. 环型拓扑：系统中通信设备和线路比叫节省，有单点故障问题，道路封闭，不便于扩充，系统响应延迟长，信息传输速率相对较低。

　　　4. 树型拓扑：易于拓展，易于隔离故障，也容易有单间故障。

 

2. 局域网介质访问控制

　　1. CSMA/CD：常用于总线型局域网和树型网络

　　2. 令牌总线：常用于总线型局域网和树型网络

　　3. 令牌环：用于环形局域网，如令牌环网

 

3. 局域网的分类

　　1. 以太网：是应用最广泛的局域网，包括标准以太网、快速以太网、千兆以太网和10G以太网，逻辑拓扑总线型，物理拓扑为星型，使用CSMA/CD。

　　2. 令牌环网：物理上采用星型拓扑结构，逻辑上用环形拓扑结构，现在基本被淘汰。

　　3. FDDI网：物理上采用双环拓扑结构，逻辑上采用环形拓扑结构。

　　4. ATM网：较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换。

　　5. 无线局域网：简称WLAN，采用IEEE802.11标准。

 

4. IEEE802标准

　　IEEE802系列标准是IEEE802LAN/WLAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准（1980年2月成立）。其中最广泛使用的有以太网、令牌环和无线局域
　网等。他们的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。

　　IEEE系列子标准

　　　IEEE802.1：局域网体系结构、寻址、网络互联和网络；
　　　IEEE802.1A：概述和系统结构；
　　　IEEE802.1B：网络管理和网络互联；
　　　IEEE802.2：逻辑链路控制子层（LLC）的定义；
　　　IEEE802.3：以太网介质访问控制协议（CSMA/CD）和物理层技术规范；
　　　IEEE802.4：令牌总线网的介质访问控制协议以及物理层技术规范；
　　　IEEE802.5：令牌环网的介质访问控制协议及物理层规范；
　　　IEEE802.6：城域网介质访问控制协议DQDB（Distribute Queue Dual Bus 分布式队列双总线）及物理层技术规范；
　　　IEEE802.7：宽带技术咨询组，提供有关宽带联网的技术咨询；
　　　IEEE802.8：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询；
　　　IEEE802.9：综合声音数据的局域网（IVDLAN）介质访问控制协议及物理层技术规范；
　　　IEEE802.10：网络技术安全咨询组，定义了网络互操作的认证和加密方法；
　　　IEEE802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。

 

5. 数据链路层的子层

　　1. 逻辑链路控制LLC子层
　　　　负责识别网络层协议，并进行封装。LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到，应当对数据包做何处理；为网络层提供服务：无确认无连接，面向连
　　　接、有确认无连接、高速传送等方式。

　　2. 介质访问控制MAC子层
　　　　它定义了数据帧在什么介质上进行传输，主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收和发送，链路的管理和帧的差错控制等。他的
　　　存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。

 

6. 以太网（Ethernet）

　　1. 概念：由Xerox公司创建并由Xerox、intelh和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今局域网采用最广泛的通信协议标准，采用CSMA/CD技术

　　2. 特点：造价低廉；应用广泛；搭建简单；满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s

　　3. 标准：一是符合DIX Elthernet V2规约，二是符合IEEE802.3标准，所以以太网又称为802.3局域网

　　4. 提供的无连接、不可靠的服务：只实现无差错接收，不实现可靠传输

　　　1. 无连接：发送方和接收方之间无"握手过程"；

　　　2. 不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责

 

　　5. 以太网MAC帧

　　　

 

 　　　　

　　　　网络层的ip数据报发送到数据链路层后，会在数据报首尾加帧封装成数据帧，头部添加目的地址、源地址、和类型，尾部添加FCS

　　　　前导码：实现发送接收同步，前7个字节由10组成，后一个字节以11收尾，表示帧开始界定符，不属于MAC帧的一部分

　　　　目的地址：接收方地址，分为单播地址、广播地址、多播地址

　　　　源地址：发送方地址

　　　　类型：指明网络层使用的协议

　　　　数据部分：长度46~1500，链路层最大传输单元MTU规定最大为1500字节，以太网最小为64字节，最小46=64-6-6-2-4，保证符合以太网的最小字节

　　　　FCS：帧检验序列CRC

 

　　6. 高速以太网：速率>=100Mb/s

　　　1. 100BASE-T以太网：在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，使用CSMA/CD协议，支持全双工和半双工。

　　　2. 吉比特以太网：在光纤或双绞线上传送1Gb/基带信号。

　　　3. 10吉比特以太网：在光纤上传送10Gb/s基带信号，只支持全双工，无争用问题。

 

7. 无线局域网（WLAN）

　　1. 标准：使用IEEE802.11标准

　　　IEEE802.11:1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）

　　　IEEE802.11a：1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5.2GHz）

　　　IEEE802.11b：1999年，物理层补充（11Mbit/s，工作在2.4GHz）

　　　IEEE802.11c：符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）

　　　IEEE802.11d：根据各国无线电规定做的调整

　　　IEEE802.11e：对服务等级QoS（Quality of Server）的支持

　　　IEEE802.11f：基站的互联性IAPP（Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销

　　　IEEE802.11g：20003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）

　　　IEEE802.11h：2004年，无线覆盖半径的调整，室内和室外信道（5.2GHz频段）

　　

　　　　WiFi？满足IEEE802.11b标准和IEEE802.11g标准即可被定义为WiFi

 

　　2. IEEE802.11的MAC枕头格式

　　　

 

　　　通信过程：

　　　　　假如笔记本A 和笔记本B进行通信 ，A发送一条信息个B，首先A会将信息发送到它附近的A基站，A基站就会向信息发送到B附近的B基站，B基站在
　　　　通过无线局域网发送给B，这就实现了不同主机之间有线和无线的信息通信。上述的目的地址DA指笔记本B的MAC地址，源地址SA指笔记本A的MAC
　　　　地址，发送端TA指基站A的MAC地址，接收端RA指基站B的MAC地址。

　　　　　

 

　　3. 无线局域网的分类

　　　1. 有固定的基础设施的无线局域网

　　　　   

 

 

　　　　1. 基本服务集：基站和他范围连接的主机

　　　　2. 扩展服务集：多个基本服务集组成的大范围区域集合

　　　　3. 基本服务集内主机通信：以基站为中心点，主机A将信息发送给基站IBSS，在由基站发送给主机B，基站即是接收端也是发送端

　　　　4. 扩展服务集内主机通信：主机A将信息发送给基站A，基站A通过分配系统DS将信息发送给基站B，基站B将信息发送给主机B（即7.2中的通信过程）

 　　　　　　小知识：WiFi也可以称为服务集标志符

　　　

　　　2. 无固定基础设施无线局域网的自组织网络

　　　　　自组织网络没有任何转发器、集线器、路由器、基站，只有一些主机组成的网络，每一台主机可以充当主机、路由器等功能，既可以发送接收数据，
　　　　也可以帮忙转发数据，各节点地位相互平等，可自由调整。