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第4章 局域网技术 熟练掌握：局域网的组成及IEEE 802标准 。 掌握：以太网组建技术及布线标准。 了解：VLAN技术及无线局域网技术。 4.1 局域网概述 4.1.1 局域网组成 局域网主要由计算机系统、数据通信系统和网络软件及协议三大部分组成，下图是一个典型的局域网。 1．计算机系统 计算机系统是网络的基本模块，具有访问网络、数据处理和共享资源的能力，根据提供的网络功能和在网络中所起的作用不同，有服务器（server）和工作站（workstation）之分。 服务器是网络的核心，它为网络提供可共享的资源和各种网络服务。它拥有大量可共享的硬件资源（如大容量磁盘、高速打印机、高性能绘图仪等）和软件资源（如数据库、数据文件、应用程序等），并具有管理这些资源和协调网络用户访问资源的能力。 工作站也称为客户机（client），通常就是一台普通的PC机。其主要作用是为网络用户提供一个访问服务器、共享网络资源、作为与网络中的其他站点交流信息的操作平台和前端窗口。 2．数据通信系统 数据通信系统将局域网中的主机和工作站连接起来，提供各种连接技术和信息交换技术，通过传输介质、网络接口卡和网络互连设备等将计算机连接在一起，为网络提供通信功能。 3．网络软件及协议 网络软件是网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供各种服务。根据其功能与作用不同，可分为网络系统软件和网络通信软件及协议两大类。 4.1.2 IEEE 802 标准 IEEE（美国电气和电子工程师协会）是负责开发数据通信标准的协会，它制定了许多数据通信的规范，其中， IEEE 802 标准定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线网络等）以及如何在传输介质上传输数据，还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除连接的途径。 4.2 以太网技术 4.2.1 以太网帧结构 4.2.2 以太网介质访问控制方式 以太网介质访问控制方式使用的是“载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）”技术。CSMA/CD是一种随机访问控制方法，它不是采用集中控制的方式安排用户发送信息的顺序，而是各站根据自己的需要随机地发送信息，通过竞争获得发送权。CSMA/CD的工作原理可以概述为“先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发”。这不仅体现在以太网中数据的发送过程中，同时也体现在数据的接收过程中。 1．CSMA/CD工作过程 CSMA/CD的工作过程概括如下： 先监听信道，如果信道空闲则发送信息。 如果信道忙，则继续监听，一旦信道空闲立即发送。 发送信息后进行冲突检测，如发生冲突立即停止发送，冲突计数器加1，并向总线上发出一串阻塞信号（连续几个字节全为1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始监听与竞争。 已发出信息的各站点收到阻塞信号后进行延时处理，等待一段随机时间，如果冲突次数小于16则重新进入侦听发送阶段，否则放弃发送。 2．CSMA/CD退避算法 在CSMA/CD算法中，检测到冲突并发完阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，需要等待一个随机时间，然后再用CSMA/CD算法发送。为了决定这个随机时间，采用一个通用的退避算法，即二进制指数退避算法。算法过程如下： 对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参数L=2。 退避间隔取1~L个时间片中的一个随机数。 当冲突重复发生一次时，则将L加倍。 设置一个最大冲突次数，超过这个次数，则放弃发送。 4.2.3 以太网组建 按照以太网组网通信介质和通信设备的不同，可以将以太网分为共享式以太网和交换式以太网两种。 1．共享式以太网 共享式以太网是指网络中的所有结点都共享一条公共通信传输介质，数据以广播方式在网内传输。共享式以太网通常使用物理层设备进行互连，如集线器、中继器。虽然以太网以集线器为中心采用星型拓扑结构连接，但实际上还是总线型的拓扑结构。随着局域网规模的扩大，网中结点数的不断增加，每个结点平均能分配到的带宽会越来越少。 2．交换式以太网 交换式以太网是指以数据链路层的帧为数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的网络。交换式以太网通常使用数据链路层设备进行互连，如交换机、网桥等。这两种设备对以太网中的数据帧采用“存储—转发”方式进行交换，交换的目的是网络分段，即将一个大的“广播/冲突”域划分成更小的“广播/冲突”域，提高网络通信效率。 4.2.4 以太网布线标准 常见的以太网布线标准分为标准以太网、快速以太网、