[理学]第3章计算机局域网.ppt

第3章 计算机局域网 3.1 局域网概述√ (详见) 3.2 IEEE 802.3局域网√ (详见) 3.3 IEEE 802.5令牌环网√ (详见) 3.4 IEEE 802.4令牌总线网√ (详见) 3.5 交换式以太网√ (详见) 3.6 高速以太网√ (详见) 3.7 100VG-Any LAN局域网(详见) 3.8 光纤分布式数据接口FDDI √ (详见) 3.9 分布式队列双总线DQDB (详见) 3.10 无线局域网√ (详见) 习题(详见) 3.1 局域网概述 3.1.1 局域网及其特点 局域网（local area network，LAN）的产生始于20世纪60年代，到20世纪70年代末，由于微型计算机价格不断下降，因而获得了广泛的使用，促进了计算机局域网技术的飞速发展，使得局域网在计算机网络中占有十分重要的位置。 局域网是在较小范围（地理范围约10m~10km或更大些）内，将有限的通信设备连接起来的一种计算机网络。其最主要的特点是网络的地理范围和站点（或计算机）数目均有限，且为一个单位拥有。除此以外还有一些特点，例如局域网与广域网相比较有以下特点： （1） 具有较高的数据传输速率，低的时延和较小的误码率。 （2） 采用共享广播信道，多个站点连接到一条共享的通信媒体上，其拓扑结构多为总线状、环状和星状等。在局域网中，各站是平等关系而不是主从关系，易于进行广播（一站发，其他所有站收）和组播（一站发，多站收）。 （3） 低层协议较简单。广域网范围广，通信线路长，投资大，面对的问题是如何充分有效地利用信道和通信设备，并以此来确定网络的拓扑结构和网络协议。在广域网中多采用分布式不规则的网状结构，低层协议比较复杂。而局域网由于传输距离短，时延小，成本低，相对而言通道利用率已不是人们考虑的主要问题，因而低层协议较简单，允许报文有较大的报头。 （4） 局域网不单独设置网络层。由于局域网的结构简单，网内一般无须中间转接，流量控制和路由选择大为简化，通常不单独设立网络层。因此局域网的体系结构仅相当于OSI/RM的最低两层，只是一种通信网络。高层协议尚没有标准，目前由具体的局域网操作系统来实现。 （5） 有多种媒体访问控制技术。由于局域网采用广播信道，而信道可以使用不同的传输媒体。因此，局域网面对的问题是多源、多目的管理，由此引出多种媒体访问控制技术，如载波监听、多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术、令牌环控制技术、令牌总线控制技术和光纤分布式数据接口（FDDI）技术等。 实际上，一个工作在多用户系统下的小型计算机，基本上能完成局域网的工作。但是，二者相比，局域网具有以下优点： （1） 能方便地共享主机及软件、数据和昂贵的外部设备。一个站可访问全网。 （2） 便于系统扩展和逐渐演变，可以灵活地改变各设备的位置。 （3） 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。 局域网根据拓扑结构的不同，可分为总线网、星状网、环状网和树状网。总线网各站点直接接在总线上。总线网可使用两种协议，一种是传统以太网使用的CSMA/CD，这种总线网现在已演进为目前使用最广泛的星状网； 另一种是令牌传递总线网，即物理上是总线网而逻辑上是令牌网，这种令牌总线网已成为历史，早已退出市场。近年来由于集线器（hub）的出现和双绞线大量使用于局域网中，星状以太网以及多级星状结构的以太网得到了广泛使用。环状网的典型代表是令牌环网（token ring），又称令牌环。 局域网最常用的传输媒体是双绞线。现在10Mbps甚至100Mbps乃至1Gbps的局域网也使用双绞线。50Ω同轴电缆可用到10Mbps，70Ω同轴电缆则可用到几百Mbps，光纤主要用在环状网中，其数据率可达100Mbps，甚至达到1Gbps。 3.1.2 局域网体系结构 在20世纪80年代初期，美国电器和电子工程师学会IEEE 802委员会首先制定出了局域网标准，即IEEE 802标准，该标准已成为ISO国际标准。 IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，但有相当大的区别。由于局域网只是一个计算机通信网，不存在路由选择的问题，因此它不需要网络层，只有最低两个层次。但是，局域网的种类很多，涉及种种媒体访问控制方法，远远不像广域网那样简单，使得数据链路层存在与传输媒体有关与无关的两部分。 为了使局域网中的数据链路层不致过于复杂，降低连接不同类型媒体接口设备的费用，就应当将局域网的数据链路层从功能上划分为与传输媒体有关与无关的两个子层，即媒体接入控制或媒体访问控制（medium access control，MAC）子层和逻辑链路控制（logical link control，LLC）子层。而网络的服务访问点SAP则在LLC层与高层的交界面上（见图3.1）。