第4章局域網(wǎng)技術

第4章局域網(wǎng)技術4.1局域網(wǎng)概述4.2介質訪問控制4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.4高速以太網(wǎng)4.5虛擬局域網(wǎng)4.6無線局域網(wǎng)4.7Internet的接入方式4.1局域網(wǎng)概述本節(jié)內容：局域網(wǎng)的定義和特性、拓撲結構、局域網(wǎng)的IEEE802體系結構

。4.1.1局域網(wǎng)基本概念1、局域網(wǎng)產生的原因80年代，微型機發(fā)展迅速，彼此需要相互通信（近距離），共享資源；功能分布：分布式計算，分布式數(shù)據(jù)庫2、局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)是將分散在有限地理范圍內（如一棟大樓，一個部門）的多臺計算機通過傳輸媒體連接起來的通信網(wǎng)絡，通過功能完善的網(wǎng)絡軟件，實現(xiàn)計算機之間的相互通信和共享資源。ü覆蓋范圍小房間、建筑物、園區(qū)范圍距離≤25kmü高傳輸速率10Mbps～1000Mbpsü低誤碼率10-8～10-10

ü采用基帶傳輸ü為一個單位所擁有，自行建設，不對外提供服務3、局域網(wǎng)的基本特征

4、局域網(wǎng)的拓撲結構有星型、總線型、環(huán)型或樹型結構，如圖?？偩€型局域網(wǎng)拓撲星型環(huán)型樹型通常采用多點接入和廣播通信式的總線網(wǎng)——以太網(wǎng)局域網(wǎng)一般有幾種拓撲結構，它們是？最常用的是那種？5、傳輸介質雙絞線基帶同軸電纜光纖無線6、決定局域網(wǎng)特性的主要技術有以下三種：用以傳輸數(shù)據(jù)的傳輸介質；用以連接各種設備的拓撲結構；用以共享資源的介質訪問控制方法。 這三種技術在很大程度上決定了傳輸數(shù)據(jù)的類型、網(wǎng)絡的響應、吞吐量和效率，以及網(wǎng)絡的應用等各種網(wǎng)絡特性。決定局域網(wǎng)特性的技術有三個，它們是

，

，

。1、IEEE802體系結構4.1.2局域網(wǎng)的IEEE802體系結構IEEE802將LAN的數(shù)據(jù)鏈路層細分為

和

兩個子層2、802標準在網(wǎng)絡體系結構中的位置見教材P73圖4-23、IEEE802中的主要標準802.1A概述和體系結構802.1B尋址、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡互連及高層接口802.2邏輯鏈路控制子層LLC802.3以太網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范802.4令牌總線網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范802.5令牌環(huán)網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范802.6城域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范（DQDB）802.8光纖技術相關標準802.9綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)802.10互操作LAN安全標準(SILS)802.11無線局域網(wǎng)(WirelessLAN)802.12100VGANYLAN網(wǎng)802.14交互式電視網(wǎng)（包括cablemodem)802.15短距離無線網(wǎng)絡WPAN,包括藍牙802.16寬帶無線接入802.17彈性分組環(huán)RPR……4、IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層分層的目的將功能中與硬件相關的部分和與硬件無關的部分分開，降低實現(xiàn)的復雜度。局域網(wǎng)特點：共享信道(如總線)。需要解決介質訪問控制(MAC)問題。分層可以使幀的傳輸獨立于介質和MAC方法。LLC：與介質、拓撲無關MAC：與介質、拓撲相關5、IEEE802網(wǎng)絡體系各層功能（1）物理層的功能信號的編碼/譯碼前導碼的生成/去除比特的發(fā)送/接收（2）數(shù)據(jù)鏈路層的功能MAC子層功能：成幀/拆幀，實現(xiàn)、維護MAC協(xié)議，位差錯檢測，尋址。LLC子層功能：向高層提供SAP

（服務訪問點）

，建立/釋放邏輯連接，差錯控制，幀序號處理，提供某些網(wǎng)絡層功能。簡述IEEE802網(wǎng)絡體系物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的功能6、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y構MAC頭LLC頭IP頭TCP頭應用數(shù)據(jù)MAC尾應用層TCP層IP層LLC子層MAC子層TCP分組IP數(shù)據(jù)包LCCPDUMAC數(shù)據(jù)幀PDU:ProtocolDataUnit協(xié)議數(shù)據(jù)單元

數(shù)據(jù)鏈路層以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸數(shù)據(jù)。典型的幀格式及其相鄰層的數(shù)據(jù)格式如圖。其中，F(xiàn)CS為幀檢驗序列，使用CRC（循環(huán)冗余檢驗）。計算機網(wǎng)絡可以分成兩類：使用點到點連接的網(wǎng)絡——廣域網(wǎng)使用廣播信道（多路訪問信道，隨機訪問信道）的網(wǎng)絡——局域網(wǎng)關鍵問題：如何解決對信道爭用解決信道爭用的協(xié)議稱為介質訪問控制協(xié)議MAC（MediumAccessControl），是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一部分。4.2介質訪問控制廣播信道的分配方案對于廣播信道，需要解決信道分配問題，信道的分配方案有：靜態(tài)分配：如傳統(tǒng)的FDM或TDM，如果有N個用戶，把帶寬或時間分成N份，每個用戶靜態(tài)地占用一個。缺點是不能有效地處理突發(fā)數(shù)據(jù)，有的用戶無通信量時白白浪費資源。動態(tài)分配：異步時分多路復用。分為兩種：隨機訪問（爭用，contention）：只要有數(shù)據(jù)，就可直接發(fā)送，發(fā)生沖突后再采取措施解決沖突。適用于負載輕的網(wǎng)絡，負載重時效率低?？刂圃L問：發(fā)送站點必須先獲得發(fā)送的權利，再發(fā)送數(shù)據(jù)，不會發(fā)生沖突。在負載重的網(wǎng)絡中可獲得很高的信道利用率。主要有輪轉（round-robin）和預約（reservation）兩種方式。簡述廣播信道的分配方案？頻分多路復用FDM（波分復用WDM）原理：將頻帶平均分配給每個要參與通信的用戶；優(yōu)點：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；缺點：無法靈活適應站點數(shù)及其通信量的變化。時分多路復用TDM原理：每個用戶擁有固定的信道傳送時槽；優(yōu)點：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；缺點：無法靈活適應站點數(shù)及其通信量的變化。（1）信道的靜態(tài)分配動態(tài)分配

局域網(wǎng)都采用動態(tài)分配策略，即根據(jù)當前對信道請求的情況動態(tài)協(xié)調各用戶對信道的使用權。動態(tài)分配主要分為以下兩類沖突協(xié)議－常用CSMA/CD無沖突協(xié)議－常用令牌環(huán)，令牌總線

（2）信道的動態(tài)分配以太網(wǎng)的核心技術是隨機爭用型介質訪問控制方法，即（）

。A.TokenRing，B.TokenBus，C.CSMA/CD，D.FDDI4.2.1沖突協(xié)議1、ALOHA協(xié)議上世紀70年代，NormanAbramson(諾曼·艾布拉姆森)設計了ALOHA協(xié)議目的：解決信道的動態(tài)分配，基本思想可用于任何無協(xié)調關系的用戶爭用單一共享信道使用權的系統(tǒng)；分類：純ALOHA協(xié)議和時間片ALOHA協(xié)議純ALOHA協(xié)議基本思想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，可以直接發(fā)至信道；然后監(jiān)聽信道看是否產生沖突，若產生沖突，則等待一段隨機的時間重發(fā)。時間片ALOHA協(xié)議基本思想：把信道時間分成離散的時間片，片長為一個幀所需的發(fā)送時間。每個站點只能在時間片開始時才允許發(fā)送。其他過程與純ALOHA協(xié)議相同。時間片ALOHA協(xié)議的發(fā)送過程B2與A2沖突，等待一段隨機事件重發(fā)。載波監(jiān)聽（CarrierSense）站點在為發(fā)送幀而訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無載波，若有載波，說明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。多路訪問（MultipleAccess）多個用戶共用一條信道常見的四種CSMA協(xié)議：1-堅持式CSMA（1-persistentCSMA）非堅持式CSMA（non-persistent）p-堅持式CSMA（p-persistentCSMA）帶有沖突檢測的CSMA/CD（CSMAwithCollisionDetection）2、載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA

（CarrierSenseMultipleAccessProtocols）常見CSMA協(xié)議有四種，它們是？CSMA/CD采用的是其中哪一種？堅持退避算法（堅持策略）原理若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(fā)送；若產生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程。優(yōu)點：減少了信道空閑時間；缺點：增加了發(fā)生沖突的概率；廣播延遲對協(xié)議性能的影響：廣播延遲越大，發(fā)生沖突的可能性越大，協(xié)議性能越差；（1）堅持型CSMA（1-persistentCSMA）

（一直等待監(jiān)聽，直到空閑）原理若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程；若產生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程。優(yōu)點：減少了沖突的概率；缺點：增加了信道空閑時間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大；信道效率比1-堅持CSMA高，傳輸延遲比1-堅持CSMA大。（2）非堅持型CSMA（nonpersistentCSMA）

（等待一個隨機時間再監(jiān)聽）適用于分槽信道原理若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率q=1-p

延遲一個時間單位。時間單位等于最大的傳輸延遲。若信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽直到信道空閑，重復上一步。若產生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送。（3）p-堅持型CSMA（p-persistentCSMA）CSMA控制方案的不足：CSMA方案只是決定了發(fā)送站可否發(fā)送數(shù)據(jù)的問題，并不能完全避免沖突的發(fā)生。當兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，可能都檢測到線路空閑，并同時發(fā)送數(shù)據(jù)，此時就出現(xiàn)沖突；當發(fā)生沖突后，沒有辦法通知發(fā)生沖突的站點停止發(fā)送數(shù)據(jù)；這樣，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)會使得線路更加沖突；同時，由于發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)肯定會被損壞，而又沒有沖突機制使得發(fā)生沖突的站停止發(fā)送，因此，這樣等于使得線路的通信效率降低了。引入原因當兩個幀發(fā)生沖突時，兩個被損壞幀繼續(xù)傳送毫無意義，而且信道無法被其他站點使用，對于有限的信道來講，這是很大的浪費。如果站點邊發(fā)送邊監(jiān)聽，并在監(jiān)聽到?jīng)_突之后立即停止發(fā)送，可以提高信道的利用率，因此產生了CSMA/CD。原理站點使用CSMA協(xié)議進行數(shù)據(jù)發(fā)送；在發(fā)送期間如果檢測到?jīng)_突，立即終止發(fā)送，并發(fā)出一個瞬間干擾信號，使所有的站點都知道發(fā)生了沖突；在發(fā)出干擾信號后，等待一段隨機時間（稱為退避），再重復上述過程。CSMA/CD使用1堅持的CSMA協(xié)議。

（4）帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA/CDCSMA/CD流程圖先聽后發(fā)邊聽邊發(fā)強化沖突，延遲重發(fā)CSMA/CD

—發(fā)送流程簡述CSMA/CD發(fā)送流程檢測到碰撞后，發(fā)送干擾信號Jam強化沖突按照二進制指數(shù)退避算法等待時間τ沖突后的隨機延遲二進制指數(shù)退避算法：二進制指數(shù)退避算法本質上是根據(jù)沖突的歷史估計網(wǎng)上信息量，以決定本次應等待的時間τ=R×A×2kτ為本次沖突后等待重發(fā)的時間，R為隨機數(shù)，A為間隙時間（大小大致為往返傳播時間加上發(fā)送干擾序列的時間）。k=min(n,10)，為沖突次數(shù)重發(fā)次數(shù)越大，后退延遲可選擇的范圍越大，選擇到較長延遲的可能性越大對于10BASE-5局域網(wǎng)，規(guī)定網(wǎng)段的最大長度500米，允許最多4個中繼器延長，最長2500米，間隙時間為51.2微秒。對10Mbps的以太網(wǎng)，能檢測出碰撞的最小幀長為10Mbps*51.2微秒=512bit=64字節(jié)?？傊蕴W(wǎng)采用CSMA/CD算法，并使用二進制指數(shù)退避和1堅持的CSMA算法。

4.2.2令牌協(xié)議在網(wǎng)絡中流轉著一個被稱為“令牌Token”的幀，一個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)必須首先截獲令牌，由于網(wǎng)絡中只有一個令牌，從而不會產生沖突。

（a）一旦收到令牌，A便可啟動發(fā)送幀；（b）A截獲令牌后，將幀發(fā)送到環(huán)上，幀中包括接收站的地址。（c）工作站C（目的地址）收到發(fā)往它的幀后，通過在幀的尾部設置“響應比特”來指示已收到此幀，且必須繼續(xù)將此幀轉發(fā)到環(huán)上。（d）數(shù)據(jù)幀在環(huán)上傳輸一周后回到工作站A，當A收到它所發(fā)的幀后，將該幀從環(huán)上刪除。產生令牌，并將令牌通過環(huán)傳給下游站，隨后對幀尾部的響應比特進行處理。1、令牌環(huán)網(wǎng)所有的站圍繞著環(huán)形的線纜連接每個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)前，必先取得空令牌在某一時刻，環(huán)上只有一個數(shù)據(jù)幀在傳輸。也就是說，令牌環(huán)采用半雙工的工作方式網(wǎng)上所有節(jié)點共享帶寬，但不存在介質沖突令牌環(huán)采用的工作方式（）。A.單工，B.半雙工，C.全雙工令牌環(huán)的幀格式：本頁不講令牌環(huán)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流動：令牌環(huán)中的每個站點都獲得了數(shù)據(jù)幀，如不符，則丟棄注意:令牌傳遞的過程：簡述令牌傳遞的過程？2、令牌總線在物理上，是總線結構的局域網(wǎng)，在物理總線上建立一個邏輯環(huán)。令牌總線的工作原理：4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.3.1IEEE802.3和Ethernet1、Ethernet歷史ALOHA系統(tǒng)ALOHA+載波監(jiān)聽Xerox設計了2.94Mbps的采用CSMA/CD協(xié)議的EthernetXerox,DEC,Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太網(wǎng)標準-傳統(tǒng)以太網(wǎng)標準IEEE定義了采用1-堅持型CSMA/CD技術的802.3局域網(wǎng)標準，速率從1M到10Mbps，802.3標準與以太網(wǎng)協(xié)議略有差別。Ethernet和IEEE802.3的幀格式不同。2、以太網(wǎng)的發(fā)展以太網(wǎng)（Ethernet）從80年代投入使用以來，經(jīng)歷了從傳統(tǒng)以太網(wǎng)到交換以太網(wǎng)的發(fā)展過程。傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用IEEE802.3標準，因此，又稱為802.3局域網(wǎng)，它采用總線拓撲結構、基帶傳輸技術、CSMA/CD介質訪問控制技術和曼徹斯特編碼。傳統(tǒng)以太網(wǎng)支持多種傳輸介質，并為每種傳輸介質確定了相應的物理層標準。這些物理層標準形成了最早的IEEE802.3標準系列，如圖所示。圖IEEE802.3標準系列簡述傳統(tǒng)以太網(wǎng)的主要技術特征？早期的以太網(wǎng)為總線式局域網(wǎng)

3、以太網(wǎng)通信方式

一根總線及其設備構成一個網(wǎng)段，一到多個網(wǎng)段構成一個子網(wǎng)，一到多個子網(wǎng)構成一個網(wǎng)絡。在IP地址中，可以對網(wǎng)絡和子網(wǎng)分配網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號。

所有計算機共享總線帶寬。若連有10臺計算機，總線網(wǎng)速為100Mbps，則每臺計算機的網(wǎng)速平均10Mbps。4、以太網(wǎng)物理層類型10Base5粗同軸電纜10Base2細同軸電纜10BaseT雙絞線10BaseF光纖MMF100BaseT雙絞線100BaseF光纖MMF/SMF1000BaseX屏蔽雙絞線/MMF/SMF1000BaseT雙絞線請解釋10Base5，100BaseT，100BaseF名稱的意義？

10Base5表示速率為10Mbps的基帶網(wǎng)，傳輸介質為直徑l0mm的粗同軸電纜，阻抗為50Ω，電纜最大長度為500m，超過500m的可用中繼器擴展。

10Base2在不使用中繼器時電纜的最大長度為185m（約200m）。

10Base-T表示速率為10Mbps的基帶網(wǎng)，傳輸介質為雙絞線。（雙絞線：Twistedpair）

10Base-F表示速率為10Mbps的基帶網(wǎng)，傳輸介質為光纖。（光纖：Opticalfiber）

10Broad36是IEEE802.3定義的唯一用于寬帶傳輸?shù)臉藴?，傳輸介質是75Ω的有線電視CATV同軸電纜，允許最大的單段長度為1800m。四種10M以太網(wǎng)比較幀格式說明（1）前導碼7個字節(jié)的10101010，產生固定頻率的方波信號（如1000MHZ)，持續(xù)5~6微秒，收發(fā)雙方的時鐘同步。幀首定界符

1個字節(jié)的10101011，標志著幀的開始。目的地址和源地址共6個字節(jié)，前三個字節(jié)由IEEE802分配給廠商，后三個字節(jié)由廠商唯一地分配給所生產的網(wǎng)卡。每個網(wǎng)卡與它的MAC地址唯一地對應。對目的地址，以太網(wǎng)只有最高位有定義，為“0”表示單播，為“1”表示多播或廣播。若廣播要求目的地址全“1”。而IEEE802.3對最高位和次高位都有定義，最高位與以太網(wǎng)相同。次高位為“0”表示全局管理地址，為“1”局部管理地址，一般情況下總為全局管理地址（由IEEE802分配）。MAC地址是（）位？幀格式說明（2）長度或類型長度字段（IEEE802.3）表示LLC-PDU的字節(jié)數(shù)，范圍46~1500。當長度小于46字節(jié)時，需要在幀填充字段中填“0”。類型字段（以太網(wǎng)）說明高層使用的協(xié)議，如IP,IPX等。為保證以上兩種幀可以兼容，類型字段的類型碼需大于1536D(0600H)，如0800H表示IP,8137H為IPX等。若此字段的值小于(0600H)表示為IEEE802.3類型的幀。數(shù)據(jù)此字段的值即LLC-PDU的幀，長度為46~1500字節(jié)。幀校驗序列采用32位的循環(huán)冗余校驗法。校驗內容包括除PA,SFD和FCS以外的其它字段。編碼數(shù)據(jù)傳輸使用曼徹斯特編碼。幀格式說明（3）局域網(wǎng)通常由（）、（）、和()等部分組成。它通常采用（）帶傳輸方式，其速率（）、地域范圍（）、誤碼率（）、可靠性（）的特點。G(x)=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X5+X4+X2+X＋1集線器又稱為多口中繼器，是工作在物理層的局域網(wǎng)連接設備，具有多個端口，可連接多臺計算機。

所需部件和設備：10Mbps網(wǎng)卡（或10/100Mbps自適應網(wǎng)卡）3類以上的非屏蔽雙絞線（每段最大長度不能超過100米）10BAS-T集線器適用規(guī)模：小型工作組規(guī)模，一般可支持2~24臺計算機連網(wǎng)4.3.3以太網(wǎng)的組網(wǎng)方法1、使用集線器組網(wǎng)（1）組網(wǎng)—單一集線器10M網(wǎng)

（2）單一集線器100M網(wǎng)所需部件和設備：100Mbps網(wǎng)卡（或10/100Mbps自適應網(wǎng)卡）5類以上的非屏蔽雙絞線（每段最大長度不能超過100米）100BAS-T集線器適用規(guī)模：小型工作組規(guī)模，一般可支持2~24臺計算機連網(wǎng)（3）多集線器級聯(lián)適用環(huán)境：計算機數(shù)超過單一集線器所能提供的端口數(shù)計算機位置比較分散集線器級聯(lián)使用的電纜上行端口與普通端口相連：直通UTP電纜普通端口與普通端口相連：交叉UTP電纜上行端口與上行端口相連：交叉UTP電纜利用集線器不能組成10M和100M混合網(wǎng)多集線器級聯(lián)結構—平行式多集線器級聯(lián)結構—樹型多集線器10M以太網(wǎng)配置規(guī)則10BASE-T集線器10M網(wǎng)卡（或10/100M自適應網(wǎng)卡）3類以上非屏蔽雙絞線（每段最大長度不超過100米）任意兩個結點之間最多可以有5個網(wǎng)段，經(jīng)過4個集線器整個網(wǎng)絡的最大覆蓋范圍為500米網(wǎng)絡中不能出現(xiàn)環(huán)路多集線器100M以太網(wǎng)配置規(guī)則100BASE-T集線器100M網(wǎng)卡（或10/100M自適應網(wǎng)卡）5類以上非屏蔽雙絞線（每段最大長度不超過100米）任意兩個結點之間最多可以經(jīng)過2個集線器集線器之間的電纜長度不能超過5米整個網(wǎng)絡的最大覆蓋范圍205米網(wǎng)絡中不能出現(xiàn)環(huán)路2、使用網(wǎng)橋組網(wǎng)（1）、網(wǎng)橋定義：網(wǎng)橋（bridge）是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡互連設備，它在互連的LAN之間實現(xiàn)幀的存儲和轉發(fā)。（2）、網(wǎng)橋的特征網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)局域網(wǎng)互連；網(wǎng)橋能夠互連兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質與不同傳輸速率的網(wǎng)絡；網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡之間的通信；網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議；網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡的性能與安全性。

簡述網(wǎng)橋的功能？（3）、網(wǎng)橋完成異種網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋3交換機組網(wǎng)

（1）交換局域網(wǎng)結構圖典型交換局域網(wǎng)結構

局域網(wǎng)交換機可以看作沒有沖突域的多端口網(wǎng)橋，速度比網(wǎng)橋高得多，還可以支持類似VLAN的功能。（2）交換機工作原理圖交換機工作原理交換機檢測從以太網(wǎng)端口發(fā)來的幀的源和目的MAC地址，然后與系統(tǒng)內部的地址/端口對應表進行比較，若源地址不在地址/端口對應表中，則將該地址加入地址/端口對應表中，并將幀發(fā)送給相應的目的端口。（3）交換機的組成交換機相當于是一臺特殊的計算機，由硬件和軟件兩部分組成，同樣有CPU、存儲介質和操作系統(tǒng)等與計算機相同的組成。軟件部分主要是NOS(局域操作系統(tǒng))操作系統(tǒng)，硬件主要包含CPU、端口和存儲介質等。（4）交換方式交換機通過以下三種方式進行交換(1)直通交換直通交換(CutThrough)方式是交換機檢測到所轉發(fā)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，直接將該數(shù)據(jù)幀轉發(fā)到相應輸出端口。(2)存儲轉發(fā)存儲轉發(fā)(StoreandForward)方式是交換機將轉發(fā)的數(shù)據(jù)幀先存儲起來，進行差錯處理后，在根據(jù)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址進行轉發(fā)。(3)無碎片碎片”指數(shù)據(jù)發(fā)送中發(fā)生沖突時，雙方立即停止發(fā)送而在網(wǎng)絡中產生的殘缺不全幀。碎片是無用信息，必須濾除。

目前，交換式以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)的主流結構，主要使用直通交換，存儲轉發(fā)方式。4.3.4以太網(wǎng)設備1.網(wǎng)絡適配器(網(wǎng)卡)

網(wǎng)卡用于計算機與計算機網(wǎng)絡連接,也稱為網(wǎng)絡適配器或NIC(網(wǎng)絡接口控制器)。它使計算機通過電纜或無線相互連接，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡與網(wǎng)卡串行通訊，網(wǎng)卡與主機并行通訊，以及“串行/并行轉換”。網(wǎng)卡實現(xiàn)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能：傳送與接收、編碼與解碼、鏈路管理和數(shù)據(jù)的組幀與拆幀。2.中繼器 一種簡單的工作在物理層的網(wǎng)絡設備，可以接收一條鏈路上的數(shù)據(jù)，并以同樣的速度將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一條鏈路上，而不滯留。中繼器可以把電纜中的信號放大再傳送到下一段。

3.集線器

集線器（Hub）是多端口中繼器，能連接若干計算機、其它集線器等。計算機通信時，將數(shù)據(jù)幀廣播到所有子網(wǎng)，會造成廣播風暴，如圖。4.網(wǎng)橋

網(wǎng)橋（Bridge）是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的局域網(wǎng)連接設備。它分析收到的幀，根據(jù)目的MAC地址將信息發(fā)往目的地。

網(wǎng)橋又稱橋接器，連接兩個子網(wǎng)，能分隔廣播域，僅在不同子網(wǎng)之間有數(shù)據(jù)傳輸時，才將數(shù)據(jù)轉發(fā)到其他子網(wǎng)。不像集線器那樣，將數(shù)據(jù)幀不必要地廣播到所有子網(wǎng)，造成廣播風暴，如圖。5.交換機

局域網(wǎng)交換機可以看作沒有沖突域的多端口網(wǎng)橋，速度比網(wǎng)橋高得多，還可以支持類似VLAN的功能。

交換機能動態(tài)建立通信雙方的連接（虛連接）和轉發(fā)。它能微分網(wǎng)段，其通信的雙方構成一個網(wǎng)段，獨享總線帶寬，避免廣播風暴，如圖。按照IEEE802體系結構，下列網(wǎng)絡設備分別工作在那一層：中繼器，集線器，網(wǎng)橋，網(wǎng)卡，交換機。6.路由器路由器：路徑選擇、包交換基于第三層，流量和鏈路速度。路由器：網(wǎng)絡層互連設備，作用是連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能。其主要作用是為經(jīng)由路由器的報文尋找一條最佳路徑，并將數(shù)據(jù)傳送到目的站點。它不關心各子網(wǎng)使用的硬件設備，但要求運行與網(wǎng)絡層協(xié)議相一致的軟件。網(wǎng)關：應用層互連設備，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡協(xié)議之間的轉換，并具有路由功能，將數(shù)據(jù)重新分組后傳送。7.網(wǎng)關4.4高速以太網(wǎng)1、快速以太網(wǎng)（FastEthernet）標準1995年，IEEE通過802.3u標準，實際上是802.3的一個補充。原有的幀格式、接口、規(guī)程不變，只是將比特時間從100ns縮短為10ns。對10Mbps802.3LAN的改進一種方法是改進10Base-5或10Base-2，采用CSMA/CD，最大電纜長度減為1/10，未被采納；另一種方法是改進10Base-T，使用HUB，被采納?？焖僖蕴W(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的區(qū)別AUI端口是用來與粗同軸電纜連接的接口，它是一種"D"型15針接口，這在令牌環(huán)網(wǎng)或總線型網(wǎng)絡中是一種比較常見的端口之一。MII(MediaIndependentInterface介質無關接口)MII即媒體獨立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標準。

10BASE-T100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4編碼方法曼徹斯特4B/5B4B/5B8B/6T傳輸介質UTP3/4/5UTP5,STP1多模/單模光纖UTP3/4/5信號頻率20MHz125MHz125MHz25MHz使用線對2對2對2對4對發(fā)送線對1對1對1對3對網(wǎng)段距離100m100m150/412/2000m100m全雙工能力有有有無100BaseT和10BaseT比較試比較100BaseT和10BaseT性能上的異同點？

傳統(tǒng)以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)的MAC參數(shù)比較參數(shù)傳統(tǒng)以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)沖突檢測時間片512位時512位時幀際間隙9.6μs（最?。?.96μs（最小）重試上限16次16次后退上限10（冪指數(shù)）10（冪指數(shù)）擁擠規(guī)模32位32位最大幀字節(jié)數(shù)15181518最小幀字節(jié)數(shù)6464地址長度48位48位2、千兆以太網(wǎng)（GigabitEthernet）IEEE制定了2類千兆位以太網(wǎng)的物理層標準802.3z（1000BaseX光纖標準），包括以下3種介質：1000Base-SX針對短波長（850nm）的多模光纖上1000Base-LX針對長波長(1300nm)的單?；蚨嗄９饫w1000Base-CX就是針對低成本、優(yōu)質的屏蔽雙絞線或同軸電纜。802.3ab（1000BaseT雙絞線標準）制定1000Base-T千兆位以太網(wǎng)物理層標準。它規(guī)定使用4對5類、超5類、6類UTP雙絞線，將傳輸距離擴展到100米，非屏蔽雙絞線纜的工作方式，最長傳輸距離為100米。支持單模光纖的千兆以太網(wǎng)物理層標準是（）。A.1000Base-LX，B.1000Base-SX，C.1000Base-CX，D.1000Base-T千兆以太網(wǎng)的體系結構千兆以太網(wǎng)改進技術（1）載波擴展根本目的在于擴展網(wǎng)絡的物理覆蓋范圍，由物理層控制，而幀填充是由鏈路層控制共享式千兆時間槽增加到512B，10M和100MEthernet都是64B最小幀長度保持在64B發(fā)送的數(shù)據(jù)幀超過512B，則無需載波擴展，若處于64B－512B之間，需要載波擴展千兆以太網(wǎng)改進技術（2）幀突發(fā)數(shù)據(jù)包捆綁：在一個時間槽內捆綁多個網(wǎng)絡幀，提高帶寬使用效率，但需要徹底改變MAC接口幀突發(fā)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時啟動一個突發(fā)定時器選擇發(fā)送另一數(shù)據(jù)幀條件：1、存在待發(fā)送數(shù)據(jù)幀；2、突發(fā)定時器尚未失效突發(fā)前的第一個數(shù)據(jù)幀需要載波擴展，突發(fā)期間的數(shù)據(jù)幀不需要所有的發(fā)送數(shù)據(jù)幀長度之和不得超過1500B3、萬兆以太網(wǎng)

萬兆以太網(wǎng)與早期以太網(wǎng)的主要區(qū)別（1）不再支持單工模式，只定義了全雙工模式；（2）由于傳輸速率高，只能使用光纖作為傳輸介質；（3）不采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多址訪問協(xié)議（CSMA/CD）協(xié)議；（4）使用64B/66B和8B/10B兩種編碼方式；（5）定義了兩種物理層，分別用于支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。萬兆以太網(wǎng)標準：IEEE802.3ae、IEEE802.3ak與IEEE802.3an。 2002年7月18日IEEE通過了802.3ae：10Gbit/s以太網(wǎng)又稱萬兆以太網(wǎng)。在以太網(wǎng)技術的基礎上發(fā)展起來，適用于新型的網(wǎng)絡結構，能夠實現(xiàn)全網(wǎng)技術統(tǒng)一。這種以太網(wǎng)采用IEEE802.3ae以太網(wǎng)介質訪問控制（MAC）協(xié)議、幀格式和幀長度。萬兆局域網(wǎng)不能使用的傳輸介質是（）。A.擴展六類非屏蔽雙絞線，B.普通5類雙絞線，C.單模光纖，D.多模光纖

萬兆以太網(wǎng)物理層結構

見下載資料“萬兆以太網(wǎng)（百度百科）”4.5虛擬局域網(wǎng)

虛擬局域網(wǎng)（VLAN）并不是一個特定的網(wǎng)絡，它是一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分成一個個子網(wǎng)，實現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術，如圖。

1、虛擬局域網(wǎng)的概念

VLAN的優(yōu)點：減少網(wǎng)絡成員物理位置變化造成的不便；建立虛擬工作組；減少路由器的使用；避免網(wǎng)絡廣播風暴；增強網(wǎng)絡的安全性。

2、虛擬局域網(wǎng)劃分方法

（1）根據(jù)端口劃分VLAN

將VLAN協(xié)議交換機上的物理端口及其內部的PVC（永久虛電路）端口分成若干個組，每個組構成一個虛擬網(wǎng)，相當于一個獨立的VLAN虛擬交換機。

例如，將一個交換機的端口1,2,3,4,5定義為虛擬網(wǎng)A，將同一交換機的端口6,7,8組成虛擬網(wǎng)B。這樣，分成兩個虛擬網(wǎng)。

優(yōu)點：定義VLAN成員時非常簡單，只要將所有端口都定義為相應的VLAN組即可。適合于任何大小的網(wǎng)絡。缺點：如果某用戶離開了原來的端口，到了另一個端口，必須重新定義。

（2）根據(jù)MAC地址劃分VLAN

根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機，都配置它屬于哪個組。VLAN交換機跟蹤屬于VLAN的MAC地址。優(yōu)點：允許網(wǎng)絡用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置時，自動保留其所屬VLAN的成員身份。缺點：初始化時，所有的用戶都必須進行配置。許多用戶的MAC地址，查詢起來相當不容易。通常適用于小型局域網(wǎng)。

（3）根據(jù)網(wǎng)絡層協(xié)議劃分VLAN

可劃分IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN。

優(yōu)點是用戶的物理位置改變了，不需重新配置所屬的VLAN；方便網(wǎng)絡管理者；不需要附加的幀標簽識別VLAN，減少網(wǎng)絡通信量。

缺點是效率低，因為檢查每一個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡層地址消耗處理時間。虛擬局域網(wǎng)劃分方法有三種，它們是？4.6無線局域網(wǎng)

1.無線局域網(wǎng)

無線局域網(wǎng)（WLAN）將無線技術引入到局域網(wǎng)中，傳送距離一般只有幾十米。無線局域網(wǎng)用戶通過無線接入點接入無線局域網(wǎng)，如圖。WLAN使用RF（射頻）技術,遵守IEEE802.11標準。

2.無線局域網(wǎng)分類

第一類是有固定基礎設施的。

第二類是無固定基礎設施的移動自組網(wǎng)絡。

固定基礎設施是指預先建立起來的，能夠覆蓋一定地理范圍的一批固定基站。人們經(jīng)常使用的蜂窩移動電話就是利用電信公司建立的、覆蓋全國的大量固定基站來接通用戶手機撥打的電話。3.IEEE802.11標準

1997年IEEE制定出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標準802.11系列標準。它使用星形拓撲，其中心節(jié)點稱為接入點AP（AccessPoint）即基站，使用CSMA/CA協(xié)議(載波監(jiān)聽、多點接入、沖突避免)。

凡使用802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)又稱為Wi-Fi。在很多場合，Wi-Fi成了無線局域網(wǎng)WLAN的同義詞。Wi-Fi使用的協(xié)議標準是（）標準。802.11標準規(guī)定無線局域網(wǎng)的最小構件是基本服務集BSS（BasicServiceSet）。一個基本服務集BSS包括一個基站和若干個移動站。所有的站在本BSS以內都可以直接通信。但在和本BSS以外的站通信時都必須通過本BSS的基站。一個基本服務集BSS所覆蓋的地理范圍叫做一個基本服務區(qū)BSA（BasicServiceArea），直徑一般不超過100米。

4.移動自組網(wǎng)絡（Adhoc）

沒有上述基本服務集中的接入點AP，而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡。兩個站點通信過程中，可能經(jīng)過了一系列的存儲轉發(fā)。這些中間站都具有路由器功能。自組網(wǎng)絡的形成：一些移動的設備發(fā)現(xiàn)在附近還有其他的可移動設備，要求和其他的移動設備進行通信。

自組網(wǎng)絡一般不和外界其他網(wǎng)絡相連接。4.7Internet的接入方式

4.7.1ISP的作用Internet服務提供者（ISP）是用戶接入Internet的入口點；不管使用哪種方式接入Internet，首先都要連接到ISP的主機。用戶通過某種通信線路連接到ISP，再通過ISP的連接通道接入Internet。

按網(wǎng)絡傳輸介質，可將因特網(wǎng)接入技術分為有線接入和無線接入兩大類型。具體分類如表2-1所示。因特網(wǎng)有線接入技術分為（），（），（），（），（）。4.7.2

因特網(wǎng)接入技術1、xDSL接入技術圖xDSL的網(wǎng)絡接入結構（一）、有線接入技術見下載資料：xDSL（百度百科）2、局域網(wǎng)接入技術圖局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡結構3、無源光網(wǎng)絡接入技術光纖接入網(wǎng)從技術上可分為兩大類：有源光網(wǎng)絡AON(ActiveOpticalNetwork)和無源光網(wǎng)絡PON(PassiveOpticalNetwork)。圖PON網(wǎng)絡的架構4、混合光纖同軸電纜接入技術混合光纖和同軸電纜HFC(hybridfiberandcoaxial)接入技術利用有線電視網(wǎng)絡CATV(CableTelevision)提供網(wǎng)絡接入。HFC接入網(wǎng)絡的系統(tǒng)框架如圖2-5所示圖HFC接入網(wǎng)系統(tǒng)框架5、電力線通信接入技術電力線通信PLC(PowerLineCommunication)技術是一種利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的通信方式。如圖2-7所示。圖PLC網(wǎng)絡互連示意圖PLC技術的優(yōu)點是：(1)成本低。(2)網(wǎng)絡資源豐富。(3)PLC能夠通過電力線將整個家庭的電器與網(wǎng)絡聯(lián)為一體，構成信息家電網(wǎng)絡。但PLC技術的缺點也很明顯：(1)電力線網(wǎng)絡存在著不穩(wěn)定和不安全的問題。(2)帶寬拓寬問題。(3)電信公司和技術公司對此技術熱情不高，仍處于小規(guī)模的試驗階段。（二）、移動無線接入技術1.GPRS接入技術通用無線分組業(yè)務GPRS（GeneralPacketRadioService）被稱為2.5G技術。與GSM技術相比，GPRS具有明顯的技術優(yōu)勢：（1）較高的傳輸速率。（2）較快的連接速度。（3）相對低廉的通信費用。2.3G、4G技術3G（3rd-Generation）是第三代移動通信技術的簡稱，4G（4rd-Generation