自考局域網(wǎng)組網(wǎng)工程聽課筆記第一章

1.1.1 局域網(wǎng)的普及

一個微機系統(tǒng)應(yīng)用于學(xué)校、辦公樓、工廠、企業(yè)等場合，這些系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)和共享昂貴的的資源。

（1）主要包括與其它用戶交換報文、共同訪問公共文件和數(shù)據(jù)資源；

（2）實現(xiàn)硬件資源的共享，例如共享大容量存儲器和高性能激光打印機等。

1.1.2 局域網(wǎng)的定義

在一個小區(qū)范圍內(nèi)，將分散的微機系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)資源的共享合同型，便構(gòu)成了局域網(wǎng)（LAN）。幾點說明：

（1）局域網(wǎng)終端設(shè)備：又稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備。主要包括：微機、服務(wù)器、終端、外圍設(shè)備、傳感 器（如溫度、濕度、安全報警傳感器等），數(shù)字電話、數(shù)字電視發(fā)送和接收機以及傳真機等。

當然不是所有的LAN都能配置上述設(shè)備。

（2）局域網(wǎng)的地理覆蓋一般可達幾十公里范圍；

（3）局域網(wǎng)在傳輸媒體上的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps、100Mbps及1000Mbps.

1.1.3 局域網(wǎng)的技術(shù)要素

體系結(jié)構(gòu)與標準

傳輸媒體

拓撲結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)編碼

媒體訪問控制 MAC

邏輯鏈路控制 LAC

1.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與標準

1.2.1 局域網(wǎng)參考模型

LAN參考模型是以IEEE802（國際電工電子工程師協(xié)會）標準的工作文件為基礎(chǔ)，并且采用參考模型來分析這一問題。

1.局域網(wǎng)存在的四個特征

（1）它用帶地址的幀來傳送數(shù)據(jù)；

（2）不存在中間交換，所以不要求路由選擇。

（3）數(shù)據(jù)傳輸各層的對應(yīng)內(nèi)容：

第一層： 物理層，比特傳輸；

第二層： 數(shù)據(jù)連路層，組成幀，并進行一定的控制，主要包括：尋址、排序、流量控制、差錯控制等。

第三層： 網(wǎng)絡(luò)層，完成路由選擇。

（4）層二和層三的區(qū)別

層二是通過單個鏈路完成其功能，層三是通過數(shù)個鏈路完成的。

2.域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

3.局域網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳遞（二層和三層）

（1）最上層接收來自所連接的站的發(fā)送信息；

（2）通過服務(wù)訪問點（SAP）向下層交換信息，SAP是相鄰層的邏輯接口；

（3）發(fā)送時將數(shù)據(jù)組裝帶有地址的差錯檢測字段的幀；

（4）接收時拆卸幀，完成地址識別和差錯檢測；

（5）管理鏈路上的通信。

4.物理層的主要功能

（1）信號的編碼和譯碼；

（2）前導(dǎo)碼的生成和除去（前導(dǎo)碼用于幀同步）；

（3）比特的發(fā)送和接收。

1.2.2 局域網(wǎng)媒體訪問控制

1.么是MAC？

所有局域網(wǎng)均由共享該網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的多個設(shè)備組成。需要有某些方法控制對傳輸媒體的訪問，以便兩個特定的設(shè)備在需要時可以交換數(shù)據(jù)。

2.體訪問技術(shù)中的“方法”

“方法”分為兩種，指控制是在集中方式下還是在分布方式下來實現(xiàn)。

（1）集中方式：

某個控制器被指定擁有訪問網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)，此時，希望發(fā)送的某個站必須等待，直到他收到該控制器的準許，該站才允許發(fā)送。

（2）分布方式：

由各個站集體地完成媒體訪問控制功能，動態(tài)地確定站的發(fā)送順序。

（3）集中方式方案的優(yōu)點和缺點：

優(yōu)點a.可提供諸如優(yōu)先權(quán)、保證帶寬，具有較大的控制訪問能力。

b.允許每個站有盡可能簡單的邏輯；

c.避免了協(xié)調(diào)問題。

缺點：a.會出現(xiàn)影響全網(wǎng)的單點故障；

b.會發(fā)生瓶頸作用，時效率降低。

分布方式方案的優(yōu)點和缺點：正好與集中式相反。

3.訪問控制技術(shù)的分類

主要按同步和異步進行劃分。

（1）同步技術(shù)：

每個連接均被分配一個專用規(guī)定的傳輸容量。這種方式在局域網(wǎng)中不是最佳的，因為每個站發(fā)送數(shù)據(jù)是隨機的。

（2）異步技術(shù)：

根據(jù)各站的發(fā)送情況分配傳輸容量，異步技術(shù)可進一步劃分為：循環(huán)、預(yù)約、競爭三種情況。

1.異步技術(shù)三種方法

（1）循環(huán)：

給每個站輪流發(fā)送的機會，在此機會里，某站可以謝絕發(fā)送，或發(fā)送一定限度的信息。此限度為每個站每次發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量或最大時間量來表示。

（2）預(yù)約：

對于平穩(wěn)流式的業(yè)務(wù)，預(yù)約技術(shù)是相當合適的。即將媒體（介質(zhì)）上的時間劃分為許多時隙，當某站需要發(fā)送信息時，提前預(yù)約時隙。

（3）競爭：

對于突發(fā)式業(yè)務(wù)，競爭技術(shù)通常是合適的，各個站采取簡單的競爭方式進行競爭發(fā)送數(shù)據(jù)。常用的方式為循環(huán)和競爭方式。

1.2.3 局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路控制LLC

1.LAN的LLC與傳統(tǒng)鏈路層的區(qū)別：

（1）它必須支持鏈路的多路訪問特性；

（2）它可利用MAC子層來實現(xiàn)鏈路訪問中的某些功能；

（3）它必須提供某些屬于三層的功能。

2.LLC的主要功能：

（1）端到端的差錯控制功能；

（2）端到端的流量控制功能；

（3）完成無連接服務(wù)功能；

（4）完成面向連接服務(wù)功能；

（5）能進行復(fù)用，即多個不同的端點的數(shù)據(jù)在同一信道上傳輸。

3.服務(wù)訪問點（SAP）

SAP在每層中有若干個點，分別用SAP1、SAP2……SAPn表示，每個SAP屬于某站，但它又在LLC層有若干個SAP，每個SAP均由一個自己的地址，例如A點LLC層的SAP，可簡單表示為：（A，1），如下圖。下面來看各站的SAP之間是如何通信的。

如上圖，假設(shè)站A內(nèi)有一個應(yīng)用X，希望將電文發(fā)送給站C內(nèi)的一個進程，（A為某PC內(nèi)的報告生成程序，C為一臺打印機和一個簡單的打印機驅(qū)動器）

（1）站A的鏈路發(fā)送一個“連接請求”，的若干控制比特的幀，該幀內(nèi)含源地址（A，1—X），目的地址（C，1—M），及其它的控制比特。

（2）LAN將該幀傳遞給C站；

（3）如果“C”站空閑，就返回一個“接受連接”幀，（如果不空閑，這需要等待）；

（4）當A站與C站建立連接后，就可以利用站A的LLC將來自X的全部數(shù)據(jù)組裝成幀，每幀均含源地址和目的地址；

（5）在此段時間，所有尋找（A，1）的幀均被拒絕，除非是來自（C，1）的幀。同樣（C，1）的尋找?guī)脖唬–，1）拒絕，字節(jié)收（A，1）的幀。

（6）以上方式被稱為面向連接服務(wù)。

在以上進行數(shù)據(jù)交換的同時，各站的其它SAP之間可以同時傳遞消息，例如，進程Y可以連接到

（A，2），并與（B，1）交換數(shù)據(jù)，這就是一個復(fù)用的例子。

1.2.4 尋址

1.信涉及三個因素：進程、主機、網(wǎng)絡(luò)

（1）進程是進行通信的基本實體，（也就是指軟件程序）。我們舉例說明兩個站之間的進程是如何傳遞的。（例如A站和B站）

A站的進程通過PC機，然后通過網(wǎng)絡(luò)與B站進程進行連接，并交換數(shù)據(jù)。進程在PC機上進行。

（2）主機

（3）網(wǎng)絡(luò)

2.通信（含尋址）的過程

MH：必須包含一個用來唯一地標識局域網(wǎng)上某個站的目的地址，因為對于每一個可接收的站必須讀出“目的地址”，如果和本站地址不同，則向下一站傳送；如果和本站地址相同，則MAC實體標剝除MH和MT，并且將剩余的LLC—PDU向上傳遞，LLC子層的標頭LH中必須包含SAP地址，以便LLC可將該數(shù)據(jù)交付給哪個SAP.

MAC地址：表識局域網(wǎng)中的一個站；

LLC地址：表識LLC上的某個SAP（某個用戶）。

3.SAP的分布

（1）在每兩層之間均有SAP（服務(wù)訪問點），物理層上沒有SAP.

（2）在網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU）上的每個終端接口都具有一個唯一的SAP；

（3）組地址：

某用戶希望將數(shù)據(jù)發(fā)送給特定NIU上的所有終端用戶，或者給整個局域網(wǎng)上的所有終端用戶，這就需要組地址。

a.廣播方式；

b.多址方式。

4.局域網(wǎng)尋址的多種方式

MAC地址LLC用戶地址（服務(wù)訪問點）

單個單個

單個多址

單個廣播

多址廣播

廣播廣播

多址單個

多址多址

廣播單個

廣播多址

1.2.5 局域網(wǎng)標準

1.3 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)

1.3.1星型拓撲結(jié)構(gòu)

特點：

（1）每個站由點到點鏈路連接到公共中心；

（2）任意兩站之間的通信均要通過中心點；

（3）中心點可以是一個中繼器，也可以是一個局域網(wǎng)的交換機；

（4）發(fā)送數(shù)據(jù)的站以幀的形式進入中心點，以幀中的目的地址到達目的站點。

（5）目前局域網(wǎng)系統(tǒng)中均采用星型拓撲結(jié)構(gòu)。

1.3.2 環(huán)形

特點：

（1）由一組轉(zhuǎn)發(fā)器（又稱為中繼器）通過點到點鏈路連接成封閉的環(huán)所構(gòu)成。

（2）以幀的方式傳輸數(shù)據(jù)，循環(huán)一周，在起始位除去。

（3）有令牌的站才可以發(fā)送幀。

1.3.3 總線和樹型

樹型特點：傳輸媒體是不構(gòu)成閉合環(huán)路的分支電纜，也即在樹型網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個終端之間只有唯一的一條路徑。

總線型特點：只有傳輸媒體，沒有交換機，也沒有轉(zhuǎn)發(fā)器。

1.4 局域網(wǎng)的傳輸媒體

傳輸媒體主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。

1.4.1 雙絞線

1.物理描述

2.傳輸特性

（1）對模擬信號，約每5~6Km需要一個放大器；

（2）對低頻數(shù)字信號，每2~3Km需用一個轉(zhuǎn)發(fā)器。

1.4.2 同軸電纜

分類：

（1）CATV系統(tǒng)中使用75Ω電纜，主要用于寬帶FDM模擬信號及高速數(shù)據(jù)。

（2）基帶數(shù)字信號使用50Ω電纜，對于模擬信號可達300MHz~400MHz，每個電視信道分配6MHz的帶寬。

（3）帶寬和速率的關(guān)系：

對于5Mbps或更高的速率可設(shè)定1Hz/1bps，如6MHzTV信道——5Mbp速率。

對于較低速率可設(shè)計 2 Hz/1bps；

目前用整條同軸電纜（75Ω）傳送數(shù)據(jù)，可達50Mbps，距離一般為1Km左右。

1.4.3 光纜

傳輸特性：1014Hz~1015Hz范圍起波導(dǎo)作用。

多模：小角度的入射光纖被反射并沿光纖傳播，其余光纖被周圍媒體所吸收。

單模：纖芯半徑降低到波長的量級時，只有單個角度或單個模，即只有軸向光束能通過。

1.4.4 無線傳輸媒體

分類：

（1）射頻（RF）：900MHz、2.4GHz、5.8GHz（無需申請的頻率）

（2）紅外線（IR）800mm~900mm波段，地域范圍可達數(shù)十米，可獲得10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率。

散射IR（DFIR）：范圍較小，但收發(fā)之間可有障礙物；

直射 IR（DBIR） ：范圍較大，但收發(fā)之間不能有障礙物。

1.5 局域網(wǎng)的互連

局域網(wǎng)的互連主要通過以下設(shè)備實現(xiàn)：

（1）中繼器（又稱轉(zhuǎn)發(fā)器，在物理層實現(xiàn)互連）；

（2）網(wǎng)橋（又稱橋接器，在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)互連）；

（3）路由器（在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)互連）；

（4）網(wǎng)關(guān)（又稱網(wǎng)間連接器，在傳輸層及以上實現(xiàn)互連）。

1.5.1 中繼器

中繼器，又稱重發(fā)器，主要是將信號再生放大，主要作用為：

（1）將沖突域延長、擴大；

（2）但不能將電路形成環(huán)路；中繼的個數(shù)有限，主要為時延及負荷情況；

（3）多口中繼器又稱為集線器，可分為電纜中繼器（雙絞線、同軸電纜）和光纜中繼器。

1.5.2 集線器

集線器又稱為集中器，用它作為一個中心節(jié)點，可連接多個傳輸媒體。集線器分為有源集線器，無源集線器和智能集線器。

1.5.3 網(wǎng)橋

用于連接兩個或兩個以上具有相同通信協(xié)議、傳輸媒體及尋址結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)網(wǎng)間的互連設(shè)備。

（1）網(wǎng)橋有它的軟件和硬件。網(wǎng)橋需要有足夠大的RAM（存儲器）緩沖區(qū)，用于擴展網(wǎng)絡(luò)距離和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到另一個目的網(wǎng)工作站。

（2）網(wǎng)橋具有尋址和路徑選擇功能；網(wǎng)橋?qū)V播信息不能識別，也不能過濾；

（3）網(wǎng)橋又分為本地網(wǎng)橋和遠程網(wǎng)橋。

本地網(wǎng)橋：指所連接的兩個LAN間的距離在所允許的最大傳輸媒體長度之內(nèi)的網(wǎng)橋。連接兩個LAN只需一個網(wǎng)橋。

遠程網(wǎng)橋：必須加上調(diào)制解調(diào)器，而且連接兩個LAN時需要兩個網(wǎng)橋。

1.5.4 路由器

1.主要功能：

（1）選擇最佳的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路徑，建立非常靈活的連接，均衡網(wǎng)絡(luò)負載。

（2）利用通信協(xié)議本身的流控來控制數(shù)據(jù)傳輸，解決擁擠問題；

（3）具有判斷需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)分組的功能，判定某數(shù)據(jù)是否需轉(zhuǎn)發(fā)。

2.路由器分為：

（1）單協(xié)議路由器：對具有相同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連；

（2）多協(xié)議路由器：對具有多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連。

1.5.5 網(wǎng)關(guān)（又稱高層協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器）

用途：用于不同類型且差別較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的互聯(lián)。