計算機三級《網絡技術》考點：局域網基礎

《網絡技術》是計算機三級考試科目之一，關於局域網基礎知識點大家都複習得怎麼樣呢?以下是本站小編搜索整理的計算機三級《網絡技術》考點：局域網基礎，供參考複習，希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生考試網!

第三章 局域網基礎

　　本單元概覽

一、局域網與城域網的基本概念

二、以太網

三、高速局域網的工作原理

四、交換式局域網與虛擬局域網

五、無線局域網

六、局域網互聯與網橋的工作原理

　　一、局域網與城域網的基本概念

1.決定局域網與城域網的三要素

決定局域網與城域網特點的三要數：網絡拓撲、傳輸介質、介質訪問控制方法。

2. 局域網拓撲結構的類型與特點

局域網與廣域網的重要區別是覆蓋的地理範圍不同，因此其基本通信機制與廣域網完全不同：局域網採用共享介質與交換方式(分為共享介質局域網與交換式局域網)，廣域網採用存儲轉發。

局域網在傳輸介質、介質訪問控制方法上形成了自己的特點。其主要的網絡拓撲結構分為：總線型、環型與星型。網絡介質主要採用雙絞線、同軸電纜與光纖等。

A.總線拓撲：

介質訪問控制方法：共享介質方式。

優點：結構簡單、容易實現、易於擴展、可靠性好。

特點：所有結點都通過網卡連接到公共傳輸介質總線上，總線通常採用雙絞線或同軸電纜，所有結點通過總線發送或接收數據，由於多個結點共享介質，因此會有衝突出現，導致傳輸失敗，必須解決介質訪問控制問題

B.環型網絡拓撲結構

環型網絡拓撲是結點間通過網卡利用點到點線路連接形成閉合的環型。環中的數據沿着同一個方向逐站傳輸。環型結構中，多個站點共享一條環通路，為了確定哪個結點可以發送數據，同樣需要進行介質訪問控制。環型結構通常採用分佈式控制方法，環中每個結點都要執行發送和接收的控制邏輯。

C.星型網絡拓撲結構

星型拓撲結構存在中心節點，每個節點通過點-點線路與中心節點連接，任何兩節點之間的通信都要通過中心節點轉接。優點是：結構簡單。

3.傳輸介質類型和介質訪問控制方法：

局域網介質類型：同軸電纜、雙絞線、光纖和無線通道。

局域網介質訪問控制方法：

IEEE802.2標準定義了共享介質局域網有以下3類:

帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)----總線網

令牌總線(token bus) -------總線網

令牌環(token ring)----------環型網

4. IEEE802參考模型

IEEE802(局域網標準委員會)，專門從事局域網標準化工作。重點是解決局部範圍內的計算機組網問題。研究者只需要面對OSI模型中數據鏈路層和物理層，網絡層及以上高層不屬於局域網協議的研究範圍。

局域網領域中有典型的三種技術：以太網、令牌總線和令牌環。

數據鏈路層的功能複雜，設計者將鏈路層分為兩部分：LLC (邏輯鏈路控制子層)和 MAC(介質訪問控制子層)。不同的局域網在LLC中必須使用相同的協議。LLC子層與傳輸介質和介質訪問控制方法無關。在MAC子層和物理層中不同局域網可以採用不同協議。

5. IEEE802標準

IEEE802標準規定了局域網中不同層次(數據鏈路層和物理層)中的標準。

可簡單分為3類：

IEEE802.1定義局域網的體系結構、網絡互連。

IEEE802.2定義邏輯鏈路控制(LLC)的功能與服務。

IEEE802.3定義CSMA/CD總線訪問方法與物理層技術規範。

IEEE802.4定義令牌總線(Token Passing Bus)訪問方法與物理層技術規範。

IEEE802.3定義令牌環(Token Passing Ring)訪問方法與物理層技術規範。

IEEE802.11定義無線局域網技術(MAC層採用CSMA/CD)

IEEE802.15定義近距離無線個人局域網訪問控制子層與物理層標準

IEEE802.16定義寬帶無線局域網訪問控制子層與物理層標準

　　二、以太網

1.以太網的發展

1976年7月，Bob在ALOHA網絡的基礎上，提出總線型局域網的設計思想，並提出衝突檢測、載波偵聽與隨機後退延遲算法，將這種局域網命名為以太網(Ethernet)。

以太網的核心技術是：

介質訪問控制方法CDMA/CD.這種方法解決了多結點共享公用總線的問題。

早期以太網的傳輸介質是同軸電纜，後用雙絞線，再後用光纖。

2.以太網的幀結構與工作流程

(1)以太網數據發送流程

衝突：多個站點同時利用總線發送數據，導致數據接收不正確。

總線網沒有控制中心，如果一個站點發送數據幀，以廣播方式通過總線發送，每一個站點都能收到數據幀，其它站點也可以同時發送，因此衝突不可避免。

CSMA/CD發送流程可簡單概括為：先聽後發，邊聽邊發，衝突停止，延遲重發。

實現公共傳輸介質的控制策略，需要解決的問題是：載波偵聽，衝突檢測，衝突後的處理方法。

(a)載波偵聽

結點利用總線發送數據時，首先偵聽總線是否空閒，以太網規定發送數據採用曼徹斯特編碼。判斷總線是否空閒可以判斷總線上是否有電平跳變。不發生跳變總線空閒。此時如果有結點已準備好發送數據，可以啟動發送。

(b)衝突檢測方法

載波偵聽不能完全消除衝突，原因是數字信號是以一定的速率傳輸的。例如：結點A發送數據幀時，離他1000m距離的結點在一定的時間延遲後才能收到數據幀，此時間段內如果B也發送數據，造成衝突。從物理層上看，衝突時多個信號疊加，導致波形不同於任何結點的波形信號。

解決方案：結點A發送數據前，先發送偵聽信號，如果偵聽信號在最大距離傳輸時間2倍時，沒有衝突信號出現，結點A肯定取得總線的訪問權。

衝突信號的延遲時間=2*D/V。其中：D是結點到最遠結點的距離，V表示信號傳輸速度，信號往返的時間為延遲時間。

進行衝突檢測的方法有兩種：比較法和編碼違例法。

比較法：將發送信號波形與從總線上接收的信號比較，如果不同説明有衝突。

違例編碼法：檢查總線上的波形是否符合曼徹斯特編碼規則，不符合説明有衝突。

(c)衝突解決方案

發現衝突，停止發送如果發送數據的過程中檢測出衝突，為解決信道爭用衝突，發送結點停止發送，隨機延遲後重發的流程。

隨機延遲後重發的第一步：發送衝突加強信號，目的是延續衝突的持續時間，使得網絡中的所有結點都能檢測出衝突的存在，並立即丟棄衝突幀，提高信道利用率。

隨機延遲重發。以太網協議規定每幀的最大重發次數不得超過16次，若超過則認為線路故障。為公平解決信道爭用問題，需要確定後退延遲算法。典型的CSMA/CD採用二進制指數退避算法，退避延遲時間計算為：t=2k×R×a 。其中：a是衝突窗口大小，R是隨機數，k為衝突次數，定義k的最大值，一旦k是最大值時是最後一次發送。每次的延遲時間都會根據公式求出。

以太網中任何結點都需要通過CSMA/CD方法爭取總線使用權，從準備發送到成功發送時間不確定。因此又稱為隨機爭用介質訪問控制方法。簡單易實現。

(2)以太網幀結構

前導碼(7B)與幀前定界符字段：用於接收同步階段。

目的地址與源地址(6B)：分別表示幀的接收節點地址與發送節點的硬件地址。

類型字段：表示網絡層使用的協議類型。

數據字段(46B—15000B)：是高層待發送的數據部分。

幀校驗字段：採用32位的循環宂餘校驗。校驗範圍：目的地址、源地址、長度、LLC數據。

(3)以太網接收流程

如果一個結點利用總線成功發送數據，其它結點都應該處於接收狀態。所有結點只要不發送數據，就應該處於接收狀態。一個結點接收幀，首先判斷幀的長度。(規定了最小長度，若小與最小長度，衝突，丟棄該幀，結點重新進入接收狀態)。如果沒有衝突，結點接收幀後首先檢查幀的目的地址。(目的地址單一地址或組地址或廣播地址，屬於自己則保留，否則丟棄)。地址匹配後確認是自己應該接收的幀，進一步進行CRC校驗。 如果校驗正確，則進一步檢測LLC數據長度是否正確。出錯則報告”幀長度錯“，否則報告”成功接收”，進入結束狀態。如果檢驗出錯，首先判斷該幀是否是8為的整數倍，是，表示沒有丟失位，則記錄”幀檢驗錯“，否則報告”幀位錯“，進入結束狀態。

以太網協議將接收出錯分為3類：幀檢驗錯、幀長度錯與幀位錯。

3.以太網的實現方法

每個站點都可以接收到所有來自其他站點的數據

為決定那個站點接收，需要尋址機制來標識目的站點

目的站點將該幀複製，其他站點則丟棄該幀

4.以網的物理地址

IEEE802標準為每個DTE規定了一個48位的全局地址，它是站點的全球唯一的標識符，與其物理位置無關。即MAC地址(物理地址)，MAC地址為6字節(48位)。MAC地址的前3個字節(高24位)由IEEE統一分配給廠商，低24位由廠商分配給每一塊網卡。網卡的MAC地址可以認為就是該網卡所在站點的MAC地址。

　　三、高速局域網工作原理

1.高速局域網的研究方法

傳統局域網技術建立在”共享介質“的基礎上，網中所有結點共享一條公共傳輸介質，典型的控制方法有：CSMA/CD、令牌環和令牌總線。

介質訪問控制方法使得每個節點都能夠”公平“使用公共傳輸介質，如果網絡中結點數目增多，每個結點分配的帶寬將越來越少，衝突和重發現象將大量增加，網絡效率急劇下降，數據傳輸的延遲增長，網絡服務質量下降。

解決方案：

(1)增加公共線路的帶寬。優點：仍然是局域網保護用户已有的投資。

(2)將大型局域網劃分成若干個用網橋或路由連接的子網。優點：每個子網作為小型局域網，隔離子網間的通信量，提高網絡的安全性。

(3)將共享介質改為交換介質。優點：交換式局域網的設備是交換機，可以在多個端口之間建立多個併發連接。交換方式出現後，局域網分為：共享式和交換式局域網。