局域网的基本概念与体系结构

局域网的基本概念与体系结构

局域网这里，涉及到的比较多的都是数据链路层的知识，我也是在学习数据链路层的知识的时候了解到比较多的。

局域网，也就是直接在同一区域之内直接连接的计算机组，重要的是，使用的是广播信道，这个广播与后面的广播不一样，是真正的广播，公用信道，直接把内容发到信道上面去，所有人都可以接收。

同时我们假定的是链路层的性质会比较好。

我们先概述一下，然后借着以太网来详细讲一讲。

基本概念

拓扑结构

基本是以太网的基本拓扑结构就是：

• 星型、总线型、环型、树型

这么四种。

介质访问控制方式

• CSMA\CD

  • 这个是重要的知识点，就放到其他地方去讲了

• 令牌总线

  • 所有worker按顺序排成一个逻辑环，只有令牌持有者才能控制总线发送信息。

• 令牌环

局域网分类

实际上局域网有很多的架构，当然用的最多的还是以太网。不同的架构的优点都不大相同，各自有各自的特点。

• 以太网
• 令牌环网
• FDDI网 Fiber Distributed Data Interface
• ATM网
• WLAN

IEEE 802

是系列的协议集，或者是标准集。

IEEE 802又称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee， 局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层中定义的服务和协议，对应OSI网络参考模型的最低两层（即物理层和数据链路层）。

• 802.3：以太网
• 802.5：令牌环网
• 802.11：WLAN

MAC子层和LLC子层

IEEE802系列标准把数据链路层分成LLC（Logical Link Control，逻辑链路控制）和MAC（Media Access Control，媒介接入控制）两个子层。

上面的LLC子层实现数据链路层与硬件无关的功能，比如流量控制、差错恢复等；较低的MAC子层提供LLC和物理层之间的接口。

MAC

MAC子层负责把物理层的“0”、“1”比特流组建成帧，并通过帧尾部的错误校验信息进行错误校验；提供对共享介质的访问方法，包括以太网的带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）、令牌环（Token Ring）、光纤分布式数据接口（FDDI）等 。

MAC子层分配单独的局域网地址，就是通常所说的MAC地址（物理地址）。MAC子层将目标计算机的物理地址添加到数据帧上，当此数据帧传递到对端的MAC子层后，它检查该地址是否与自己的地址相匹配，如果帧中的地址与自己的地址不匹配，就将这一帧抛弃；如果相匹配，就将它发送到上一层中

LLC

LLC子层在IEEE802.2标准中定义，为802标准系列共用；而MAC子层协议则依赖于各自的物理层。

IEEE802.15.4的MAC层能支持多种LLC标准，通过SSCS（Service-Specific Convergence Sublayer，业务相关的会聚子层）协议承载IEEE802.2类型一的LLC标准，同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE802.15.4 的MAC层的服务。

LLC子层给网络层提供了一个统一的逻辑视图。

LLC负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。LLC报头告诉链路层，帧收到后应当做何处理。

主要功能：

• 传输可靠性保障和控制；
• 数据包的分段与重组；
• 数据包的顺序传输。

服务：

• 无确认无连接的服务。这是数据包类型的服务。
• 连接方式的服务。这种服务类似于HDLC提供的服务。
• 有确认无连接的服务。提供有确认的数据包，但不建立连接。

LLC子层维护一张以DSAP为索引的函数列表，每接收到一个数据包，以DSAP为索引调用相应的函数，该函数把数据包挂到相应接收队列。

以太网详解

以太网是现实世界中最普遍的一种计算机网络。以太网有两类：第一类是经典以太网，第二类是交换式以太网，使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用交换机来进行网络连接和组织。如此一来，以太网的拓扑结构就成了星型；但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即载波多重访问/碰撞侦测）的总线技术。

以太网提供无连接，不可靠的服务

以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。

• 不可靠传输服务：仅仅丢弃有误码的帧，其他什么也不做
• 可靠传输：想办法实现发送端发送什么，接收端接收什么

差错控制都是由高层控制。

10BASE-T

基本概念：

10	BASE	T
传输速率	传输的是基带信号	代表的是使用双绞线

物理上是星型拓扑，逻辑上使用总线结构；使用Manchester编码；CSMA\CD控制，会发生碰撞。

适配器和MAC地址

实际上我们计算机与网络的交互都是要通过这个通信适配器，也就是我们的网络接口卡，网卡。

一个网卡里面也有自己的CPU、RAM和ROM。

每个网卡会在出厂时适配好唯一的一个MAC地址，记录在自己的ROM里面，各个网卡之间通过这个MAC地址辨认。

在局域网中，硬件地址=物理地址=MAC地址。MAC地址就是一个标识符（事实上是可以重复的，这个MAC地址，因为MAC地址一般都是在局域网里面出现的，只要不出现混乱就行，但是一些云服务来说，重复就不太好）。

像是鼠标之类的也有自己的网卡和MAC地址（甚至可以使用登录路由进行地址的修改）

以太网MAC帧

目的地址	源地址	类型	数据	FCS
6	6	2	46-1500包含IP数据报	用于校验，长度为4

因为我们的MAC地址长度为6，所以目的地址和源地址都是用6个字节表示。

一般来说，还要在以太网MAC帧前面加个前导码8个字节。前7个字节表示前同步码，最后一个字节表示帧开始定界符。

• 单播
• 广播，目的地址全为1
• 多播

使用Manchester就不用结尾符了，因为我们是比较特殊的电平表示数据，用的是中间的跳变进行表示，如果结束发送就没有这样的特征了。