【计算机网络】数据链路层——局域网/广域网

局域网

局域网的基本概念和体系结构

• 局域网：在一个较小地理范围内，将各种计算机、外部设备和数据库系统等通过双绞线、同轴电缆等连接介质互相连接起来，组成资源和信息共享的计算机互联网络；
• 主要特点：
  1. 为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限；
  2. 所有站点共享较高的总带宽，即较高的数据传输速率；
  3. 较低的时延和较低的误码率；
  4. 各站点为平等关系而非主从关系；
  5. 能进行广播和组播；
• 三要素：拓扑结构，传输介质，介质访问控制方式
  • 拓扑结构
    1. 星型结构；
    2. 环形结构；
    3. 总线形结构；
    4. 星形和总线型结合的复合型结构；
  • 传输介质
    1. 双绞线；
    2. 铜缆；
    3. 光纤；
  • 介质访问控制方式
    1. CSMA/CD；
    2. 令牌总线和令牌环；

以太网与IEEE802.3

以太网的MAC帧

• MAC地址也称物理地址；
• 前导码：使接收端与发送端同步；
  • 第一个字段共7字节，是前同步码，用来快速实现MAC帧的比特同步；
  • 第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC帧；
• 以太网V2标准的MAC帧格式
  

注意
- MAC帧并不需要帧结束符，因为以太网在传输帧时，各帧之间必须有一定的间隙，因此接收端只要找到帧开始定界符，其后面连续到达的比特流就都属于同一个MAC帧，但在数据链路层上，帧既要加首部，也要加尾部；

• 地址：通常使用6字节（48bit）地址（MAC地址）；
• 类型：2字节，指出数据域中携带的数据应交给哪个协议实体处理；
• 数据：46~1500字节，包含高层的协议消息；
• 填充：0~46字节，当帧长太短时填充帧，市值达到64字节最小长度；
• 校验码：4字节，校验范围从目的地址段到数据段末尾，算法采用32位循环冗余码，不但需要检验MAC帧的数据部分，还要检验目的地址、源地址和类型字段，但不校验前导码；

令牌环网的基本原理

• 令牌环网的基本原理
  

• 令牌环网每一站通过电缆与环接口干线耦合器（TCU）相连；

  • TCU主要作用：
    • 传递所有经过的帧，为接入站发送和接收数据提供接口；
  • TCU状态：
    • 收听状态和发送状态；

• 令牌环网中有一个令牌沿着环形总线在入网结点计算机间依次传递，令牌实际上是一个特殊格式的MAC控制帧，他本身不包含信息，仅控制信道使用，确保同一时刻只有一个结点能够独占信道，站点只有在取得令牌后才能发送数据帧，因此令牌环网不会发生碰撞，令牌在环网上按顺序依次传递，因此对所有入网计算机而言，访问权是公平的；

• 令牌环网中令牌和数据传递过程：

  1. 网络空闲时，环路中只有令牌帧在循环传递；
  2. 令牌传递到有数据要发送的站点处，该站点就修改令牌中的一个标志位，并在令牌中附加自己需要传输的数据，将令牌变成一个数据帧，然后将这个数据帧发送出去；
  3. 数据帧沿着环路传输，接收到的站点一边转发数据，一边查看帧的目的地址，如果目的地址和自己的地址相同，那么接收站就复制该数据帧以便进一步处理；
  4. 数据帧沿着环路传输，直到到达帧的源站点，源站点接收到自己发出去的数据帧后便不再进行转发，同时，发送方可以通过检验返回的数据帧来查看数据传输过程中是否有错，若有错则重发该帧；
  5. 源站点传送完数据后，重新产生一个令牌，并将令牌传递给下一个站点，以交出对媒体的访问权限；

• 令牌环网在物理上采用星型拓扑结构，逻辑上仍是环形拓扑结构；

广域网

广域网的基本概念

• 广域网又称外网、公网。是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络；广域网并不等同于互联网；

• 由局域网和广域网组成的互联网
  

• 广域网和局域网的区别及联系

	广域网	局域网
覆盖范围	很广，通常跨区域	较小，通常在一个区域内
连接方式	结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，一个结点交换机往往与多个结点交换机相	普遍采用多点接入技术
OSI参考模型层次	三层：物理层，数据链路层，网络层	两层：物理层，数据链路层
联系与相似点
	1. 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件，从互联网的角度上看，两者平等
	2. 连接到一个广域网或一个局域网上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络的物理地址
着重点	强调资源共享	强调数据传输