&3、局域网技术

一、局域网概述
1、局域网与OSI参考模型——三层以下
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2、主要局域网的技术
1.以太网:以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。
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2.令牌环网(Token-ring network)常用于IBM系统中,其支持的速率为4Mbps和16Mbps两种。Novell、IBM LAN Server支持16MbpsIEEE802.5/令牌环网技术。在这种网络中,有一种专门的帧称为“令牌”,在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包。
历史发展:
令牌环网是IBM公司于70年代发展的,21世纪以后这种网络比较少见。在老式的令牌环网中,数据传输速度为4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但逻辑上仍是环形拓扑结构。其通信传输介质可以是无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等。 结点间采用多站访问部件(Multistation Access Unit,MAU)连接在一起。MAU是一种专业化集线器,它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输,所以在工作站和MAU中没有终结器。、

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3.FDDI(Fiber Distributed Data Interface),光纤分布式数据接口,它是一项局域网数据传输标准,于80年代中期发展起来,它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网(10Mbps)和令牌网(4或16Mbps)的能力。FDDI标准由ANSI X3T9.5标准委员会制订,为网络高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI技术同IBM的Tokening技术相似,并具有LAN和 Tokening 所缺乏的管理、控制和可靠性措施,FDDI支持长达2 km的多模光纤。
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二、以太网技术基础
1、早期的以太网技术
名称 速率 介质类型 最大传输长度
10BASE5 10Mbps 粗同轴电缆 500M
10BASE2 10Mbps 细同轴电缆 200M
10BASE-T 10Mbps 双绞线 100M
*命名规则:(10BASE5)10代表传输速度为10Mbps,BASE指的是传输信号为基带信号,5指的是单段大致的传输距离、使用单段最大传输距离为500米电阻为50Ω的粗缆,最多可以通过中继器/集线器连接5个网段,10BASE5的单段最大传输距离不会超过500米,最长距离可达2500米。
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2、以太网集线器
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1.集线器与主机构成星型拓扑
2.集线器内部采用总线结构,任意时间只有一台主机占用总线
集线器:集线器工作在局域网(LAN)环境,像网卡一样,应用于OSI参考模型第一层,因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联,当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时,完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面,集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实,集线器实际上就是中继器的一种,其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又叫多口中继器。

主要功能:HUB集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层,即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备,采用CSMA/CD(一种检测协议)访问方式。
HUB集线器属于纯硬件网络底层设备,基本上不具有类似于交换机的“智能记忆”能力和“学习”能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以它发送数据时都是没有针对性的,而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时,不是直接把数据发送到目的节点,而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。
3、MDI、MDIX
1.MDI:(Medium Dependent Interface)介质相关接口
2.MDIX:以太网集线器
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*同类接口使用交叉线连接,异类接口使用直连线连接
4、10BASE-T线缆和接口
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5、CSMA/CD载波侦听、冲突检测
1.CSMA(Carrier Sense Multiple Access)被称为载波侦听多路访问方法。基本思想:任何站点要向公共介质发送信息时,首先要侦听介质上是否有其他站点正在传送信息,如果通信介质上无载波,即没有被占用,则可以利用通信介质进行传送;如果已监听到介质上有载波,即有其它站点正在传送信息,则必须等待介质平静之后才能进行传送的处理,这样就会使信道上的冲突大大减少。按侦听介质的规则可以分为非坚持CSMA、以概率1—坚持CSMA、概率P—坚持CSMA。在CSMA的基础上可作进一步的改进,就是当站点开始发送之后,仍需继续侦听信道一段时间,当检测到冲突就马上迅速取消冲突帧的传送。该协议被称为带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)。工作过程:(1)侦听,若空闲,发送。(2)忙则侦听到空闲立即发送。(3)检测到冲突,立即停止,发送阻塞信号。(4)随机等待,重新尝试发送。
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*侦听到载波则不发送,侦听不到说明空闲则抢占一路发送!
2.冲突检测:冲突检测即发送站点在发送数据时要边发送边监听信道,若监听到信道有干扰信号,则表示产生了冲突,于是就要停止发送数据,计算出退避等待时间,然后使用CSMA方法继续尝试发送。计算退避等待时间采用的是“二进制指数退避算法。

6、MAC地址

1.定义:(Media Access Control Address)媒体存取控制位址,也称为局域网地址,用来确认网络设备位置的位址;每一台主机都有自己的MAC地址——每个人都有自己的身份证号。
2.作用层级:数据链路层
3.结构:网络中每台设备都有一个唯一的网络标识,这个地址叫MAC地址或网卡地址,由网络设备制造商生产时写在硬件内部。MAC地址则是48位的(6个字节),通常表示为12个16进制数,每2个16进制数之间用冒号隔开,如08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址。具体如下图所示,其前3字节表示OUI(Organizationally Unique Identifier),是IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码,区分不同的厂家。后3字节由厂家自行分配。
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*前24位属于IEEE给不同厂家注册的代码,后24位属于厂家自动分配。
*MAC地址最高字节(MSB)的低第一位(LSb),表示这个MAC地址是单播还是多播。0表示单播。

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三、现代以太网技术

1、光纤——单模光纤、多模光纤

1.单模光纤:
A.细纤,与光波长相同,传输单一波长的激光
B.成本高
C.损耗小,传输距离长
2.多模光纤:
A.粗纤,传输多种波长的光波
B.成本低
C.损耗大,传输距离千米之内
3.常用的介质

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