数据链路层之局域网和以太网

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一、局域网

局域网(Local Area Network):简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。

• 特点1:覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。

• 特点2:使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高(10Mb/s～~10Gb/s）。

• 特点3:通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。

• 特点4:各站为平等关系，共享传输信道。

• 特点5:多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。

决定局域网的主要要素为:网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。

1、局域网拓扑结构

1、星型拓扑

中心节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多只需两步，传输速度快,并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。但这种网络系统，网络可靠性低，网络共享能力差有单点故障问题。

2、总线型拓扑

网络可靠性高、网络节点间响应速度快、共享资源能力强、设备投入量少、成本低、安装使用方便，当某个工作站节点出现故障时，对整个网络系统影响小。

3、环形拓扑

系统中通信设备和线路比较节省。有单点故障问题;由于环路是封闭的，所以不便于扩充，系统响应延时长，且信息传输效率相对较低。

4、树型拓扑

易于拓展，易于隔离故障,也容易有单点故障。

2、局域网传输介质

• 有线局域网常用介质:双绞线、同轴电缆、光纤
• 无线局域网常用介质:电磁波

3、局域网介质访问控制方法

• 1.CSMA/CD常用于总线型局域网，也用于树型网络
• 2.令牌总线常用于总线型局域网，也用于树型网络
  • 它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。
• 3.令牌环用于环形局域网，如令牌环网

4、局域网的分类

• 1、以太网以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网(10Mbps）、快速以太网(100Mbps)、千兆以太网（1000 Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型，物理拓扑是星型或拓展星型。使用CSMA/CD.
• 1、令牌环网物理上采用了星形拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。已是“明日黄花”。
• 3、FDD网(Fiber Distributed Data Interface）物理上采用了双环拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。
• 4、ATM网（Asynchronous Transfer Mode）较新型的单元交换技术,使用53字节固定长度的单元进行交换。
• 5、无线局域网(Wireless LocalArea Network;WLAN）采用IEEE 802.11标准。

扩展
IEEE 802标准所描述的局域网参考模型只对应OSl参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层。

• LLC子层：LLC负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包做何处理。为网络层提供服务:无确认无连接、面向连接、带确认无连接、高速传送。
• MAC子层：MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等。MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。

二、以太网

1、以太网简介

以太网(Ethernet)指的是由xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术。以太网在局域网各种技术中占统治性地位

特点：

• 1.造价低廉（以太网网卡不到100块）;
• 2.是应用最广泛的局域网技术;
• 3.比令牌环网、ATM网便宜，简单;
• 4.满足网络速率要求:10Mb/s~10Gb/s.

以太网两个标准

• DIX Ethernet V2:第一个局域网产品(以太网）规约。
• IEEE 802.3:IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准。(帧格式有一丢丢改动)

2、以太网提供无连接、不可靠的服务

• 无连接:发送方和接收方之间无“握手过程”。
• 不可靠:不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。
  以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。

3、以太网传输介质与拓扑结构的发展

传输介质：

拓扑：

虽然以太网现在使用集线器但在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。
所以以太网拓扑:逻辑上总线型，物理上星型。

扩展——10BASE-T以太网

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线(UTP)，传输速率是10Mb/s 。

特点：

• 物理上采用星型拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长为100m。
• 采用曼彻斯特编码。
• 采用CSMA/CD介质访问控制。

4、适配器与MAC地址

计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器的。

通信适配器：

• 网络接口板
• 网络接口卡NIC (network interface card)
• Now，不再使用单独网卡。
• 适配器上装有处理器和存储器（包括RAM和ROM) 。
• ROM上有计算机硬件地址MAC地址。

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。【实际上是标识符】

MAC地址:每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址，前24位代表厂家（由IEEE规定），后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示，如02-60-8c-e4-b1-21。

5、以太网V2格式的MAC帧

6、高速以太网

速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网。

• 1、100BASE-T以太网
  • 在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
• 2、吉比特以太网
  • 在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。
  • 支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
• 3、10吉比特
  • 10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号。
  • 只支持全双工，无争用问题。

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总结

以上就是数据链路层之局域网和以太网的相关知识点，希望对你有所帮助。
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