【计算机网络】局域网与广域网

局域网与广域网

局域网的基本概念和体系结构

范围小、较高的数据率、较低的延时、较小的误码率

局域网的拓扑结构：星型、环形、总线型、树形

局域网的介质控制访问：CSMA/CD，令牌总线和令牌环

以太网的工作原理

1. IEEE802.3，定义了在各种介质上带CSMA/CD规范，还有联网方法

2. CSMA/CD，以太网采用总线拓扑，信息以广播方式发送。以太网简化了通信流程

a) 无连接

b) 不对发送的数据帧编号，也不要对方回复确认

CSMA/CD的工作流程可概括为“先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发”，其中截断二进制指数类型退避算法来确定等待的随机时间

3. 争用期，以太网端到端的往返时延。以太网51.2，对于10 Mb/s的以太网来说就是64字节

4. 截断二进制指数类型退避算法

a) 确定基本退避时间，一般取争用期

b) 定义参数k，k=min[重传次数，10]

c) 确定重传时延，r为离散整数集合[0,1,….2^k-1]的一个随机数

d) 当重传次数超过16还不能成功，则丢弃该帧，向上层报告

传统以太网的连接

以太网的传输介质：粗缆10BASE5、细缆10BASE2、双绞线10BASE-T、光纤10BASE-F。BASE指基带信号，10表示10 Mb/s，5或2表示每一段电缆最长

网卡的功能

(1) 数据的封装与解封

(2) 链路管理，主要是CSMA/CD的实现

(3) 编码和译码，曼彻斯特的编码和译码

以太网的MAC帧

MAC地址，48位，高24位为厂商地址

MAC帧，以太网V2标准的格式：

6

6

2

46~1500

4

目的地址

源地址

上层的协议类型

数据

FCS

IEEE802.11 无限局域网的协议标准

无线局域网分为两大类

(1) 有固定基础设施的，最小构件为基本服务集BSS，一个BSS包括一个基站和若干个移动展，所有站在本BSS内直接通信，与其他的BSS通信要通过基站

(2) 无固定基础设施的，又叫自主网络，是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络

802.11的MAC层在物理层以上

令牌环网的基本原理

环型拓扑，IEEE802.5，采用令牌传递协议，有一个令牌（特殊格式的帧）沿着环形总线在入网节点计算机间依次传递，节点都空闲时，令牌绕环而行，节点计算机取得令牌后，才能发送数据帧。

网桥

物理层扩展局域网的方式是中继器和集线器，缺点是：扩大了冲突与而总的吞吐量未提高，不能互联不同以太网技术的局域网

链路层扩展局域网使用网桥，它的好处

(1) 过滤通信量

(2) 扩大物理范围

(3) 提高可靠性

(4) 可互联不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网

网桥的不足

(1) 存储转发的时延

(2) MAC子层没有流量控制

(3) 不同MAC子层的网段桥接在一起，时延更大

(4) 广播风暴

网桥的分类

(1) 透明网桥，即插即用，站点不知道发送的数据帧经过哪些网桥，采用生成树算法转发

(2) 源选径网桥，路由选择由源站负责

局域网交换机及其工作原理

局域网交换机实质上是多端口网桥，工作在链路层，一般工作在全双工方式

广域网的概念

广域网非互联网，互联网用路由，广域网用交换机，交换机在单个网络中转发分组，路由在多个网络构成的互联网中转发分组

高级链路控制协议HDLC

PPP协议和HDLC协议是最常用的两种广域网数据链路层控制协议

HDLC的基本特点：面向比特

帧结构

8

8

8

可变

16

8

标志F

地址A

控制C

信息Info

帧检验序列FCS

标志F

因特网的点对点协议PPP

面向字节，它由三部分构成

(1) 一个将IP数据报封装到串行链路的方法

(2) 一个链路控制协议LCP

(3) 一套网络控制协议NCP，每个协议支持不同的网络层协议，用来建立和配置不同的网络层协议

帧格式，与HDLC类似，有几点不同点

(1) PPP面向字节，所有的帧长度是证书个字节，如果不是，则填充

(2) 多了一个2个字节的协议字段

(3) PPP不使用序号和确认机制

PPP协议的工作状态：用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。这时，PC机向路由器发送一系列的LCP分组，这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP参数。接着进行网络层配置，NCP给新介入的PC机分配一个临时的IP地址。这样该主机就进入了因特网。通信完毕，NCP释放网络层联结，收回IP地址，接着LCP释放链路层链接，最后释放物理层链接