局域网技术

共享信道的分配技术是局域网的核心技术，而这一技术又与网络的拓扑结构和传输介质有关。

拓扑结构：

1.总线型拓扑：

总线一种多点广播介质，所有的站点通过接口硬件连接到总线上。

传输介质主要是同轴电缆（基带和宽带同轴电缆）。

基带同轴电缆传播数字信号，宽带同轴电缆传播模拟信号。

宽带电缆比基带电缆传输的距离更远，还可以使用频分多路技术提供多个信道和多种数据传输业务，主要用在城域网中。

基带系统主要用于室内或者建筑物内部连网nag。

2.环型拓扑：

整个环路是单向传输。

由于环网是由一系列点对点链路串接起来的，所以可以使用任何传输介质，最常用的是双绞线，因为价格较低。使用同轴电缆可以得到较高的带宽，光纤可以提供更大的数据速率。

3.星型拓扑：

有一个中间节点，所以站点都连接到中心节点上。

中心节点在星型网络中起到了控制和交换的作用，是网络中的关键设备。

使用星型结构可以构成分组广播式的局域网。中心节点是hub（有源和无源）.

有源hub：配置了信号再生逻辑，这种电路可以接收输入链路上的信号，经再生后向所有链路发送，如果多个输出链路同时有信号输入，则向所有的输出链路发送冲突信号。

无源hub：没有信号再生电路，只是把输入链路上的信号分配到所有输出链路上。

任何传输介质都可以使用有源hub，也可以使用无源hub。

为了达到较高的数据速率，必须要限制工作站到中心节点的距离和连接的站点数。

一般来说，无源hub用于光纤或同轴电缆网络，有源hub用于无屏蔽双绞线网络。

4.树型拓扑：

为了延长星型网络的传输距离和扩大网络的规模，把多个hub级联起来，组成树型结构。

LAN/MAN的IEEE802标准：

常考：

802.2：研究链路逻辑控制子层LLC的定义。

802.3：研究以太网介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范。

802.11：研究无线局域网WLAN的介质访问控制协议以及物理层技术规范。

其他：

IEEE802把数据链路层划分为两个子层：

1.与物理介质相关的部分叫做介质访问控制MAC子层。

2.与物理介质无关的部分叫做逻辑链路控制LLC子层。（在上层。）

LLC提供标准的OSI数据链路层服务，这使得任何高层协议都可以运行在局域网标准之上。

LLC提供三种服务：

1.无确认无连接服务：是数据报类型的服务。不涉及任何流控和差错控制功能。

2.连接方式服务：类似于HDLC提供的服务，在有数据交换的用户之间要建立连接，同时提供流控和差错控制的功能。

3.有确认无连接服务：提供有确认的数据报，但是不建立连接。高效可靠，适合传输少量的重要数据。

CSMA/CD协议：

对于总线型、星型、树型拓扑结构最适合的介质访问控制协议是CSMA/CD。

MAC帧结构：

802.3帧结构：

源地址和目的地址：目标地址最高位0表示普通地址，1表示组地址。

向一组站发送称为组播。

全1的是广播地址，所有站都接收这种帧。

次最高位（46位）用来区分局部地址和全局地址。

局部地址只在本地网络有效，全局地址由IEEE指定，（IEEE为每个硬件制造商指定网卡地址的前三位，后三位由制造商自己编码）。

802.3规定最小帧为64字节。

由于前导字段和帧起始符是在物理层加上的，所以不包含在帧长中，也不参加帧校验。

如果帧的长度不够64字节，要加入最多46字节的填充位。

交换式以太网：

核心部件是交换机。

高速以太网：

1.快速以太网：100Mbps，使用的集线器可以是共享型或者交换型，也可以通过堆叠多个集线器来扩大端口数量。

2.千兆以太网：1000Mbps，用在汇聚-接入/核心之间。基带带宽越高，传输距离越短。适用于已经安装的综合布线之上。

3.万兆以太网：10Gbps，基本应用于点到点线路，不用共享宽带，没有冲突检测，载波侦听和多路访问技术也不再重要。几乎没有冲突，用于核心之间。

虚拟局域网：VLAN

根据管理功能、组织机构或者应用类型对交换局域网进行分段而形成的逻辑网络。

任何端口都可以分配给某个VLAN，属于同一个vlan的端口构成一个广播域。

每个vlan都是一个逻辑网络，发往vlan之外的分组都必须经过路由器进行转发。

划分vlan 的好处：

1.控制网络流量。一个vlan内部的通信（包括广播通信）不会转发到其他vlan里面，从而有助于控制广播风暴，减小冲突域，提高网络带宽的利用率。

2.提高网络安全性。可以通过配置vlan之间的路由来提供广播过滤，安全和流量控制等功能。

3.灵活的网络管理。使得工作组可以突破地理位置的限制而根据管理功能划分。

在划分成vlan的交换网络中，交换机端口可以分为接入链路连接access和中继链路连接trunk。

接入链路只能连接具有以太网卡的设备，也只能传送属于单个vlan的数据包，任何连接到接入链路的设备都属于同一个广播域。

中继链路是在一条物理连接上生成多个逻辑连接，每个逻辑连接属于一个广播域。

在进入中继端口时，交换机在数据包中加入vlan标记，在中继链路另一端的交换机根据vlan进行转发决策，这些帧共享同一条中继链路。

802.1q帧格式：

802.1去q帧标记含义：

局域网互连：

局域网通过网桥互连。

网桥在mac子层中起中继作用，由一个网桥连接两个lan，这两个lan运行相同的mac和llc协议。

网桥不剥MAC帧头、帧尾，由路由器完成。

网桥中使用的路由选择技术可以是固定路由技术。

固定路由策略适合小型和配置稳定的互连网络。

生成树网桥：

完全透明的网桥。插入电缆之后可以自动完成路由选择功能。

网桥为了决定是否转发一个帧，必须为每个转发端口保存一个转发数据库，数据库中保存着必须通过该端口转发的所有站的地址。

每个网桥都有唯一的MAC地址和唯一的优先级，构成网桥的标识符。

网桥的每个端口都有一个标识符，只在网桥内部有效。

根桥：作为生成树树根的网桥。

根通路：每一个网桥通向根桥的、费用最小的通路。

根端口：每一个网桥与根通路相连接的端口。

指定桥：每一个LAN都有一个指定桥，这是在该LAN上提供最小费用根通路的网桥。

指定端口：每一个LAN的指定桥连接LAN的端口作为指定端口，对于直接连接根桥的LAN，根桥就是指定桥，该LAN连接根桥的端口就是指定端口。

对每一个LAN确定唯一的指定桥和指定端口：

如果有两个以上网桥的根通路费用相同，那么选择优先级最高的网桥作为指定桥。

如果指定桥有多个端口连接LAN，则选取标识符值最小的端口为指定端口。

IEEE802.1d规定的网桥协议数据单元BPDU格式：

优点：易于安装、无须人工输入路由信息。

但是这种网桥只是利用了网络拓扑结构的一个子集，并没有很好的利用带宽。

源路由网桥：

由帧的发送者指明路由信息。

路由信息由网桥地址和LAN标识符的序列组成，包含在帧头中。

每个收到帧的网桥根据帧头中的地址信息可以决定自己是否在发路径中，并可以决定转发的方向。

网桥无需保存路由表，只需要记住自己的地址标识符和它所连接的LAN标识符，就可以根据帧头中的信息做出路由决策。

路由指示：表面路由选择的方式。

1.空路由指示：不指示路由选择方式，网桥不转发这种帧，只在同一个LAN中传送。

2.非广播指示：包含LAN标识符和网桥地址序列，帧只能沿着预定的路径到达目的站，目的站只能接收到该帧的副本，这种帧只能在已知路由的情况下发送。

3.全路广播指示：这种帧通过所有可能的路径到达所有的LAN，在有些LAN可能多次出现，所有的网桥都向远离源端的方向发送这种帧，目标站会收到来自不同路径的多个副本。

4.单路径广播指示：沿着以源节点为根的生成树向叶子节点传播，在所有的LAN上仅出现一次，目标站只能收到一个副本。

全路广播帧不包含路由信息，每一个转发这种帧的网桥都把自己的地址和输出LAN的标识符加入到路由信息字段中。

单路广播帧需要生成树的支持，只有在生成树上的网桥才能参与这种帧的转发，因而只有一个副本到达目标站。路由信息也是沿路的各网桥自己添加。

原站可以利用后边两种帧发现目标站的地址。

寻址模式：

1.单播地址：指明唯一的目标地址。

2.组播地址：指明一组工作站的地址。

3.广播地址：表示所有站。

城域网比局域网传输距离远。有更大的传输容量，更高的传输速率，有多种接入手段来满足不同用户的需求。

城域以太网：Q-in-Q

弹性分组环RPR：一种采用环型拓扑的城域网技术。

MAC控制子层控制MAC数据通路，维护MAC状态，并协调各种MAC功能的相互作用，MAC数据通路子层提供数据传输功能，MAC子层通过PHY服务接口接收/发送分组。

RPR采用双环结构，每个环都是单方向传送。

工作站之间是数据传送有：单播，单向泛洪、双向泛洪、组播。

泛洪传播是由一个站向多个目标站发送分组。

单向泛洪有两种方式。

双向泛洪利用两个环同时传播。

组播可以利用单向或双向泛洪的方式发送，组播成员由分组头中的目标地址字段指定。

RPR中传送的分组有：数据帧、控制帧、公平帧、闲置帧等多种格式。