学习笔记-局域网与城域网㈠

局域网LAN：范围在方圆几千米范围内，是分组广播式网络。该核心技术是所有工作站都连接到共享的传输介质上，共享信道的分配技术。
(LAN与网络拓扑结构和传输介质有关。)
城域网MAN：范围介于广域网和城域网之间，采用技术与局域网相同。

1、局域网的拓扑结构和传输介质

总线型拓扑：所有站点都通过接口硬件连接到总线上。主要传输介质是同轴电缆。

环型拓扑：由一系列首尾相连的中继器组成，每个中继器连接一个工作站。该系列可使用各种传输介质，最常用是双绞线。

星型拓扑：所有站点都连接到中心节点上。

2、LAN/MAN的IEEE 802 标准

⑴IEEE 802.1 ：局域网体系结构、寻址、网络互联和网络。

⑵IEEE 802.2 ：逻辑链路控制子层（LLC）的定义。

⑶IEEE 802.3 ：以太网介质访问控制协议（CSMA/CD）及物理层技术规范。

⑷IEEE 802.4 ：令牌总线网（Token-Bus）的介质访问控制协议及物理层技术规范。

⑸IEEE 802.5 ：令牌环网（Token-Ring)的介质访问控制协议及物理层技术规范。

⑹IEEE 802.6 ：城域网介质访问控制协议DQDB （分布式队列双总线）及物理层技术规范。

⑺IEEE 802.7 ：宽带技术咨询组，提供有关宽带联网的技术咨询。

⑻IEEE 802.8 ：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询。

⑼IEEE 802.9 ：综合声音数据的局域网（IVD LAN）介质访问控制协议及物理层技术规范。

(10)IEEE 802.10：网络安全技术咨询组，定义了网络互操作的认证和加密方法。

(11)IEEE 802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。

(12)IEEE 802.12 ：需求优先的介质访问控制协议（100VG AnyLAN）。

(13)IEEE 802.14：采用线缆调制解调器(Cable Modem)的交互式电视介质访问控制协议及网络层技术规范。

(14)IEEE 802.15：采用蓝牙技术的无线个人网（Wireless Personal Area Networks，WPAN）技术规范。

(15)IEEE 802.16：宽带无线连接工作组，开发2~66GHz的无线接入系统空中接口。

(16)IEEE 802.17：弹性分组环（Resilient Packet Ring，RPR）工作组，制定了单性分组环网访问控制协议及有关标准。

(17)IEEE 802.18：宽带无线局域网技术咨询组（Radio Regulatory）。

(18)IEEE 802.19：多重虚拟局域网共存（Coexistence）技术咨询组。

(19)IEEE 802.20：移动宽带无线接入（ Mobile Broadband Wireless Access ，MBWA）工作组，制定宽带无线接入网的解决。

(20)IEEE 802.21：媒介独立换手（Media Independent Handover）。

(21IEEE 802.22：无线区域网（Wireless Regional Area Network）

局域网标准没有规定高层功能，由于局域网是分组广播式网络，所以网络层的路由功能是不需要的，主要是低二层的。

逻辑链路控制LLC：是局域网中数据链路层的上层部分，IEEE 802.2中定义了逻辑链路控制协议。用户的数据链路服务通过LLC子层为网络层提供统一的接口。(与HDLC兼容、为适合局域网的寻址，提供目标地址和源地址。LLC在IEEE 802.2中的地址字段分别用DSAP和SSAP表示目标地址和源地址。)

介质访问控制MAC：是解决当局域网中共用信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权问题。(其中长度字段表示数据实际长度，最大1500。还是可以表示上层协议类型，1501以上值。)

3、IEEE 802.3 标准

一、CSMA/CD协议：即载波侦听多路访问/冲突检测，是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访问方法，具有多目标地址的特点。(介质访问控制协议)
CSMA基本原理：发送数据前，先监听信道上是否有载波信号，若有则忙，再决定是否继续监听；若无则空闲，再决定是否发送。
监听算法：无法完全避免发生冲突，但可以把冲突概率减到最少。
⑴非坚持型监听算法：发送数据前，先监听信道，若空闲则立即发送；若忙则后退一个随机时间再监听；再重复步骤。(大致是忙时过段时间监听。特点：减少冲突的概率，信道利用率降低，增加发送时延。)
⑵1-坚持型监听算法：发送数据前，先监听信道，若空闲则立即发送；若忙则继续监听，直到空闲就立即发送(特点：信道利用率提高了，减少信道空闲时间，但在监听信道时必然会发生冲突。)
⑶p-坚持型监听算法：发送数据前，先监听信道，①若空闲，以概率p发送；②若忙则监听信道转①；③如果发送延迟一个时间t，重复①。(特点结合以上两种优点，但复杂，尤其是概率p)

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“二进制指数后退算法”。

二进制指数后退算法：

该算法考虑网络负载变化，后退次数与负载大小有关，重发次数最大的是16，则停止上报高层协议。(若大则大)

以太网：早期IEEE 802.3的局域网，10Mbps。
二、交换式以太网：一种星型拓扑结构的网络。简称为以交换机为核心设备而建立起来的一种高速网络。该交换机有一个高速底板，底板有一些插槽，插槽连接一块插入卡，卡上有一些连接器，用于连接10M网卡的主机。

三、高速以太网
快速以太网：IEEE 802.3u标准，100Mbps

千兆以太网：1000Mbps，IEEE 802.3z标准和802.3ab。

万兆以太网：10Gbps，IEEE 802.3ae标准
只支持光纤、不再用CSMA/CD，可支持全工。

三、虚拟局域网
虚拟局域网vlan：是根据管理功能、组织机构或应用类型对交换局域网进行分段而形成的逻辑网络。(一个vlan=一个广播域）

⑴vlan划分方式：①静态分配vlan：基于物理端口。②动态分配vlan：根据设备的MAC地址、网络层协议、网络层地址、IP或管理策略划分。
优点：①控制网络流量，抑制广播风暴，减小冲突域，提高网络带宽的利用率。②提高网络安全性。③灵活的网络管理。
⑵不同vlan之间的通信需要三层交换机或路由器
⑶vlan的两种端口：接入端口access(只通过单个valn)和中继端口trunk(允许多个vl an通过)
⑷IEEE 802.1q 定义vlan帧格式，在原来的以太帧增加4个字节的标记(tag)字段，其中12个VID表示可用4094个vlan(2¹²=4096，4096-2=4094，头与尾保留不使用)。