【正文】 動化、企業(yè)管理、工業(yè)自動化、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等方面得到廣泛的使用，為了在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交流、共享數(shù)據(jù)資源和某些昂貴的硬件（如高速打印機(jī)等）資源，將多臺計(jì)算機(jī)連成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布處理又能互相通信。由于地域范圍小，一般不需租用電話線路而直接建立專用通信線路，因此數(shù)據(jù)傳輸速率高于廣域網(wǎng)。并且這類網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題是聯(lián)網(wǎng)的費(fèi)用低。 廣播式局域網(wǎng)可以有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。，在總線型如（線性電纜）網(wǎng)絡(luò)中，任一時刻只有一臺機(jī)器是主站并可進(jìn)行發(fā)送，而其他機(jī)器則不能發(fā)送。當(dāng)兩臺或更多機(jī)器都想發(fā)送信息時，需要一種仲裁機(jī)制來解決沖突。該機(jī)制可以是集中式的，也可以是分布式的，IEEE ，即通常所說的以太網(wǎng)（Ethernet），就是一種基于總線的廣播式網(wǎng)絡(luò)，它使用分布式控制，速度為10Mb／s或100Mb／s。以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)任意時刻都可以發(fā)送信息，如果兩個或更多的分組發(fā)生沖突，計(jì)算機(jī)就等待一段時間，然后再次試圖發(fā)送。第二種廣播式局域網(wǎng)是環(huán)型廣播式網(wǎng)絡(luò)（），在環(huán)網(wǎng)中，每個比特獨(dú)自在網(wǎng)內(nèi)傳播而不必等待它所在分組里的其他比特，典型地，每個比特環(huán)繞一周的時間僅相當(dāng)于發(fā)出幾個比特的時間，常常還來不及發(fā)送整個分組，和其他所有廣播系統(tǒng)一樣，也需要某種機(jī)制來仲裁對環(huán)網(wǎng)的同時訪問。IEEE ，（IBM令牌環(huán)）即是常見的基于環(huán)型的LAN其速度為4Mb／s或16 Mb／s。 局域網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)★　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——幾何連通性。（1）總線式拓?fù)洌簭V播式通信，競爭占用信道。簡單實(shí)用、速率高，負(fù)載能力差?？偩€一處斷開，全網(wǎng)癱瘓。（2）環(huán)形拓?fù)洌盒诺朗孜蚕噙B，廣播式通信，輪流占用信道。負(fù)載能力強(qiáng)、一處斷開，全網(wǎng)癱瘓。（3）星型拓?fù)洌河幸恢醒牍?jié)點(diǎn)，任意兩個站點(diǎn)的通信都要經(jīng)過中央節(jié)點(diǎn)；個別站點(diǎn)故障不影響其它站點(diǎn)通信。中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，電纜用量大；通信機(jī)制與總線式相同。（4）擴(kuò)展星型拓?fù)洌盒切腿~點(diǎn)是另一個星型結(jié)點(diǎn)的中央結(jié)點(diǎn)，在大型的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很常見，即每一個部門或一棟樓中有一個中心結(jié)點(diǎn)，但這個中心結(jié)點(diǎn)又是網(wǎng)絡(luò)中心的一個分結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)特立，上級結(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重！ ★ 網(wǎng)絡(luò)配置模式（1）文件服務(wù)器／工作站模式（Fileserver／Workstation——Ｆ／Ｓ）（2）客戶機(jī)／服務(wù)器模式（Client／Server——Ｃ／Ｓ）（3）對等網(wǎng)模式（PeertoPeer）對等網(wǎng)模式目前應(yīng)用較多，Ｃ／Ｓ模式在中大型網(wǎng)絡(luò)中常用。 ★ 常用傳輸介質(zhì)同軸電纜：雙絞線：光纖：無線：二、局域網(wǎng)的參考模型與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)：遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能及與網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)、網(wǎng)際互聯(lián)有關(guān)的高層功能，但把數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC子層、介質(zhì)訪問控制MAC子層，使數(shù)據(jù)鏈路功能中與硬件有關(guān)的部分和硬件無關(guān)的部分分開，降低研制互聯(lián)不同類型物理傳輸接口數(shù)據(jù)設(shè)備的費(fèi)用。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列：IEEE 概述和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 IEEE 網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)際互聯(lián)。 IEEE 邏輯鏈路控制。 IEEE CSMA/CD總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 令牌總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 令牌環(huán)網(wǎng)訪問控制方法及物理層規(guī)范。 IEEE 城域網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 寬帶技術(shù)。 IEEE 光纖技術(shù)。 IEEE 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)。 IEEE 局域網(wǎng)安全技術(shù)。 IEEE 無線局域網(wǎng)。參考模型 局域網(wǎng)是一個通信網(wǎng)，只涉及到相當(dāng)于OSI/RM通信子網(wǎng)的功能。由于內(nèi)部大多采用共享信道的技術(shù)，所以局域網(wǎng)通常不單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)層。局域網(wǎng)的高層功能由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)參考模型與OSI/RM的對應(yīng)關(guān)系，該模型包括了OSI/RM最低兩層（物理層和鏈路層）的功能，也包括網(wǎng)間互連的高層功能和管理功能。OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層功能，在局域網(wǎng)參考模型中被分成媒體訪問控制MAC（Medium Access Control）和邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Control）兩個子層。在OSI/RM中，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有報文分組轉(zhuǎn)接的功能。對于局域網(wǎng)來說，物理層是必需的，它負(fù)責(zé)體現(xiàn)機(jī)械、電氣和過程方面的特性，以建立、維持和拆除物理鏈路；數(shù)據(jù)鏈路層也是必需的，它負(fù)責(zé)把不可靠的傳輸信道轉(zhuǎn)換成可靠的傳輸信道，傳送帶有校驗(yàn)的數(shù)據(jù)幀，采用差錯控制和幀確認(rèn)技術(shù)。但是，局域網(wǎng)中的多個設(shè)備一般共享公共傳輸媒體，在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時，首先要解決由哪些設(shè)備占有媒體的問題。所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)置媒體訪問控制功能。由于局域網(wǎng)采用的媒體有多種，對應(yīng)的媒體訪問控制方法也有多種，為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨(dú)立于所采用的物理媒體和媒體訪問控制方法，IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)特意把 LLC 獨(dú)立出來形成一具單獨(dú)子層，使用權(quán)LLC子層與媒體無關(guān)，僅讓MAC子層依賴于物理媒體和媒體訪問控制方法。由于穿越局域網(wǎng)的鏈路只有一條，不需要設(shè)立路由器選擇和流量控制功能，如網(wǎng)絡(luò)層中的分級尋址、排序、流量控制、差錯控制功能都可以放在數(shù)據(jù)鏈路層中實(shí)現(xiàn)。因此，局域網(wǎng)中可以不單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層。當(dāng)局限于一個局域網(wǎng)時，物理層和鏈路層就能完成報文分組轉(zhuǎn)接的功能。但當(dāng)涉及網(wǎng)絡(luò)互連時，報文分組就必須經(jīng)過多條鏈路才能到達(dá)目的地，此時就必須專門設(shè)置一個層次來完成網(wǎng)絡(luò)層的功能，在IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)中一層被稱為網(wǎng)際層。 在參考模型中，每個實(shí)體和另一個系統(tǒng)和同等實(shí)體按協(xié)議進(jìn)行通信；而一個系統(tǒng)中上下層之間的通信，則通過接口進(jìn)行，并用服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（Server Access Point） 來定義接口。為了對多個高層實(shí)體提供支持，在LLC層的頂部有多個LLC服務(wù)訪問點(diǎn)（LSAP），為圖中的實(shí)體A和B提供接口端；在網(wǎng)際層的頂部有多個網(wǎng)間服務(wù)訪問點(diǎn)（NSAP），為實(shí)體C、D和E提供接口端；媒體訪問控制服務(wù)訪問點(diǎn)（MSAP）向LLC實(shí)體提供單個接口端。 LLC子層中規(guī)定了無確認(rèn)無連接、有確認(rèn)無連接和面向連接三種類型的鏈路服務(wù)。無確認(rèn)無連接服務(wù)是一種數(shù)據(jù)報服務(wù)，信息幀在LLC實(shí)體間交換時，無需在同等層實(shí)體間事先建立邏輯鏈路，對這種LLC幀進(jìn)行確認(rèn)外，其它類似于無確認(rèn)無連接服務(wù)；面向連接服務(wù)提供訪問點(diǎn)之間的虛電路服務(wù)，在任何信息幀交換前，一對LLC實(shí)體之間必須建立邏輯路，在數(shù)據(jù)傳送過程中，信息幀依次發(fā)送，并提供差錯恢復(fù)和流量控制功能。 MAC子層在支持LLC層完成介質(zhì)訪問控制功能時，可以提供多個可供選擇的介質(zhì)訪問控制方式。使用MSAP支持LLC子層時，MAC子層實(shí)現(xiàn)幀的尋址和識別。MAC到MAC的操作通過同等層協(xié)議來進(jìn)行MAC還產(chǎn)生幀檢驗(yàn)序列和完成幀檢驗(yàn)等功能。IEEE 802定義了多種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，各種IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)與OSI參考模型的層次對應(yīng)關(guān)系如圖72所示。從圖可知，數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體訪問無關(guān)的部分都集中在LLC子層中了。而與媒體訪問有關(guān)的部分則根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問方法分別進(jìn)行處理，并分別給出了不同的標(biāo)準(zhǔn)。另外，還可以看出，局域網(wǎng)對LLC子層是透明的，只有下到MAC子層才知道所連接的是什么樣的局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、令牌總線或令牌環(huán)）。二、 二、 CSMA/CD媒體訪問控制（以太網(wǎng)）定義：是一種總線型局域網(wǎng)，采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測的介質(zhì)訪問控制方法1. 1. 載波監(jiān)聽多路訪問CSMA說明： （1）發(fā)前先聽（2）空閉則發(fā)送（3）如果忙則等等一段時再重試三種退避算法：a、不堅(jiān)持CSMA，發(fā)送信息前先偵聽總線，如果介質(zhì)空閑則發(fā)送，介質(zhì)是忙的，等待一段隨機(jī)時間重復(fù)上述步驟。b、1堅(jiān)持CSMA，如果介質(zhì)空閑則發(fā)送，介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到空閑，立即發(fā)送，如果發(fā)生沖突，則等待一段隨機(jī)時間重復(fù)上述步驟。c、P堅(jiān)持CSMA，是一種折衷的算法，如果介質(zhì)空閑則以P的概率發(fā)送，而以（1P）的概率延遲一個時間單位，如果介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽直到空閑，重復(fù)第一步。在此算法中要注意P值的大小為 N*P〈1 (N個站點(diǎn))，P值過小，通道利用率會大大降低，過大則沖突不可避免。 由于CSMA沒有沖突檢測功能，即使發(fā)生了沖突，仍然要將已破壞的幀發(fā)送完，全總線利用率降低度。2. 2. 具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD為提高總線的利用率的一種CSMA改進(jìn)方案。方法：使各站點(diǎn)在發(fā)送信息時繼續(xù)監(jiān)聽介質(zhì)，一旦檢測到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線發(fā)一串阻塞信號，通知總線上的各站點(diǎn)沖突已發(fā)生。 基帶總線沖突檢測時間是兩站點(diǎn)最大傳播延遲的兩倍，寬帶總線為四倍。 二進(jìn)制指數(shù)退避算法：重發(fā)時間均勻分布在0～ＴBEB之間，ＴBEB=2i1 (2a)，a為端端的傳輸延遲，i為重發(fā)次數(shù)。該式表明，重發(fā)延遲將隨著重發(fā)次數(shù)的增加而按指數(shù)規(guī)律迅速地延長。 以太網(wǎng)采用CSMA/CD算法，并用二進(jìn)制指數(shù)退避和1堅(jiān)持算法。低度負(fù)載時能立即發(fā)送，重負(fù)載時仍能保證系統(tǒng)穩(wěn)定。3. 3. 1) 1) CSMA/CD總線的實(shí)現(xiàn)模型IEEE 。CSMA/，它對應(yīng)于OSI/RM的最低兩層。從邏輯上可以將其劃分為兩大部分：一部分由LLC子層和MAC子層組成，實(shí)現(xiàn)OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層功能，另一部分實(shí)現(xiàn)物理層功能?！　“岩蕾囉诿襟w的特性從物理層中分離出來的目的，是要使得LLC子層和MAC子層能適應(yīng)于各類不同的媒體?！　∥锢韺觾?nèi)定義了兩個兼容接口：依賴于媒體的媒體相關(guān)接口MDI和訪問單元接口AUI。MDI是一個同軸電纜接口，所有站點(diǎn)都必須遵循IEEE ，與這個物理媒體接口完全兼容。由于大多站點(diǎn)都設(shè)在離電纜連接處有一段距離的地方，在與電纜靠近的MAC中只有少量電路，而大部分硬件和全部的軟件都在站點(diǎn)中，AUI的存在為MAC和站點(diǎn)的配合使用帶來了極大的靈活性。　　MAC子層和LLC子層之間和接口提供每個操作的狀態(tài)信息，以供高一層差錯恢復(fù)規(guī)程所用。MAC子層和物理層之間的接口，提供包括成幀、載波監(jiān)聽、啟動傳輸和解決爭用、在兩層間傳送串行比特流的設(shè)施及用于定時等待等功能。2) 2) IEEE MAC幀格式　　MAC幀是在MAC子層實(shí)體間交換的協(xié)議數(shù)據(jù)單元.(MAC幀格式：)　　IEEE MAC幀中包括前導(dǎo)碼P、幀起始定界符SFD、目的地址DA、源地址SA、表示數(shù)據(jù)字段字節(jié)數(shù)長度的字段LEN、要發(fā)送的數(shù)據(jù)字段、填充字段PAD和幀校驗(yàn)序列FCS等8個字段。這8個字段中除了數(shù)據(jù)字段和填充字段外，其余的長度都是固定的?！　∏皩?dǎo)碼字段P占7個字節(jié)，每個字節(jié)的比特模式為“10101010”，用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的時鐘同步。幀起始定界符字段SFD占1個字節(jié)，其比特模式為“10101011”，它緊跟在前導(dǎo)碼后，用于指示一幀的開始。前導(dǎo)碼的作用是使接收端能根據(jù)“1”、“0”交變的比特模式迅速實(shí)現(xiàn)比特同步，當(dāng)檢測到連續(xù)兩位“1”(即讀到幀起始定界符字段SFD最末兩位)時，便將后續(xù)的信息遞交給MAC子層?！　〉刂纷侄伟康牡刂纷侄蜠A和源地址字段SA。目的地址字段占2個或6個字節(jié)，用于標(biāo)識接收站點(diǎn)的地址，它可以是單個的地址，也可以是組地址或廣播地址。DA字段最高位為“0”表示單個的地址，該地址僅指定網(wǎng)絡(luò)上某個特定站點(diǎn)；DA字段最高位為“1”、其余位不為全“1”表示組地址，該地址指定網(wǎng)絡(luò)上給定的多個站點(diǎn)；DA字段為全“1”，則表示廣播地址，該地址指定網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)。源地址字段也占2個或6個字節(jié)，但其長度必須與目的地址字段的長度相同，寧用于標(biāo)識發(fā)送站點(diǎn)的址。在6字節(jié)地址字段中，可以利用其48位中的次高位來區(qū)分是局問部地坦還是全局地址。局部地址是由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，且只在本網(wǎng)中有效的地址；全局地址則是由IEEE統(tǒng)一分配的，采用全局地址的網(wǎng)卡出廠時被賦予惟一的IEEE地址，使用這種網(wǎng)卡的站點(diǎn)也就具有了全球獨(dú)一無二的物理地址?！　￠L度字段LEN占兩個字節(jié),其值表示數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容即為LLC子層遞交的LLC幀序列,其長度為0～1500個字節(jié)?！　槭笴SMA/CD協(xié)議正常操作，需要維持一個最短幀長度，必要時可在數(shù)據(jù)字段之后、幀校驗(yàn)序列FCS之前以字節(jié)為單位添加填充字符。這是因?yàn)檎诎l(fā)送時產(chǎn)生沖突而中斷的幀都是很短的幀，為了能方便地區(qū)分出這些無效幀，IEEE 。對于10Mbps的基帶CSMA/CD網(wǎng)，MAC幀的總長度為64～1518字節(jié)。由于除了數(shù)據(jù)字段和填充字段外，其余字段的總長度為18個字節(jié)，所以當(dāng)數(shù)據(jù)字段長度為0時，填充字段必須有46年字節(jié)?！　ｒ?yàn)序列FCS字段是32位(即4個字節(jié))的循環(huán)冗余碼(CRC)，其校驗(yàn)范圍不包括前導(dǎo)字段P及幀起始定界符字段SFD。3) 3) IEEE MAC子層的功能　　 標(biāo)準(zhǔn)提供了MAC子層的功能說明，內(nèi)容主要有數(shù)據(jù)封裝和媒體訪問管理兩個方面。數(shù)據(jù)封裝(發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封裝)包括成幀(幀定界和幀同步)、編址(源地址臟亂目的地址的處理)和差錯檢測(物理媒體傳輸差錯的檢測)等；媒體訪問管理包括媒體分配和競爭處理。　　當(dāng)LLC子層請求發(fā)送一數(shù)據(jù)幀時，MAC子層的發(fā)送數(shù)據(jù)封裝部分便按MAC子層的數(shù)據(jù)幀格式組幀。首先將一個前導(dǎo)P和一個幀起始定界符SFD附加到幀的開闊部分，填上目的地址和源地址，計(jì)算出LLC數(shù)據(jù)幀的字節(jié)數(shù)，填入數(shù)據(jù)長度計(jì)數(shù)字段LEN。必要時還要將填充字符PAD附加到LLC數(shù)據(jù)幀后，以確保傳送幀的長度滿足最短幀長的要求。最后求出CRC校驗(yàn)附加到幀校驗(yàn)列FCS中。守成數(shù)據(jù)封裝后的MAC幀，便可遞交MAC子層的發(fā)送媒體訪問管理部分以供發(fā)送。　　借助于監(jiān)視物理層收發(fā)信號(PLS)部分提供的載波監(jiān)聽信號，發(fā)送媒體訪問管理設(shè)法避免發(fā)送信號與媒體上其它信息發(fā)生沖突。在媒體空閑時，經(jīng)短暫的幀間延遲(提供給媒體恢復(fù)時間)之后，就啟動幀發(fā)送。然后，MAC子層將串行位流送給PLS接口以供發(fā)送。PLA完成產(chǎn)生媒體上電信號的任務(wù)，同時監(jiān)視媒體和產(chǎn)生沖突檢測信號。在沒有爭用的情況下，即可完成發(fā)送。發(fā)送完成后，MAC子層通過LLC與MAC間的接口通知LLC子層，等待下一個發(fā)送請求。假如產(chǎn)生沖突，PLS接通沖突檢測信號，接著發(fā)送媒體訪問管理開始處理沖突。道德它發(fā)送一串稱為阻塞(JAM)碼的位諏列來強(qiáng)制沖突，由此食品保證有足夠的沖突持續(xù)時間，以使其它與沖突有關(guān)的發(fā)送站點(diǎn)都得到通知。在阻塞信號結(jié)束時，發(fā)送媒體訪問管理就暫停發(fā)送，等待一個隨機(jī)選擇的時間間隔后再進(jìn)行重發(fā)嘗試。發(fā)送媒體訪問管理用二進(jìn)制指數(shù)退避算法調(diào)整媒體負(fù)載。最后，或者重發(fā)成功或者在媒體故障、過載的情況下，放棄重發(fā)嘗試?！　〗邮彰襟w訪問管理部分的功能是，首先由PLS檢測到達(dá)幀，使接收時鐘與前導(dǎo)碼同步，并接通載波監(jiān)聽信號。接收媒體訪問管理部件要檢測到達(dá)的幀是否錯誤，幀長是否超過最大長度，是否為8位的整倍數(shù)。還要過濾因沖突產(chǎn)生的碎片信號(即小于最短長度的幀)?！　〗邮諗?shù)據(jù)解封部分的功能，用于檢驗(yàn)幀的目的地址字段，以確定本站點(diǎn)是否應(yīng)該接收該幀。如地址符合，將其送到LLC子層，并進(jìn)行差錯檢驗(yàn)。4) 4) IEEE