考点1：局域网的各类型及其特点
1.局域网技术的发展
◼ 介质访问控制是用一条作为总线的同轴电缆连接多台计算机，对应的物理层协议是10 BASE-2 与10 BASE-5。
◼ 连接多台计算机的同轴电缆被称为“共享”的“总线传输介质”，简称为“共享介质”。
◼ 多个主机需要通过一条“共享介质”发送和接收数据被称作“多路访问”或“多路存取”。
2.局域网技术的类型
◼ 体系结构都遵循：IEEE 802层次结构模型。
◼ 传输介质主要采用同轴电缆、双绞线与光纤。
◼ 采用共享介质的方式发送和接收数据帧。
◼ 介质访问控制都釆用分布式控制方法，局域网中没有集中控制的主机。 
IEEE802.3 CSMA/CD
IEEE802.11 无线局域网
IEEE802.15 近距离无线个人网络
IEEE802.16 宽带无线网络
定义宽带无线城域网访问 控制子层与物理层的标准
3.各类型的主要特点
（1）Ethernet的主要特点
注意：在总线型以太网中，不支持全双工通信模式。但是可以多端传输数据。
（2）Token Bus的主要特点
（3）Token Ring的主要特点
考点2：Ethernet工作原理及帧结构
1. Ethernet工作原理
◼ CSMA/CD的发送流程可以简单概括为4步：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。 
◼ Ethernet协议规定一个帧的最大重发次数为16。如果重发次数超过16，则认为线路故障，进 “冲突过多”结束状态。
◼ 任何主机发送数据都要通过CSMA/CD方法争取总线使用权，从准备发送到成功发送的等待延迟时间不确定。
◼ CSMA/CD方法被定义为一种随机争用型介质访问控制方法，可有效控制多主机对共享总线的访问，方法简单并且容易实现。
2. Ethernet帧结构
◼ 前导码由8B(64b)的10101010…101010比特序列组成。
◼ 前导码的作用是实现收发双方的比特同步与帧同步。
◼ 8B的前导码在接收后不需要保留，也不计入帧头的长度中。
◼ 目的地址与源地址分别表示帧的接收主机与发送主机的硬件地址。
◼ 硬件地址通常称为“物理地址” “MAC地址” 或“Ethernet地址”。
◼ 地址长度为6B（48b）。
◼ 源地址必须是48b的MAC地址，目的地址可以是单播地址、多播地址或广播地址。
◼ 类型字段表示的是网络层使用的协议类型。
◼ 数据字段是网络层发送的数据部分。
◼ 数据字段的长度在46~1500B之间。加上帧头部分的18B，Ethernet帧的最大长度为 1518B。
◼ Ethernet帧的最小长度为64B，最大长度为1518B。
◼ 帧校验字段FCS采用32b的CRC校验。CRC校验的范围是：目的地址、源地址、长度、 LLC数据等宇段。
◼ CRC校验的生成多项式为： 
Ethernet主机只要不发送数据帧就应处于接收状态
帧目的地址检查
帧接收
帧校验
帧间最小间隔
考点3：交换式局域网与虚拟局域网
1.交换式局域网的基本概念
交换机（ Switch ）是工作在数据链路层，根据接人交换机帧的MAC地址，过滤、 转发数据帧的一种网络设备。 支持多节点之间的并发连接
（1）交换式局域网的基本概念
⚫ 建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口号对应关系的映射表。
⚫ 在发送主机与接收主机端口之间建立虚连接。
⚫ 完成帧的过滤与转发。
⚫ 执行生成树协议，防止出现环路。
（2）交换机的交换方式
直接交换方式• 优点是:交换延迟吋间短； • 缺点是:缺乏差错检测能力；存储转发交换方式• 优点是:具有帧差错检测能力，并支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发。 • 缺点是:交换延迟时间将会增长。改进直接交换方式• 对于短的Ethernet帧，交换延迟时间与直接交换方式比较近;对于长的Ethernet 帧，仅对帧的地址字段与控制字段进行差错检测（3）交换机的交换带宽
交换机交换带宽的计算方法是:端口数×端口速率（全双工模式再乘以2）。
【例】如果Ethernet交换机的总带宽为12.8Gbps，它具有24个百兆全双工端口，则其千兆全双工端口数量最多为？
12.8Gpbs = 12.8x10^3Mbps
24个百兆全双工端口 = 24x100Mbpsx2 = 4.8x10^3Mbps
所以全双工端口数量n = (12.8-4.8)x10^3/1000/2 = 4个
2.虚拟局域网技术
（1）虚拟局域网的基本概念
虚拟局域网络是建立在局域网交换机之上，以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理。
虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制， 可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个 网段中一样。
（2）VLAN划分的方法
基于交换机端口的VLAN划分方法
基于主机MAC地址的VLAN划分方法
基于网络层地址或协议的VLAN划分方法
基于广播组定义VLAN
（注：不可使用集线器组件，需要使用交换机）
（3）IEEE 802.1Q基本内容
①协议标识符
IEEE802.1Q增加了4B来扩展Ethernet帧。第一个字段是2B的标记协议标识符（TPID)，表示 该帧是IEEE802.1Q协议扩展的Ethernet帧。TPID取值为0x8100（1000000 100000000）。
②控制信息
第二个字段是2B的标记控制信息（TCI）。第二个字段TCI又分为3b的优先级、1b的规范格式 指示符（CFI）与12b的VLAN标识符（VID）。VLAN标识符VID长度为12b，其中0与4095被 保留。VID取值在1~4094之间。
考点4：高速局域网—Fast、Gigabit
1. Fast Ethernet（快速以太网）
◼ Fast Ethernet传输速率达到100Mbps，但是它保留着传统的10Mbps速率Ethernet的基本特征，即相同的帧格式与最小、最大帧长度等特征。
◼ IEEE 802委员会正式批准Fast Ethernet标准——IEEE802.3u。IEEE802.3u标准定义了介质专用接口（MII），将MAC层与物理层分隔开。
◼ 支持半双工与全双工工作模式，增加10Mbps与100Mbps速率自动协商功能 
2. Gigabit Ethernet（千兆以太网）
◼ GE的传输速率达到了1000Mbps,但是它仍然保留着传统的Ethernet的帧格式与最小、最大帧长度等特征。
◼ IEEE 802委员会正式批准了GE标准——IEEE802.3z。IEEE802.3z标准定义了千兆介质专用接口（GMII），将MAC子层与物理层分隔开。
① 1000BASE-CX——使用两对屏蔽双绞线，双绞线最大长度为25m。
② 1000BASE-T——使用4对5类非屏蔽双绞线，双绞线最大长度为100m。
③ 1000BASE-SX——使用多模光纤，光纤最大长度为550m。
④ 1000BASE-LX——使用单模光纤，光纤最大长度为5km。
⑤ 1000BASE-LH——使用单模光纤，光纤最大长度为10km。
⑥ 1000BASE-ZX——使用单模光纤，光纤最大长度为70km。
3. 10 Gigabit Ethernet（10千兆位以太网）
10GbE保留着传统的Ethernet的帧格式与最小、最大帧长度的特征。 协议为IEEE 802.3ae
10GbE定义了专用的介质专用接口10GMII，将MAC层与物理层分隔开。
10GbE只工作在全双工模式，传输距离只取决于光纤通信系统的性能。
10GbE的应用领域已经从局域网逐渐扩展到城域网与广域网的核心交换网中。
10GbE的物理层协议分为局域网物理层标准与广域网物理层标准两类。 
实现WAN PHY标准的技术路线主要有两种：
⚫ 使用SONET/SDH光纤通道技术； ⚫ 直接采用光纤密集波分复用DWDM技术；
4. 100 Gigabit Ethernet（万兆以太网）
◼ IEEE通过传输速率为100Gbps的IEEE 802.3ba标准。
◼ 100GbE物理接口类型：
• 10x10GbE短距离互联的LAN接口技术；
• 4X25GE中短距离互联的LAN接口技术。
• 10m的铜缆接口和1m的系统背板互联技术。 仅支持全双工，以及仅支持光纤，可用于组件广域网
考点5：无线局域网技术
1.无线局域网的概念
无线局域网（WLAN）是支撑移动计算与物联网发展的关键技术之一。
无线局域网以微波、激光与红外线等无线电波作为传输介质，来全部或部分取代传统局域网中的双绞线与光纤，实现物理层与介质访问控制MAC子层的功能。
无线局域网能够满足移动和特殊应用领域网络的要求，还能覆盖有线局域网难以布线的位置。
◆ 作为传统局域网的扩充；
◆ 建筑物之间的互联——建立一条点-点的无线链路；
◆ 移动主机漫游访问——接入点设备之间可以实现漫游访问，也可通过对等的P2P方式实现漫游；
◆ 无线自组网络（Adhoc）——在移动过程中动态组网；
2.扩频无线局域网
（1）扩频通信 无线局域网的物理层最常用的是扩频通信技术，扩频通信是将信号扩展到更宽的频谱上传输。
（2）跳频扩频通信 IEEE802.11标准规定跳频通信使用2.4GHz的工业、科学与医药专用ISM频段，频率范围在2.400〜 2.4835GHz。跳频扩频通信的数据传输速率为1Mbps或2Mbps。
（3）直接序列扩频通信 直接序列扩频（DSSS）使用2.4GHz的ISM频段，数据传输速率为1Mbps或2Mbps。
DSSS将待发送的数据经过伪随机数发生器产生的伪随机码进行异或操作，再将异或操作结果的数据调制后发送。
所有接收主机使用相同的频段。
发送端与接收端是用相同的伪随机码。
3.无线局域网协议标准
4.无线局域网拓扑结构
无线自组网（Ad hoc）
主要特点： 自组织与自修复 无中心 多跳路由 动态拓扑 一种对等式的网络 不需要基站的网络 可应用于军事领域的网络
5.无线局域网的工作原理
（2）帧间间隔的规定
帧间间隔：IEEE802.11协议规定所有 无线网卡在检测到信道空闲到真正发送一帧，或者是发送一帧之后到发送 下一帧时，都需要间隔一段时间。 （IEEE 802.11标准也采用的是层次结构模型）
IEEE802.11规定的4种帧间间隔 ：
短帧间间隔 （SIFS） 分布协调侦间间 隔（DIFS） 点协调帧间间隔 （PIFS） 扩展侦间间隔 （EIFS）
（3）CSMA/CA的工作原理
CSMA/CA：是一种介质访问控制方法 发送数据前需要侦听信道 重发数据前需等待一段时间
全称：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid，即带有冲突避免的载波侦听多路访问
（备注：冲突检测才是CSMA/CD）
6.IEEE 802.11帧结构
（1）管理帧
（2）控制帧
控制帧主要用于预约信道、对单播数据帧的确认； 帧控制字段长度为2B
（3）数据帧
IEEE802.11数据帧由3部分组成：帧头、数据字段与帧尾。其中，帧头长度为30B，数据字段长度 为0~2312B（即数据的长度是可变的），帧尾由2B的帧校验字段（ 帧校验字段采用CRC校验 ）组成。
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