1.局域网

局域网就是在一个不是很大的范围内，将各个计算机、外部设备（例如打印机）和数据库系统通过传输介质或者无线电磁波连接起来的一个网络。在这个网络之间，每个设备都可以完成文件管理、资源共享。

局域网的特点

1. 为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
2. 所有站点共享较高的总带宽（即较高的数据传输速率)。
3. 较低的时延和较低的误码率。
4. 各站为平等关系而非主从关系。
5. 能进行广播和组播。
6. 星型和总线形是局域网最常用的拓扑结构。

特殊的局域网

1. 以太网（目前使用范围最广的局域网)。逻星形结构。
2. 令牌环（Token Ring，IEEE 802.5)。逻环形结构。
3. FDDI（光纤分布数字接口，IEEE 802.8)。逻环形结构。

2.以太网与IEEE802.3

以太网其实就是有线局域网的一种，也可以说是一种特殊的局域网。IEEE802.3就是它应该遵守的技术标准，由IEEE组织制定。
以太网中所有的计算机共享同一个条总线，信息以广播方式发送。

以太网的类型

1.交换式以太网

• 这种以太网就是用交换机将局域网中的计算机连接起来的一类。
• 目前这种形式使用的最为广泛，速度相较于原始的以太网有明显的提升。

2.经典以太网

• 经典以太网是以太网的原始形式，运行速度从3~10 Mbps不等。

以太网的拓扑结构

• 以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑。
• 但快速以太网为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用交换机来进行网络连接和组织。如此一来，以太网的拓扑结构就成了星型。
• 但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD的总线技术。

以太网的拓展：随机介质访问控制

• 带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）技术规定了多台计算机共享一个通道的方法。
• 

以太网采用两项措施以简化通信

1. 以太网尽最大努力交付数据，提供的是不可靠服务，对于差错的纠正则由高层完成;
2. 发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号，方便接收端地把位同步信号提取出来。

由于这个协议涉及到的知识点比较多，所以就不展开了

高速以太网

1. 10BASE-T以太网（100Mbps、星型拓扑、CSMA/CD协议、支持全双工）
2. 吉比特以太网（1Gbps、全双工和半双工）
3. 10吉比特以太网（10Gbps、只使用光纤）

3.无线局域网与IEEE802.11

无线局域网（即WLAN,Wireless Local Area Network的简称）,它应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。
它利用射频技术，使计算机设备相互通信，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。

有固定基础设施的无线局域网

• 对于有固定基础设施的无线局域网，IEEE制定了无线局域网的802.11系列协议标准，包括802.11a/b/g/n等。
• 802.11使用星形拓扑，其中心称为接入点(Access Point，AP)，在MAC层使用CSMA/CA协议。使用802.11系列协议的局域网又称Wi-Fi。
• 所谓“固定基础设施”，是指预先建立的、能覆盖一定地理范围的固定基站。
  

无固定基础设施的无线局域网

• 无固定基础设施的无线局域网，又称自组网络（ad hoc network)。
• 自组网络没有上述基本服务集中的AP，而是由一些平等状态的移动站相互通信组成的临时网络。
• 各结点之间地位平等，中间结点都为转发结点，因此都具有路由器的功能。
  

4.VLAN（虚拟局域网）

虚拟局域网（Virtual LAN)，就是把一个较大的局域网分割成一些较小的与地理位置无关的逻辑上的局域网，而每个VLAN是一个较小的广播域。

产生原因：

• 以太网中若计算机数量较多，出现大量的广播帧，特别是经常使用的ARP和 DHCP 协议。
• 一个单位的不同部门共享一个局域网，对信息保密和安全不利。

底层原理：

• 802.3ac标准定义了支持VLAN的以太网帧格式的扩展。它在以太网帧中插入一个4字节的标识符（插入在源地址字段和类型字段之间)，称为VLAN标签，用来指明发送该帧的计算机属于哪个虚拟局域网。

5.广域网

广域网通常是指覆盖范围很广（远超一个城市的范围）的长距离网络。
它是因特网的核心部分， 其任务是长距离运送主机所发送的数据。连接各结点的交换机的链路都是高速链路（卫星或光缆等）。

首要问题： 通信容量必须足够大。

广域网与互联网的区别

• 互联网可以连接不同类型的网络（既可以连接局域网，又可以连接广域网)，通常使用路由器来连接。
• 局域网可以通过广域网与另一个相隔很远的局域网通信。

广域网与局域网的区别

	广域网	局域网
覆盖范围	很广，通常跨区域	较小，通常在一个区域内
连接方式	点到点连接，但为了提高网络的可靠性，一个结点交换机往往与多个结点交换机相连	普遍采用多点接入技术
OSI参考模型	三层:物理层，数据链路层，网络层	两层:物理层，数据链路层
着重点	强调资源共享	强调数据传输

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因为有用到相关方面的知识所以浅显地学习了一下。
参考自《计算机网络》 邓世昆
《现场总线技术及应用教程（第2版）》 王永华

按地理覆盖范围，计算机网络分为局域网LAN和广域网WAN，通常LAN以外的网络都可归为WAN的范畴。

1局域网

局域网一般采用三种典型的拓扑结构：总线形、环形和星形。
所有网上的主机都是直接连接，采用广播式发送，当同属于一个局域网中的主机发送数据帧时，其它所有主机都能收到该数据帧，这种工作方式带来了冲突问题，需要采用相应的介质访问控制方式，目的主机可以通过核对帧的目的地址确认该帧是否是发给自己的，然后完成该帧的接收。
基于这个原因，在不考虑互联时，局域网不存在路由问题，一个单独的局域网通过数据链路层和物理层就可以实现网络数据通信功能。

局域网的体系结构仍按OSI参考模型的原则进行架构。
数据链路层被进一步细分为逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC，因此局域网的参考模型编程由LLC层、MAC层和物理层三部分构成。

介质访问控制(MAC，Media Access Control)，主要负责控制与连接物理层的物理介质。
为什么需要介质访问控制？ 因为局域网是一种广播式的网络，所有联网计算机都共享一个公共信道，所以，需要一种方法能有效地分配传输介质的使用权，使得两对结点之间的通信不会发生相互干扰的情况，这种功能就叫介质访问控制。

不同局域网的LLC层相同，MAC层和物理层不同，可参阅【IEEE802参考模型】。
LLC子层的主要工作是控制信号交换、数据流量控制、解释上层通信协议传来的命令并产生响应、克服数据在传送过程中所可能发生的各种问题。

MAC层定义介质访问控制方法和MAC帧格式。
不同类型的局域网具有不同的MAC帧格式，以以太网的MAC帧为例：

1. 前导码：用于通知接收端即将有数据到来，使接收端能够利用编码的信号跳变来同步时钟。
2. 起始符：用来指示数据帧的开始

MAC子层的主要工作是数据帧的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制等。

2以太网Ethernet

2.1标准以太网

以太网的局域网标准是IEEE802.3。

目前以太网成为局域网技术的主流技术，淘汰了当时流行的令牌环、FDD1和ARCNET。
以太网是一种以总线方式连接、广播式传输的网络，采用CSMA/CD介质访问控制。

2.2工业以太网

工业以太网就是在工业控制系统中使用的以太网。工业以太网在技术上与商用以太网是兼容的。通过减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式以太网和全双工通信、采用优先级和流量控制即虚拟局域网等技术，可以极大提高实时响应速度，相当于现有的现场总线。由于传统意义上的工业以太网还不满足实际应用的条件，目前常见的组合是现场总线技术和工业以太网技术结合，底层使用现场总线，上层使用工业以太网。

工业以太网帧结构及数据封装过程如下图所示：

1. 在应用层加上应用首部信息成为数据包送往传输层；
2. 在传输层加上包括端口号的TCP或UDP首部，成为分组信息（对TCP）或报文段（对UDP）送往网络层，在发送方和接收方主机之间建立起一条可靠的端到端的连接；
3. 在网络层加上包括IP地址的IP头成为数据包，使得每一个数据包都可以通过互联网络进行传输；
4. 最后在以太网的链路层加上包含确定的物理地址的IEEE 802.3帧头和帧尾，封装成为以太网的数据帧；
5. 在传输媒介上，帧转换为比特流，并采用数字编码和时钟方案进行可靠传输。

2.3实时工业以太网

对于响应时间小于5ms的应用，传统意义上的工业以太网已不能胜任，为此提出了种种提升工业以太网实时性的技术解决方案，这些方案都建立在IEEE 802.3标准的基础上，通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性，并做到与标准以太网的无缝连接，这就是 实时以太网 RTE（Real Time Ethernet）。
虽然实时工业以太网是未来的发展方向，但从应用角度来看目前它还难以马上取代现场总线在工业控制网络中表现出的技术优势。

3无线局域网WLAN

无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）是指以无线方式接入有线网络的局域网络，其网络主干仍是有线网络，通过在有线网络的接入层连接无线接入设备，实现无线方式接入优先设备，延伸了有线网络的覆盖范围。
WLAN采用CSMA/CA介质访问控制。

WLAN技术标准

WLAN标准简介 https://blog.csdn.net/GarfieldGCat/article/details/81809004

WLAN的传输方式

WLAN采用电磁波作为信息传输介质，调制方式主要为扩展频谱方式与窄带调制方式。

调制技术
WLAN采用载波调制技术实现信息传输，发送端通过调制将传输的数据信息载在射频载波上进行传输，接收端将受到的射频载波进行解调，从载波中提取传输数据信息，恢复出传输数据信息。

扩频技术
扩展频谱方式将数据基带信号的频谱扩展几到几十倍，然后通过射频调制后进行传输。虽牺牲了频带带宽，却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。
•扩频技术由于信号频谱的展宽，导致干扰也需要在更宽的频带上进行干扰，分散了干扰功率，提高通信的抗干扰能力。

MAC帧

WLAN的MAC层的功能主要是负责客户终端与无线AP之间的通信。
WLAN中发送的各种类型的MAC帧都采用这种帧结构。

地址类型包含基本服务组标识（BSS-ID）、源地址、目标地址、发送站地址（AP）和接收站（AP）地址。
MAC帧分为数据帧、管理帧、控制帧。

扫描与SSID信息

客户端通过扫描发现当前环境存在的无线AP，或是在漫游时寻找新的无线AP。扫描存在主动扫描和被动扫描两种方式。
•WLAN通常采用被动扫描方式。当AP上设置了SSID信息后，AP会定期发送一个管理帧，客户端通过侦听无线AP定期发送的管理帧来发现AP。
•当系统需要隐藏某个SSID信息时，可采用主动扫描方式获得连接此SSID。

WLAN组网

相关设备

1. 无线工作站STA：即带有无线网卡的无线终端；
2. 无线接入点AP：提供无线接入服务，不同的无线接入服务用不同的服务集标识码SSID（Service Set Identifier）来表示。AP相当于有线局域网中的集线器。

一个AP和多个STA构成的网络称为基本服务集（BSS）

组网方式
infrastructure模式
最常见的组网方式，包含一个无线AP和多个无线工作中STA以及有线网络。
在家庭中也采用这种模式构成家庭无线网。

参考链接

1. CSKAOYAN.COM

局域网

局域网（Local Area Network）：简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道

特点1：覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或几种的建筑群内

特点2：使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高（10Mb/s~10Gb/s）

特点3：通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高

特点4：各站为平等关系，共享传输信道

特点5：多采用分布式控制和广播式信道，能进行广播和组播

决定局域网的主要要素为：网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法

局域网拓扑结构

星型拓扑

中心节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多只需两步，传输速率快，并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。但这种网络系统，网络可靠性低，网络共享能力差，有单点故障问题

总线型拓扑

网络可靠性高、网络节点间响应速度快、共享资源能力强、设备投入量少、成本低、安装使用方便，当某个工作站节点出现故障时，对整个网络系统影响小

环型拓扑

系统中通信设备和线路比较节省。有单点故障问题；由于环路是封闭的，所以不便于扩充，系统响应延时长，且信息传输效率相对较低

树型拓扑

易于扩展，易于隔离故障，也容易有单点故障

局域网介质访问控制方法

1. CSMA/CD。常用于总线型局域网，也用于树型网络

2. 令牌总线。常用于总线型局域网，也用于树型网络。它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序，如按接口地址大小，排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力

3. 令牌环。用于环型局域网，如令牌环网

局域网的分类

1. 以太网。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型，物理拓扑是星型或拓展星型。使用CSMA/CD

2. 令牌环网。物理上采用了星型拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。已是“明日黄花”

3. FDDI网（Fiber Distributed Data Interface）。物理上采用了双环拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构

4. ATM网（Asynchronous Transfer Mode）。较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换

5. 无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）采用了IEEE802.11标准

IEEE 802标准

IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责

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

IEEE 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

IEEE 802.8：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询

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

MAC子层和LLC子层

IEEE 802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层和介质访问控制MAC子层

LLC子层：负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包如何处理。为网络层提供服务：无确认无连接、面向连接、带确认无连接、高速传送

MAC子层：MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等。MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性

以太网

概述

以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网使用CSMA/CD技术

以太网在局域网各种技术中占统治性地位：

1. 造价低廉（以太网网卡不到100块）
2. 是应用最广泛的局域网技术
3. 比令牌环网、ATM网更便宜，简单
4. 满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s

以太网两个标准：

1. DIX Ethernet V2：第一个局域网产品（以太网）规约
2. IEEE 802.3：IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准。802.3局域网即以太网

以太网提供无连接、不可靠的服务

无连接：发送方和接收方之间无“握手过程”
不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输

以太网传输介质

粗同轴电缆=>细同轴电缆=>双绞线+集线器

以太网拓扑结构

使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。以太网拓扑：逻辑上总线型，物理上星型

10BASE-T以太网

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线（UTP），传送速率是10Mb/s

物理上采用星型拓扑，每段双绞线最长为100m。采用曼切斯特编码。采用CSMA/CD介质访问控制

适配器与MAC地址

计算机与外界有局域网的链接是通过通信适配器的。适配器上装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）。ROM上有计算机硬件地址MAC地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址

MAC地址：每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址，前24位代表厂家（由IEEE规定），后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示

以太网MAC帧

最常用的MAC帧是以太网V2的格式：

与IEEE 802.3的区别：

1. 第三个字段是长度/类型
2. 当长度/类型字段值小于0x0600时，数据字段必须装入LLC子层

高速以太网

速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网

100BASE-T以太网

在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE 802.3的CSMA/CD协议

支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突

吉比特以太网

在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号

支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突

10吉比特以太网

10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号

只支持全双工，无争用问题

IEEE 802.11

IEEE 802.11是无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准

802.11的MAC帧头格式

无线局域网的分类

1. 有固定基础设施无线局域网
2. 无固定基础设施无线局域网的自组织网络