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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：
 
 
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。
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：
 
 
在应用层加上应用首部信息成为数据包送往传输层；
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；
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；
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；
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
 
无线工作站STA：即带有无线网卡的无线终端；
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。
 

 
 
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文章目录
 
局域网基本概念和体系结构
局域网
局域网拓扑结构
局域网的传输介质
局域网介质访问控制方法
局域网的分类
IEEE 802
MAC子层和LC子层
小结思维导图
  
以太网
以太网概述
以太网提供无连接、不可靠的服务
以太网传输介质与拓扑结构的发展
10 BASE-T以太网
设配器与MAC 地址
以太网 MAC 帧
高速以太网
小结思维导图
  
无线局域网
IEEE802.11
802.11的MAC帧头格式
无线局域网的分类
1、有固定基础没施无线局域网
2、无固定基础设施无线局域网的自组织网络
  
 

 
局域网基本概念和体系结构
 
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，如一座或集中的建筑群内
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通信，能进行广播和组播
 
决定局域网的主要要素为：网络拓扑，输介质与介质访问控制方法
 
局域网拓扑结构
 
 
局域网的传输介质
 
 
局域网介质访问控制方法
 
CSMA/CD 常用于总线型局域网，也用于树型网络
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个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，オ有发送信息的权力。
令牌环用于环形局域网，如令牌环网
 
局域网的分类
 
 
IEEE 802
 
IEE802系列标准是IEEE802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准（1980年2月成立）.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。
 
 
 
 
Tips :
 IEEE 802.5 (呜呜) --> 令牌网容易出故障
 IEEE 802.8 (富富) —>光纤技术比较贵
 
 
 
 
IEEE802.3标准是一种基帯总线型的局域网标准，它描述物理层和数据链路子层MAC子层的实现方法。
 
 
MAC子层和LC子层
 
 
小结思维导图
 
 
以太网
 
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。以太网络使用 CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术 。
 
以太网在局域网各种技术中占统治性地位：
 
造价低廉（以太网网卡不到100块）
是应用最广泛的局域网技术
比令牌环网、ATM网便宜，简单
满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s
 
 
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（发送什么就接受什么），不实现可靠传输（不对数据进行编号，确认和纠正）。
 
以太网传输介质与拓扑结构的发展
 

 物理上从总线型改为星型（但逻辑上不忘初心）
 
10 BASE-T以太网
 
10 BASE-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),传输速率是10Mb/s.
 
物理上采用星型拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长为100m.
 采用曼彻斯特编码。
 采用CSMA/CD介质访问控制。
 
设配器与MAC 地址
 
 
以太网 MAC 帧
 
 
 
类型指明网络层使用何种协议（以便于将MAC 帧收到的数据交给上一层协议）
 
 
Maximum Transmission Unit，缩写MTU，中文名是：最大传输单元。 （MTU 的值普遍为 1500）
 
 
以太网最小帧长为 64 字节 （64-18 = 46）
 
 
没有帧结束定界符的原因 ： 因为是基于曼切斯特编码，即为根据电压结束的前面四个字节（FCS） 即为数据
 
 
注意与IEEE 802.3 的区别
 
 
高速以太网
 
 
小结思维导图
 
 
无线局域网
 
IEEE802.11
 
 
802.11的MAC帧头格式
 

 
 
三个地址对应的形式，再者进行对号入座
 
无线局域网的分类
 
1、有固定基础没施无线局域网
 
 
802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集( Basic Service Set, BSS)。 一个基本服务集包括一个基站和若干移动站。所有的站在本BSS内都可以直接通信，但在与本BSS外的站通信时都要通过本BSS的基站。基本服务集中的基站也称接入点(Access Point, AP),其作用和网桥相似。
一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点(AP)连接到一个主干分配系统(Distribution System，DS)， 然后再接入另一个基本服务集，构成扩展的服务集(Extended Service Set, ESS), 扩展服务集(ESS)还可通过称为门桥(Portal) 的设备为无线用户提供到非802.11 无线局域网(如到. 有线连接的因特网)的接入。门桥的作用相当于-一个网桥。基本服务集和扩展服务集如图所示。
移动站A从某个基本服务集漫游到另一个基本服务集时，仍然能保持与另-一个移动站B进行通信。
 
 
2、无固定基础设施无线局域网的自组织网络
 
考研不怎么考察
 

 

  以太网是局域网里使用最多的一种网络模型。它的结构很简单,用一条无源总线将局域网的所有用户连接起来实现通信,所以也称为总线局域网。这种网络是1975 年由美国施乐公司研制成功的,采用无源电缆作为总线传输信息的以太网(Ethemet),它是以历史上表示传播电磁波的以太(Ether)命名的。
 
 




 以太网采用的媒体访问控制方法就是后来成为EEE 802.3 标准的载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)技术。在EEE 802.3 标准中规定了总线网CSMA/CD 访问方法和物理层技术规范。总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

 
局域网原理与技术
 
局域网概述
局域网的相关标准（IEEE 802、LLC、 MAC）
重点总结
   
局域网的技术特性（传输媒体、传输技术、网络拓扑、媒体访问控制方法）
传输媒体（有线媒体、无线媒体）
传输技术（基带传输、频带传输）
网络拓扑（星型、总线型、环型、树型）
媒体访问控制方法（信道划分、轮询、随机访问）
  
  
以太网技术
以太网概述
重点总结
   
MAC地址与帧格式（48位、单播帧、广播帧、多播帧）
Wireshark（网络封包分析软件）
以太网工作原理（CSMA/CD、征用期、有效帧长）
CSMA/CD具体含义
争用期（2τ）
有效帧长
【例题】最短有效帧长
【例题】CSMA/CD 综合题
二进制指数退避算法
【例】退避算法
重点总结
  
  
局域网的扩展
冲突域与广播域
数据链路层扩展局域网
【例题】以太交换机转发方式实例
  
高速以太网（100BASE-T以太网、千兆以太网）
100BASE-T以太网
千兆以太网
  
虚拟局域网（VLAN）
虚拟局域网的概念（基于端口、MAC地址、网络层协议、IP组播）
虚拟局域网的格式
  
无线局域网
无线局域网分类（有固定基础设施、无固定基础设施）
CSMA/CA协议
帧间间隔（SIFS、PIFS、DIFS）
   
小结
 

 
 
 
计算机专业基础笔记目录可以点这里：计算机专业基础笔记目录
 
 
局域网概述
 
局域网是指将分散在一个局部地理范围的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络。
网络覆盖的区域相对较小。
传输速率高，误码率低。
传输质量高。
局域网具有专用性质。
局域网大多采用广播方式传输数据。
 
局域网的相关标准（IEEE 802、LLC、 MAC）
 
IEEE 802 标准 中将局域网的数据链路层定义了两个子层，即逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）子层和媒体访问控制MAC（Medium Access control）子层。
 
 
 
重点总结
 
局域网具有传输速率高，误码率低的特点
采用广播方式传输数据，不需要考虑路由选择
逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层
 
局域网的技术特性（传输媒体、传输技术、网络拓扑、媒体访问控制方法）
 
传输媒体：指用于连接网络设备的介质类型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤，以及微波、红外线和激光等无线传输媒体。
传输技术：指借助传输媒体进行数据通信的技术，常用的有基带传输和宽带传输（频带传输）两种。
网络拓扑：物理结构和形状
媒体访问控制方法：指多台计算机对传输媒体的访问控制方法
 
传输媒体（有线媒体、无线媒体）
 
局域网的传输媒体包括：
 
有线媒体 
  
同轴电缆
 
双绞线
 
光纤
 
 
无线媒体 
  
微波
红外线
激光
 
 

 10BASE-2（细同轴电缆）
 
10 代表传播速率为10Mbps
Base 代表 基带传输
2 表示最大延伸距离接近200米，200米内不需要转接器
 
10BASE-5（粗同轴电缆）
 
10 代表传播速率为10Mbps
Base 代表 基带传输
5 表示最大延伸距离接近500米，500米内不需要转接器
 
10BASE-T（双绞线以太网）
 
10 代表传播速率为10Mbps
Base 代表 基带传输
T 代表双绞线
 
传输技术（基带传输、频带传输）
 
基带传输
 
频带传输
 
 
局域网中通常采用基带传输技术。
 
网络拓扑（星型、总线型、环型、树型）
 
局域网的典型拓扑结构
 
 
媒体访问控制方法（信道划分、轮询、随机访问）
 
基于信道划分的媒体访问控制
 
基于轮询的媒体访问控制
 
令牌总线网
 
令牌环网
 
 
基于随机访问的媒体访问控制
 
ALOHA
 
时隙ALOHA
 
1 - 持续CSMA
 1 指的是站点一旦侦听到信道空闲，其发送数据的概率为100%。这种协议中，因站点发送数据前先侦听信道，减少了对前面发送数据的站的冲突，其性能较纯ALOHA和时隙ALOHA要好
非持续CSMA
 与 1 - 持续CSMA相比，该协议降低了站点间冲突概率，具有较高的信道利用率，但增大了发送延时。
p - 持续CSMA
 站点在发送数据之前，首先侦听信道，如果信道空闲，就以概率p传送，而以概率q＝1－p把该次发送推迟到下一时隙。若发生冲突，则等待一随机时间后重新开始。
 
以太网技术
 
以太网概述
 
Ethernet，1975年由 Xerox 公司的 Metcalfe 提出。
 1980年，DEC、Intel 和 Xerox 联手推出 DIX Ethernet 1.0 标准。
 DIX Ethernet 2.0 标准与 IEEE 802.3 标准只有很小的区别（帧格式中两个字节的定义有小区别）。
 
总线型网络拓扑结构简单，一般采用分布式随机竞争介质访问控制方式。
 
以集线器为中心的以太网，在物理上呈星形拓扑，在逻辑上仍然属于总线式。
 
 
两个需要解决的问题，总线式广播信道中：
 （1）如何实现计算机之间一对一的通信？
 （2）如何协调多台计算机对总线传输媒体的访问控制问题？
 
重点总结
 
以太网的随机竞争介质访问控制方式
集线器连接以太网：物理上星形，逻辑上属于总线式
局域网中两个关键技术问题
 （1）广播信道实现一对一通信
 （2）总线传输媒体的访问控制
 
MAC地址与帧格式（48位、单播帧、广播帧、多播帧）
 

 命令行里输入 ipconfig：可以看到 MAC 地址。
 
 
 “发往本站的帧” 包括以下三种帧：
 
单播（unicast）帧（一对一）
广播（broadcast）帧（一对全体）
多播（multicast）帧（一对多）
 
 
Wireshark（网络封包分析软件）
 
Wireshark 是网络封包分析软件。
 
主要特点：
 
软件开源，没有版权问题；
捕获信息，实时查看；
存储捕获信息灵活，不受容量限制；
支持协议丰富，兼容常见抓包软件。
 
 
以太网工作原理（CSMA/CD、征用期、有效帧长）
 
CSMA/CD具体含义
 
多点接入
载波监听
冲突检测
 

 
 
争用期（2τ）
 
将总线式局域网的端到端往返时延称为争用期，也称为冲突窗口
从开始发送数据时刻起，在 0~2τ 时间内，存在着冲突的可能
而经过 2τ 时间之后，如果还没有发生冲突，则局域网上其它计算机都能感知到总线上有数据在传输
提供了设计总线式局域网中最小有效帧长的计算依据。
 
有效帧长
 
局域网的最小有效帧长不能小于争用期内传输的比特数。
以太网中的最大帧长。
 
 
【例题】最短有效帧长
 

 小结：
 
 
【例题】CSMA/CD 综合题
 
概念挺难理解的…但是题目是真的很简单。。不要怕。。
 
 （1）
 最长时间的情况就相当于 A 的数据已经快到 B 了，B 才发出数据，此时产生冲突，A 想知道至少得等 B 的数据传到 A，因此总时间接近 2τ。
 最短时间的情况相当于 A 和 B 同时出发，在中点相遇，产生冲突，那么 A 的数据到 B、B 的数据到 A 应该是同时可以到达的，因此总时间为 1τ。
 
 （2）这个公式要记住，参数根据题意调整即可。
 
 
二进制指数退避算法
 

 
 
 
 
【例】退避算法
 

 答案：24 - 1 = 15
 
重点总结
 
以太网采用 CSMA/CD 媒体访问控制方法
碰撞（或者称为冲突）在所难免
二进制指数退避算法：
 牺牲时间效率，换取冲突概率减小
 
CSMA/CD 发送流程：
 
 CSMA/CD 接收流程：
 
 
局域网的扩展
 
冲突域与广播域
 
冲突域：冲突域是指在该域内某一时刻只能有一个站点发送数据；如果两个站点同时发送数据会引起冲突，则这两个站点处于同一个冲突域内。
 
广播域：在以太网中，能够接收到任意站点发送的广播帧的所有站点的集合称为一个广播域。
 
 
数据链路层扩展局域网
 

 
 
 
 
 
 以太交换机转发方式：
 
直通交换方式
 
存储转发方式
 
无碎片交换方式
 
 
【例题】以太交换机转发方式实例
 

 （1）MAC1向MAC3发送数据帧时，交换机转发表为空，因此向端口2、端口3都发送了。MAC3收到数据帧后，要发送确认帧，转发表中已有MAC1的地址，因此直接将帧发送到MAC1，即向端口1发送。
 
 （2）直通交换方式延迟最小，存储转发方式延迟最大。
 
 
高速以太网（100BASE-T以太网、千兆以太网）
 
100BASE-T以太网
 

 
 
 
 
千兆以太网
 
 
虚拟局域网（VLAN）
 
虚拟局域网的概念（基于端口、MAC地址、网络层协议、IP组播）
 
虚拟局域网的划方法：
 
基于端口划分VLAN
 
基于MAC地址划分VLAN
 
基于网络层协议划分VLAN
 
根据IP组播划分VLAN
 
 
虚拟局域网的格式
 
 
无线局域网
 
无线局域网分类（有固定基础设施、无固定基础设施）
 
有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：
 
 
CSMA/CA协议
 

 
 
 
帧间间隔（SIFS、PIFS、DIFS）
 
SIFS，即短帧间间隔，28微秒
PIFS，即点协调功能帧间间隔，78微秒
DIFS，即分布协调功能帧间间隔，128微秒
 
 
小结