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课件制作人：沈红 计算机网络 沈阳理工大学 信息科学与工程学院 课件制作人：沈红 第 四 章 局域网 课件制作人：沈红 4.1 局域网概述 局域网（Local Area Network，LAN）是指传输距离有 限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目的的网络系 统。 局域网的特点： 共享介质的信道分配技术是局域网的核心技术 拓扑结构和传输介质决定了各种局域网的数据类型、 数据传输速率、通信效率等特点，也决定了局域网的 应用。 为一个单位所有，范围有限，数目有限，传输速率 高，误码率低 课件制作人：沈红 两个重要的特征： 1、用带地址的帧来传送数据 2、不存在中间交换，所以不要求路由选择。 q局域网的传输媒体： m双绞线、同轴电缆、光纤 q局域网的拓朴结构： m星形网、环形网、总线网、树形网 课件制作人：沈红 局域网的拓扑 匹配电阻 集线器 干线耦合器 总线网星形网 树形网 环形网 课件制作人：沈红 4.2 局域网的体系结构 4.2.1 局域网协议体系 IEEE 802委员会根据局域网适用的传输媒体、 网络拓扑结构、性能及实现难易等因素，为LAN制 定了一系列标准，称为IEEE 802标准 1、IEEE 802 参考模型 1）LAN只是一个计算机通信网，不存在路由选择 问题，因此局域网可以不要网络层。 课件制作人：沈红 2）为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标 准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个 子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子 层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子 层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何 种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的 课件制作人：沈红 3）IEEE802参考模型（包括对传输媒体和拓扑 结构的规格说明） 课件制作人：沈红 OSI参考模型与IEEE 802参考模型之间的对应 关系 课件制作人：沈红 4）物理层的主要功能： 信号的编码与译码， 前同步位的产生与去除， 比特的传输与接收 5）数据链路层： 分为MAC子层和LLC子层。功能包括： 提供一个或多个服务访问点（SAP）。SAP是两个相 邻层之间的逻辑接口。 发送时将数据组装成带有地址和差错检测段的帧。 接收时拆卸帧，执行地址识别和差错检测。 管理链路上的通信。 课件制作人：沈红 MAC子层支持数据链路功能，并为LLC子层提 供服务。 LLC子层的LLC帧与MAC子层的MAC帧的关系 课件制作人：沈红 2、IEEE 802标准的内容 IEEE 802.1 基本介绍和接口原语定义；802标准概述、体系结 构和网络互连，以及网络管理和性能测量。 IEEE 802.2 定义了LLC子层协议。 IEEE 802.3 定义了总线型网络的介质访问控制协议CSMA/CD 及物理层技术规范。 IEEE 802.4 定义了令牌总线（Token Bus）网络MAC子层协 议及物理层技术规范。 IEEE 802.5 定义了令牌环（Token Ring）网络MAC子层协议 及物理层技术规范。 IEEE 802.6 定义了城域网（MAN）的MAC子层协议及物理层 技术规范。 IEEE 802.7 定义了宽带网络技术，为其他分委员会提供宽带 网络技术建议。 IEEE 802.8 定义了光纤网络技术，为其他分委员会提供光纤 网络技术建议。 IEEE 802.9 定义了语音及数据综合局域网（IVD LAN）的 MAC子层协议及物理层技术规范。 课件制作人：沈红 IEEE 802.10 定义了局域网安全技术规范。 IEEE 802.11 定义了无线局域网技术的MAC子层协议 及物理层技术规范。 IEEE 802.12 定义了100VG-Any LAN局域网的MAC 子层协议，用以描述交换式局域网标准，定义 100Mbit/s高速以太网按需优先的介质接入控制协议。 IEEE 802.14 定义了电缆电视（CATVCable Television）宽带通信技术标准。 IEEE 802.15 定义了无线私人网（WPAN Wireless Personal Area Network）的技术标准。 IEEE 802.16 定义了宽带无线访问标准。 在这些标准中，IEEE802.3标准最为常用，但随着 无线技术的快速发展，IEEE 802.15标准、IEEE 802.11 标准以及IEEE 802.16标准等都在无线局域网和无线传 感器网络中得到越来越多的应用。 课件制作人：沈红 4.2.2 逻辑链路控制LLC子层 1、服务访问点（Service Access Point ，SAP） q逻辑链路控制子层的服务访问点 （SAP） m网络中的寻址分两步： 用MAC帧中的地址（物理地址）找到主机 用LLC帧中的地址（SAP地址）找到要通信的进程 mLLC的复用功能 多个SAP可以复用一个数据链路：LLC的复用功能 一个SAP在一个时间只能为一个用户使用 课件制作人：沈红 局域网通信中的MAC地址与SAP地址 课件制作人：沈红 2、LLC子层所提供的服务 LLC1：不确认的无连接服务，特别适用于广 播和多播 LLC2：面向连接的服务，局域网中不常用 LLC3：带确认的无连接服务，令牌总线网中 LLC4：即高速传送服务，为城域网专用，其速 率可以达到155Mbit/s。 3、LLC PDU的帧格式 课件制作人：沈红 LLC帧及前3个字段的具体结构 课件制作人：沈红 局域网对 LLC 子层 是透明的 局 域 网 网络层 物理层 站点 1 网络层 物理层 逻辑链路控制 LLCLLC 媒体接入控制 MACMAC 数据 链路层 站点 2 LLC LLC 子层看不见子层看不见 下面的局域网下面的局域网 课件制作人：沈红 以后一般不考虑 LLC 子层 由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域 网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子 层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。 很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而 没有 LLC 协议。 课件制作人：沈红 4.2.3 媒体接入控制MAC子层 网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络 接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网 卡”。 适配器的重要功能： 进行串行/并行转换。 对数据进行缓存。 在计算机的操作系统安装设备驱动程序。 实现以太网协议。 编码和译码 课件制作人：沈红 计算机通过适配器 和局域网进行通信 硬件地址 至局域网 适配器 （网卡） 串行通信 CPU 和 存储器 生成发送的数据 处理收到的数据 把帧发送到局域网 从局域网接收帧 计算机 IP 地址 并行 通信 课件制作人：沈红 在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC 地址 1、MAC帧中的EUI-48硬件地址 IEEE 的注册管理机构 RAC 负责向厂家分配地址字段的 前三个字节(即高位 24 位)机构惟一标识符OUI（ Organizationally Unique Identifier）。 地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指 派，称为扩展标识符，（机构惟一标识符OUI、扩展标识 符）必须保证生产出的适配器没有重复地址。 一个地址块可以生成224个不同的地址。这种 48 位地 址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48（Extended Unique Identifier）。 课件制作人：沈红 “MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符 EUI-48。 2、MAC地址中的单播和组播 IEEE规定地址字段的第一个字节的最低位为I/G比特 。 I/G表示Individual/Group。 当I/G比特为0时，地址字段表示一个单一站地址。 当I/G比特为1时，地址字段表示多站地址，用来进行 多播 3、高位顺序与低位顺序 IEEE制订的二进制EUI-48地址有两种不同的字节顺序 记法。 课件制作人：沈红 802.5标准和802.6标准：将每一个字节的高位写 在最左边 802.3标准和802.4标准：将每一个字节的高位比 特写在最右边 课件制作人：沈红 地址字