计算机网络技术-CH04课件

第4章局域网技术1北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术第四章主要内容

4.1局域网概述

4.1.1局域网特点

4.1.2IEEE802标准

4.1.3介质访问控制技术

4.2以太网

4.2.1以太网概述

4.2.2传统以太网

4.2.3快速以太网

4.2.4高速以太网

4.2.5交换以太网2北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术第四章主要内容

4.3令牌环网与FDDI4.3.1令牌环网

4.3.2光纤分布数据接口

4.4虚拟局域网

4.4.1虚拟局域网的概述

4.4.2虚拟局域网的组网方法

4.5扩展局域网

4.5.1在物理层扩展局域网

4.5.2在数据链路层扩展局域网

4.5.3在网络层扩展局域网3北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术第四章主要内容

4.6无线局域网

4.6.1无线局域网分类

4.6.2无线局域网的基本结构

4.6.3无线局域网硬件设备

4.6.4IEEE802.11标准

4.7备案分析

4.8本章小结

4.9阅读材料

4.9.1三层交换技术

4.9.2高层交换技术4北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术第四章教学目标了解局域网的基本概念、特点和功能；理解并掌握局域网的体系结构、与OSI的对应关系和常见标准；理解局域网介质访问控制的概念和常见工作机制；理解并掌握以太网、令牌环网和FDDI工作原理；理解并掌握局域网交换和VLAN技术的简单原理及应用；了解无线局域网的分类、基本结构和常见标准。5北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术本章知识结构6北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1局域网概述

4.1.1局域网特点局域网的典型特性：覆盖范围小。通常不超过几十千米，甚至只在一个园区、一幢建筑或一个房间内。高传输速率。传输速率一般为1~100Mbps，近年来已达到1000Mbps、10000Mbps。低误码率。其误码率一般在10-8~10-11之间。单位专用。其经营权和管理权通常属于某个单位所有。便于安装、维护和扩充。其建网的成本低、周期短。7北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准IEEE802标准概述随着局域网的广泛使用、局域网制造商的增多、局域网产品的激增，标准化的问题愈加显得重要。美国电气和电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronicEngineering，IEEE）成立了局域网标准化委员会（简称IEEE802委员会），研究并制定关于局域网的IEEE802系列标准。1985年，IEEE公布了IEEE802标准的五项标准文本。同年，被美国国家标准局（ANSI）采纳为美国国家标准。国际标准化组织（ISO）建议将802标准定为局域网国际标准。8北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准IEEE802.1局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联IEEE802.2逻辑链路控制（LLC）IEEE802.3CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理规范IEEE802.4令牌总线（TokenBUS）介质访问控制子层与物理规范IEEE802.5令牌环（TokenRing）介质访问控制子层与物理规范IEEE802.6城域网（MAN）介质访问控制子层与物理规范IEEE802.7宽带技术咨询和物理层实施建议IEEE802.8光纤技术咨询和物理层实施建议IEEE802.9综合语音/数据服务的访问控制方法和物理层规范IEEE802.10局域网安全性规范IEEE802.11无线局域网访问控制方法和物理层规范IEEE802.12100VG-AnyLAN星型快速局域网访问控制方法和物理层规范IEEE802.14协调混合光纤同轴（HFC）网络的前端和用户站点间数据通信的协议IEEE802.15无线个人技术标准（其代表技术是蓝牙）9北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准IEEE802标准体系10北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准局域网的体系结构局域网只涉及OSI的物理层和数据链路层。局域网的体系又与OSI模型有相当大的区别。11北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准局域网的物理层和OSI七层模型的物理层功能相当。局域网的数据链路层分为逻辑链路控制（LogicalLinkControl，LLC）和介质访问控制（MediumAccessControl，MAC）两个功能子层。MAC子层负责介质访问控制机制的实现。另外，MAC子层还涉及局域网中的物理寻址。LLC子层负责屏蔽掉MAC子层的不同实现，将其变成统一的LLC界面，从而向网络层提供一致的服务。LLC子层向网络层提供的服务通过其与网络层之间的逻辑接口实现，这些逻辑接口又被称为服务访问点（ServiceAccessPoint，SAP）。LLC和MAC两个子层均参与数据的封装和拆封过程。12北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.2IEEE802标准LLC和MAC两个子层数据的封装和拆封过程13北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.3介质访问控制技术随机访问随机访问介质访问控制协议又称竞争型介质访问控制协议。在这种控制方法中，没有任何站点优先于其他站点，也没有任何站点能控制其他站点。该方法有两个特性：站点的传输是随机的。为了访问介质，站点展开竞争。在随机访问中，每个站点都有权访问介质且不受控于其他站点。如果当一个以上的站点同时发数据时，便会产生冲突。随机访问方法是由一个称之为ALOHA的协议发展而来。该协议在经过改进后又演化出多种方法。14北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.1.3介质访问控制技术受控访问在受控访问中，站之间相互协商以确定哪一个站点有权发送，某一个站点若没有得到其他站点的认可就无权发送。受控访问控制方法又分为预约、轮询和令牌传递三种方法。我们主要讨论令牌传递方法。令牌传递方法中，网络中的站点被组织在一个逻辑环中，对于每一个站点来说，都有自己的前驱和后继，进行访问的站点的访问权限由该站点的前驱站点传递给它。一个被称为“令牌”（Token）的特殊信息分组在环中循环，解决访问权限在站点之间传递的问题。15北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2以太网

4.2.1以太网概述

以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道进行数据传输。其采用方法是由一个被称为ALOHA的协议发展而来的。

ALOHA协议ALOHA使用一条无线电信道作为共享公共信道。每台接入的计算机随机地向该信道发送信息，其他站点可以同时接收信息。信道上所有计算机站点享有同等的权限。ALOHA协议又分为纯ALOHA和分槽ALOHA两种。16北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1

以太网概述纯ALOHA协议纯ALOHA协议的中，每个站只要有数据要发送，就可以随时将数据发送出去。信道具有反馈性，发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，检测数据帧是否遭到破坏。如果一个站在整个发送过程中，没有其他站发送数据，发送便成功。如果一个站在发送期间，同时有其他站正在发送数据，或者在发送过程中有另一站开始发送数据，就会产生冲突。采用这种方法，当负载增加时，由于使用网络传送数据的站点增多，发送数据量大，冲突率就会变得很高。17北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述时隙ALOHA时隙将信道按照发送一帧所需的时间为单位划分为片（slot），并且提供中心时钟，用时钟来统一用户的数据发送以使其同步。时隙ALOHA要求用户在发送数据帧时，必须等到下一个时间片的开始时刻才开始传输。如果在一个时间片内有两个以上的帧发送，则会会完全重叠而产生冲突。计算分析表明，时隙ALOHA的最大信道利用率是纯ALOHA的2倍，即0.368。18北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述CSMA协议载波侦听多路访问（CSMA）是对AHOHA协议的一种改进协议。CSMA对随机发送进一步加以约束。每个站在发送帧之前监听信道上是否有其他站点正在发送数据。如果信道忙，就暂不发送，否则就发送。根据监听后的策略，CSMA协议有三种不同的类型，即：1-坚持型、非坚持型、P-非坚持型。19北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述1-坚持CSMA协议工作过程20北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述非坚持CSMA协议工作过程21北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述P-坚持CSMA协议工作过程22北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述CSMA/CD协议工作过程23北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述考虑：站点在发送数据的过程中，一旦有冲突发生，需要多长时间来检测冲突？24北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.1以太网概述二进制指数退避算法过程：

确定基本退避时间，一般取争用期2τ。定义一个参数k，它等于重传的次数，但不超过10，因此k=Min[重传次数,10]。从离散的整数集合[0，1，…，（2k-1）]中随机地取出一个数，记为r。重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。当重传达16次仍不能成功时则丢弃该帧，并向高层报告。例如，在第1次重传时，k=1，r=0，1，重传推迟时间是0或2τ，随机选取其中的一个时间。在第2次重传时，k=2，r=0，1，2，3。重传推迟时间是0，2τ，4τ，6τ。随机选取其中的一个时间。IEEE802.3就是采用二进制指数退避和1-坚持算法的CSMA/CD媒体访问控制方法。25北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.2传统以太网特性10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F数据速（Mbps）10101010信号传输方式基带基带基带基带网段的最大长度500m185m100m2000m网络介质50欧姆粗同轴电缆50欧姆细同轴电缆UTP光缆拓扑结构总线型总线型星型点对点传统以太网主要包括10Base-5、10Base-2、10Base-T和10Base-F等标准。26北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.2传统以太网10Base-510Base-5标准通常和Xerox建立的实验以太网相对应，被称为是经典的以太网标准。10Base-5标准基于粗同轴电缆，所有站点的电缆用作单信道。一个电缆段的最大长度是500m（没有中继器），两个端节点之间用50欧姆的终端器连接。工作站必须使用收发器连接到电缆。以太网10Base-5网络中使用中继器遵守5-4-3规则：五个段，四个中继器，三个负载段。10Base-5网络的最大长度是2500m。27北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.2传统以太网10Base-210Base-2标准使用细同轴电缆作为传输介质。连接电缆的工作站使用BNCT型连接器。10Base-2也规定按照5-4-3规则使用中继器，这样，网络的最大长度为5*185=925m。10Base-2标准是最简单的电缆网络解决方案。10Base-2这种细同轴电缆连接类型易受到攻击而使网络发生故障。28北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.2

传统以太网10Base-T10Base-T的出现对以太网技术发展具有里程碑式的意义。10Base-T使用两对非屏蔽双绞线作为传输介质。各站点通过集线器相连。10Base-T网络中，任意两个站点间集中器的最大数量不能超过四个（四集线器原则）。10Base-T网络的最大网络直径是5*100=500m。10Base-T网络比同轴电缆以太网有更多的优势：安装简单、扩展方便。网络的可扩展性强。当某个站点出现故障时不会影响其他节点的正常运行。29北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.3快速以太网快速以太网标准IEEE802.3u是对现存的802.3标准的补充，保留了传统以太网的主要特性。此标准定义了快速以太网物理层的三种规范：物理层协议线缆类型线缆对数最大分段长度编码方式主要优点100BASE-T43/4/5类UTP4对（3对用于数据传输。1对用于冲突检测）100m8B/6T在3类非屏蔽双绞线上实现100Mbps的数据传输100BASE-TX5类UTP/RJ-45接头1类STP/DB-9接头2对（1、2针用于发送数据，3、6针用于接收数据）5、9针发送数据1、6针接收数据100m4B/5B支持全双工通信100BASE-FX62.5μm/125μm多模光纤8μm/125μm单模光纤ST或SC光纤连接器2芯半双工方式下2km，全双工方式下40km4B/5B支持全双工、长距离通信30北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.4高速以太网千兆以太网标准是对以太网技术的再次扩展，其数据传输率达到1000Mbps即1Gbps，并基本保留了传统以太网的基本功能和主要性质，向下与以太网与快速以太网完全兼容。1998年，基于光纤信道的千兆位以太网标准IEEE802.3z获得通过。IEEE802.3z千兆位以太网标准定义了三种介质标准：短波长激光光纤介质系统标准1000BASE-SX、长波长激光光纤介质系统标准1000BASE-LX和短铜线介质系统标准1000BASE-CX，有时也统称为1000BASE-X。1999年，使用5类双绞线运行千兆以太网的IEEE802.3ab标准，即长铜线介质系统标准1000BASE-T获得了成功。31北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.4高速以太网1000BASE-SX使用短波激光作为信号源，收发器配置波长为770～860nm的激光器，采用8B/10B编码方式。1000BASE-SX不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。1000BASE-SX主要适用于同一建筑物中的短距离主干网。1000BASE-LX使用长波激光作为信号源，收发器配置波长为1270～1355nm的激光器，也采用8B/10B编码方式。1000BASE-LX既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。使用多模光纤的1000BASE-LX适合于用作大楼网络系统的主干，而使用单模光纤的1000BASE-LX主要用于园区网络主干。32北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.4高速以太网1000BASE-CX使用特殊规格的高质量平衡双绞线（STP）为网络介质，最长有效传输距离为25m，采用8B/10B编码方式，其传输速率为1.25Gbps（有效数据传输速率为1.0Gbps），主要适合于千兆主干交换机和主服务器之间的短距离连接。1000BASE-T使用5类非平衡屏蔽双绞线（UTP），传输距离为100m，主要用于结构化布线中同一层建筑的通信，从而可以利用以太网或快速以太网已铺设的UTP电缆。此外，也可被用作为大楼内的网络主干。33北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.5交换以太网使用以太网交换机作为中央连接设备的以太网称为交换式以太网，或称为采用了交换技术的以太网。交换式以太网允许多对站点同时通信，每个站点可以独占传输信道和带宽，它从根本上解决了共享以太网中站点冲突的问题。34北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.2.5交换以太网交换式以太网采用“分段”的方法，把一个大的冲突域划分成若干个较小的冲突域，以减少每个冲突域中站点的数量，从而减少冲突发生的概率。35北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术交换设备有多种类型，网桥、交换机、路由器等都可以作为交换设备。路由器工作在网络层，使用路由器进行网络分段会使网络结构和网络管理变得十分复杂且成本较高，也不能根本解决网络带宽的问题。网桥、交换机都是工作在数据链路层，二者的工作原理类似，主要作用都是分割冲突域和减少冲突，并且都是通过MAC地址表进行转发。网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下，我们可以认为网桥就是交换机。但是，交换机的转发延迟要比网桥小得多，并且，交换机比网桥具有更高的端口密度。在现代网络中，人们主要使用以太网交换机的设备对网络实施分段。使用以太网交换机作为中央连接设备的以太网称为交换式以太网，或称为采用了交换技术的以太网。4.2.5交换以太网36北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术交换式以太网主要特点：独占传输信道和带宽。每个站点都能独占一条点到点的通道，独占带宽。网络总带宽通常为各个交换端口带宽之和。允许多对站点同时通信。交换机是一个并行系统，它允许多个站点之间同时建立多条通信链路（虚连接），让多对站点同时通信。灵活的接口速度。用户可以按需选择端口速率，在交换机上配置10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应端口，用于连接不同速率的站点。高度的可扩充性和网络延展性。大容量交换机有很高的网络扩展能力，可适用于大规模网络，如企业网、校园网和城域网。可以与现有网络兼容。与以太网和快速以太网完全兼容。可互连不同标准的局域网。交换机具有自动转换帧格式的功能，能互连不同标准的局域网。4.2.5交换以太网37北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术典型的交换机结构与工作过程

4.2.5交换以太网38北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术交换机的帧转发方式4.2.5交换以太网39北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3令牌环网与FDDI

4.3.1令牌环网令牌环（TokenRing）技术是IBM公司1984年开发的，IEEE802委员会在研发802.5标准时，将其作为主要的技术基础。长期以来，IBM公司建立的LAN都使用令牌环作为主要的网络技术。但是近年来，以太网系列甚至在IBM的产品中也占据了统治地位。令牌环网有两种速率：4Mbps和16Mbps。单个环中的工作站不允许使用不同的速率。令牌环网比以太网复杂，它能够提供一些基本的容错特性。令牌环网定义了控制网络操作的特殊程序，这些程序具有环型拓扑固有的反馈特性：发送的帧总会回到发送端。某些情况下，网络故障可以自动纠正，例如，丢失的令牌可以自动恢复。但在另外一些情况下，网络仅能报告发现错误。40北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.1令牌环网令牌环工作原理令牌环在物理上是一个由一系列环接口和接口间的点—点链路构成的闭合环路，各站点通过环接口连到网上。对媒体具有访问权的某个发送站点，通过环接口出径链路将数据帧串行到环上，其余各站点从各自的环接口入径链路逐位接收数据帧，同时通过环接口出径链路再生、转发出去，使数据帧在环上从一个站点至下一个站地环行，目的站点在数据帧经过时读取其中的信息。数据帧绕环一周返回发送站点，并由其从上撤除所发的数据帧。环路虽然不是真正意义上的广播媒体，但同样存在发送权竞争问题。为了解决竞争，使用一个称为令牌（Token）的特殊比特模式，使其沿着环路循环。规定只有获得令牌的站点才有权发送数据帧，完成数据发送后立即释放令牌以供其它站点使用。41北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.1令牌环网令牌环的操作过程42北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.1令牌环网IEEE802.5的媒体访问控制功能帧发送。采用沿环传递令牌的方法来实现对媒体的访问控制，取得令牌的站点具有发送一个数据帧或一系列数据帧的机会。令牌发送。发送站完成数据帧发送后，等待数据帧的返回。在等待期间，继续发送填充字符，一旦源地址与本站相符的数据帧返回后，即发送令牌。令牌发送之后，该站仍保持在发送状态，直到该站点发送的所有数据帧从环路上撤消为止。帧接收。若接收到的帧为信息帧，则将FC、DA、Data及字段复制到接收缓冲区中，并将其转至适当的子层。优先权操作。访问控制字段中的优先权和预约位配合工作，使环路服务优先权与环上准备发送的PDU最高优先级匹配。43北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.2光纤分布数据接口光纤分布数据接口（FiberDistributedDataInterface，FDDI）是以光纤作为媒体的局域网技术，它的逻辑拓朴结构是一个环，数据传输速率可达100Mbps，覆盖的范围可达几公里。FDDI采用了IEEE802的体系结构，其数据链层中的MAC子层可以在IEEE802标准定义的LLC下操作。FDDI采用4B/5B编码，要求信道媒体的信号传输率达到125Mbaud。FDDI网最大环路长度为200Km，最多可有1000个物理连接。若采用双环结构时，站点间距离在2Km以内，且每个站点与两个环路都有连接，则最多可连接500个站点，其中每个单环长度限制在100Km内。FDDI网络是由许多通过光传送媒体连接成一个或多个逻辑环的站点组成的，与令牌环相类似，因此FDDI标准和令牌环媒体访问控制标准IEEE802.5十分接近。44北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.2光纤分布数据接口数据编码4B/5B编码技术中，每次对4位数据进行编码，每4位数据编码成5位符号，用光的存在和不存在表示5位符号中每一位是1还是0。为了信号同步，采用二级编码的方法。即先按4B/5B编码，然后再利用一种称为倒相的不归零制NRZI编码。5比特编码的32种组合中，实际只使用了24种，其中的16种用做数据符号，其余8种用做控制符号（如帧的起始和结束符号等）。时钟偏移为消除时钟偏移现象，采用弹性缓冲器来消除。但即使采用了这种措施，由于偏移积累的缘故，也限制了环网的规模。FDDI标准使用分布式时钟方案，即在每个站点都配有独立的时钟和弹性缓冲器，使环路中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。45北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.3.2光纤分布数据接口FDDIMAC帧格式FDDI物理层中，数据以4位为单位来传输。FDDI标准以MAC实体间交换的MAC符号来表示帧结构，每个MAC符号对应4个比特。各字段说明：P为前导码，SD为起始定界字段，FC为帧控制字段，DA为目的地址字段，SA为源地址字段，FCS为帧校验序列字段，ED为结束定界字段，FS为帧状态字段。46北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.4虚拟局域网

4.4.1

虚拟局域网概述虚拟局域网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。逻辑工作组中的站点组成不受物理位置的限制。IEEE于1999年公布了关于VLAN的802.1Q标准。虚拟局域网的优点方便网络用户管理。提供更好的安全性。改善网络服务质量。47北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.4.1局域网的概述以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理

48北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.4.2虚拟局域网的组网方法根据端口划分VLAN根据以太网交换机的端口来划分。属于同一VLAN的端口可以不连续，其配置由管理员决定。同一VLAN可以跨越多个以太网交换机。根据端口划分是目前定义VLAN的最常用的方法。根据MAC地址划分VLAN根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置其属于哪个组。根据网络层划分VLAN根据每个主机的网络层地址或协议类型（如果支持多协议）划分。根据IP组播划分VLANIP组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网。各种不同的VLAN定义方法有各自的优缺点，很多厂商的交换机都实现了不只一种方法。网络管理者可以根据自己的实际需要进行选择。49北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5扩展局域网局域网扩展划分为四个层次：物理层、数据链路层、网络层和高层。对应于OSI/RM不同层次，主要有四种网络互联设备：中继器（repeater）、网桥（bridge）、路由器（router）和网关（gateway）。在本节主要讨论物理层、数据链路层、网络层中的局域网扩展。50北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.1在物理层扩展局域网用中继器连接不同网段51北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.1在物理层扩展局域网用多个集线器扩展局域网52北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.2在数据链路层扩展局域网用网桥互连多个局域网53北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.2在数据链路层扩展局域网网桥特点：网桥可以实现不同类型的LAN互联。利用网桥可以实现大范围局域网的互联。利用网桥可以过滤错误帧，提高网络性能。网桥的引入可进一步提高网络的安全性。IEEE802委员会制定的两种网桥类型：透明网络（transparentbridge）：类似于一个黑盒子，对网上主机完全透明。源路由网桥（sourceroutingbridge）：要求主机参与选径。目前市场上的大多数网桥为透明网桥。54北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.2在数据链路层扩展局域网透明网桥工作原理55北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.2在数据链路层扩展局域网源路由网桥工作原理路径的选择由每个帧的发送者来完成，每个帧的发送者在帧中指定从源到目的所要经过的路径。在发送帧到不同的局域网时，把目的地址第一个字节的最高位设置为1，并且在帧头中含有到目的地的确切路径。每个局域网有一个12位长的标志符，在每个局域网的网桥也被编号，编号为4位长。这样一个局域网上最多可以有16个网桥。局域网号和网桥编号唯一地确定一个网桥。源端为得到到目的站点的确切路径，使用广播特性来实现这一功能：源端通过广播请求帧询问目的端所在的位置，该帧会被所有的网桥以广播方式转发，达到所有的网络。目的端在收到该请求后，会发送一个响应。在响应返回的过程中，网桥在其中记录下每个网络标识和自身的编号。源端在收到该响应后，得到所有可以选择的路径，并选择最优路径进行转发。该路径被源端记录在其路由表中，以后如果再有数据包要发送，则不必再次发送广播包。56北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.2在数据链路层扩展局域网多端口网桥交换机由网桥发展而来，它实际上是一种高性能的多端口网桥。它具备了网桥所拥有的全部功能，如物理上扩展网络、逻辑上划分网络等。交换机是网桥的改进设备交换机可以提供高密度的连接端口（可达几十个），而网桥一般只有少数几个接口（2~4个）；交换机由于采用了基于交换的虚电路连接方式，从而可为每个交换机端口提供更高的专用带宽，而网桥在数据流量大时容易形成瓶颈效应；交换机的数据转发是基于硬件实现的，所以较网桥采用软件实现数据的存储转发也具有更高的交换性能。在交换机问世后，网桥已逐渐退出了第二层网络互连设备的市场。57北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.5.3在网络层扩展局域网用路由器互连不同网络提供异构网络的互连：路由器可以提供与多种网络的接口。通过这些接口，路由器可以支持各种异构网络的互连，其典型的互连方式包括LAN-LAN、LAN-WAN和WAN-WAN等。实现网络的逻辑划分：路由器工作在网络层上，在提供了物理上扩展网络能力之外，同时提供了逻辑划分冲突域和广播域的功能。实现VLAN间的通信：路由器设备可以基于第三层的协议或逻辑地址进行数据包的路由与转发，从而提供在不同VLAN之间以及VLAN与传统LAN之间进行通信的功能，同时也为VLAN提供访问网络中的共享资源提供途径。58北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6无线局域网

4.6.1无线局域网分类

IEEE802.11IEEE于1997年推出第一代无线局域网标准IEEE802.11。该标准定义了物理层和介质访问控制子层（MAC）的协议规范，允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。任何LAN应用、网络操作系统或协议（包括TCP/IP、NovellNetWare）在遵守IEEE802.11标准的基础上都可以在WLAN上运行。59北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.1无线局域网分类HomeRFHomeRF是专门为家庭用户设计的一种WLAN技术标准。HomeRF利用跳频扩频方式，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免（CSMA/CA）协议提供数据通信服务。HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持IP的广播、多播和单播。目前，HomeRF标准工作在2.4GHz的频段上，跳频带宽为1MHz，最大传输速率为２Ｍbit/s，传输范围超过100米。美国联邦通信委员会（FCC）采取措施，允许下一代HomeRF无线通信网络传送的最高速度提升到10Mbit/s。FCC还接受了HomeRF工作组的要求，将HomeRF/SWAP（共享无线访问协议，SharedWirelessAccessProtocol）使用的2.4GHz频段中的跳频带宽增加到5MHz。60北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.1无线局域网分类

蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz频带，带宽为1Mbit/s。蓝牙技术中也采用了跳频技术，但与其它工作在2.4GHz频段上的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。蓝牙技术理想的连接范围为10厘米~10米，但是通过增大发射功率可以将距离延长至100米。蓝牙系统由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。61北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.1无线局域网分类红外线数据标准协会IrDAIrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年，是非营利性组织，致力于建立无线传播连接的国际标准，目前在全球拥有160个会员，参与的厂商包括计算机及通信硬件、软件及电信公司等。IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它的主要优点是：体积小、功率低，适合设备移动的需要；传输速率高，可达16Mbit/s；成本低；应用普遍。目前有95％的手提电脑上安装了IrDA接口，最近市场上还推出了可以通过USB接口与PC机相连接的USB-IrDA设备。62北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.2无线局域网的基本结构

基础结构网络在一个固定基站的无线局域网中，由一个主干分配系统（DistributionSystem，DS）连接若干个基本服务集（BasicServiceArea，BBS）。主干分配系统可以使用以太网，点对点链路或其他无线网络连接。基本服务集里的基站称为接入点（AccessPoint，AP）。一个基本服务集可以是独立的，也可以通过AP连接到一个主干分配系统，其他的基本服务集也可以通过AP连接到主干分配系统，形成一个扩展的服务集。因此一个扩展的服务集是由一个主干分配系统连接多个基本服务集组成。扩展的服务集可以为无线用户提供到有线网络的接入，这种接入通过无线网桥来实现。基本服务集的服务范围是由移动设备所发射的电磁波的辐射范围所确定的。一个移动站若要加入到一个基本服务集BBS中，就必须选择一个接入点（AP），并与此接入点建立关联。建立关联的方法有两种，一种是被动的，即移动站等待接收接入站周期性发出的信标帧。另一种是主动的，即移动站主动发出探测请求帧，并等待接收从接入点发回探测响应帧。63北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.2无线局域网的基本结构IEEE802.11的扩展服务集基础结构网络中，无线中继站把无线局域网与有线网连接起来，并允许用户有效地共享网络资源。64北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.2无线局域网的基本结构

对等网络一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。这些计算机要有相同的工作组名、ESSID和密码（如果适用的话）。对等网在管理和预先设置方面没有特殊的要求，配置也很简单，但各用户之间的通信距离较近，且当用户数量较多时，性能较差。65北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.3无线局域网硬件设备无线网络网卡无线网卡是接入无线局域网的重要硬件设备。对应于不同的无线接入技术有不同的无线网卡，用户必须选定与之匹配的无线网卡。无线AP无线AP（AccessPoint，AP无线访问节点、会话点或存取桥接器）主要提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可通过它进行相互通信。单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅提供一个无线信号发射的功能。一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。大多数的无线AP都支持多用户（30-100台电脑）接入，数据加密，多速率发送等功能。无线AP的实际使用范围通常是：室内30米、室外100米。66北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.3无线局域网硬件设备

无线网桥

无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。可无缝地将相隔数十公里的局域网络连接在一起，创建统一的企业或城域网络系统。无线网桥的应用主要有以下几种结构：点对点型。这种类型常用于固定的要连网的两个位置之间，是无线连网的常用方式。其传输距离远，传输速率高，受外界环境影响较小。点对多点型。该类型常用于有一个中心点、多个远端点的情况下。其组建网络成本低、维护简单、设备调试相对容易。但网络传输速率低，对于较远距离的远端点，网络的可靠性不能得到保证。混合型。这种类型适用于所建网络中有远距离的点，近距离的点，还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时，可以综合使用上述两种类型的网络连接方式。

无线Modem实现物理层连接功能。一般需与网桥或路由器等配合使用。通常无线Modem提供RS232、X.21和V.35等广域网端口，只能用于点对点通信。它采用全双工通信方式。67北京大学出版社《计算机网络技术》--第4章局域网技术4.6.4IEEE802.11标准

1997年IEEE802.11标准的制定是无线局域网发展的里程碑。IEEE802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理层，其物理层标准主要有IEEE802.11b,802.11a,802.11g,802.11n。

IEEE802.11bIEEE802.11b标准，其