【计算机网络】局域网体系结构、以太网Ethernet详解

注：最后有面试挑战，看看自己掌握了吗

文章目录

• 局域网LAN
  • 决定局域网的要素
  • 网络拓扑
  • 传输介质
• 局域网的分类
  • 以太网
  • 令牌环网
  • FDDI网----Fiber Distributed Data Interface
  • ATM网---Asynchronous Transfer Mode
  • 无线局域网WLAN----Wireless Local Area Network
• MAC子层和LCC子层
• 以太网Ethernet
  • Ethernet统治地位的原因
  • 以太网两个标准
  • 以太网提供无连接不可靠服务
  • 传输介质拓扑结构
  • 10BASE-T以太网
  • 适配器
  • 以太网MAC帧
    • 与IEEE802.3区别
  • 高速以太网-----速率高于100Mb/s的以太网
  • 局域网MAC方法

局域网LAN

1. 广播信道
2. 覆盖范围小，几千米内
3. 传输速率高
4. 通信延迟短、误码率低、可靠性好
5. 各站是平等关系，共享传输信道
6. 多采用分布式控制和广播式通信、能进行广播和组播

决定局域网的要素

网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法MAC

网络拓扑

1. 星形----------集线器
2. 总线型---------可靠性高、成本低------------现实用的多
3. 环形拓扑------单点故障问题
4. 树形拓扑-----单点故障

传输介质

1. 双绞线、同轴线缆、光纤， 电磁波

局域网的分类

以太网

1. 使用最广泛的局域网
2. 包括标准以太网、快速以太网、千兆以太网、10G以太网------------都符合IEEE802.3系列标准
3. 逻辑拓扑总线型
4. 物理拓扑星形
5. 使用CSMA/CD

令牌环网

1. 物理上采用星形拓扑
2. 逻辑上环形拓扑
3. 已经是明日黄花
4. IEEE802.5

FDDI网----Fiber Distributed Data Interface

1. 光纤
2. 价格高
3. IEEE802.8

ATM网—Asynchronous Transfer Mode

1. 新型的单元交换技术、
2. 使用53字节固定长度单元进行交换

无线局域网WLAN----Wireless Local Area Network

1. 采用IEEE802.11标准
2. Wifi是Wlan的一种

MAC子层和LCC子层

1. IEEE802标准所描述的局域网值对应OSI参考模型的---------数据链路层与物理层
2. 他将数据链路层分为逻辑链路层和介质访问控制MAC子层
3. LCC子层负责识别网络层协议然后进行封装
4. MAC子层------帧的接受与发送、 链路的管理、 帧的差错控制

以太网Ethernet

1. Ethernet—Xerox公司创建的
2. 基带总线局域网规范-----------当今局域网采用的最通用的通信协议标准
3. 以太网络使用CSMA/CD

Ethernet统治地位的原因

1. 造价低廉、以太网卡100元不到
2. 目前应用最广泛的局域网技术
3. 比令牌环网、ATM网便宜、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. IEEE802.3标准--------帧格式一点点改动

以太网提供无连接不可靠服务

1. 不可靠：不对发送方的数据编号，接收方不发送确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责
2. 以太网只提供无差错接受、不实现可靠传输！！！

传输介质拓扑结构

1. 同轴电缆---------------------》双绞线+集线器
2. 总线型---------------------------》星型
3. 集线器上的以太网逻辑上是总线网
4. 各站点共享逻辑上的总线
5. 使用的还是CSMA/CD协议
6. 不忘初心！

10BASE-T以太网

1. 传送基带信号的双绞线以太网
2. T表示双绞线
3. 像现在采用的是无频闭双绞线UTP
4. 传输速率是10Mb/s
5. 物理上采用星形拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长100m
6. 采用曼彻斯特编码---------------传输一个比特要两个码元---------一高一低
7. 采用CSMA/CD介质访问控制

适配器

1. 计算机与外界有局域网的连接是通过----------通信适配器的
2. 通信适配器又称网络接口板（network adapter）或网络接口卡NIC（Network Interface Card）但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。主要用来连接共享资源，是计算机系统的必备部件。

网卡上面装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）。网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的，而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。因此，网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。 在安装网卡时必须将管理网卡的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中，这个驱动程序以后就会告诉网卡，应当从存储器的什么位置上将局域网传送过来的数据块存储下来。网卡还要能够实现以太网协议。 网卡并不是独立的自治单元，因为网卡本身不带电源而是必须使用所插入的计算机的电源，并受该计算机的控制，因此网卡可看成为一个半自治的单元。当网卡收到一个有差错的帧时，它就将这个帧丢弃而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。当计算机要发送一个IP数据报时，它就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。 随着集成度的不断提高，网卡上的芯片的个数不断的减少，虽然现在各厂家生产的网卡种类繁多，但其功能大同小异。网卡的主要功能有以下三个：

1. 数据的封装与解封：发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层；
2. 链路管理：主要是CSMA/CD协议的实现；
3. 编码与译码：即曼彻斯特编码与译码。
4. 现在都不再单独使用网卡了，直接集成了
5. 网卡有RAM和ROM
6. ROM上由计算机硬件地址MAC地址
7. 局域网中，硬件地址又称为物理地址或者MAC地址
8. MAC是一个48位的二进制地址-------全球唯一----------------IEEE规定前24位就是厂家
9. 可以去网站根据MAC地址，看你的东西是不是正品

以太网MAC帧

1. 最常用的MAC帧是以太网V2的格式--------加头加尾

1. 加个前导码 + 以太网MAC帧
2. 目的地址：确定的一个或者广播地址
3. 以太网帧最小是64B，所以数据最低就是46字节
4. 数据最大1500字节---------------MTU
5. FCS就是--------帧序列检测---------------CRC循环冗余检验的帧检测序列！！！
6. 每个帧之间有个最小间隔，不用搞后缀结束编码

与IEEE802.3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时候，数据字段必须装入LCC子层

高速以太网-----速率高于100Mb/s的以太网

1. 100BASE-T以太网--------星型拓扑------使用CSMA/CD----------支持全双工和半双工-----------可在全双工工作且无冲突
2. 吉比特以太网----------在光纤、双绞线上传1Gb/s的信号
3. 10吉比特-------在光纤传10Gb/s信号-------------支持全双工--------无冲突

局域网MAC方法

1. CSMA/CD---------常用于总线型局域网、也用于树形局域网
2. 令牌总线-----------常用于总线型、也用于树形-----------把总线上的工作站按顺序排列成逻辑环---------之有令牌持有者才能发送-------------
3. 令牌环--------------用于环形局域网------------如令牌环网

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