《计算机网络》第9章局域网第9章局域网第第9章局域网章局域网9.1 LAN技术概论技术概论9.2 逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC)子层子层9.3 介质访问控制（介质访问控制（MAC）技术）技术9.4 CSMA/CD协议和协议和IEEE802.3标准标准9.5 令牌总线和令牌总线和IEEE802.4标准标准9.6 令牌环和令牌环和IEEE802.5标准标准9.7 分布队列双总线和分布队列双总线和IEEE802.6标准标准9.8 光纤环网和光纤环网和FDDI《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.1 LAN技术概论技术概论表9―1 局域网、城域网和广域网的比较《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.1.1拓扑结构和传输介质局域网常用的拓扑结构有总线型、环型、星型和树型，见图9.1所示1.总线拓扑总线拓扑结构如图9.1(a)所示总线是一种多点介质，所有的站都通过接口硬件连接到总线上工作站发出的数据组成帧，数据帧沿着总 线向两端传播，到达末端的信号被终端匹配器吸收《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.1 局域网的拓扑结构（a）总线型;（b）环型;（c）星型;（d）树型《计算机网络》第9章局域网第9章局域网适用于总线拓扑的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线价格便宜，便于安装；同轴电缆和光纤则能提供更高的数据速率，连接更多的设备，传输 的距离也更远这三种传输介质的比较见表9―2《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―2 总线网的传输介质《计算机网络》第9章局域网第9章局域网同轴电缆分为传播数字信号的基带电缆和传播模拟信号的宽带电缆宽带电缆比基带电缆传输的距离更远，还可以使用频分多路技术提供多个信道和多种数据传输业务，主要用在城域网中；而基带系统则主要用于室内或建筑物内部连网《计算机网络》第9章局域网第9章局域网1) 基带系统数字信号是一种电压脉冲，它从发送处沿着基带电缆向两端均匀传播，就像早期物理学家们认为光源 发出的光波在“以太”介质中各向同性地均匀传播的情况一样，所以总线网的发明者把这种网络称为以太网《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―3 IEEE802.3中两种基带电缆的规定《计算机网络》第9章局域网第9章局域网若要扩展网络的长度，可以用中继器把多个网络段连接起来，如图9.2所示中继器可以接收一个网段上的信号，经再生后发送到另一个网段上去考虑到网络的定时特性（下面详述），不能无限制地使用中 继器，表9―3中的两个标准都限制中继器的数组为4个，即最大网络由5段组成。
《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.2 由中继器互联的网络《计算机网络》第9章局域网第9章局域网2) 宽带系统宽带系统是指采用频分多路（FDM）技术传播模拟信号的系统不同频率的信道可分别支持数据通信、 TV和CD质量的音频信号模拟信号比数字脉冲受噪声和衰减的影响更小，可以传播更远的距离（可达 100km）《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.3宽带系统的两种配置（a）双缆配置;（b）分裂配置《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―4 分裂配置与双缆配置的频带划分《计算机网络》第9章局域网第9章局域网3)载波带载波带或单信道宽带是宽带系统的一种简化形式载波带的整个带宽都贡献给单独的传输信道一般说来，单信道宽带系统有下列特点：总线拓扑结构、双 向传输,因而传输系统中不能用放大器，也不需要端头因为低频的信号畸变较小，所以系统使用载波频率较 低（数兆赫兹）的FSK调制《计算机网络》第9章局域网第9章局域网2 .环型拓扑环型拓扑由一系列首尾相接的中继器组成，每个中继器连接一个工作站（图9.1（b））中继器是一种简单的设备，它能从一端接收数据，然后逐位地从另一端发出数据整个环路是单向传输，或顺时针方 向，或者逆时针方向。
《计算机网络》第9章局域网第9章局域网由于环网是一系列点对点链路串接起来的，所以可使用任何传输介质最常用的介质是双绞线，因为它们价格较低；使用同轴电缆可得到较高的带宽，而 光纤则能提供更大的数据速率表9―5中列出了几种常用传播介质的有关参数《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―5 环网的传输介质《计算机网络》第9章局域网第9章局域网3. 星型拓扑星型拓扑中有一个中心结点，所有的站都连接到中心结点上系统就采用了这种拓扑结构，多终端联机通信系统也是星型结构的例子中心结点在星型网络中起到了控制和交换的作用，是网络中的关键 设备星型拓扑的网络布局见图9.1(c)《计算机网络》第9章局域网第9章局域网HUB有两种形式:一种是有源HUB，另一种是无源HUB有源HUB中配置了信号再生逻辑，这种电路可以接收输入链路上的信号，经再生后向所有输出链路发送；如果多个输出链路同时有信号输入，则向所有 输出链路发送冲突信号《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.4 无源星型光纤网《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―6 星型网的传输介质《计算机网络》第9章局域网第9章局域网为了延长星型网络的传输距离和扩大网络的规模，可以把多个HUB级连起来，组成星型树结构，如图9.1(d)所示。
这棵树的根是头HUB（HHUB），中间结点叫中间HUB，每个HUB都可以连接多个工作站和其他HUB,所有的叶子结点都是工作站图9.5抽象地表示出了头HUB和中间HUB工作的区别《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.5 头HUB和中间HUB （a）头HUB;（b）中间HUB《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.1.2 LAN/MAN的IEEE802标准IEEE802委员会成立于1980年2月，它的任务是制定局域网的国际标准802委员会目前有12个分委员会，它们研究的内容分别是：·802.1局域网概述,体系结构,网络管理和性能测量等;·802.2逻辑链路控制协议;·802.3总线网介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范;·802.4令牌总线网介质访问控制协议及其物理层技术规范;《计算机网络》第9章局域网第9章局域网·802.5令牌环网介质访问控制协议及其物理层技术规范;·802.6城域网(MAN)介质访问控制协议DQDB及其物理层技术规范;·802.7宽带技术咨询组,为其他分委员会提供宽带网络技术的建议;·802.8光纤技术咨询组,为其他分委员会提供光纤网络技术的建议;·802.9综合话音/数据局域网(IVD)的介质访问控制协议及其物理层技术 规范;·802.10局域网安全技术标准;《计算机网络》第9章局域网第9章局域网·802.11无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范;·802.12100Mb/s高速以太网按需优先的介质访问控制协议100VG-ANYLAN。
IEEE802委员会最先出台的标准是802.1~802.6，这6个标准已被ISO采纳为国际标准,包含在ISO8802-1~8802-6等文件中美国国家标准协会（ANSI）把IEEE802标准作为美国国家标准《计算机网络》第9章局域网第9章局域网由图9.6可以看出，局域网标准没有规定高层的功能，高层功能往往与具体的实现有关，包含在网络操 作系统（NOS）中，而且大部分NOS的功能都是与OSI/RM或通行的工业标准协议兼容的局域网的体系结构也说明在数据链路层应当有两种不同的协议数据单元：LLC帧和MAC帧，这两种帧的关系如图9.7所示《计算机网络》第9章局域网第9章局域网目前已研究成熟的标准如图9.8所示由图可以看出虽然LLC标准只有一个，但是支持它的MAC标准却有多个，并且都是与具体的传输介质和拓扑结构相关 的从9.3节开始我们将分别介绍这些MAC协议及有关的物理层标准《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.6 局域网体系结构及其与OSI/RM的对应关系《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.7 LLC帧和MAC帧的关系《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.8 LAN/MAN标准《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.2 逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC)子层子层逻辑链路控制子层的规范包含在IEEE802.2标准中。
这个标准与HDLC是兼容的，但使用的帧格式有所不同由于HDLC的标志和位填充技术不适合局域网，因而被排除，帧校验序列由MAC子层实现，因而也不包含在LLC帧结构中另外为了适合局域网中的寻址，地址字段也有所改变，同时提供目标地址和源地址LLC帧格式表示在图9.9中，帧的类型表示在表9―7中《计算机网络》第9章局域网第9章局域网图9.9 LLC帧格式 (a)帧结构；(b)地址字段；(c)控制字段《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―7 LLC帧类型《计算机网络》第9章局域网第9章局域网1. LLC地址LLC地址就是数据链路层的服务访问点IEEE802局域网中的地址分两级表示，主机的地址是MAC地址，下面详述LLC地址实际上是主机中某个上层协议实体的地址一个主机中可以同时有多个上层协议 进程，因而就有多个服务访问点《计算机网络》第9章局域网第9章局域网2. LLC服务LLC提供3种服务：·无确认无连接的服务这是数据报类型的服务·连接方式的服务这种服务类似于HDLC提供的服务·有确认无连接的服务这种服务与前面两种服务有所交叉，它提供有确认的数据报，但不建立连接《计算机网络》第9章局域网第9章局域网3. LLC协议LLC协议与HDLC协议兼容，它们之间的差别如下：·LLC用无编号信息帧支持无连接的服务，这叫做LLC1型操作。
·LLC使用了HDLC的异步平衡方式的操作，支持连接方式的LLC服务，这种操作叫LLC2型操作·LLC用两种新的无编号帧支持有确认无连接的服务，这叫LLC3型操作·通过LLC服务访问点支持多路复用，即一对LLC实体间可建立多个连接《计算机网络》第9章局域网第9章局域网所有3类LLC操作（或协议）都使用同样的帧格式，如图9.9所示LLC控制字段使用HDLC的扩展格式（参见图5.13(b)）LLC1型操作支持无确认无连接的服务LLC2型操作支持连接方式的服务LLC3型操作支持有确认无连接的服务，这要求每个帧都要应答《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.3 介质访问控制（介质访问控制（MAC）技术）技术集中式控制有下列优点：·可以提供更复杂，更灵活的控制，例如多种优先级，超越优先权，按需分配带宽等；·各个工作站的访问逻辑较简单；·避免了复杂的配合问题集中式控制的缺点如下：·监控站成为网络中的单失效点；·监控站的工作可能成为网络性能的瓶颈《计算机网络》第9章局域网第9章局域网1.循环式在这种方式中，每个站轮流得到发送机会如果工作站利用这个机会发送，则可能对其发送时间或发送的数据总量有一定限制，超过这个限制的数据只能在下一轮中发送。
所有的站按一定的逻辑顺序传递发 送权限,这种顺序控制可能是集中式的，也可能是分布式的《计算机网络》第9章局域网第9章局域网2. 预约式流式通信就是长时间连续传输，例如话音通信、遥测通信和长文件的传输等预约式控制适合这种通信方式一般来说，这种技术把传输介质的使用时间 划分为时槽3.竞争式突发式通信就是短时间的零星传输，例如终端和主机之间的通信就是这样的竞争式分配技术适合这种通信方式这种技术并不对各个工作站的发送权限 进行控制，而是由各个工作站自由竞争发送机会《计算机网络》第9章局域网第9章局域网表9―8 标准化的介质访问控制技术《计算机网络》第9章局域网第9章局域网9.4 CSMA/CD协议和协议和IEEE802.3标准标准9.4.1 ALOHA协议ALOHA和它的后继者CSMA/CD都是随机访问或竞争发送协议随机访问意味着对任何站都无法预计其发送的时刻；竞争发送是指所有发送的站自由竞争信道的使用权《计算机网络》第9章局域网第9章局域网工作站完全独立而随机地使用信道。