计算机网络教程（谢希仁）教案

计算机网络教程 第 5 章 局域网 谢希仁

第5章 局域网

本章目录

第 5 章 局域网...........................................................................................................................................1

5.1 局域网概述.........................................................................................................................................1

5.2 传统以太网.........................................................................................................................................2

5.2.1 以太网的工作原理..........................................................................................................................3

5.2.2 使用集线器的星形拓朴..................................................................................................................6

5.4.2 在数据链路层扩展局域网............................................................................................................14

5.4.3 虚拟局域网....................................................................................................................................17

5.5 高速以太网.......................................................................................................................................18

5.5.1 100BASE-T 以太网.......................................................................................................................18

5.5.2 吉比特以太网................................................................................................................................18

5.5.3 10 吉比特以太网...........................................................................................................................20

5.6 无线局域网.......................................................................................................................................20

5.6.1 无线局域网的组成........................................................................................................................20

5.6.2 802.11 标准中的 MAC 层..............................................................................................................21

5.6.3 802.11 标准中的物理层................................................................................................................23

2) 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

3) 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

3. 局域网的分类

1) 按网络拓朴分类

(1) 图 5-1_P88(a)是星形网。近年来由于集线器（hub）的出现和双绞线大量

用于局域网中，星形以太网以及多级星形结构的以太网获得了非常广泛

的应用。

(2) 图 5-1_P88(b)是环形网。最典型的就是令牌环形网（token ring），它又

称为令牌环。

(3) 图 5-1_P88(c)为总线网。各站直接连在总线上。总线网可使用两种协议：

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D. 图 5-1_P88(d)是树形网，它是总线网的变型，都属于使用广播信道的

网络，但这主要用于频分复用的宽带局域网。

2) 局域网经过了近 30 年的发展，尤其是在快速以太网（100Mbit/s）和吉比特

以太网（1Gbit/s）、 10 吉比特以太网（10Gbit/s）进入市场后，以太网已经

在局域网市场中占据了绝对优势。现在以太网几乎成了局域网的同义词。

4. 局域网使用的传输媒体

1) 双绞线：价格便宜，现速率可达 10Mbit/s、100Mbit/s 甚至 1Gbit/s.

2) 50Ω 同轴电缆：10Mbit/s.

3) 75Ω 同轴电缆：几百兆每秒。

4) 光纤：100Mbit/s – 10Gbit/s。

(1) 随机接入，随机接入的特点是所有的用户可随机地发送信息。必须有解

决碰撞（即发生了冲突）的网络协议。

(2) 受控接入，受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定

的 控制 。 如 分 散 控 制 的 令 牌 环 局 域 网 和 集 中 控 制 的 多 点 线 路 探 询

（polling），或称为轮询。

5.2 传统以太网

1. “传统以太网”表示最早进入市场的 10 Mbit/s 速率的以太网。

2. 简史

1) 以太网是美国施乐（Xerox）公司的 Palo Alto 研究中心（简称为 PARC）于

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2) 1976 年 7 月，Metcalfe 和 Boggs 发表了他们的以太网里程碑论文[METC76]

3) 1980 年 9 月 ，DEC 公司、英特尔（ Intel ）公司 和 施乐公 司 联合提 出了

(2) 802.4，令牌总线网

(3) 802.5，令牌环型网

6) 802 委员会把局域网的数据链路层拆成了两个子层：

(1) 逻辑链路控制 LLC（Logical Link Control）子层

(2) 媒体接入控制 MAC（Medium Access Control）子层

7) 到 20 世纪 90 年代后，以太网在局域网市场中已取得了垄断地位，并且几乎

成了局域网的代名词。

8) 由于因特网发展很快而 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2，

而不是 IEEE802 标准中的几种局域网，所以现在 802 委员会制定的逻辑链路

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

(2) 媒体接入控制 MAC（Medium Access Control）子层。

(3) 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 子层来说是都透明的，如

图 5-2_P89 所示。

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Interface Card），但现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。

2) 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

进行的，如图 5-3_P90 所示。

3) 网卡不是完全自治的单元，通常称为半自治单元。

(1) 当网卡收到一个有差错的帧时，它就丢弃此帧而不必通知它所插入的计

算机。

(2) 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网

络层。

(3) 当计算机要发送一个 IP 数据报时，就由协议栈向下交给网卡组装成帧后

发送到局域网。

1) 以太网将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单

2) 总线的特点是：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到

使每一台计算机拥有一个与其他计算机都不同的地址。

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(3) 上面的补充图是上述概念的示意图。

5) 为了通信的简便，以太网采取了两种方法。

是 CSMA/CD 的要点：

(1) 多点接入：许多计算机以多点接入的方式连接在一根电缆（总线）上。

(2) 载波监听：每一个站（计算机）在发送数据之前先要检测一下电缆（总

线）上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，

以免发生碰撞。

(3) 碰撞检测（冲突检测）：计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大

小。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压变化将会增

大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压变化超过一定的门限值时 ，

就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。

7) 碰撞产生的原因