网络工程师日记第四级

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局域网基本特性

（1） 决定局域网特性的主要三种技术：

a. 用来传输数据的传输介质

b. 用来连接各种设备的拓补结构

c. 用以共享资源的介质访问控制方法

这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应、吞吐量和效率，以及网络的应用等各种网络特性。

1 、局域网定义和特性

（1） 局域网络的定义

a ． 将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络

b ． 从协议层次的观点，局域网可包含着下三层的功能，将连接到局域网络的数据通信设备加上高层协议和网络软件组成为计算机网络。

c ． 小区域可以是一建筑物内、一个校园或者大至几十公里的大区域。

（2）局域网络的典型特性：

高数据速度（0.1Mbps~100Mbps），短距离（0.1km~25km）, 低误码率（10-8~10-11）

（3） 局域网中的协议结构

包括物理层、数据链路层、网络层，因为局域网不存在路由问题，所以，一般不单独设网络层；因为LAN 的介质访问控制比较复杂，所以数据链路层分成逻辑链路控制层和介质访问控制层两层

（4）局域网的标准主要为IEEE 802委员会所制定的IEEE 802局域网标准

2、拓补结构

（1） 网络拓补的定义

网络中各个节点之间相互连接的方法和形式称为网络拓补。

（2） 选择网络拓补时所考虑的主要因素 ：费用低，灵活性，可用性

2.1 星型拓补

（1） 星型拓补由中央节点和通过点到点链路接到中央节点的各个站点组成，采用星型拓补的交换方式主要有报文交换和线路交换，线路交换更为普遍，现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用这种拓补结构，目前流行的PBX 就是星型拓补的典型

（2） 星型拓补的优缺点：

a ． 方便服务

b ． 每个连接只接一个设备

c ． 不会影响全网

d ． 集中控制和故障诊断

e ． 简单的访问协议

f ． 缺点是

I. 电缆长度和安装

II. 扩展困难

III. 依赖于中央节点

2.2 总线拓扑

（1） 总线拓扑的定义

采用单根传输线作为传输介质，所有节点都通过相应的硬件接口连接到传输介质上的拓扑方式

（2） 总线拓扑的优点：

a ． 电缆长度短，布线容易；

b ． 可用性高；

c ． 易于扩充。

（3） 总线拓扑的缺点：

a ． 故障诊断困难；

b ． 中继器配置：在总线的干线基础上扩充，可采用中继器，需要重新配置，包括电缆长度的剪裁、终端器的调整等。

c ． 因为接在总线上的站点要有介质访问控制能力，所以终端必须是智能的。

2.3 、环型拓扑

（1） 环型拓扑的定义

由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环的网络拓扑结构

（2） 环型拓扑的优点

a ． 电缆长度短

b ． 无需接线盒

c ． 适用于光纤

（3） 环型拓扑的缺点

a ． 节点故障引起全网故障；

b ． 诊断故障困难；

c ． 不易重新配置网络；

d ． 拓扑结构影响访问协议。

2.4、 树型拓扑

（1） 定义

由总线拓扑演变过来，形状象一颗倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支的网络拓扑结构

（2） 优点

a ． 易于扩展；

b ． 故障隔离容易。

（3） 缺点

对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。

2.5 星型环拓扑

（1） 定义

由一批接在环上的连接集中器组成的，结合了星型拓扑和环型拓扑的优点的网络拓扑结构

（2） 优点

a ． 故障诊断和隔离方便；

b ． 易于扩展；

c ． 安装电缆方便。

（3） 缺点

a ． 需要智能的集中器

b ． 电缆安装问题

3 、介质访问控制（MAC ）

（1） 定义

在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法

（2） 共享介质方式中最常用的为载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)和标记环传递方法。

A ． CSMA/CD是以太网中采用的MAC 方法连接在以太网总线上的任何一个设备在任何时候都可以去尝试发送一个帧。

B ． 标记环传递是标记环网中采用的MAC 方法。标记是一个专用的控制帧，不停的传递于各站点间用来标志环路是否空闲以便站点用来发送数据帧。

C ． 换方式是不同于共享介质方式的另一种在桥接技术上发展起来的，为解决网络冲突，进一步提高网络有效带宽的一种MAC 方法。

（3） 交换机

A ． 相当于集线器的位置，但不象集线器那样需要向所有端口重发输入帧，而是去观察此帧的目的地址和源地址，确定“转发”方向。

B ． 交换机通常是由I/O缓冲、I/O端口和交换部件三部分所组成，经常采用“穿通” 、“存储转发”两种内部转发技术。

4 、局域网协议标准

（1） IEEE, 美国电气和电子工程师学会

（2） 局域网协议标准是IEEE 8802-X标准或称IEEE 802-X标准，其次还有美国国家标准学会（ANSI ）X3T9.5委员会制定的FDDI 标准.

（3） IEEE802标准系列的含义及内容简视

IEEE 802.1-----IEEE 802.16 ISO 9314 (详细内容见教程P44)

5、 LAN 参考模型

(1) 服务访问点SAP

(2) 逻辑链路控制子层

(3) 介质访问控制子层

(4) 物理层

6、局域网系统

局域网系统是将小区域内各种通信设备连在一起的通信网络。

1 、总线/树型网络

（1） 总线/树拓扑是一个多点介质，多个设备共享单个数据通路，而同时只允许一个设备发送数据。

（2） 在总线/树拓扑的多点介质传输中，有两个方面的问题需要特别考虑：

A ． 要决定介质上哪个站可以发送数据的MAC 方法；

B ． 要解决信号平衡问题。

（3） 为了满足多点介质中数据传输不会因发送器信号过弱，在信号衰减中达不到信号传输要求；或信号过强以致电路过载，产生谐波和其他假信号。因此，对于N 个站的系统，为了满足上述要求，需要考虑n*(n-1)/2个排列的情况。

（4） 两种发送技术：基带传输（数字信号双向传输的全频发送）和宽带传输（模拟信号的无线电调制，采用FDM 复用技术单向传输）

2、 基带系统

（1） 基带发送技术的最长传输距离是500M ，最大站点数是100，数据速率可达到10MBPS ，可用中继器连接各段总线。

（2） 以太网的五大组成部分：

A ． 收发器

接收或发送信号，监听总线上的信号，检测总线上的信号冲突以及实现站和总线电缆的地隔离。

B ． 收发器电缆

由四对电缆组成，连接控制器和收发器，他的功能是传送数据和控制信号，给收发器提供电源。

C ． 50欧姆同轴电缆

D ． 50欧姆终端匹配器

吸收信号以防止反射效应。

E ． 控制器。

（3） 以太网三种不同大小的结构（见资料P49，图4.5）

（4） 基带总线系统也可以用价格便宜但性能较低的双绞线作为传输线，由三部分：双绞线总线、终端匹配器、控制器接口。最大长度为1公里，最大数据速率为1M/BPS连接站点数达几十个。

3、宽带系统

（1） 宽带的发送技术是一种单向传输技术，通常采用75欧姆的有限电视电缆作为传输介质。并且采用模拟信号传输。

（2） 两种不同的宽带结构：

A ． 单电缆结构采用不同的传输频率发送信号和接收信号，端头是个有源的频率转换器；

B ． 双电缆结构采用相同的频率发送在不同的通路中发送和接收信号。

C ． 单电缆结构的缺点：使用复杂的元件；需要使用频率分*器。

（3） 单电缆系统中三个标准分*器及其低、高频带范围

A ． 子分*器，低频带为5MHz~30MHz，高频带为54MHz~300MHz

B ． 中分*器，低频带为5MHz~116MHz，高频带为168MHz~300（400）MHz

C ． 高分*器，低频带为5MHz~174MHz，高频带为232MHz~400MHz

（4） 宽带系统由五部分组成：

A ． 电缆：

a ．中继线电缆，直径为0.75英寸~1.0英寸，在300MHz 下衰减为每英尺0.7dB~1.2dB，可达几十公里；

b ．分布电缆：直径为0.4英寸~0.5英寸，衰减为每100英尺1.2dB~2.0dB，用于短距离和分支电缆；

c ．连接站到LAN 的电缆：直径为0.25英寸1.0英寸，衰减为每100英尺4dB~6dB。

B ． 终端匹配器

C ． 放大器：用来补偿电缆的衰减，对低频的系统不需要。对单电缆的宽带系统，放大器必须是双向的。

D ． 向偶合器和分*器：功能是将一个输入分成两个输出，或将两个输入合成一个输出； E ． 控制器

4、 基带系统和宽带系统的比较

（1） 基带系统

优点：不需用Modem ，价格便宜；结构、技术简单；容易安装；

缺点：只有一个通道；容量有限；距离有限；

（2） 宽带系统

优点：容量大；多种通信模式；结构灵活；大的覆盖范围；采用成熟 的CA TV 。 缺点：需要MODEM ，价格贵；安装和维护复杂；两倍的传播延迟。

5 、IEEE 802.3局域网络

（1） IEEE 802.3是支持CSMA/CD算法的局域网，最常用的基带IEEE 802.3局域网络有四种：

A ． 10Base5(主干网，粗缆)

B ． 10Base2（价格便宜，细缆）

C ． 10Base-T （易于维护）

D ． 10Base-F （光纤网，适于楼间互连）

E ． 详细图形参见P52-P53

6、环型网

6.1 环型网工作原理

（1） 中继器提供了环型网的三个基本功能：数据插入环中、接收数据、数据从环中删除

（2） 报文进入环中删除的方法：

A ． 当目的站接收到报文后，即在目的站将报文从环中除去；

B ． 目的站接收了报问候，报文仍在环中，直到返回发送站才将报文删除，这种方法有三个优点：

a ． 相对第一种方法，可减少为了识别地址所产生的延迟为一位延迟；

b ． 由接收站点改变报文的某一标志位，回送至发送站可作为回答响应；

c ． 允许多点广播。

（3） 中继器在环型网运行中的四个状态

A ． 监听状态：

B ． 发送状态

C ． 接收状态

D ． 旁路状态

6.2 标记环介质访问控制

（1） 标记环三个不同的变化方案

A ． 当站点获得控制标记后能发送得报文数目；

B ． 控制标记的形势和位置是包含在信息帧内还是在信息帧外；

C ． 发送站何时将标记释放给下一个站点。

（2） 三种标记环网：DCS ，ESM ，Prime

（3） 环型拓扑结构的最大优点是：由于采用点到点通信链路，被传送的信号在每一结点再生，因此，传送错误可减到最小，整个网的传送距离可很长。点到点通信的环型结构可采用光纤作为传输介质，具有速度高、抗干扰能力强的优点。最大缺点是可*性问题。

6.3 FDDI（光纤分布数据接口）网

（1） FDDI 网的几个性能指标

是一种高性能的光纤标记环局域网，运行速率为100Mbps ，最大距离可达200公里，最多可连接1000个站点。

（2） FDDI 包含了两个光纤环，一个顺时针方向传输，一个逆时针方向传输。任意一个环发生故障，另一个可做备用，如两个环在同一点发生故障，则两个环可合成一个单环，长度几乎增加一倍，每个站点具有能加入两个环或旁路站点功能的开关。

（3） FDDI 定义了A 和B 两类站点，A 能连接到两个环上，B 只能连接到其中一个环上

（4） FDDI 使用了4B/5B编码技术，这种编码同曼彻斯特编码的比较失去了时钟自同步的优点，但大大节约了元件费用。