考研级《计算机网络》知识梳理——第十二期
局域网基本概念和体系结构
1、局域网
局域网LAN（Local Area Network）：是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。
决定局域网的主要因素为：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。
2、局域网拓扑结构
3、局域网传输介质
4、局域网介质访问控制方法
1、CSMA-CD
常用于总线型局域网，也用于树型网络。
2、令牌总线
常用于总线型局域网，也用于属性网络。它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序（如：按接口地址大小排列）形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。
3、令牌环
用于环形局域网，如令牌环网（逻辑上的环形，物理上并不一定是环形）。
5、局域网的分类（主要通过介质访问控制方法划分的）
1、以太网（Ethernet）
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型，物理拓扑是星型或拓展星型。使用CSMA-CD。
2、令牌环网（Token-ring network）
物理上采用了星型拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。已经快被淘汰。
3、FDDI网（光纤分布式数据接口Fiber Distributed Data Interface）
物理上采用了双环拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。
4、ATM网（异步传输模式Asynchronous Transfer Mode）
较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换。
5、无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）
采用IEEE802.11标准。通信介质为空气中的电磁波。
6、IEEE802标准
重点了解：802.3（以太网）、802.5（令牌环网）、802.8（FDDI）、802.11（无线局域网）
7、MAC子层和LLC子层
IEEE802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层（Logical Link Control）和介质访问控制MAC子层（Multiple Access Control）。
LLC负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包做何处理。为网络层提供服务：无确认无连接、面向连接、带确认无连接、高速传送。
MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等。MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。
以太网
1、以太网概述
1、以太网（Ethernet）指的是有Xerox公司创建的并有Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA-CD（载波监听多点接入-冲突检测）技术。
2、以太网最为通用的原因：
1、造价低廉（以太网网卡不到100块）
2、是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
3、以太网的两个标准
1、DIX Ethernet V2：第一个局域网产品（以太网）规约。
2、IEEE802.3： IEEE802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准。（与1相比在帧格式上有几个字节的改动，所以802.3局域网与以太网几乎等价）
2、以太网提供无连接、不可靠服务
无连接：发送方和接收方之间无“握手过程”。
不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。
以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。（差错控制（纠正）与流量控制（确认）交给传输层实现）
3、以太网传输介质与拓扑结构的发展
4、10BASE-T以太网
10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线（twisted pair），现10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair），传输速率是10Mb/s.
参数配置：
1、拓扑结构：物理上采用星型拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长为100m。
2、编码方式：采用曼彻斯特编码。
3、信道介质访问控制方式：采用以太网通用的CSMA-CD介质访问控制。
5、适配器与MAC地址
计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器的。（也叫网络接口板（卡）NIC（network interface card），一般现在的主板都集成了不再使用单独网卡）上面装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）。ROM里存有计算机硬件地址MAC地址。
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。【本质上是一种标识符】
MAC地址：每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址，前24位代表厂家（由IEEE规定），后24位厂家自己指定。常用6组（每组两个，两个十六进制数可表示1字节）十六进制数表示，如02-60-8c-e4-b1-21.
6、以太网的MAC帧
最常用的MAC帧是以太网V2的格式。
前导码包括前同步码与帧开始定界符，前导码是由固定长度10交替的位序列，为了让接收方找正时钟节奏，帧开始定界符就是成帧的帧头，以太网MAC帧就是MAC子层需要打包生成的东西，目的地址、原地址分别是接收方和发送方的MAC地址各6字节，两字节类型标识IP数据报内部的协议类型，最后的FCS就是CRC循环校验中加入的校验序列与协议序列的阶数有关（这里直接规定4阶）前面讲过，最后面之所以不用加帧结束定界符是因为采用曼彻斯特时电压波动就能反映帧在传输状态，不波动就表示帧传输完毕，不需要额外加帧尾，而且相邻两帧之间会有一定时间间隔保证互不干扰。中间的IP数据报最大长度就是最大帧长MTU所约束的，而最小46字节的原因是CSMA-CD协议规定，最小帧长是64字节，去掉其他部分18字节剩下的就是46字节。
V2格式与IEEE802.3的区别在于：
1、MAC帧中第三个字段是长度/类型
2、当长度/类型字段值小于0x0600时，数据字段必须装入LLC子层。（大概是通过字段值判断上层协议，一定范围内的数据字段需要与网络层直接接触）
7、高速以太网
速率>=100Mb/s的以太网成为高速以太网。
1、100BASE-T以太网
在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA-CD协议（说明可能会有冲突）。支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
2、吉比特(Gbit)以太网
在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
3、10吉比特(10Gbit)以太网
在光纤上传送10Gb/s信号。只支持全双工，无争用问题。
IEEE802.11无线局域网
1、IEEE802.11
IEEE802.11是无线局域网通用的标准，他是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。
注意wifi与无线局域网并不是同一种东西，无限局域网比wifi的范围大得多，wifi是无线局域网的一种应用。
2、802.11的MAC帧头格式(帧头作为MAC帧中最重要的部分)
以下展示的是无线局域网中的一种——无线分布式系统WDS（wireless distribute system）
接收端RA（Receiver Address or Remote Address）：接收设备所连接的基站的MAC地址
发送端TA（Transmitter Address）：发送设备所连接的基站的MAC地址
目的地址DA（Destination Address）：最终接收设备的MAC地址
源地址SA（Source Address）：最初发送设备的MAC地址
基站独立基础服务集IBSS(Independent Basic Service Set) 模式，也叫专属(ad-hoc)模式，是设计来进行点对点的接连的。一群计算机设定相同的 BSS 名称，即可自成一个 group，而此 BSS 名称，即所谓 BSSID。(ad-hoc的具体机理目前不想管，等以后挖到更深的计网的坑再研究这个)
无线访问接入点AP（Wireless Access Point）
基站服务集标识符SSID(Service Set IDentifier)
基站基本服务集标识符BSSID(Basic Service Set IDentifier)
基站扩展服务集标识符ESSID(Extended Service Set IDentifier)
举个例子，一家公司面积比较大，安装了若干台无线接入点（AP或者无线路由器），公司员工只需要知道一个SSID就可以在公司范围内任意地方接入无线网络。BSSID其实就是每个无线接入点的MAC地址。当员工在公司内部移动的时候，SSID是不变的。但BSSID随着你切换到不同的无线接入点，是在不停变化的。ESS包括了网络中所有的BSS。一般ESSID就是SSID。
3、无线局域网的分类
1、有固定基础设施无线局域网（看图就懂）
2、无固定基础设施无线局域网的自组织网络（没有任何基站、集线器之类的基础设施，各主机之间位置平等，自组网交换数据，将所有主机安排进同一网段）
