网络工程师－局域网技术(第十天)
主要内容：
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IEEE 802标准
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以太网技术
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令牌环网
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无线局域网
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虚拟局域网
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生成树协议
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局域网组网技术
1、局域网拓扑结构
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总线型：一条通用线路把所有节点链接起来，结构简单，易于组网，成本低，但线路某一处损坏就会引起多个节点通信故障。
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环形：一条通用线路把所有节点链接起来，但共享线路是一个封闭的状态，每个站点只和相邻的两个相连，如果一个站点要发送给另外一个站点，该报文必须经过它们的所有站点。
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星形：每一个节点都需要和中间枢纽设备（交换机）相连，初期成本搞，后期维护成本低，比较容易定位出故障网络的位置。
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网状线：网中的任何节点都有一个物理通信链路相连，任何节点出故障都不会影响到其他节点，网络建设成本高，网络布线复杂。
2、IEEE 802标准
（1）、发展历程
（2）、逻辑链路控制子层（LLC层）
（3）、介质访问控制子层
概念：在局域网和城域网中，所有的设备（包括工作站、网桥、终端控制器）都要共享传输介质，就需要有效分配控制权，这种技术就叫介质访问控制。
2、以太网技术
（1）、CSMA/CD协议
①载波侦听过程
每一个以太网节点在利用共享的总线数据时，首先需要监听总线是否空闲，以太网的物理层规定要发送数据要采用曼特斯特编码方式，如果总线上有没有数据在传输，则总线的电瓶不会发生跳变，由此可以判断总线是空闲的。
②冲突检测方法
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- 比较法：发送节点发送数据帧的同时，将其发送信号的波形与总线上收到信号的波形进行比较，如果与总线上的不一样，说明总线有一个或多个节点在同时发生数据，并且冲突已经发生。
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- 编码为例判决法：检查从总线上收到的信号波形，收到的波形不符合曼彻斯特编码的编码规律，说明就发生了冲突。
③发现冲突，停止发送
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非坚持型监听算法：当信道空闲的时候立即发送，当信道忙的时候不再进行发送，随机延迟一段时间，再进行监听。
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1-坚持型监听算法：当信道空闲的时候立即发送，当信道忙的时候一直监听，直到信道空闲，立即发送，当有冲突发生则等待一段随机长的时间再进行监听。
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p-坚持型监听算法：当监听信道空闲，以概率p来传输信息，以概率1-p推迟发送；当监听到信道忙，则等待下一个时期之后再重复这样一过程，假如有一个冲突产生，则等待一段时间再进行监听（p过大，则会使得n*p>1，冲突不可避免；p过小，则信道利用率会大大降低）。
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思考题：每一个站点在发送数据之前，就已经监听到信道为空闲，为什么还会发生数据在总线上碰撞（冲突）呢？
答：电磁波在总线上总是由一个有线的速率进行传输的，当某一个站点监听到总线是空闲的时候，总线并不一定是空闲的。
以太网最短帧长公式：帧长/信道带宽>2*信道长度/信号传播速率
④随机延迟重播
（2）、高速以太网技术
①快速以太网
1.技术特点：
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数据传输速率为100Mbps
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与传统的以太网具有相同的帧格式和介质访问方法、接口、组网方法
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把每个比特发送时间从100纳秒降低为10纳秒
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2.传输介质标准：
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100BASE-TX：使用两类UDP（五类非屏蔽双绞线或者屏蔽双绞线），其中一对用于发送，另一对用于接收。
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100BASE-T4：采用四类UDP，用三对线同时进行传输数据，用一对线用于碰撞检测的接收信道。
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100BASE-FX：使用两根光钎，一根用于发送，一根用于接收。
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（注：为了检测冲突，快速以太网保持最短帧长不变，但把一个网段的最大长度100米，最短帧长64字节）
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②千兆以太网
1.技术特点：
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- 允许在1000Mbps状态下有全双工和半双工两种工作状态
- 同样使用IEEE 802.3传统以太网规定的帧格式
- 在半双工下使用SCMA/CD协议，在全双工则不需要
2.传输介质标准：
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1000BASE-T：四对非屏蔽双绞线，传输距离为100米。
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1000BASE-CX：代表的是铜线，使用两对短距离的屏蔽双绞线无线电缆，其传输长度为25米。
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1000BASE-LX：代表长波长，当使用多模光纤的时候，它的传输距离为550米；使用单模光纤的时候，长度可以达到5000米。
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1000BASE-SX：代表短波长，当使用多模光纤的时候，可传输550米。
- （注：千兆以太网依然保持一个网段的最大段长100米，但采用了载波衍生的方法，使得最短帧长依然为64字节）
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③万兆以太网
1.技术特点：
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数据传输速率为10000Mbps，全采用光钎
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同样使用IEEE 802.3传统以太网规定的帧格式
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采用全双工工作方式，不存在帧用问题，传输距离不再受冲突检测限制
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2.两种不同的物理层标准：
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局域网物理层标准
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可选的广域网物理层标准
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3.工作方式的优点：
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以太网是一种非常成熟的技术，无论是因特网服务商还是普通用户，都非常愿意使用。
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互操作性很好，不同厂商生产的以太网都可以相互操作。
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适应多种传输媒体，使用不同媒介通信的时候不需要重新布线。
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端到端的以太网链接，使得帧的格式全部采用以太网规定的格式，不需要帧格式转换，减小操作和管理。
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（3）、以太网帧结构
注意：
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类型：如果为0x0800就代表上层为IP协议，如果为0x8137表示上层为IPx协议
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数据：当小于46的时候，属于无效帧，需加以填充，这样以太网的最小长度为64字节（最小数据帧长度46+目的地址6+源地址6+类型2+帧效验序列4）
- 同步码：使接收端的适配器在接收MAC帧的时候，能够调整其时钟频率，使他和发送端的时钟频率实现同步。
（3）、令牌环网
1、令牌控制的基本原理
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令牌在网络上依次顺序传递。
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当工作站要在发送数据时，等待捕获一个空令牌，然后将要发送的信息附加到后边，发往下一站，如此直到目标站，然后将令牌释放。
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如果工作站要发送数据时，经过的令牌不是空的， 则等待令牌释放。
2、环的比特度量
- 环上的比特数=传播时延*发送介质长度*数据传输率+中继器时延
（4）、虚拟局域网
1、VLAN的定义
- 虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。
2、VLAN的分类
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基于端口：交换机的每一个端口都能划分到VLAN中，但不能同时划分到两个或以上的VLAN中；这种方法比较安全，但不便于管理流动性人员。
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基于Mac：当一台主机接入网络的时候，它会访问Mac数据属于哪个VLAN，然后根据主机的Mac地址加入相应的VLAN中。但在初期需要统计每一个主机的MAC地址。
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基于网络协议：用户的物理位置发生改变，不需要重新配置所属VLAN，可根据协议的类型来划分VLAN，可以减少网络的通信量，但是效率低下。
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基于IP组播：
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基于策略：
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基于用户定义：
3、VLAN的优点
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广播风暴防范
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安全
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成本降低
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性能高
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提高人员工作效率
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简化项目管理或应用管理
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增加了网络连接的灵活性
3、干道技术的原理和工作过程
