“局域網技術與組網工程”課堂筆記一 
作者：不詳　來源：北京自考熱線　http://www.csai.cn　2006年7月26日 

第1章 局域網技術基礎 

本章主要內容 
●局域網體系結構與標準 
●局域網的拓撲結構 
●局域網的傳輸媒體 
●局域網的互連 

1.1 概 述 

1.1.1 局域網的普及 
一個微機系統應用于學校、辦公樓、工廠、企業等場合，這些系統互連起來，實現系統之間交換 
數據和共享昂貴的的資源。 
（1）主要包括與其它用戶交換報文、共同訪問公共文件和數據資源； 
（2）實現硬件資源的共享，例如共享大容量存儲器和高性能激光打印機等。 
1.1.2 局域網的定義 
在一個小區范圍內，將分散的微機系統互連起來，實現資源的共享合同型，便構成了局域網 
（LAN）。幾點說明： 
（1）局域網終端設備：又稱為數據通信設備。主要包括：微機、服務器、終端、外圍設備、傳感 
器（如溫度、濕度、安全報警傳感器等），數字電話、數字電視發送和接收機以及傳真機等。 
當然不是所有的LAN都能配置上述設備。 
（2）局域網的地理覆蓋一般可達幾十公里范圍； 
（3）局域網在傳輸媒體上的數據傳輸速率為10Mbps、100Mbps及1000Mbps。 
1.1.3 局域網的技術要素 
●體系結構與標準 
●傳輸媒體 
●拓撲結構 
●數據編碼 
●媒體訪問控制 MAC 
●邏輯鏈路控制 LAC 

1.2 局域網體系結構與標準 

1.2.1 局域網參考模型 
LAN參考模型是以IEEE802（國際電工電子工程師協會）標準的工作文件為基礎,并且采用參考模型 
來分析這一問題。 

1.局域網存在的四個特征 
（1）它用帶地址的幀來傳送數據； 
（2）不存在中間交換，所以不要求路由選擇。 
（3）數據傳輸各層的對應內容： 
第一層： 物理層，比特傳輸； 
第二層： 數據連路層，組成幀，并進行一定的控制，主要包括：尋址、排序、流量控制、差錯控 
制等。 
第三層： 網絡層，完成路由選擇。 
（4）層二和層三的區別 
層二是通過單個鏈路完成其功能，層三是通過數個鏈路完成的。 
2.域網體系結構 
3.局域網數據的傳遞（二層和三層） 
（1）最上層接收來自所連接的站的發送信息； 
（2）通過服務訪問點（SAP）向下層交換信息，SAP是相鄰層的邏輯接口； 
（3）發送時將數據組裝帶有地址的差錯檢測字段的幀； 
（4）接收時拆卸幀，完成地址識別和差錯檢測； 
（5）管理鏈路上的通信。 
4.物理層的主要功能 
（1）信號的編碼和譯碼； 
（2）前導碼的生成和除去（前導碼用于幀同步）； 
（3）比特的發送和接收。 
1.2.2 局域網媒體訪問控制 
1.么是MAC？ 
所有局域網均由共享該網絡傳輸能力的多個設備組成。需要有某些方法控制對傳輸媒體的訪問， 
以便兩個特定的設備在需要時可以交換數據。 
2.體訪問技術中的“方法” 
“方法”分為兩種，指控制是在集中方式下還是在分布方式下來實現。 
（1）集中方式： 
某個控制器被指定擁有訪問網絡的控制權，此時，希望發送的某個站必須等待，直到他收到該控 
制器的準許，該站才允許發送。 
（2）分布方式： 
由各個站集體地完成媒體訪問控制功能，動態地確定站的發送順序。 
（3）集中方式方案的優點和缺點： 
優點a.可提供諸如優先權、保證帶寬，具有較大的控制訪問能力。 
b.允許每個站有盡可能簡單的邏輯； 
c.避免了協調問題。 
缺點：a.會出現影響全網的單點故障； 
b.會發生瓶頸作用，時效率降低。 
分布方式方案的優點和缺點：正好與集中式相反。 
3.訪問控制技術的分類 
主要按同步和異步進行劃分。 
（1）同步技術： 
每個連接均被分配一個專用規定的傳輸容量。這種方式在局域網中不是最佳的，因為每個站發送 
數據是隨機的。 
（2）異步技術： 
根據各站的發送情況分配傳輸容量，異步技術可進一步劃分為：循環、預約、競爭三種情況。 
1.異步技術三種方法 
（1）循環： 
給每個站輪流發送的機會，在此機會里，某站可以謝絕發送，或發送一定限度的信息。此限度為 
每個站每次發送的最大數據量或最大時間量來表示。 
（2）預約： 
對于平穩流式的業務，預約技術是相當合適的。即將媒體（介質）上的時間劃分為許多時隙，當 
某站需要發送信息時，提前預約時隙。 
（3）競爭： 
對于突發式業務，競爭技術通常是合適的，各個站采取簡單的競爭方式進行競爭發送數據。常用 
的方式為循環和競爭方式。 
1.2.3 局域網數據鏈路控制LLC 
1.LAN的LLC與傳統鏈路層的區別： 
（1）它必須支持鏈路的多路訪問特性； 
（2）它可利用MAC子層來實現鏈路訪問中的某些功能； 
（3）它必須提供某些屬于三層的功能。 
2.LLC的主要功能： 
（1）端到端的差錯控制功能； 
（2）端到端的流量控制功能； 
（3）完成無連接服務功能； 
（4）完成面向連接服務功能； 
（5）能進行復用，即多個不同的端點的數據在同一信道上傳輸。 
3.服務訪問點（SAP） 
SAP在每層中有若干個點，分別用SAP1、SAP2……SAPn表示，每個SAP屬于某站，但它又在LLC層有 
若干個SAP，每個SAP均由一個自己的地址，例如A點LLC層的SAP，可簡單表示為：（A，1），如下 
圖。下面來看各站的SAP之間是如何通信的。 
如上圖，假設站A內有一個應用X，希望將電文發送給站C內的一個進程，（A為某PC內的報告生成 
程序，C為一臺打印機和一個簡單的打印機驅動器） 
（1）站A的鏈路發送一個“連接請求”，的若干控制比特的幀，該幀內含源地址（A，1—X），目 
的地址（C，1—M），及其它的控制比特。 
（2）LAN將該幀傳遞給C站； 
（3）如果“C”站空閑，就返回一個“接受連接”幀，（如果不空閑，這需要等待）； 
（4）當A站與C站建立連接后，就可以利用站A的LLC將來自X的全部數據組裝成幀，每幀均含源地 
址和目的地址； 
（5）在此段時間，所有尋找（A，1）的幀均被拒絕，除非是來自（C，1）的幀。同樣（C，1）的 
尋找幀也被（C，1）拒絕，字節收（A，1）的幀。 
（6）以上方式被稱為面向連接服務。 
在以上進行數據交換的同時，各站的其它SAP之間可以同時傳遞消息，例如，進程Y可以連接到 
（A，2），并與（B，1）交換數據，這就是一個復用的例子。 
1.2.4 尋址 
1.信涉及三個因素：進程、主機、網絡 
（1）進程 
是進行通信的基本實體，（也就是指軟件程序）。我們舉例說明兩個站之間的進程是如何傳遞 
的。（例如A站和B站） 
A站的進程通過PC機，然后通過網絡與B站進程進行連接，并交換數據。進程在PC機上進行。 
（2）主機 
（3）網絡 
2.通信（含尋址）的過程 
MH：必須包含一個用來唯一地標識局域網上某個站的目的地址，因為對于每一個可接收的站必須 
讀出“目的地址”，如果和本站地址不同，則向下一站傳送；如果和本站地址相同，則MAC實體標 
剝除MH和MT，并且將剩余的LLC—PDU向上傳遞，LLC子層的標頭LH中必須包含SAP地址，以便LLC可 
將該數據交付給哪個SAP。 
MAC地址：表識局域網中的一個站； 
LLC地址：表識LLC上的某個SAP（某個用戶）。 
3.SAP的分布 
（1）在每兩層之間均有SAP（服務訪問點），物理層上沒有SAP。 
（2）在網絡接口單元（NIU）上的每個終端接口都具有一個唯一的SAP； 
（3）組地址： 
某用戶希望將數據發送給特定NIU上的所有終端用戶，或者給整個局域網上的所有終端用戶，這就 
需要組地址。 
a.廣播方式； 
b.多址方式。 
4.局域網尋址的多種方式 
MAC地址LLC用戶地址（服務訪問點） 
單個單個 
單個多址 
單個廣播 
多址廣播 
廣播廣播 
多址單個 
多址多址 
廣播單個 
廣播多址 
1.2.5 局域網標準
 
1.3 局域網的拓撲結構 

1．3．1星型拓撲結構 
特點： 
（1）每個站由點到點鏈路連接到公共中心； 
（2）任意兩站之間的通信均要通過中心點； 
（3）中心點可以是一個中繼器，也可以是一個局域網的交換機； 
（4）發送數據的站以幀的形式進入中心點，以幀中的目的地址到達目的站點。 
（5）目前局域網系統中均采用星型拓撲結構。 
1．3．2 環形 
特點： 
（1）由一組轉發器（又稱為中繼器）通過點到點鏈路連接成封閉的環所構成。 
（2）以幀的方式傳輸數據，循環一周，在起始位除去。 
（3）有令牌的站才可以發送幀。 

1．3．3 總線和樹型 

樹型特點：傳輸媒體是不構成閉合環路的分支電纜，也即在樹型網絡中，任意兩個終端之間只有 
唯一的一條路徑。 
總線型特點：只有傳輸媒體，沒有交換機，也沒有轉發器。
 
1.4 局域網的傳輸媒體 

傳輸媒體主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。 
1.4.1 雙絞線 
1.物理描述 
2.傳輸特性 
（1）對模擬信號，約每5~6Km需要一個放大器； 
（2）對低頻數字信號，每2~3Km需用一個轉發器。 

1.4.2 同軸電纜 
分類： 
（1）CATV系統中使用75Ω電纜，主要用于寬帶FDM模擬信號及高速數據。 
（2）基帶數字信號使用50Ω電纜，對于模擬信號可達300MHz~400MHz，每個電視信道分配6MHz的 
帶寬。 
（3）帶寬和速率的關系： 
對于5Mbps或更高的速率可設定1Hz/1bps，如6MHzTV信道——5Mbp速率。 
對于較低速率可設計 2 Hz/1bps； 
目前用整條同軸電纜（75Ω）傳送數據，可達50Mbps，距離一般為1Km左右。 
1.4.3 光纜 
傳輸特性：1014Hz~1015Hz范圍起波導作用。 
多模：小角度的入射光纖被反射并沿光纖傳播，其余光纖被周圍媒體所吸收。 
單模：纖芯半徑降低到波長的量級時，只有單個角度或單個模，即只有軸向光束能通過。 
1.4.4 無線傳輸媒體 
分類： 
（1）射頻（RF）：900MHz、2.4GHz、5.8GHz(無需申請的頻率) 
（2）紅外線(IR)800mm~900mm波段,地域范圍可達數十米,可獲得10Mbps的數據傳輸率。 
散射IR(DFIR):范圍較小,但收發之間可有障礙物； 
直射 IR(DBIR) :范圍較大,但收發之間不能有障礙物。
 
1.5 局域網的互連 

局域網的互連主要通過以下設備實現： 
（1）中繼器（又稱轉發器，在物理層實現互連）； 
（2）網橋（又稱橋接器，在數據鏈路層實現互連）； 
（3）路由器（在網絡層實現互連）； 
（4）網關（又稱網間連接器，在傳輸層及以上實現互連）。 
1.5.1 中繼器 
中繼器，又稱重發器，主要是將信號再生放大，主要作用為： 
（1）將沖突域延長、擴大； 
（2）但不能將電路形成環路；中繼的個數有限，主要為時延及負荷情況； 
（3）多口中繼器又稱為集線器，可分為電纜中繼器（雙絞線、同軸電纜）和光纜中繼器。 
1.5.2 集線器 
集線器又稱為集中器，用它作為一個中心節點，可連接多個傳輸媒體。集線器分為有源集線器， 
無源集線器和智能集線器。 
1.5.3 網橋 
用于連接兩個或兩個以上具有相同通信協議、傳輸媒體及尋址結構的局域網網間的互連設備。 
（1）網橋有它的軟件和硬件。網橋需要有足夠大的RAM（存儲器）緩沖區，用于擴展網絡距離和 
轉發數據到另一個目的網工作站。 
（2）網橋具有尋址和路徑選擇功能；網橋對廣播信息不能識別，也不能過濾； 
（3）網橋又分為本地網橋和遠程網橋。 
本地網橋：指所連接的兩個LAN間的距離在所允許的最大傳輸媒體長度之內的網橋。連接兩個LAN 
只需一個網橋。 
遠程網橋：必須加上調制解調器，而且連接兩個LAN時需要兩個網橋。 
1.5.4 路由器 
1.主要功能： 
（1）選擇最佳的轉發數據的路徑，建立非常靈活的連接，均衡網絡負載。 
（2）利用通信協議本身的流控來控制數據傳輸，解決擁擠問題； 
（3）具有判斷需要轉發的數據分組的功能，判定某數據是否需轉發。 
2.路由器分為： 
（1）單協議路由器：對具有相同網絡層協議的網絡互連； 
（2）多協議路由器：對具有多種網絡層協議的網絡互連。 
1.5.5 網關（又稱高層協議轉發器） 
用途：用于不同類型且差別較大的網絡系統間的互聯。