局域网

局域网产生的原因:

80年代微型机发展迅速,彼此需要相互通信(近距离),共享资源
功能分布:分布式计算,分布式数据库(用户向服务器发出请求,这时有多台服务器,它们之间需要协商是哪一台服务器提供服务,这时需要有网络支撑,否则难以实现)
现在的局域网,比如说宿舍几个人构成的局域网,起到互联网的前端接入的作用。单个的主机设备直接连接到运营商的互联网里是不太好连的,局域网起到了汇聚的功能,最后汇聚到Internet里

局域网的定义:

是一种将小区域内的各种通信设备(末端主机,中继器,Harble,二层交换机,三层交换机)互连在一起的通信网络,是通信子网,只是完成设备之间信息的传递,至于传递的信息的内容和怎么用通信子网不关心

例:在一个局域网里好像也能完成文件共享,也能相互拷贝文件,可以发飞信消息等,但是主机上并不是只装了一个网卡以及网卡的驱动程序,想要实现以上功能是需要TCP/IP协议的,如果卸载了这个协议,以上功能就都无法实现。虽然可以给主机发送链路层的数据包(MAC帧),通信子网可以完成在各个节点之间的数据传递。但是接收方接收到MAC帧以后无法解释这个帧是干什么用的,只是0和1组成的位串而已。平时需要安装的一些播放工具或者插件都是对应的某种特殊应用程序的上层协议的支持

局域网的基本特征:

局域网.png

• 覆盖范围小(房间,建筑物,园区范围距离≤25km)
※想把全国或者全球的PC机连成一个局域网是不可实现的,因为局域网中用户是共享信道的,用户的个数是有限制的。虽然小范围内可以实现局域网的连接,但是一个房间里放上千台主机也无法进行连接,因为在一定范围内的主机的数量也是有限制的
• 高传输速率 10Mbps ~ 1000Mbps
同样的介质,传输距离越短,所提供的带宽越大
• 低误码率 10-8 ~ 10-10
有线局域网采用基带传输,无线局域网采用频带传输(调制之后才能传送)
• 为一个单位所拥有,自行建设,不对外提供数据传输服务

例:在A学校宿舍里安装一个服务器(服务器是在局域网里的),这个服务器配上一个公共标准的IP地址,这时在老家也可以访问。(局域网是一个通信子网,严格上讲不能提供信息服务,如果想要让局域网提供信息服务必须下载安装相应的资源子网的应用协议。)例子当中访问宿舍服务器的目的是访问文件服务的下载,但是由于宿舍的服务器是连接在局域网上,所以在校园网这一段是必须通过局域网传到Internet上(公网),在老家才能连接上。但是如果A宿舍里面没有提供应用服务,在老家想访问A宿舍的服务器,这时候服务器就不会给用户提供服务。也就是说如果局域网内部不提供上层的应用服务,那么局域网就不会被外面用户使用

※如果局域网当中本身有应用服务器,那么这个应用服务器对外提供的是信息服务,但是对外的物理连接必须通过局域网,这个时候的局域网就又一定的数据承载能力

局域网的拓扑结构:

总线型,环形,星型,树形

局域网的传输介质:

双绞线,基带同轴电缆,光纤,无线

IEEE802

IEEE802体系结构
IEEE802体系结构.png

局域网是共享信道,存在竞争访问机制,这种机制有很多种类。列举的不同的媒体访问就是指不同的访问方法。这个媒体访问就是传输介质的访问控制方法

IEEE802主要标准
IEEE802主要标准.png

媒体访问控制有很多种:802.3 ~ 802.6,如果每一层都独立向上层提供服务的话,意味着向上提供服务的方法也有很多种,这样使用服务的上层就复杂了。因此要存在一个屏蔽不同的媒介访问控制方法,即媒体访问控制(访问物理媒介的策略)可以不同,但是上层的实体想要使用局域网的数据链路层传数据时(跟上层实体间的服务接口)要统一成一个接口


IEEE802参考模型.png
IEEE802数据链路层划分子层的目的:

·将功能中与硬件相关(图中的媒体访问控制,即802.3 ~ 802.6)的部分和与硬件无关的部分分开,降低实现的复杂度
·局域网特点是共享信道(如总线),需要解决介质访问控制(MAC)问题。子层划分可以使帧的传输独立于介质和MAC方法。LLC:与介质、拓扑无关,对上的接口只有一种,但是对下的接口有很多种,为了适应各种MAC协议 MAC:与介质、拓扑相关,有很多种

LLC与MAC关系.png

现在用的以太网的MAC协议基本只有802.3一种,其他的协议基本已经不存在了,因此逻辑链路控制层就不需要了,因为逻辑链路控制层的最主要功能就是屏蔽不同媒体访问机制(MAC协议)

IEEE802网络体系各层功能
  1. 物理层功能
    • 信号的编码/译码(0、1编译成相应的电平状态,方波信号到方波信号,即将主机中的
    方波信号变成适合于网络信道传输的方波信号,它们的共同特点是都是基带信号);
    • 前导码的生成/去除(链路层发送的基本协议数据单元是数据帧,有头部控制,物理层没
    有头部控制,因为0、1已经是最基本单位,不可能有半个0半个1发送的情况。当数据
    链路层有数据要发到物理层时会先发一个前导码,这样接收方就知道发送方要发送数据
    了,就做好准备去接收接下来真正的数据。前导码不是真正的数据。一般可靠的数据传
    输是不允许中间丢掉任意一个位,否则这一个帧或包就都不能用了。但是前导码是允许
    丢的,丢失了也不影响后续数据的接收);
    • 比特的发送/接收

  2. 数据链路层功能
    • MAC子层功能:成帧/拆帧,实现、维护MAC协议(信道的访问控制),位差错检测(局域网中没有差错修正),寻址
    • LLC子层功能:向高层提供SAP(Service Accessing Point,服务访问点,即上层访问下层所提供服务的点),建立/释放逻辑连接(能够提供面向连接的服务,但是MAC子层不能),差错控制,帧序号处理,提供某些网络层功能

☆逻辑链路控制子层LLC
1.LLC帧格式(控制信息与HDLC大同小异)


LLC.png
  1. 服务访问点(SAP)
    LLC SAP:向上层提供进程访问能力
    MAC SAP:MAC地址(即:网卡地址,MAC帧里有源地址和目的地址)
  2. LLC提供的服务类型
    LLC1:不确认无连接的服务
    LLC2:面向连接的服务
    LLC3:带确认无连接的服务
    LLC4:高速传输服务(1991年专为城域网提出)
  3. MAC提供的服务类型:不确认无连接的服务(是不可靠传输)
    IP层提供的服务类型:不确认无连接的服务
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