专题五 局域网技术（讲义）-《计算机网络基础》（河北科学技术出版社）高考备考讲练测（河北省）

专题五 局域网技术（讲义） ---《计算机网络基础》专题复习讲练测 [考纲要求] 1．掌握局域网中常见网线（双绞线、光纤等）的标准及制作方法； 2．了解IEEE 802标准及数据链路层两个子层功能； 3. 了解各个以太网标准； 4. 熟悉令牌总线的工作过程； [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一：局域网 1. 局域网概述 局域网（LAN）是将分散在有限地理范围内（如一栋大楼、一个部门）的多台计算机通过传输介质（如双绞线）连接起来的通信网络，通过功能完善的网络软件（如Windows、Linux）实现计算机之间的相互通信和资源共享。 2. 决定局域网特性的主要技术要素有3个，分别为网络拓扑结构、传输介质和介质访问控制方法。 （1）网络拓扑结构：一般采用总线型、星型、环型等共享线路的拓扑结构。 （2）传输介质：因局域网通信距离较短，通信线路的成本在网络建设的总成本中所占的比例不大，因此可以使用价格较高、速率较高的传输介质，由各个节点一起共享。 （3）介质访问控制方法： 将传输介质的频带有效地分配给网络上各站点用户的方法称为介质控制方法。 3. IEEE 802标准及数据链路层两个子层功能； IEEE802模型仅仅包含OSI参考模型的物理层和数据链路层。将局域网的数据链路层划分为两个子层，即介质访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子层。 二：以太网 IEEE802.3标准简称为以太网，使用载波监听多路访问及冲突检测（CSMA/CD）技术，并以10Mb/s的速率运行在多种类型的电缆上。 1.带冲突检测的载波监听多路访问 带冲突检测的载波监听/多路访问（CSMA/CD）是一种介质访问控制方法，适用于总线结构及星型结构的局域网络，传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。CSMA/CD的工作过程简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。 三：典型的以太网 1.10BASE-5网络 10BASE-5也称为粗缆以太网，采用阻抗为50Ω的粗同轴电缆作为传输介质。10BASE-5规定每一个网段上的客户机均通过收发器与总线相连，收发器与客户机网卡之间的接口标准为AUI，AUI是一种15针的插头插座，粗缆两端应连接50Ω的终端匹配器（也称为终端器），其中一端必须接地。粗缆的每个网段最大长度是500m，超过500m时需要使用中继器以延长网段。10BASE-5以太网最多可以有5个网段。 2.10BASE-2网络 10BASE-2也称为细缆以太网，采用50Ω的细同轴电缆作为传输介质。10BASE-2以太网不需要收发器，因为收发器与网卡集成在一起了。 10BASE-2规定每个网段最大长度是185m，10BASE-2以太网最多可以有5个网段，故10BASE-2以太网的最大联网距离为925m。 3. 10BASE-T网络 10BASE-T中的T表示双绞线，它采用曼彻斯特编码方式工作。10BASE-T以太网的拓扑结构为星型。10BASE-T网络扩展可以采用多个Hub来实现，Hub之间的连接可以使用双绞线、同轴电缆或粗缆线、单模/多模光纤。这种使用集线器连接的方式会降低网络性能，所以一般都采用交换机进行网络扩展。 4.100BASE网络 快速以太网技术100BASE-T标准是从10BASE-T标准以太网发展而来的，可支持100Mb/s的数据传输速率，并且与10BASE-T一样可支持共享式与交换式两种使用环境，在交换式以太网环境中可以实现全双工通信。 5.千兆以太网和万兆以太网 千兆以太网标准是以太网技术的再次扩展，其数据传输率为1000Mb/s（即1Gb/s），因此也称为吉比特以太网。千兆以太网的物理层包括1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX和1000BASE-T共4个协议规范。 四：环型网络 1.Token Bus网络 Token Bus（令牌总线）网络采用了IEEE802.4标准，是一种在总线型拓扑中利用“令牌（Token）”作为控制节点访问公共传输介质的介质访问控制方法。在Token Bus（令牌总线）网络中，每个站点都可以收到在总线上传输的所有信号，这一点与CSMA/CD相同，但是任何一个站点只有在取得令牌后才能使用共享总线发送数据。 2.Token Ring网络 Token Ring网络采用802.5标准，在令牌环中，站点通过环接口连接成物理环形。令牌是一种特殊的MAC控制帧，令牌帧中有一位表示令牌忙/闲的标志。当环正常工作时令牌总是沿着物理环单向、逐站传送，传送顺序与站点在环排列的顺序相同。由于环路中只有一个令牌，因此任何时刻至多只有一个站点发送数据，不会产生冲突。并且令牌环上各站点均有相同的机会公平地获取令牌。 五：传输介质 1.双绞线 双绞线是最常见的一种传输介质。它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。 双绞线绞合的作用是为了减少相邻导线的电磁干扰和抵御部分来自外界的电磁波干扰； 双绞线按外皮内是否有金属屏蔽层（提高电磁干扰能力），分为有屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）； 2.同轴电缆 由内外两条导线构成；内导线是整体的单股铜线，外导线是一条网状空心圆柱导体，内外导线之间有一层绝缘材料。组成部分：内导体、绝缘层、外保护和屏蔽层。由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗干扰性能； 3. 光纤 通过传递光脉冲来进行通信。主要由纤芯（实心的）和包层构成。光纤是抗干扰性最强，安全性和保密性最好的，传输率最高的介质。 [限时练习] 1.CSMA／CD 是一种（ ）工作方式。 A．全双工 B．半双工 C．单工 D．其他方式 【答案】B 【解析】CSMA／CD 方式中，每个时刻总线上只能有一路传输，如果有两路传输就会产生冲突，但总线上的数据传输方向可以是两个方向。 2.下列不属于局域网典型应用场景的是（ ）​ A. 家庭内多台电脑、手机通过无线路由器（含交换机功能）共享宽带上网​ B. 企业园区内各部门电脑通过交换机连接，访问企业内部服务器（如文件服务器、ERP 服务器）​ C. 城市内多个学校通过光纤连接，实现跨校教学资源共享（如在线课程、图书馆数据）​ D. 办公室内多台电脑通过交换机连接，共享一台网络打印机打印文件 【答案】C 【解析】城市内跨校连接覆盖范围达几千米至几十千米，属于城域网（MAN）范畴，而非局域网，其核心是跨区域互联，与局域网的小范围特征不符。 3.下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是（ ）。 A．CSMA B．CDMA C．CSMA/CD D．CSMA/CA 【答案】D 【解析】CSMA/CA是无线局域网标准802.11中的协议，其利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的地址。 4.以太网的MAC协议提供的是（ ）。 A．无连接不可靠服务 B．无连接可靠服务 C．有连接不可靠服务 D．有连接可靠服务 【答案】A 【解析】以太网提供的服务是不可靠的服务，即尽最大努力交付，差错的纠正由高层完成。 5.在 IEEE802 系统协议中描述逻辑链路控制子层（LLC）的功能、特性和协议的是（ ​） A．IEEE802.5 B．IEEE802.4​ C．IEEE802.2 D．IEEE802.3 【答案】C 【解析】 IEEE802.2 协议专门针对 LLC 子层的功能、特性及协议进行规范。 6.下列关于局域网协议结构的说法，正确的是（ ）​ A. 局域网协议结构包含 OSI 七层模型的所有层，从物理层到应用层​ B. 局域网协议结构仅包含物理层和数据链路层，由 IEEE802 标准定义，无需网络层及以上层​ C. 局域网协议结构包含物理层、数据链路层和网络层，网络层负责局域网内 IP 地址分配 D. 局域网协议结构仅包含数据链路层，物理层由传输介质厂商自行定义，无需标准规范 【答案】C 【解析】局域网的核心功能是 “同一网段内设备交互”，无需跨网络路由，因此协议结构仅聚焦 OSI 最低两层，局域网无需网络层，物理层有明确 IEEE802 标准（如 802.3 的物理层规范），并非厂商自行定义。 7.下列关于 “传统以太网（10Base-T）” 的说法，正确的是（ ）​ A. 10Base-T 采用同轴电缆作为传输介质，传输速率为 10Mbps​ B. 10Base-T 的 “T” 代表双绞线，采用星型拓扑​ C. 10Base-T 支持全双工工作模式，设备可同时收发数据，无需 CSMA/CD 协议​ D. 10Base-T 的单段传输距离可达 500 米，无需中继器即可连接远距离设备 【答案】B 【解析】10Base-T 的传输介质是双绞线，10Base-T 早期因使用集线器（共享介质），仅支持半双工，需依赖 CSMA/CD 协议避免冲突；10Base-T 单段传输距离仅 100 米。 8.以太网采用的介质访问控制协议是 CSMA/CD，下列关于该协议 “随机重发” 机制的说法，正确的是（ ） A. 设备检测到冲突后，立即重发数据，无需等待​ B. 设备检测到冲突后，等待固定时间（如 1 秒）后重发​ C. 设备检测到冲突后，根据二进制指数退避算法计算等待时间，避免再次冲突​ D. 设备检测到冲突后，永久停止发送该数据，避免占用介质资源 【答案】C 【解析】随机重发” 的核心是二进制指数退避算法 —— 设备第 n 次冲突后，从 0~(2ⁿ-1) 中随机选一个数，乘以基本退避时间（如 51.2 微秒）作为等待时间，n 越大等待时间范围越广，大幅降低再次冲突的概率； 9.下列关于环型网络拓扑结构的核心特征描述，正确的是（ ）​ A. 所有节点通过一条总线连接，无需中心设备，布线简单​ B. 节点通过点到点链路串联成闭合环路，数据沿固定方向（顺时针 / 逆时针）传输​ C. 所有节点连接到中心设备（如交换机），中心设备故障会导致全网瘫痪​ D. 节点两两之间均建立连接，可靠性极高，布线成本高 【答案】B 【解析】环型拓扑的核心是 “闭合环路 + 单向传输”—— 节点通过独立链路依次连接，形成环形，数据沿预设方向（如顺时针）在环路中传递，每个节点接收并转发数据，符合环型网络的定义。 10.Token Bus“物理总线 + 逻辑环” 特性的优势是指逻辑环可无限扩展节点数量，无需考虑总线带宽限制。（ ） 【答案】× 【解析】Token Bus 的总线带宽是固定的，节点数量过多会导致令牌传递周期变长，数据发送延迟增加，无法无限扩展，需根据带宽限制规划节点数量。 11.决定局域网特性的主要技术有__________ 、传输介质和_________。 【答案】拓扑结构； 介质访问控制技术 【解析】决定局域网特性的主要技术要素有3个，分别为网络拓扑结构、传输介质和介质访问控制方法。 12.Token Bus 的 IEEE 标准是__________。 【答案】 IEEE802.4 【解析】Token Bus 对应的标准是 IEEE802.4。 [内容小结] 1：本章节的内容是关于局域网技术相关的知识，比如不同类型的以太网，在学习时可以利用思维导图进行梳理总结。 2：本章节的重点在于不同以太网的标准、拓扑结构和工作原理相关知识，如10BASE网络、100BASE网络和环型网络的标准、工作原理等内容。 3：本节的难点在于对不同以太网工作原理的理解与应用。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $