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IEEE 802标准； 2.掌握局域网的主要技术要素； 3.了解数据链路层两个子层功能； 4.了解10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T以太网标准； 5. 熟悉令牌总线的工作过程； 6.掌握令牌总线介质访问控制方法； [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1、 局域网 1.概述 局域网（LAN）是在一个较小的地理范围（如一个学校、一栋楼、一个办公室）内，把多台计算机、外部设备等通过传输介质连接起来，实现数据通信和资源共享的计算机网络。 2.主要特点 （1）覆盖范围小：一般方圆几千米以内，通常局限在一栋楼、一个校园内。 （2）属于专用网：通常为一个单位（部门）所拥有、使用和管理，不对外提供公共服务。 （3）传输速率高：数据传输速率远高于广域网。 （4）误码率低、可靠性高：传输时延小、误码率低。 （5）共享信道：一般采用广播式通信技术，多台设备共享传输介质。 3.决定局域网特性的主要技术要素 技术要素 含义 举例 网络拓扑结构 结点与线路的连接形态 总线形、星形、环形、树形 传输介质 信号传输的物理通道 双绞线、同轴电缆、光纤、无线 介质访问控制方法 多台设备如何共享传输介质 CSMA/CD、令牌传递 4.IEEE 802 标准 IEEE 802 标准是由美国电气和电子工程师协会（IEEE）下设的 802 委员会制定的局域网及城域网技术标准系列，主要规范物理层和数据链路层的通信协议。常用标准如下： 标准 内容 IEEE 802.1 局域网体系结构、网络互连（含桥接/交换、VLAN） IEEE 802.2 逻辑链路控制 LLC 子层 IEEE 802.3 CSMA/CD 介质访问控制（即以太网） IEEE 802.4 令牌总线 IEEE 802.5 令牌环 IEEE 802.11 无线局域网（WiFi） 5.数据链路层的两个子层 由于局域网种类繁多、介质访问控制方法各不相同，为使数据链路层不会过于复杂，IEEE 802 标准把局域网的数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制 LLC 子层和介质访问控制 MAC 子层。 （1）LLC 子层（逻辑链路控制，上层）： ①与传输媒体无关； ②建立、维护和释放数据链路连接； ③提供差错控制和流量控制； ④为网络层提供服务，提供服务访问点（SAP）。 （2）MAC 子层（介质访问控制，下层）： ①与传输媒体有关； ②负责介质访问控制，解决多台设备争用共享介质的冲突； ③完成数据帧的封装与拆封（成帧）； ④完成寻址（MAC 地址）和差错检测。 2、 CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测） CSMA/CD 是"载波监听多路访问／冲突检测"，是以太网（IEEE 802.3）采用的介质访问控制（MAC）协议，用于解决多台设备共享传输介质时"谁先发、发生冲突怎么办"的问题。它的工作流程可概括为四句话：“先听后发，边听边发，冲突停止，随机重发”。 1.先听后发——载波监听（CS） （1）发送数据之前，先检测信道上有无信号在传输，即"载波监听"。 （2）若信道空闲：立即发送数据。 （3）若信道忙：继续监听，直到信道变为空闲再发送。 2.边听边发——冲突检测（CD） 发送数据的同时，继续监听信道，把自己发出的信号与信道上收到的信号作比较。 判断依据：若收到的信号与发送的信号不一致（出现异常的电压变化、信号畸变），就判定发生了冲突。 3.冲突停止——停止发送 一旦检测到冲突，立即停止发送数据（避免继续发送无效数据、浪费信道）。 4.随机重发——退避重传 冲突停止后，不能立即重发（否则可能再次撞车），而要等待一段随机时间。 退避算法：采用截断二进制指数退避算法——从整数集合 [0, 1, …, (2ᵏ−1)] 中随机取一个数 r，等待 r 倍"争用期"的时间后再重试。 三、典型的以太网 1.10Mbps以太网系列 类型 传输介质 拓扑 速率 最大段长 10BASE-5 粗同轴电缆 总线形 10 Mbit/s 500 m 10BASE-2 细同轴电缆 总线形 10 Mbit/s 185 m 10BASE-T 非屏蔽双绞线 星形 10 Mbit/s 100 m （1）10：数据速率，10 Mbit/s。 （2）BASE：采用基带传输（Baseband）。 （3）末尾字母/数字：表示传输介质或段长 ①T = 双绞线（Twisted pair）；②5 = 粗缆 500 m；③2 = 细缆约 185 m。 2.快速以太网 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。 名称 介质 最大段长 100Base-TX 5类UTP两对线 100 m 100Base-FX 多模/单模光纤 550/3000 m 100Base-T4 3类以上UTP四对线 100 m 3.千兆以太网 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 令牌总线网是在总线拓扑结构中，利用令牌控制节点访问公共传输介质的一种网络。它的最大特点是：物理上是总线（或树形），逻辑上是一个环。 （1）标准：IEEE 802.4。 （2）拓扑特点：物理上是总线形（或树形），逻辑上构成一个"逻辑环"。 （3）工作原理：站点物理上都接在总线上，但按一定顺序排列成一个逻辑环；令牌按逻辑环的顺序传递，站点拿到令牌才能发送数据。 （4）主要应用：工业自动化等对实时性、确定性要求较高的环境。 2.Token Ring网络 令牌环网是采用令牌传递机制的环型网络。各站点连接成一个环，令牌沿环单向传递，只有持有令牌的站点才能发送数据。 （1）标准：IEEE 802.5。 （2）拓扑特点：物理上是环形，逻辑上也是环形（不再区分物理环与逻辑环）。 （3）传输介质：双绞线或光纤。 （4）令牌：是一个特殊的帧，谁持有令牌谁就拥有传输权限。 （5）主要缺点：需要维护令牌，一旦丢失令牌网络就无法工作，需选择专门节点监视和管理令牌。 [限时练习] 1.下列关于局域网特点的描述，错误的是( ) A. 覆盖地理范围较小 B. 通常为一个单位所拥有 C. 数据传输速率高、误码率低 D. 必须通过公共通信网进行通信 【答案】D 【解析】局域网通常是单位自建的专用网，不必通过公共通信网通信。 2. CSMA/CD是IEEE802.3所定义的协议标准，它适用于 ( ). A.令牌环网 B.令牌总线网 . C.网络互连 D.以太网 【答案】D 【解析】CSMA/CD是 IEEE 802.3 标准所定义的介质访问控制协议。它是传统以太网（Ethernet）的核心技术，主要用于解决多台设备在同一个共享总线型网络中发送数据时可能产生的冲突问题。 3.环型网络中，信号传输的方向是( ).。 A. 沿环按固定方向单向传输 B. 双向同时传输 C. 随机方向传输 D. 由中心节点控制 【答案】A 【解析】环型网络中信号沿环按一定（固定）方向单向传输。 4.决定局域网特性最主要的、用于区分不同类型局域网的技术要素是( ) A. 网络拓扑结构 B. 传输介质 C. 介质访问控制方法 D. 网络操作系统 【答案】C 【解析】介质访问控制方法直接决定局域网的技术特性，是区分不同类型局域网的主要标志；拓扑结构和传输介质虽也是三要素，但不是"最主要"的区分标志。 5.标准 10BASE-T 中的"T"表示以太网使用的传输介质是( ) A. 粗同轴电缆 B. 细同轴电缆 C. 双绞线 D. 光纤 【答案】C 【解析】10BASE-T 中的"T"表示双绞线（Twisted pair）；粗缆、细缆分别用 10BASE5、10BASE2 表示。 6.在采用令牌传递的环型网络中，节点要发送数据的前提是( ).。 A. 获得令牌 B. 检测到信道空闲 C. 收到目的节点的请求 D. 随机选择时机 【答案】A 【解析】采用令牌传递的环型网络中，只有获得令牌的节点才有权发送数据；"检测信道空闲"是 CSMA/CD 的规则。 7. 100BASE-TX中，所用的传输介质是( ). A. 3类双绞线 B. 5类双绞线 C. 1类屏蔽双绞线 D. 任意双绞线 【答案】B 【解析】在快速以太网（100 Mbps）的 IEEE 802.3u 标准中，100BASE-TX 是最常用的规范之一。它对传输介质的要求是：必须使用 5类非屏蔽双绞线（UTP） 或 1类/2类屏蔽双绞线（STP），并且最大传输距离为 100 米。 8.环型网络中，节点发送的数据沿环传递一周后( ).。 A. 永久保留在环上 B. 被发送节点收回，然后释放令牌 C. 自动消失 D. 由中心节点删除 【答案】B 【解析】数据沿环传递，目的节点接收后，数据绕环一周回到发送节点被收回，然后释放令牌。 9. IEEE 802标准仅定义了OSI模型中的物理层和数据链路层。（ ） 【答案】对 【解析】 IEEE 802委员会主要负责局域网和城域网的底层标准，其标准体系主要覆盖物理层和数据链路层（包括MAC和LLC），不涉及网络层及以上层次。 10.10BASE-5以太网中，每个网段最多只能连接30个节点。（ ） 【答案】错 【解析】10BASE-5（粗缆）每个网段最多可连接100个节点。30个节点是10BASE-2（细缆）的限制。 11.决定局域网特性的三个主要技术要素是网络拓扑结构、传输介质和______。 【答案】介质访问控制方法 【解析】局域网的底层通信特性主要由物理和链路层决定，因此其三大核心技术要素为：网络拓扑结构、传输介质以及介质访问控制方法（如CSMA/CD或令牌传递）。 12.在IEEE 802标准中，负责解决共享信道环境下多节点并发通信冲突问题的是______子层。 【答案】MAC（或介质访问控制） 【解析】MAC子层直接与物理层交互，负责帧的封装、物理地址寻址以及解决共享信道下的介质争用问题。 [内容小结] 1.熟记三要素：网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法，其中介质访问控制方法最重要。 2.区分数据链路层两个子层：LLC 与媒体无关、MAC 与媒体有关。 3.CSMA/CD的工作流程："先听后发、边听边发、冲突停止、随机重发"。 4.熟记10Mbps以太网系列的异同。 5.环形网络记忆方法：Token Bus = 物理总线、逻辑环（802.4）；Token Ring = 物理环、逻辑环（802.5）。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $