考点13 局域网概述、IEEE802标准与介质访问控制方法《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 4 局域网技术 考点 13 局域网概述、IEEE802 标准与介质访问控制方法 【考纲要求】 1. 掌握局域网概述； 2. 了解IEEE802标准； 3. 掌握介质访问控制方法。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、局域网概述 1. 局域网的产生与发展 局域网自20世纪70年代问世，一直是网络领域发展最活跃的方向之一。进入90年代后，它在速度与带宽上的进步更为显著，访问、服务、管理与安全保密等方面也不断完善。例如以太网技术从10Mbit/s的传输速率发展到100Mbit/s，并继续提高到千兆位（1000Mbit/s）以太网乃至万兆位以太网。局域网在计算机网络中占有重要地位，它也是当今网络技术应用与发展中最活跃的领域之一。 2. 局域网的概念 局域网随着小型机与微型机的普及推广而兴起，是一种重要的基础网络，也是目前应用最广、发展最快的网络技术。它的名称本身就隐含了在地理范围上的局域性。由于局域网技术发展迅速，很难给它下一个确切的定义。一般认为它属于最基本的计算机网络形式，即在有限地理区域内构建的网络；IEEE 给出的说法是：局域网是一个允许很多彼此独立的计算机在合适区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。 3. 局域网的主要特点 局域网一般局限在中等规模的地理范围内，所采用的物理信道数据传输速率较高、误码率较低。主要特点为①覆盖范围小，通常自几米延伸至数十千米，可小到一个房间，也可大到一幢楼、一个厂区、一所学校乃至一个社区；②数据传输速率较快，一般不小于10Mbit/s，以目前技术来看可达10000Mbit/s；③传输时延短、误码率低，时延大约在1ms之内，误码率一般为10的负9次方至10的负12次方；④专用网络便于管理，适合一个部门或单位使用，不需要国家通信部门参与管理；⑤便于安装和维护，可靠性高，在广泛使用的星型网络中随时可以增设站点，即便个别站点出了故障，全网依旧能照常运行。局域网还能构成分布处理系统，把故障站点的计算任务移到其他站点去处理；⑥若采用宽带局域网，还能把数据、语音与图像一起传送；⑦协议简单、结构灵活，建网成本低、周期短。 4. 影响局域网特性的主要因素 影响局域网性能的主要技术因素有：网络拓扑结构、所用传输介质以及介质访问控制方法。由于局域网的协议模型只包含 OSI 参考模型低三层（通信子网）的内容，而介质访问控制又比较复杂，所以局域网的数据链路层被分为 LLC 子层和 MAC 子层。 5. 局域网的拓扑结构 从应用角度看，中小型局域网中常用的网络拓扑结构有三种：总线型、星型和环型。其中星型结构在实际组网中采用得最多，总线型与环型结构则各有其适用的场合。三种结构各有所长，实际选型时要结合站点数量、布线条件与可靠性要求一并权衡。 二、IEEE 802 标准 1. IEEE 802 参考模型的提出 20世纪80年代初，IEEE（美国电气电子工程师学会）的802委员会率先提出局域网的体系结构，这就是有名的 IEEE 802 参考模型；其中不少标准后来被 ISO 采纳为国际标准。它与广域网的体系结构差别很大：由于局域网只是一类计算机通信网，并无路径选择的需求，所以省去了网络层，只用得上 OSI 参考模型最底下的两层。 2. 局域网体系结构的三层协议 按照 IEEE 802 标准，局域网体系结构由三层协议构成，即物理层、介质访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。局域网的种类很多，各类介质的访问控制办法也不一样，远比广域网复杂。为使数据链路层不致过于繁杂，标准把它划成两个子层，两个子层分别是介质访问控制子层与逻辑链路控制子层；网络的服务访问点（SAP）则位于逻辑链路控制层与高层的交界面上。 3. IEEE 802 标准 802.1 涉及体系结构、网络互联以及网络管理与性能测量； 802.2 为逻辑链路控制，它把高层协议同各种局域网的 MAC 子层衔接起来； 802.3 定义 CSMA/CD 总线网的 MAC 子层和物理层规约； 802.4 定义令牌传递总线网； 802.5 定义令牌传递环型网；其中 802.3 与 802.5 分别是目前最常用的以太网与令牌环网所依据的标准。 802.6 定义城域网的 MAC 子层和物理层规约； 802.7 定义宽带网络技术； 802.8 定义光纤网络技术； 802.9 用于综合语音数据局域网； 802.10 对可互操作的局域网安全性作出规范； 802.11 定义无线局域网标准； 802.12 针对优先级高速局域网（100Mbit/s）作出规定； 802.14 定义交互式电视网标准； 802.15 定义无线个人局域网（WPAN）标准； 802.16 定义宽带无线局域网标准。 其中 802.3 与 802.5 分别是目前最常用的以太网与令牌环网所依据的标准。 4. 城域网（MAN） 城域网的地理范围比局域网大，可跨越几个街区甚至整个城市。它拥有中速至高速的通信信道，差错率与时延指标可略宽于局域网。城域网可以归一个单位或几个单位所有，也可当作公用设施，用于把若干局域网互联起来。二者使用相同的体系结构，因而城域网有时也被并入局域网的范畴。 三、介质访问控制方法 1. 介质访问控制方法的概念 局域网里的计算机都接在同一条公共信道上，所有节点共享介质。因此，网上各节点怎样有秩序地使用共享介质、信道如何分配给各个节点，就成了影响局域网性能的关键因素。介质访问控制方法，就是局域网里对传输介质加以访问与管理的一套办法，其要点有二：一是定出各节点把信息送上介质的时机，二是解决共享介质该怎样被访问与利用。 2. 静态分配信道方法 按实现方式，介质访问控制分为静态分配与动态分配两类信道方法。静态分配是传统的做法，它靠频分或时分复用的办法，先把一条信道切开，再固定分给各个用户。若站点数目偏多、上网的站点数时有增减，或通信量呈突发状，静态频分复用的表现就不理想，所以这种老办法并不能完全适应计算机网络。 3. 动态分配信道方法 动态分配的做法是按需为各用户站点授予信道使用权，具体又分轮转、预约和争用三种。轮转指让每个用户站点轮流获得发送机会，适合交互式终端对主机的通信；预约的做法是把时间切成一个个时间片，站点要发数据得先申请好自己可用的片，因而适合数据流通信；争用指所有用户站点都能争用介质，它的实现不难，系统负载轻或适中时效果较好，因而适合突发式通信。按访问方式归类，争用归入随机访问一类，轮转与预约则归入控制访问一类。 4. CSMA/CD 的含义 以太网采用的介质访问控制方法是“载波监听多路访问／冲突检测”，即 CSMA/CD。各用户以竞争方式抢占介质，从而取得发送权。其名称由三部分组成：CS 即载波监听，指节点留意网络上有没有别的节点正在发数据；MA 即多路访问，指网上可能有多个节点同时想发数据；CD 即冲突检测，指节点把自己发出的信息与收到的相比较，看是否受损来判定冲突。 5. CSMA/CD 的工作过程 CSMA/CD 的原理可概括为四句话——先听后发、边听边发，遇到冲突就停发，之后随机再重发。冲突检测的过程如下：第一，站点要发数据时先听一听信道上有无信号在传，一旦发现忙就接着听；第二，若信道空闲就立即发送，此时可能有两个或更多站点同时监听到空闲而同时发送；第三，发信站点在发送的同时也监听信道以检测冲突，一旦冲突，双方数据都受损，发送端把收到的数据与发出的数据比较即可判断；第四，检测到冲突后立即停止传输，并向信道发送长度为4字节的干扰信号，随后按退避算法随机等待一段时间再重发。 【真题】 2022年真题｜填空题第141题 MAC 地址长度为________比特。 【答案】48 【解析】每块网卡都由生产厂商固化一个全球唯一的物理地址，即 MAC 地址，它由48个二进制数（比特）组成，通常用12个十六进制数表示，其中前6个十六进制数是制造商编号、后6个是序列号。 2023年真题｜第38题 IEEE802 标准中定义 CSMA/CD 总线网 MAC 子网和物理层规约的是（ ） A. 802.1 B. 802.2 C. 802.3 D. 802.4 【答案】C 【解析】802.3 定义 CSMA/CD 总线网的 MAC 子层和物理层规约，以太网即依据该标准；802.1 是概述与体系结构，802.2 是逻辑链路控制，802.4 定义令牌传递总线网。 2023年真题｜填空题第135题 按照 IEEE802 标准，局域网的体系结构由三层协议组成，即________、媒体访问控制层和逻辑链路控制层。 【答案】物理层 【解析】按 IEEE 802 标准，局域网体系结构由物理层、介质访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）三层协议构成，其中数据链路层被划分为 MAC 与 LLC 两个子层。 2024年真题｜填空题第138题 信道分配方法中的动态分配方法，就是动态地为每个用户站点分配信道使用权。动态分配方法通常有三种：________、________和________。 【答案】轮转；预约；争用 【解析】动态分配信道方法通常有轮转、预约和争用三种：轮转适合交互式终端对主机的通信，预约适合数据流的通信，争用适合突发式通信。其中争用属于随机访问技术，轮转与预约属于控制访问技术。 2025年真题｜第41题 MAC 地址的作用是（ ） A. 逻辑寻址 B. 物理寻址 C. 网络分段 D. 数据传输 【答案】B 【解析】MAC 地址即物理地址，由生产厂商固化在网卡上且全球唯一。数据链路层通信时使用 MAC 地址实现数据的发送与接收，故其作用是物理寻址；逻辑寻址由网络层的 IP 地址承担。 2026年真题｜第37题 定义 CSMA/CD 的 IEEE 标准是（ ） A. 802.1 B. 802.2 C. 802.3 D. 802.4 【答案】C 【解析】IEEE 802.3 标准定义 CSMA/CD 总线网的 MAC 子层和物理层规约。802.4 定义令牌传递总线网，802.5 定义令牌传递环型网。 2026年真题｜填空题第144题 在 IEEE 802 标准中，局域网体系结构分为物理层、________和逻辑链路控制层。 【答案】介质访问控制层（MAC 层） 【解析】IEEE 802 标准把局域网体系结构划分为物理层、介质访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）三层；其中数据链路层被分成 MAC 与 LLC 两个子层，以适应种类繁多的介质访问控制方法。 【练习题】 一、填空题 1. 局域网的发展始于20世纪70年代，其覆盖的地理范围一般在几米到数十________之间。 【答案】千米 【解析】局域网覆盖范围小，如一个房间、一幢大楼、一个工厂、一所学校或一个社区；它数据传输速率较快，一般不小于10Mbit/s。 2. 影响局域网特性的主要技术因素有三个：传输介质、拓扑结构和________方法。 【答案】介质访问控制 【解析】由于局域网协议只涉及 OSI 参考模型低三层，而介质访问控制又比较复杂，故其数据链路层被分为 LLC 子层和 MAC 子层。 3. 从应用角度看，中小型局域网中常用的拓扑结构有总线型、星型和________三种。 【答案】环型 【解析】其中星型结构在实际组网中采用得最多，总线型与环型结构各有其适用场合。 4. IEEE 802 标准中，用于概述体系结构和网络互联的是________标准。 【答案】802.1 【解析】802.2 是逻辑链路控制，802.3 定义 CSMA/CD 总线网，802.4 与 802.5 分别定义令牌传递总线网和令牌传递环型网。 5. 无线局域网所依据的标准，属于 IEEE 802 系列中的________。 【答案】802.11 【解析】此外 802.15 定义无线个人局域网（WPAN）标准，802.16 定义宽带无线局域网标准。 6. 城域网的地理范围比局域网大，可跨越几个街区甚至整个________。 【答案】城市 【解析】它具有中速到高速的通信信道，差错率和时延可略高于局域网的指标，常用来将多个局域网进行互联。 7. 静态分配信道方法采用频分多路复用或________多路复用，把单个信道划分后分配给多个用户。 【答案】时分 【解析】当用户站点数较多或通信量具有突发性时，静态频分多路复用的性能较差，因此它不完全适合计算机网络。 8. 动态分配信道方法通常有轮转、预约和________三种。 【答案】争用 【解析】轮转适合交互式终端对主机的通信，预约适合数据流的通信，争用适合突发式通信。 9. CSMA/CD 的中文名称是带冲突检测的________多路访问技术。 【答案】载波监听 【解析】其中 CS 即载波监听，MA 即多路访问，CD 即冲突检测；各用户以竞争方式抢占介质以取得发送权。 10. CSMA/CD 的工作原理可概括为“先听后发、________、冲突停发、随机重发”。 【答案】边听边发 【解析】发送站点在发送过程中同时监听信道，一旦检测到冲突便立即停止传输，随后按退避算法随机等待一段时间再重发。 二、单项选择题 1. 局域网的覆盖范围一般在（ ）。 A. 几米到数十千米之间 B. 数十千米到数百千米之间 C. 数百千米到数千千米之间 D. 全球范围 【答案】A 【解析】局域网覆盖的地理范围小，一般在几米到数十千米之间，如一个房间、一幢大楼、一个工厂、一所学校或一个社区，因而其名称本身就隐含了地理范围上的局域性。 2. 局域网的数据传输速率一般不小于（ ）。 A. 1Mbit/s B. 10Mbit/s C. 100Mbit/s D. 1000Mbit/s 【答案】B 【解析】局域网的数据传输速率较快，一般不小于10Mbit/s，以目前技术来看速率可达10000Mbit/s；其传输时延短、误码率低。 3. 局域网的数据链路层被划分为（ ）两个子层。 A. 物理子层和逻辑子层 B. 网络子层和传输子层 C. LLC 子层和 MAC 子层 D. 会话子层和表示子层 【答案】C 【解析】由于局域网协议只包含 OSI 低三层的内容，而介质访问控制又比较复杂，故把数据链路层划分为逻辑链路控制（LLC）子层和介质访问控制（MAC）子层。 4. 局域网体系结构中的协议共分为（ ）层。 A. 2 B. 4 C. 7 D. 3 【答案】D 【解析】它由物理层、介质访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）三层协议构成。由于局域网不存在路由选择问题，因此不需要网络层。 5. 定义令牌传递环型网的 IEEE 802 标准是（ ）。 A. 802.3 B. 802.5 C. 802.4 D. 802.6 【答案】B 【解析】802.5 定义令牌传递环型网；802.3 定义 CSMA/CD 总线网，802.4 定义令牌传递总线网，802.6 定义城域网的 MAC 子层和物理层规约。 6. 局域网中介质访问控制方法的主要内容不包括（ ）。 A. 确定每个节点能把信息发送到介质上的特定时刻 B. 为每个节点分配信道使用权 C. 为不同网络之间的数据报选择传输路径 D. 解决如何对共享介质的访问和利用加以控制 【答案】C 【解析】介质访问控制方法的内容有两方面：一是确定网上每个节点能把信息发送到介质上去的特定时刻，二是解决如何对共享介质的访问和利用加以控制。为不同网络之间选择传输路径是网络层路由选择的职责，不属于介质访问控制。 7. 适合突发式通信的信道分配方法是（ ）。 A. 轮转 B. 预约 C. 静态分配 D. 争用 【答案】D 【解析】争用是指所有用户站点都能争用介质的技术，实现起来简单，对轻负载或中等负载的系统比较有效，适合突发式通信。轮转适合交互式终端对主机的通信，预约适合数据流的通信。 8. 下列属于控制访问技术的是（ ）。 A. 轮转和预约方法 B. 争用方法 C. 随机访问方法 D. 静态频分方法 【答案】A 【解析】争用方法属于随机访问技术，而轮转和预约方法属于控制访问技术。动态分配信道方法通常有轮转、预约和争用三种。 9. CSMA/CD 中的“CS”表示（ ）。 A. 冲突检测 B. 多路访问 C. 载波监听 D. 随机重发 【答案】C 【解析】CS 即载波监听，指每个节点监视网络状况、确定是否有其他节点正在发送数据；MA 即多路访问，指网上可能有多个节点同时想发数据；CD 即冲突检测。 10. 以太网所采用的介质访问控制方法是（ ）。 A. 令牌传递 B. 时分复用 C. 频分复用 D. CSMA/CD 【答案】D 【解析】以太网采用的介质访问控制方法是“载波监听多路访问／冲突检测”，即 CSMA/CD，其控制规则是各用户之间采用竞争方法抢占传输介质以取得发送信息的权利。 11. 在 CSMA/CD 工作过程中，发送站点检测到冲突后应（ ）。 A. 立即停止传输并发送干扰信号 B. 继续发送直至完成 C. 直接转发给路由器 D. 提高发送速率重发 【答案】A 【解析】当发送端检测到冲突后，就立即停止数据的传输，并向信道发送长度为4字节的干扰信号，以便让所有站点都知道已发生冲突，随后按退避算法随机等待一段时间再重发。 12. 关于城域网，下列说法正确的是（ ）。 A. 地理范围比局域网小 B. 可跨越几个街区甚至整个城市 C. 使用与局域网完全不同的体系结构 D. 差错率和时延必须低于局域网 【答案】B 【解析】城域网的地理范围比局域网大，可跨越几个街区甚至整个城市；它具有中速到高速的通信信道，差错率和时延可以略高于局域网的指标，并与局域网使用相同的体系结构。 三、简答题 1. 简述局域网的主要特点。 【答案】局域网通常被限制在中等规模的地理区域内，采用具有较快的数据传输速率和较低误码率的物理通信信道，其主要特点有：①覆盖的地理范围小，一般在几米到数十千米之间，如一个房间、一幢大楼、一个工厂、一所学校或一个社区；②数据传输速率较快，一般不小于10Mbit/s，以目前技术来看速率可达10000Mbit/s；③传输时延短、误码率低，时延大约在1ms之内，误码率一般为10的负9次方至10的负12次方，可靠性高；④属于专用网络、便于管理，其所有权可以归某个单位所有，为单位内部使用，不需要国家通信部门参与管理；⑤便于安装和维护、可靠性高，安装简单、扩充容易，在大量采用的星型局域网中可以随时增加站点，某些站点出现故障时整个网络仍能正常工作，并可将故障站点的计算任务移至其他站点处理；⑥影响其特性的主要技术因素是传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法；⑦采用宽带局域网时可实现数据、语音和图像的综合传输；⑧协议简单、结构灵活，建网成本低、周期短。 【解析】本题考查局域网的主要特点。答题时应逐条列出八条，重点答出覆盖范围小、速率快、时延短误码率低、专用便于管理、便于安装维护这几点，并点明影响局域网特性的三个主要技术因素。 2. 简述 CSMA/CD 的含义与工作过程。 【答案】CSMA/CD 即带冲突检测的载波监听多路访问技术，是以太网所采用的介质访问控制方法，其控制规则是各用户之间采用竞争方法抢占传输介质以取得发送信息的权利。名称由三部分组成：CS 即载波监听，指每个节点监视网络状况，确定是否有其他节点正在发送数据；MA 即多路访问，指网络中的多个节点可能试图同时发送数据；CD 即冲突检测，指每个节点通过比较自己发送的信息是否受损来检测信号的冲突。其工作过程可概括为“先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发”：第一，发送信息的站点先监听信道，看是否有信号在传输，如果发现信道正忙就继续监听；第二，如果信道空闲就立即发送数据，此时可能有两个或更多站点同时监听到信道空闲而同时发送数据；第三，发送信息的站点在发送过程中同时监听信道，检测是否有冲突发生，发生冲突的结果是双方的数据都受损，发送端通过接收信道上的数据并与发送的数据进行比较就可以判断是否发生了冲突；第四，当发送端检测到冲突后就立即停止数据的传输，并向信道发送长度为4字节的干扰信号，随后按退避算法随机等待一段时间再重发。 【解析】本题考查 CSMA/CD 的含义与工作过程。答题时应先写出中文全称并逐字母解释 CS、MA、CD，再按“先听后发—边听边发—冲突停发—随机重发”四个环节说明工作过程。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $