第四章 局域网

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一、局域网定义

• 局域网与城域网（LAN/MAN）

指有限区域内的多台计算机通过传输介质互联，所组成的封闭网络。实现数据通信和资源共享的目的。

（局域网是分组广播式的网络；广域网是分组交换）

• 常用传输介质

双绞线、同轴电缆、光纤

• 典型特点

覆盖的地理范围小，具有较高的数据传输速率和较低的时延。

局域网拓扑结构

二、IEEE802标准

电子电气工程师协会（简称：IEEE ，802是其中的一个标准）

OSI参考模型

逻辑链路控制子层

逻辑链路控制LLC：目的是屏蔽不同的介质访问控制方法，向高层提供统一的服务和接口。

三、介质访问控制子层

介质访问控制MAC，其中长度字段表示数据的实际长度，最大1500。1501及以上表示上层协议类型。MAC地址采用16进制表示，共6B（48位），有IEEE和厂家烧制在网卡上

MAC子层各种介质访问控制技术两个因素：

1、“在哪里控制” ：集中、分布； 2、“如何控制” ：同步控制与异步控制。

四、以太网技术-CSMA/CD协议

载波监听多路访问（简称：CSMA） ，/CD是冲突检测

• 载波监听过程

• 冲突检测方法

以太网的端到端往返时延2t成为争用期，或碰撞窗口

最短帧长计算：L=2R d/v（传输时延=帧长L/传输速率R>=2传播时延）

• 二进制后退指数算法：后退次数与负载大小有关，重发次数16

以太网技术-局域网命名规则

以太网技术-传输介质

以太网技术-快速以太网技术

以太网技术-千兆以太网技术

以太网技术-万兆以太网技术

以太网技术-冲突域和广播域

以太网技术-交换机以太网

以太网技术-以太网帧格式

五、VLAN技术

VALN标准802.1q(dot1q):在原来数据帧中增加了4B的控制信息，其中12位VALN标识符VID.可用4094个VALN。下图是802.1q帧格式：

VLAN的划分

VLAN的配置

六、TRUNK

Trunk封装协议

以太网上实现中继可用两种封装类型

七、VALN中继协议-VTP原理

VTP协议功能

从一个控制点，维护整个VTP域中VALN添加、删除和重命名。通过TRUNK链路广播传送VTP通告。

八、STP生成树

局域网互联设备：2层网桥（生成树、源路由）；3层交换机、路由器。

生成树网桥：又叫透明网桥，IEEE802.1d，生成树算法。基本思想是在网桥之间传递BPDU，比较参数，根据STP打开好端口，阻塞差端口，沿着好的端口建立路径。边走边拐弯。用于以太网。

生成树网桥步骤：

1. 确定根桥
2. 确定根端口（指定桥上只有1个）
3. 确定指定端口
4. 阻塞剩余端口
5. 形成无环网络

生成树网桥计算数据：

1. 确定根桥ID（BID）：网桥ID（优先级+MAC地址）选最小。优先级0~65535，默认32768（4096的倍数）。

   链路开销：10M: 100 ；100M: 19 ; 1000M: 4 ; 10G: 2

2. 确定根端口：根路径成本；自身网桥ID最小；端口ID最小（优先级+编号）

3. 确定指定端口：根桥的端口都是指定端口DP；根路径成本；自身网桥ID最小；端口ID最小（优先级+编号：优先级0~255，默认128。）

生成树端口的四种状态：

1. Blocking(阻塞)：接受BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧。20s
2. Listening(侦听)：接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口。
3. Learning(学习)：接受BPDU，学习MAC地址，不转发数据帧。
4. Forwarding(转发)：正常转发数据帧。

阻塞 -->20秒-->侦听-->15秒-->学习-->15秒-->转发 链路在没有问题的情况下，至少需要50秒连通 。

九、RSTP-快速生成树

十、以太网通道

以太网通道：

多条物理链路捆绑成一条逻辑链路，实现负载均衡、提高带宽。

容错：当一条链路失效时，其他链路通信。

配置规则：

参与捆绑的端口同属一个valn

如果端口配置是中继模式，另外一段的所有端口都应该配置相同

以太网通道协议：

LACP(IEEE标准)、PAGP(CISCO私有协议)

十一、综合布线系统

十二、无线局域网

无线局域网，两大阵营：IEEE802.11面向数据无连接和欧洲邮电委HIPERLAN面向语音有连接。

无线局域网WLAN两种结构：

1. 基础设施网络
2. 特殊网络Ad Hoc

AP分类：

FAT：一般指无线路由器。

FIT：一般指无线网关或网桥，需要AC同一控制。

无线局域网WLAN的三种技术：

1. 红外线（光波）：定向光束红外线，全向光波红外线，漫反射红外线。
2. 扩展频谱（电波）：频率跳动FHSS，直接序列DSSS。
3. 窄带微波（电波）：申请许可证RF，免许可证RF。

CSMA/CA:载波监听多路访问冲突避免，解决隐匿终端的问题。

1. 传数据先检测，如果探测到网络中没有数据，则等待一个IFS时间，再随机选择一个时间片继续探测，如果无线网络中还没有活动的话，就发送。
2. 送出数据前，先送一段小小的请求报文给目标端，收到目标端回应后，在传送大量的数据，确保不会碰撞，开销小。

三种帧间隔IFS：

1. DIFS（分布式协调IFS）最长，优先级最低。
2. PIFS（点协调IFS）中等长度，优先级居中。
3. SIFS（短IFS）最短，优先级最高立即响应。

无线加密协议WEP：认证和加密，明文。

无线保护接入WPA/WPA2:802.1X认证、RC4加密和TKIP数据完整性。

Ad Hoc网络：节点之间对等。每个节点即主机，又是路由器，形成自组织网MANET.

无线网络的安全：

1. 隐藏SSID
2. MAC地址过滤
3. WEP/WPA/WPA2
4. 802.11i

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