第 4章 计算机局域网络技术
Chapter 4 LAN Technologies
本章学习重点：
4.1 了解局域网的定义,特点,分类,
拓扑结构
4.2 掌握局域网的体系结构
4.3 掌握局域网的媒体访问控制方式局域网（ LAN,Local Area Network ）是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。
4.1.1局域网的定义局域网的应用范围主要体现在如下几个方面：
1.办公自动化。
2.管理信息系统。
3.金融信息系统。
在 POS(Point Of Sells,电子收款机系统或柜台销售信息网络系统 )和银行 ATM自动柜员机系统、教学、情报检索等方面，局域网也都担当着极为重要的角色。
4.1.2局域网的应用范围
4.1.3 局域网的组成
1.一个或多个文件服务器，通常由高档微机或微机服务器担任
2.多个工作站，有一般微机担任
3.传输媒体,包括同轴电缆、双绞线和光纤
4.网络适配器,也称网卡
5.网间连接器,连接服务器和传输媒体、工作站和传输媒体
6.网络操作系统 NOS
7.其它局域网设备
用于星型拓扑结构中心节点的设备集线器（ Hub）
用于扩展网络传输距离的中继器（ repeater）
用于局域网互连和局域网与广域网互连的设备，包括桥接器、路由器和网关网络操作系统的发展在计算机网络上配置网络操作系统 NOS
（ Network Operating System），是为了管理网络中的共享资源，实现用户通信以及方便用户使用网络，因而网络操作系统是 作为网络用户与网络系统之间的接口。
以推出的时间来说,UNIX为最早，
Netware为第二,Windows NT最晚。
UNIX操作系统
1969~1970美国的电报电话公司（ AT&T） Bell实验室首先在 PDP-7机器上实现了 UNIX系统。
1973年 Ritchie又用 C语言对 UNIX进行了重写。
1976年正式公开发表了 UNIX V.6版本，并开始向美国各大学及研究机构颁发了 UNIX的许可证并提供了源代码。
UNIX系统从一个非常简单的操作系统发展成为性能先进、功能强大、使用广泛的操作系统，并成为事实上的多用户、多任务操作系统的标准。
NetWare局域网操作系统
1983年，伴随着 Novell公司的面世,NetWare局域网操作系统出现了 。
其 NetWare 3.12,4.11两个版本得以广泛使用，
98年发布了 NetWare 5版本，目前 Novell正准备发布 NetWare 6。
NetWare能够提供,共享文件存取,和,打印,功能,使多台 PC可以通过局域网同文件服务器联接起来，共享大硬盘和打印机。
Novell Netware
应用层传输层主机网络层网络层
TCP/IP模 型以太网、令牌环 或其他
IPX RIP
SAP 文件服务器,..
NCP SPX
TCP/IP与 Novell Netware的网络模型局域网操作系统的分类
对等 （ Peer to Peer） 模式
文件服务器模式
客户机 /服务器模式
浏览器 /服务器模式对等（ Peer to Peer）模式
对等式局域网操作系统的特点是网络上的所有连接站点地位平等，因此又称为同类网。
对等式网络原理如下图所示，当站点 A
要想调用站点 B的某一个文件时，只要站点 B开放该文件，站点 A就可以直接读取该文件并写入自己的磁盘中。
对等模式 文件服务器模式
2、文件服务器模式文件服务器模式如上图所示，在这种模式中，应用程序和数据都存放在一台指定的计算机中，这台计算机称之为文件服务器，一般均由专业服务器或性能较高的微机担任。
文件服务器模式的优点：
文件服务器与工作站之间分工明确,使工作站从网络管理中解脱出来,信息处理能力明显增强；
数据保密性好,可根据不同需求给用户不同的权限,
资源共享性好；
文件安全管理较好,可靠性高 。
3、客户机 /服务器模式
C/S模式中 C（ 客户机 ） 和 S（ 服务器 ） 完全按照其在网络中所担任的角色而定,可简单定义为
客户机：提出服务请求的一方；
服务器：提供服务的一方,即在网络中响应需求方请求并,提供服务,的一方 。
C/S模式的应用程序运作原理如下图所示 。 在此原理图中,网络操作系统为 Netware,服务器运行多用户 SQL数据库,工作站通过 SQL的客户程序向数据库发出查询请求,
SQL服务器执行这一查询并将结果返回客户 。
C/S运作模式原理
客户机 /服务器模式
C/S模式是两层结构
C/S模式结构简单，它充分利用了客户机的处理能力，
降低了对服务器的要求请求响应请求响应请求响应客户机客户机客户机服务器
…
C/S模式网络操作系统特点如下：
每个局域网上至少具备一台服务器,专为网络提供共享资源和服务,因此对服务器要求较高 。
客户机可以访问网络服务器上的全部共享资源,但本机资源只供本机用户使用 。
具有良好的网络性能并适合于较大规模网络 。
4.浏览器 /服务器模式
B/S模式属于 3层结构
简化了客户端,它简化了系统的开发和维护,它使用户的操作变得更简单,系统的扩展性大大增强请求响应请求响应请求响应
Web浏览器
Web浏览器
Web浏览器应用 (Web)
服务器数 据服 务
…
4.1.4 局域网的特点：
1.共享传输信道。
2.地理范围分布在局部地区。
3.使用专用的通信线路，信息传输速率较高，为
10-1000Mbps，通常在 100Mbps。
4.通信时间延迟较低，可靠性较好，传送误码率低，一般为 10-8-10-11之间。
5.网络结构比较规范，有星型总线型和环型等。
6.低层协议简单。
7.多传输介质。
4.1.5 局域网的分类
按拓扑结构分,
可分成总线型、树型、环型和星型。
按使用介质分，可分为有线网和无线网两类。
有线网中包括双绞线、同轴电缆和光纤网，而无线网指用红外、微波作为传输介质的局域网。
星型 总线型 环型
依照媒体访问控制方法进行分类
CSMA/CD载波监听多路访问 /冲突检测
Token Passing（令牌传递）
令牌总线网 token bus
令牌环网 token ring
根据信道应用方式分类基带网（如以太网，带宽为 10MHz，一般采用同轴电缆（ 50Ω ）或双绞线作为传输介质。 ）
宽带网（带宽为 50Mhz，常采用宽带同轴电缆）
CSMA/CD总线网令牌环网逻辑拓扑 物理拓扑
4.2 局域网参考模型
4.2.1 IEEE802参考模型
4.2.2 IEEE802.1~6协议
4.2.3 LLC与 MAC的主要功能
4.2.4 MAC地址结构
IEEE 802
80年代初期,美国电气和电子工程师学会
IEEE 802委员会 结合局域网自身特点,参考
OSI/RM,提出了局域网的参考模型 （ LAN/RM）,
制定出局域网体系结构,IEEE802标准诞生于
1980年 2月,故称为 802标准 。 局域网的设计中,
关键的技术因素在于三点,拓扑结构,传输媒体,媒体的访问控制技术 。
在 ISO的开放系统互连模型（ OSI/RM）中，其下三层主要涉及的是通信功能。在这方面局域网有自身的特点。
局域网内一般不需要中间交换，其拓扑结构简单，
故路径选择功能可大大简化,流量控制等功能可以放到数据链路层中去实现,所以网络层可不设置。 但按 OSI
观点，网上设备总是连接到网络层的某个 SAP上，网络层又必不可少。
由于局域网的种类繁多，其介质访问的方法也各不相同，为了使局域网中数据链路层不致过于复杂，
LAN/RM将其划分为两个子层,即媒体访问控制（ MAC）
子层和逻辑链路控制（ LLC）子层。
4.2.1 IEEE802参考模型物理层媒体访问控制 MAC
逻辑链路控制 LLC
服务访问点 SAP
物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层
OSI参考模型 IEEE 802参考模型
IEEE 802参考模型相当于 OSI模型的最低两层
IEEE 802.1A：概述及网络体系结构
IEEE 802.1B：寻址,网络管理和网际互连
IEEE 802.2：逻辑链路控制协议
IEEE 802.3,CSMA/CD IEEE 802.4：令牌总线
IEEE 802.5：令牌环
IEEE 802.6：分布队列双总线 （ 城域网标准 ）
IEEE 802.7：宽带技术 IEEE 802.8：光纤技术
IEEE 802.9：综合业务数据局域网
IEEE 802.10：交互局域网的安全 IEEE 802.11：无线局域网
IEEE 802.12：优先级高速局域网 100VG-AnyLAN
IEEE 802.14：电缆电视 （ Cable-TV）
4.2.2 LAN的数据链路层按功能划分为两个子层,LLC和 MAC
功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。
MAC子层功能,成帧 /拆帧,实现、维护 MAC
协议，位差错检测，寻址。
LLC子层功能,向高层提供 SAP，建立 /释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能。
LLC与 MAC
MAC子层的地址问题
MAC 地址 48位，
固化在网络接口卡的 ROM中，
也称为物理地址。
4.3局域网的 媒体访问控制方式
4.3.1 802.3 CSMA/CD总线网
4.3.2 802.5 Token-ring令牌环网
4.3.3 802.4 Token-Bus令牌总线网
4.3.1 802.3CSMA/CD总线网优点是,结构简单、实现容易、易于扩展、可靠性较好。
介质访问控制方法要解决以下几个问题：
该哪个结点发送数据？
发送时会不会出现冲突？
出现冲突怎么办？
802.3CSMA/CD总线网的发展
70年代,Norman Abramson设计了 ALOHA协议
有两种类型的 ALOHA系统：
纯 ALOHA（ P-ALOHA）；
时隙 ALOHA,又叫做分槽 ALOHA协议（ S－ ALOHA）。
ALOHA：夏威夷人的问候语,欢迎,再见
ALOHA系统
（ 1）纯 ALOHA协议 基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段 随机 的时间重发 ;
在 P-ALOHA系统中，任何时间有一用户要发送信息时，
立即以 定长信息包 形式，将欲发送出去的信息送上信道。
即用户以 随机方式抢占信道 。因为信道是广播式的，如果没有冲突出现，则认为是成功发射；若通信用户和其它用户发生碰撞，信息包和一个或更多其它用户信息包重迭，则发射失败，必须重发。
在一定时间间隔中，信道输出了三个信息包。由图可见，虽然信道中载有 7个信息包，实际上只有 3个信息包成功发射。其平均通过量为 3／ 7。
1U
2U
3U
信道
t
t
t
t
重发重发 再重发重发碰撞 碰撞 成功 成功 成功
S-ALOHA
在 S-ALOHA系统中，信道时间分成许多 时隙。 信包传送时间 T精确的等于时隙宽度 。也就是说，信包必须是定长的，且不得大于时隙宽度。
系统中的所有用户都必须在时隙的开始时刻，即时地发射其信包。主时钟的同步信息要向所有用户广播，以使网内所有用户都与主时钟同步。
只要在一个信息包长时间内，或一个时隙中，无两个或两个以上的信包到达信道，就可成功发射。这是一种降低碰撞的有效措施。与 P-ALOHA相比，系统性能有所改进。
S-ALOHA
1U
信道重发重发重发再重发碰撞 碰撞成功 成功 成功
2U
3U
从信道 -时间图看,S-ALOHA平均通过量和 P-ALOHA是一样的，均为 3/7。
实际中，若考虑的时限增长，用户增多，其成功率要比
P-ALOHA高。
P-ALOHA 与 S-ALOHA对比
ALOHA系统的通过量曲线
ALOHAS?
ALOHAP?
a呼叫量
ca通过量
0 5.0 1 2 3 4
4.0
3.0
2.0
1.0
CSMA是进一步提高通过量的有效方法，亦由 ALOHA改进而成。这种方式适用于时延较小的总线网，现已普遍应用于 LAN中。
载波监听多路访问 CSMA系统
载波监听多路访问协议 CSMA（ Carrier Sense
Multiple Access Protocols）
载波监听（ Carrier Sense）
站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。
多路访问（ Multiple Access）
多个用户共用一条线路载波监听多路访问 CSMA系统载波监听可有以下几种方式：
信道 1坚持 CSMA方式信道非坚持 CSMA方式概率监听 P坚持 CSMA方式碰撞检测 CSMA/CD方式
1坚持型 CSMA（ 1-persistent CSMA）
原理若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则发送；
若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。
优点：减少了信道空闲时间；
缺点：增加了发生冲突的概率；
非坚持型 CSMA（ non-persistent CSMA）
原理若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则发送；
若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。
优点：减少了冲突的概率；
缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；
信道效率比 1-坚持 CSMA低，传输延迟比 1-坚持 CSMA
大。
p-坚持型 CSMA（ p-persistent CSMA）
原理
若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则以概率 p发送数据，以概率 q =1- p 延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，
直至数据发出或时槽被其他站点所占用；
若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。
带冲突检测的载波监听多路访问协议
CSMA/CD
引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了 CSMA/CD。
原理站点使用 CSMA协议进行数据发送；
在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；
在发出干扰信号后，等待一段随机时间，再重复上述过程。
CSMA/CD又被称之为,先听后讲，边听边讲,,其具体工作过程概括如下：
（ 1）先侦听信道，如果信道空闲则发送信息。否则转到第 2步。
（ 2）如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。
（ 3）发送信息后进行冲突检测，如发生冲突，立即停止发送，并向总线上发出一串干扰（ jam）信号
（连续几个字节全 1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始侦听与竞争。
（ 4）已发出信息的各站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进入侦听发送阶段。转到第 1步。
CSMA/CD发送过程
IEEE 802.3,CSMA/CD
MAC子层
MAC帧结构
现在流行的总线局域网的 MAC子层的帧结构有两种标准：一种是 IEEE 802.3标准；另一种是 DIX Ethernet V2标准。如图所示，两种帧结构都是由 5个字段组成，但是个别字段的意义存在差别。
MAC子层功能
发送数据封装。
发送介质访问管理。
接收介质访问管理。
接收数据解封。
目的地址 源地址 数据长度 数 据 FCS802.3MAC 帧字节 2或 6 2或 6 2 46～ 1500 4
以太网的标准
DIX以太网标准
1980年 DEC,Intel与 Xerox三家公司宣布了第一个 10Mbps以太网,该标准的名称由这三家公司的英文首写字母组合起来,即 DIX以太网标准,
它成为了世界上第一个开放式的,多销售商参加的局域网标准 。
DIX以太网标准有两个版本,1980年 9月发布的
1.0版本和 1982年 11月发布的 2.0版本 。
总线网组网方式
（ IEEE 802.3 规范）
IEEE 802.3标准是采用 1-坚持 CSMA/CD算法的局域网不同标准
10Base5 -- 粗缆 Ethernet
10Base2 -- 细缆 Ethernet
10BaseT -- 双绞线
10BaseF -- 光缆
10Broad36 -- 宽带数据率（ Mbps）
基带或宽带段最大长度（百米）
10 Base 5
IEEE 802.3局域网络
IEEE 802.3标准是采用 1-坚持 CSMA/CD算法的局域网,最常用的基带 IEEE 802.3局域网有 4种,如表所示。
10Base2局域网络电缆的连接采用无源的,标准的 BNC T
型连接器,发送器装在计算机的以太网控制板上 。
对 10Base-T 局域网络,采用 HUB和众多双绞线,线的最大长度为 100m，由于这种局域网络的配线十分方便，故障检测也十分容易，所以被广泛采用，并进一步发展成速率为 100Mbps的 100Base-T。
4.3.2令牌环网络
令牌环 (Token Ring)网络是在 20世纪 70年代由 IBM首先开发出来的 。 至今 IBM仍是支持这种
LAN技术的主要厂商 。 IEEE在 IBM令牌环网络的基础上制定了 802.5规范,两者是兼容的 。 通常所说的令牌环网络是指 IBM令牌环或 IEEE 802.5规范 。
令牌环的网络结构逻辑拓扑 物理拓扑令牌环的工作原理令牌循环传递节点捕获令牌后才能传送数据优先级决定节点能否捕获令牌同一时间只能有一帧在环中运行令牌环介质访问方法
A给 C
发送数据
C收到后将数据复制下来，
并做标记
A产生一个新的令牌令牌环网的网络结构
MAU：多站接入单元（令牌环集线器）
令牌环网的特点及适用环境无冲突高负载下也特别稳定和有效在同样的 LAN中增加工作站的数量对令牌环的影响没有以太网的影响大价格较为昂贵电气电子工程师协会（ IEEE） 802,4
委员会已经定义了令牌总线标准是宽带网络标准。令牌总线网络通过总线拓扑结构，
使用 75欧姆 CATV同轴电缆构造。 802,4标准的宽带特性，支持在不同的信道上同时进行传输。宽带电缆有较长的传输能力，
传输率可达 10Mbps。
4.3.3 令牌总线网
Token Bus NetWork
IEEE802.4标准和令牌总线网令牌总线网的工作原理：从物理上看，
所有站点都挂到一根总线上。但在逻辑上，
所有工作的站点都被组织在一个逻辑环内。
和令牌环不同之处是总线网中的令牌需要携带地址。并且操作比较复杂。
令牌总线这种方式和 CSMA/CD方式一样,采用总线网络拓扑,但不同的是网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环 。 每个工作站在环中均有一个指定逻辑位置,末站的后站就是首站 （ 即首尾相连 ）,每站都了解其先行站和后继站的地址,总线上各站的物理位置与逻辑位置无关,如图所示 。
局域网的 IEEE 802系列标准三种局域网的比较
802.3
– 优点
使用最为广泛；
算法简单；
站点可以在网络运行中安装；
轻负载时，延迟为 0。
– 缺点
使用模拟器件，每个站点在发送的同时要检测冲突；
最短帧长 64字节，对于短数据来讲开销太大；
无优先级，发送是非确定性的，不适合于实时工作；
电缆最长 2500米（使用中继器）；
重负载时，冲突严重。
– 优点
发送具有确定性，支持优先级，可处理短帧；
使用宽带电缆，支持多信道；
重负载时，吞吐量和效率较高。
– 缺点,
使用大量的模拟装置；
协议复杂；
轻负载时，延迟大；
很难用光纤实现。
802.4
802.5
– 优点
使用点到点连接，完全数字化；
使用线路中心，自动检测和消除电缆故障；
支持优先级，允许短帧，但受令牌持有时间限制，
不允许任意长的帧；
重负载时，吞吐量和效率较高。
– 缺点
中央监控；
轻负载时，延迟大。
使用范围分布图
802.3以太网 802.5令牌环 802.4令牌总线协议复杂性 碰撞解决较复杂 令牌和环维护复杂 最复杂访问确定性 不确定 确定 确 定支持优先级 不支持 支持 支持模拟技术 碰撞检测使用 完全数字化 大量使用数据速率 10-1000Mbps 4,16Mbps 1,5,10Mbps
通信介质 均可 均可 宽带同轴电缆可靠性 好 较好 不好轻负载时网络性能 无延迟 有延迟 有延迟重负载时网络性能 急剧下降 好安装 简单 较复杂 复杂使用广泛性 广泛 一般 不常用适用场合 中等负载情况下 重负载，要求实时 实时性要求极高,
本章小结：
了解局域网的定义,特点,分类,拓扑结构掌握局域网的体系结构掌握局域网的媒体访问控制方式
Chapter 4 LAN Technologies
本章学习重点：
4.1 了解局域网的定义,特点,分类,
拓扑结构
4.2 掌握局域网的体系结构
4.3 掌握局域网的媒体访问控制方式局域网（ LAN,Local Area Network ）是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。
4.1.1局域网的定义局域网的应用范围主要体现在如下几个方面：
1.办公自动化。
2.管理信息系统。
3.金融信息系统。
在 POS(Point Of Sells,电子收款机系统或柜台销售信息网络系统 )和银行 ATM自动柜员机系统、教学、情报检索等方面，局域网也都担当着极为重要的角色。
4.1.2局域网的应用范围
4.1.3 局域网的组成
1.一个或多个文件服务器，通常由高档微机或微机服务器担任
2.多个工作站，有一般微机担任
3.传输媒体,包括同轴电缆、双绞线和光纤
4.网络适配器,也称网卡
5.网间连接器,连接服务器和传输媒体、工作站和传输媒体
6.网络操作系统 NOS
7.其它局域网设备
用于星型拓扑结构中心节点的设备集线器（ Hub）
用于扩展网络传输距离的中继器（ repeater）
用于局域网互连和局域网与广域网互连的设备，包括桥接器、路由器和网关网络操作系统的发展在计算机网络上配置网络操作系统 NOS
（ Network Operating System），是为了管理网络中的共享资源，实现用户通信以及方便用户使用网络，因而网络操作系统是 作为网络用户与网络系统之间的接口。
以推出的时间来说,UNIX为最早，
Netware为第二,Windows NT最晚。
UNIX操作系统
1969~1970美国的电报电话公司（ AT&T） Bell实验室首先在 PDP-7机器上实现了 UNIX系统。
1973年 Ritchie又用 C语言对 UNIX进行了重写。
1976年正式公开发表了 UNIX V.6版本，并开始向美国各大学及研究机构颁发了 UNIX的许可证并提供了源代码。
UNIX系统从一个非常简单的操作系统发展成为性能先进、功能强大、使用广泛的操作系统，并成为事实上的多用户、多任务操作系统的标准。
NetWare局域网操作系统
1983年，伴随着 Novell公司的面世,NetWare局域网操作系统出现了 。
其 NetWare 3.12,4.11两个版本得以广泛使用，
98年发布了 NetWare 5版本，目前 Novell正准备发布 NetWare 6。
NetWare能够提供,共享文件存取,和,打印,功能,使多台 PC可以通过局域网同文件服务器联接起来，共享大硬盘和打印机。
Novell Netware
应用层传输层主机网络层网络层
TCP/IP模 型以太网、令牌环 或其他
IPX RIP
SAP 文件服务器,..
NCP SPX
TCP/IP与 Novell Netware的网络模型局域网操作系统的分类
对等 （ Peer to Peer） 模式
文件服务器模式
客户机 /服务器模式
浏览器 /服务器模式对等（ Peer to Peer）模式
对等式局域网操作系统的特点是网络上的所有连接站点地位平等，因此又称为同类网。
对等式网络原理如下图所示，当站点 A
要想调用站点 B的某一个文件时，只要站点 B开放该文件，站点 A就可以直接读取该文件并写入自己的磁盘中。
对等模式 文件服务器模式
2、文件服务器模式文件服务器模式如上图所示，在这种模式中，应用程序和数据都存放在一台指定的计算机中，这台计算机称之为文件服务器，一般均由专业服务器或性能较高的微机担任。
文件服务器模式的优点：
文件服务器与工作站之间分工明确,使工作站从网络管理中解脱出来,信息处理能力明显增强；
数据保密性好,可根据不同需求给用户不同的权限,
资源共享性好；
文件安全管理较好,可靠性高 。
3、客户机 /服务器模式
C/S模式中 C（ 客户机 ） 和 S（ 服务器 ） 完全按照其在网络中所担任的角色而定,可简单定义为
客户机：提出服务请求的一方；
服务器：提供服务的一方,即在网络中响应需求方请求并,提供服务,的一方 。
C/S模式的应用程序运作原理如下图所示 。 在此原理图中,网络操作系统为 Netware,服务器运行多用户 SQL数据库,工作站通过 SQL的客户程序向数据库发出查询请求,
SQL服务器执行这一查询并将结果返回客户 。
C/S运作模式原理
客户机 /服务器模式
C/S模式是两层结构
C/S模式结构简单，它充分利用了客户机的处理能力，
降低了对服务器的要求请求响应请求响应请求响应客户机客户机客户机服务器
…
C/S模式网络操作系统特点如下：
每个局域网上至少具备一台服务器,专为网络提供共享资源和服务,因此对服务器要求较高 。
客户机可以访问网络服务器上的全部共享资源,但本机资源只供本机用户使用 。
具有良好的网络性能并适合于较大规模网络 。
4.浏览器 /服务器模式
B/S模式属于 3层结构
简化了客户端,它简化了系统的开发和维护,它使用户的操作变得更简单,系统的扩展性大大增强请求响应请求响应请求响应
Web浏览器
Web浏览器
Web浏览器应用 (Web)
服务器数 据服 务
…
4.1.4 局域网的特点：
1.共享传输信道。
2.地理范围分布在局部地区。
3.使用专用的通信线路，信息传输速率较高，为
10-1000Mbps，通常在 100Mbps。
4.通信时间延迟较低，可靠性较好，传送误码率低，一般为 10-8-10-11之间。
5.网络结构比较规范，有星型总线型和环型等。
6.低层协议简单。
7.多传输介质。
4.1.5 局域网的分类
按拓扑结构分,
可分成总线型、树型、环型和星型。
按使用介质分，可分为有线网和无线网两类。
有线网中包括双绞线、同轴电缆和光纤网，而无线网指用红外、微波作为传输介质的局域网。
星型 总线型 环型
依照媒体访问控制方法进行分类
CSMA/CD载波监听多路访问 /冲突检测
Token Passing（令牌传递）
令牌总线网 token bus
令牌环网 token ring
根据信道应用方式分类基带网（如以太网，带宽为 10MHz，一般采用同轴电缆（ 50Ω ）或双绞线作为传输介质。 ）
宽带网（带宽为 50Mhz，常采用宽带同轴电缆）
CSMA/CD总线网令牌环网逻辑拓扑 物理拓扑
4.2 局域网参考模型
4.2.1 IEEE802参考模型
4.2.2 IEEE802.1~6协议
4.2.3 LLC与 MAC的主要功能
4.2.4 MAC地址结构
IEEE 802
80年代初期,美国电气和电子工程师学会
IEEE 802委员会 结合局域网自身特点,参考
OSI/RM,提出了局域网的参考模型 （ LAN/RM）,
制定出局域网体系结构,IEEE802标准诞生于
1980年 2月,故称为 802标准 。 局域网的设计中,
关键的技术因素在于三点,拓扑结构,传输媒体,媒体的访问控制技术 。
在 ISO的开放系统互连模型（ OSI/RM）中，其下三层主要涉及的是通信功能。在这方面局域网有自身的特点。
局域网内一般不需要中间交换，其拓扑结构简单，
故路径选择功能可大大简化,流量控制等功能可以放到数据链路层中去实现,所以网络层可不设置。 但按 OSI
观点，网上设备总是连接到网络层的某个 SAP上，网络层又必不可少。
由于局域网的种类繁多，其介质访问的方法也各不相同，为了使局域网中数据链路层不致过于复杂，
LAN/RM将其划分为两个子层,即媒体访问控制（ MAC）
子层和逻辑链路控制（ LLC）子层。
4.2.1 IEEE802参考模型物理层媒体访问控制 MAC
逻辑链路控制 LLC
服务访问点 SAP
物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层
OSI参考模型 IEEE 802参考模型
IEEE 802参考模型相当于 OSI模型的最低两层
IEEE 802.1A：概述及网络体系结构
IEEE 802.1B：寻址,网络管理和网际互连
IEEE 802.2：逻辑链路控制协议
IEEE 802.3,CSMA/CD IEEE 802.4：令牌总线
IEEE 802.5：令牌环
IEEE 802.6：分布队列双总线 （ 城域网标准 ）
IEEE 802.7：宽带技术 IEEE 802.8：光纤技术
IEEE 802.9：综合业务数据局域网
IEEE 802.10：交互局域网的安全 IEEE 802.11：无线局域网
IEEE 802.12：优先级高速局域网 100VG-AnyLAN
IEEE 802.14：电缆电视 （ Cable-TV）
4.2.2 LAN的数据链路层按功能划分为两个子层,LLC和 MAC
功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。
MAC子层功能,成帧 /拆帧,实现、维护 MAC
协议，位差错检测，寻址。
LLC子层功能,向高层提供 SAP，建立 /释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能。
LLC与 MAC
MAC子层的地址问题
MAC 地址 48位，
固化在网络接口卡的 ROM中，
也称为物理地址。
4.3局域网的 媒体访问控制方式
4.3.1 802.3 CSMA/CD总线网
4.3.2 802.5 Token-ring令牌环网
4.3.3 802.4 Token-Bus令牌总线网
4.3.1 802.3CSMA/CD总线网优点是,结构简单、实现容易、易于扩展、可靠性较好。
介质访问控制方法要解决以下几个问题：
该哪个结点发送数据？
发送时会不会出现冲突？
出现冲突怎么办？
802.3CSMA/CD总线网的发展
70年代,Norman Abramson设计了 ALOHA协议
有两种类型的 ALOHA系统：
纯 ALOHA（ P-ALOHA）；
时隙 ALOHA,又叫做分槽 ALOHA协议（ S－ ALOHA）。
ALOHA：夏威夷人的问候语,欢迎,再见
ALOHA系统
（ 1）纯 ALOHA协议 基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段 随机 的时间重发 ;
在 P-ALOHA系统中，任何时间有一用户要发送信息时，
立即以 定长信息包 形式，将欲发送出去的信息送上信道。
即用户以 随机方式抢占信道 。因为信道是广播式的，如果没有冲突出现，则认为是成功发射；若通信用户和其它用户发生碰撞，信息包和一个或更多其它用户信息包重迭，则发射失败，必须重发。
在一定时间间隔中，信道输出了三个信息包。由图可见，虽然信道中载有 7个信息包，实际上只有 3个信息包成功发射。其平均通过量为 3／ 7。
1U
2U
3U
信道
t
t
t
t
重发重发 再重发重发碰撞 碰撞 成功 成功 成功
S-ALOHA
在 S-ALOHA系统中，信道时间分成许多 时隙。 信包传送时间 T精确的等于时隙宽度 。也就是说，信包必须是定长的，且不得大于时隙宽度。
系统中的所有用户都必须在时隙的开始时刻，即时地发射其信包。主时钟的同步信息要向所有用户广播，以使网内所有用户都与主时钟同步。
只要在一个信息包长时间内，或一个时隙中，无两个或两个以上的信包到达信道，就可成功发射。这是一种降低碰撞的有效措施。与 P-ALOHA相比，系统性能有所改进。
S-ALOHA
1U
信道重发重发重发再重发碰撞 碰撞成功 成功 成功
2U
3U
从信道 -时间图看,S-ALOHA平均通过量和 P-ALOHA是一样的，均为 3/7。
实际中，若考虑的时限增长，用户增多，其成功率要比
P-ALOHA高。
P-ALOHA 与 S-ALOHA对比
ALOHA系统的通过量曲线
ALOHAS?
ALOHAP?
a呼叫量
ca通过量
0 5.0 1 2 3 4
4.0
3.0
2.0
1.0
CSMA是进一步提高通过量的有效方法，亦由 ALOHA改进而成。这种方式适用于时延较小的总线网，现已普遍应用于 LAN中。
载波监听多路访问 CSMA系统
载波监听多路访问协议 CSMA（ Carrier Sense
Multiple Access Protocols）
载波监听（ Carrier Sense）
站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。
多路访问（ Multiple Access）
多个用户共用一条线路载波监听多路访问 CSMA系统载波监听可有以下几种方式：
信道 1坚持 CSMA方式信道非坚持 CSMA方式概率监听 P坚持 CSMA方式碰撞检测 CSMA/CD方式
1坚持型 CSMA（ 1-persistent CSMA）
原理若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则发送；
若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。
优点：减少了信道空闲时间；
缺点：增加了发生冲突的概率；
非坚持型 CSMA（ non-persistent CSMA）
原理若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则发送；
若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。
优点：减少了冲突的概率；
缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；
信道效率比 1-坚持 CSMA低，传输延迟比 1-坚持 CSMA
大。
p-坚持型 CSMA（ p-persistent CSMA）
原理
若站点有数据发送，先监听信道；
若站点发现信道空闲，则以概率 p发送数据，以概率 q =1- p 延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，
直至数据发出或时槽被其他站点所占用；
若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送；
若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。
带冲突检测的载波监听多路访问协议
CSMA/CD
引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了 CSMA/CD。
原理站点使用 CSMA协议进行数据发送；
在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；
在发出干扰信号后，等待一段随机时间，再重复上述过程。
CSMA/CD又被称之为,先听后讲，边听边讲,,其具体工作过程概括如下：
（ 1）先侦听信道，如果信道空闲则发送信息。否则转到第 2步。
（ 2）如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。
（ 3）发送信息后进行冲突检测，如发生冲突，立即停止发送，并向总线上发出一串干扰（ jam）信号
（连续几个字节全 1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始侦听与竞争。
（ 4）已发出信息的各站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进入侦听发送阶段。转到第 1步。
CSMA/CD发送过程
IEEE 802.3,CSMA/CD
MAC子层
MAC帧结构
现在流行的总线局域网的 MAC子层的帧结构有两种标准：一种是 IEEE 802.3标准；另一种是 DIX Ethernet V2标准。如图所示，两种帧结构都是由 5个字段组成，但是个别字段的意义存在差别。
MAC子层功能
发送数据封装。
发送介质访问管理。
接收介质访问管理。
接收数据解封。
目的地址 源地址 数据长度 数 据 FCS802.3MAC 帧字节 2或 6 2或 6 2 46～ 1500 4
以太网的标准
DIX以太网标准
1980年 DEC,Intel与 Xerox三家公司宣布了第一个 10Mbps以太网,该标准的名称由这三家公司的英文首写字母组合起来,即 DIX以太网标准,
它成为了世界上第一个开放式的,多销售商参加的局域网标准 。
DIX以太网标准有两个版本,1980年 9月发布的
1.0版本和 1982年 11月发布的 2.0版本 。
总线网组网方式
（ IEEE 802.3 规范）
IEEE 802.3标准是采用 1-坚持 CSMA/CD算法的局域网不同标准
10Base5 -- 粗缆 Ethernet
10Base2 -- 细缆 Ethernet
10BaseT -- 双绞线
10BaseF -- 光缆
10Broad36 -- 宽带数据率（ Mbps）
基带或宽带段最大长度（百米）
10 Base 5
IEEE 802.3局域网络
IEEE 802.3标准是采用 1-坚持 CSMA/CD算法的局域网,最常用的基带 IEEE 802.3局域网有 4种,如表所示。
10Base2局域网络电缆的连接采用无源的,标准的 BNC T
型连接器,发送器装在计算机的以太网控制板上 。
对 10Base-T 局域网络,采用 HUB和众多双绞线,线的最大长度为 100m，由于这种局域网络的配线十分方便，故障检测也十分容易，所以被广泛采用，并进一步发展成速率为 100Mbps的 100Base-T。
4.3.2令牌环网络
令牌环 (Token Ring)网络是在 20世纪 70年代由 IBM首先开发出来的 。 至今 IBM仍是支持这种
LAN技术的主要厂商 。 IEEE在 IBM令牌环网络的基础上制定了 802.5规范,两者是兼容的 。 通常所说的令牌环网络是指 IBM令牌环或 IEEE 802.5规范 。
令牌环的网络结构逻辑拓扑 物理拓扑令牌环的工作原理令牌循环传递节点捕获令牌后才能传送数据优先级决定节点能否捕获令牌同一时间只能有一帧在环中运行令牌环介质访问方法
A给 C
发送数据
C收到后将数据复制下来，
并做标记
A产生一个新的令牌令牌环网的网络结构
MAU：多站接入单元（令牌环集线器）
令牌环网的特点及适用环境无冲突高负载下也特别稳定和有效在同样的 LAN中增加工作站的数量对令牌环的影响没有以太网的影响大价格较为昂贵电气电子工程师协会（ IEEE） 802,4
委员会已经定义了令牌总线标准是宽带网络标准。令牌总线网络通过总线拓扑结构，
使用 75欧姆 CATV同轴电缆构造。 802,4标准的宽带特性，支持在不同的信道上同时进行传输。宽带电缆有较长的传输能力，
传输率可达 10Mbps。
4.3.3 令牌总线网
Token Bus NetWork
IEEE802.4标准和令牌总线网令牌总线网的工作原理：从物理上看，
所有站点都挂到一根总线上。但在逻辑上，
所有工作的站点都被组织在一个逻辑环内。
和令牌环不同之处是总线网中的令牌需要携带地址。并且操作比较复杂。
令牌总线这种方式和 CSMA/CD方式一样,采用总线网络拓扑,但不同的是网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环 。 每个工作站在环中均有一个指定逻辑位置,末站的后站就是首站 （ 即首尾相连 ）,每站都了解其先行站和后继站的地址,总线上各站的物理位置与逻辑位置无关,如图所示 。
局域网的 IEEE 802系列标准三种局域网的比较
802.3
– 优点
使用最为广泛；
算法简单；
站点可以在网络运行中安装；
轻负载时，延迟为 0。
– 缺点
使用模拟器件，每个站点在发送的同时要检测冲突；
最短帧长 64字节，对于短数据来讲开销太大；
无优先级，发送是非确定性的，不适合于实时工作；
电缆最长 2500米（使用中继器）；
重负载时，冲突严重。
– 优点
发送具有确定性，支持优先级，可处理短帧；
使用宽带电缆，支持多信道；
重负载时，吞吐量和效率较高。
– 缺点,
使用大量的模拟装置；
协议复杂；
轻负载时，延迟大；
很难用光纤实现。
802.4
802.5
– 优点
使用点到点连接，完全数字化；
使用线路中心，自动检测和消除电缆故障；
支持优先级，允许短帧，但受令牌持有时间限制，
不允许任意长的帧；
重负载时，吞吐量和效率较高。
– 缺点
中央监控；
轻负载时，延迟大。
使用范围分布图
802.3以太网 802.5令牌环 802.4令牌总线协议复杂性 碰撞解决较复杂 令牌和环维护复杂 最复杂访问确定性 不确定 确定 确 定支持优先级 不支持 支持 支持模拟技术 碰撞检测使用 完全数字化 大量使用数据速率 10-1000Mbps 4,16Mbps 1,5,10Mbps
通信介质 均可 均可 宽带同轴电缆可靠性 好 较好 不好轻负载时网络性能 无延迟 有延迟 有延迟重负载时网络性能 急剧下降 好安装 简单 较复杂 复杂使用广泛性 广泛 一般 不常用适用场合 中等负载情况下 重负载，要求实时 实时性要求极高,
本章小结：
了解局域网的定义,特点,分类,拓扑结构掌握局域网的体系结构掌握局域网的媒体访问控制方式
