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计算机网络根据范围可以分为四类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、互联网（internet）。其中，局域网与广域网的区别辨析以及本身的概念都非常重要。

局域网覆盖的网络体系结构为物理层和数据链路层，广域网还覆盖了网络层。

局域网普遍采用多点接入技术，广域网中采用的是点对点、端到端，通过某一链路相连的模式。

局域网强调数据传输，广域网强调资源共享。广域网数据传输快，但由于距离远，传输时延长。

 

局域网

局域网是指在某一区城内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。

1、覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。

2、使用专门铺设的传输介质(双纹线、同轴电缆)进行联网，数据传输速率高（10Mb/s~10Gb/s）。

3、通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。

4、各站为平等关系，共享传输信道。

5、多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。

 

拓扑结构

1、星型

中心节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多只需两步，传输速度快，并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。

但这种网络系统，网络可靠性低，网络共享能力差，有单点故障问题。

2、总线型★（使用CSMA/CD、令牌总线）

网络可靠性高、网络节点间响应速度快、共享资源能力强、设备投入量少、成本低、安装使用方便，当某个工作站节点出现故障时，对整个网络系统影响小。

3、环形（使用令牌环）

系统中通信设备和线路比较节省。

有单点故障问题由于环路是封闭的，所以不便于扩充，系统响应延时长，且信息传输效率相对较低。

4、树型（使用CSMA/CD、令牌总线）

易于拓展，易于隔离故障。

也容易有单点故障。

 

令牌环网

物理星形，逻辑环形，不常用。完全消除碰撞。适用于负载较重、通信量较大的网络中。

令牌环网的媒体接入控制机制采用的是分布式控制模式的循环方法。在令牌环网中有一个令牌沿着环形总线在入网结点计算机间依次传递，令牌实际上是一个特殊格式的 MAC控制帧，本身并不包含信息，仅控制信道的使用，确保在同时刻只有一个结点能够独占信道。站点只有取得令牌后才能发送数据帧，因此令牌环网不会发生碰撞。由于令牌在网环上是按顺序依次传递的，因此对所有入网计算机而言，访问权是公平的。

令牌环网中令牌和数据的传递过程如下：

1、当网络空闲时，环路中只有令牌帧在循环传递。

2、令牌传递到有数据要发送的站点处，该站点就修改令牌中的一个标志位，并在令牌中附加自己需要传输的数据，这样就将令牌变成了一个数据啊，然后将这个数据帧发送出去。

3、数据帧沿着环路传输，接收到的站点一边转发数据，一边查看帧的目的地址。如果目的地址和自己的地址相同，接收站就复制该数据帧以便进一步处理。

4、数据帧沿着环路传输，直到到达该帧的源站点，源站点接收到自己发出去的数据帧便不再进行转发。同时，发送方可以通过检验返回的数据帧以查看数据传输过程中是否有错，若有错，则重传该帧。

5、源站点传送完数据以后，重新产生一个令牌， 并将令牌传递给下一个站点，以交出对媒体的访问权限。
 

以太网

以太网是应用最为广泛的局域网，在局域网各种技术中占统治性地位，物理星型，逻辑总线型。使用CSMA/CD。它包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。（以太网有两个标准：DIX Ethernet V2 和 IEEE 802.3。）

以太网提供无连接、不可靠的服务。

无连接：发送方和接收方之间无“握手过程”。

不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。

扩展：无差错接收与可靠传输的区别——

无差错接收：确保发来的帧全是对的，只要有问题全部丢弃。

可靠传输：确保发来的帧全部接收，其他问题都由传输层解决。

以太网MAC帧（V2）：

上图来自王道论坛，侵删。

MAC帧加头加尾，数据字段有上下限（46~1500B）。

与IEEE 802.3的区别：

1、第三个字段是长度/类型；

2、当长度/类型字段值小于0x0600时，数据字段必须装入LLC子层。

补充：IEEE 802.3规定，不使用中继器的同轴电缆（粗缆）不能超过500m。

 

高速以太网

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T 采用的是无屏蔽双绞线（UTP），传输速率是10Mb/s。

扩展：10M的以太网知道三种即可，10BASE-5（粗缆500m），10BASE-2（细缆200m），10BASE-T（双绞线100m），前面两种都是同轴电缆，最后一种是双绞线。同时可以看出，双绞线是在同轴电缆之后得到普及的。它们都是标准以太网。

速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网。

1、100BASE-T以太网（快速以太网）

在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。

补充：它采用保持最短帧长不变而将最大电缆长度减到100m的方法提高速度。

2、吉比特以太网

在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。

3、10吉比特以太网

在光纤上传送10Gb/s信号。只支持全双工，无争用问题。

 

WLAN

无线局域网采用IEEE802.11标准，wifi就是无线局域网的一种应用。使用CSMA/CA而非CD，因为传输过程中不需要侦听。

802.11 MAC帧头：

上图来自王道论坛，侵删。

源地址SA：发送主机的mac地址（1）

目的地址DA：接收主机的mac地址（2）

发送端TA：发送主机所在基站的mac地址（AP1）

接收端RA：接收主机所在基站的mac地址（AP2）

上图来自王道论坛，侵删。四种最好都要记住，408有一年考了第二种。

1、有固定基础设施无线局域网

上图来自王道论坛，侵删。

2、无固定基础设施的无线局域网自组织网络

上图来自王道论坛，侵删。

 

VLAN

虚拟局域网（VLAN）最简单的一种，就是将支持VLAN划分的交换机上多个端口进行分组，可以在一个物理LAN架构上配置、定义多个VLAN，就像多个虚拟交换机一样运行。

VLAN可以跨越多个交换机：

1、多线缆连接，每个线缆连接一个VLAN。

2、中继端口：在跨越多个物理交换机定义的VLAN承载帧，为多VLAN转发802.1帧容易产生歧义（必须携带VLAN ID信息），802.1q协议为经过中继 端口转发的帧增加/去除额外的首部域。

 

IEEE 802系列标准

IEEE 802.3：以太网。

IEEE 802.5：令牌环网。

IEEE 802.8：光纤技术。

IEEE 802.11：无线局域网。

 

广域网

广域网通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。

广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。

点对点数据链路控制由一个发送端，一个接收端，一条链路组成。无需介质访问控制，无需明确的MAC寻址。常见的点对点数据链路控制协议有HDLC（High Level Data Link Control）和PPP（Point-to-Point Protocol）。

补充：广域网与局域网最大的区别不是区域范围，而是体系结构：广域网涉及物理层、数据链路层、网络层。

PPP协议

点对点协议PPP（Point to Point Protocol）是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。只支持全双工链路。

数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“字节填充法”在数据部分遇到与帧定界符一样的符号时插入一个转义字符。

1、一个将IP数据报封装到串行链路(同步串行/异步串行)的方法。

2、链路控制协议LCP：建立并维护数据链路连接，目的是身份验证。（物理链路）

3、网络控制协议NCP：PPP可支持多种网络层协议，每个不同的网络层协议都要一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。（逻辑链路）

PPP协议的工作过程：

首先，设备之间没有链路连接。我们先在宽带连接中输入账号密码，创造物理链路。此时LCP协议发挥作用，将物理链路进一步变成LCP链路。NCP协议介入，进行配置协商，主机连上网实现数据通信。

上图来自王道论坛，侵删。

PPP帧格式：

上图来自王道论坛，侵删。

PPT协议是面向字节的一种协议。

 

HDLC协议

高级数据链路控制，是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议，它是由国际标准化组织ISO开发的。实际上很少应用。所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重份，传输可靠性高。采用全双工通信。

数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现。

HDLC有三种站：主站、从站、复合站。

1、主站的主要功能是发送命令（包括数据信息）帧、接收响应帧，并负责对整个链路的控制系统的初启、流程的控制、差错检测或恢复等。

2、从站的主要功能是接收由主站发来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站参与差错恢复等链路控制。

3、复合站的主要功能是既能发送，又能接收命令帧和响应帧，并且负责整个链路的控制。

因此，可以实现三种数据操作方式：

1、正常响应方式：从站发送数据需要得到主站同意。（√）

2、异步平衡方式：每一个复合站都可以实现对其他站的数据传输。

3、异步响应方式：从站无需得到主站允许即可发送。

HDLC帧格式：

上图来自王道论坛，侵删。知道信息帧、监督帧和无编号帧的名称即可。

 

扩展：PPP协议& HDLC协议异同点——

HDLC、PPP只支持全双工链路，都可以实现透明传输，都可以实现差错检测，但不纠正差错。

思科的HDLC是私有的，PPP才是公用的标准。

PPP使用特殊的字符填充法，HDLC使用比特填充法。

PPP为了简单，无序号和确认机制（不可靠），HDLC则反之。