局域网

• 802.1：体系结构与网际互连。
• 802.2：逻辑链路控制 (LLC) 子层。
• 802.3：以太网 MAC 子层与物理层。
• 802.11：无线局域网标准。

局域网关键技术（三要素） 重点

1. 网络拓扑：总线型、星型、环型、树型。
2. 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线电。
3. 介质访问控制 (MAC)：CSMA/CD、Token Ring、Token Bus。

以太网

标准

• DIX Ethernet V2：最早的以太网规约。
• IEEE 802.3：与之有细微差别，通常统称为以太网。

MAC 层特性

• 采用 CSMA-CD。
• MAC 地址：48 位，全球唯一。
• 以太网帧格式：
  • 目的地址 (6B) + 源地址 (6B) + 类型 (2B) + 数据 (46-1500B) + FCS (4B)。
  • 最短帧长 64 字节。若数据不足 46 字节需填充。 重点

退避算法

采用二进制指数类型退避算法。

• 基本退避时间 = 争用期 $2au$。
• $k=min(ext重传次数,10)$。
• 从 $[0,1,extdots,2^k-1]$ 随机选择 $r$，时延为 $rimes2au$。
• 重传 16 次失败后报错。

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无线局域网

标准与架构

• IEEE 802.11。
• 基础设施模式：通过接入点 (AP) 连接有线网络。基本服务集 (BSS) $\to$ 扩展服务集 (ESS)。
• 自组网络 (Ad Hoc)：无固定基站，节点平等、动态组网。

MAC 层协议：CSMA/CA 重点

由于无法实现全双工（边发边听）以及隐蔽站问题，无线局域网采用 CSMA/CA。

关键机制

1. 帧间间隔 (IFS)：
   • SIFS (短)：ACK, CTS 等最高优先级帧。
   • DIFS (分布)：发送数据帧前需等待的时长。
2. 预约信道：通过 RTS/CTS 控制帧进行物理信道预约。
3. 退避机制：信道忙态转空闲时执行退避。

隐蔽站与暴露站问题

• 隐蔽站：A 和 C 同时向 B 发送，A 和 C 互不察觉导致冲突。
• 暴露站：B 向 A 发送，C 想向 D 发送，C 监听到 B 的信号不敢发送（实际上不冲突）。

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令牌环网

原理 (IEEE 802.5)

• 采用令牌 (Token) 控制发送权。
• 令牌是一个特殊帧，在环路中循环。持有令牌的站点才能发送数据帧。
• 数据帧由发送站回收，并释放一个空令牌。

特点

• 拓扑：物理上常采用星型，逻辑上是环型（干线耦合器 TCU）。
• 确定性：无碰撞，适合实时性要求的场景。
• 优先级：支持通过访问控制字段设置优先级。

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虚拟局域网

概念

VLAN 是由局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

作用 重点

• 抑制广播风暴：限制广播信息在 VLAN 内部。
• 提高安全性：不同 VLAN 之间不可直接访问。
• 简化管理：逻辑划分不受物理位置限制。

帧格式 (802.1Q)

在标准以太网帧中插入 4 字节的 VLAN 标记 (Tag)，其中包含 12 位的 VLAN ID (VID)。

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