# 局域网

### 网络的分类（根据规模分类）

* **广域网**：覆盖范围大，传输距离远，传输率低，误码率高
* **城域网**：覆盖范围介于局域网和广域网之间，几公里到几十公里
* **局域网**：
  * 范围：几米至几公里，一个或相邻的建筑物内
  * 特点：覆盖范围小，传输速率高，误码率低
  * 应用：多用于单位内部网络建设

### 局域网常用拓扑结构

* 总线型
* 星型
* 环型

![](/files/yV2NSKKyCC3tAg5SmmcH)

### 局域网体系结构

局域网的体系结构本身是一种通信的网络，只涉及 OSI 参考模型中的数据链路层和物理层，不涉及高层次的内容。

IEEE802委员会将局域网分成两个子层：MAC子层和LLC子层

* **MAC子层**：与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层中，主要用来解决多个节点如何使用共享介质的问题。
* **LLC子层**：与接入媒体无关的部分都集中在LLC。其主要功能是数据链路的建立和释放、LLC帧的封装和拆卸、差错控制、提供与高层的接口等。

![](/files/lFsYNlvs9z3zX0q5Nxod)

### 物理地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址或 MAC 地址，是在数据链路层使用的地址。MAC 地址共48比特，6字节。前三个字节代表的是生产厂商的编号，后三个字节代表的是网卡的编号。

MAC 地址经常表示为12个16进制数，每两个十六进制数之间用冒号隔开

![MAC地址示例](/files/9M61b6a0robPbDXpde55)

### 物理地址的使用

数据链路层中数据是以数据帧（frame）为单位进行传输的。封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧，确定了帧的界限。

![](/files/gQMXGRPYe12HF25xzL1d)

数据帧首部的源地址和目的地址就是用MAC地址来表示的

![](/files/YiDYo9ewgXp1kEP3iQ94)

发送数据帧时，帧首部写入目的主机的MAC地址

收到数据帧后，首先检查帧首部的目的MAC地址，如果是发给自己的，就接收数据帧，否则就丢弃

![](/files/JLy1Ehjq3hq48N0wKu17)

### CSMA/CD协议

目前局域网采用的最通用的通信协议标准是以太网（Ethernet）技术

最初的以太网是一个总线型的网络，任何一个主机发出的信号，都能被网络中其他所有的主机收到

以太网需要解决的问题：

* 寻址问题：如何在广播式的网络完成一对一通信
  * （MAC地址）
* 冲突问题：两台主机同时使用网络会发生冲突
  * （CSMA/CD协议）

以太网使用载波监听 / 多路访问 / 冲突检测协议（CSMMA/CD）来解决总线使用权的问题，处理网络中产生的冲突问题

* 多路访问：网络中的每个节点都能访问总线，通过总线发送数据
* 载波监听：在发送数据前，节点需要先“听”一下总线上是否有数据信号，如果检测到有数据信号，节点便等待直到总线空闲。如果“听”到总线没有数据信号，那么节点就将数据帧发送出去
* 冲突检测：在发送数据帧的同时，还需要继续监听总线，检测是否发生了冲突。如果检测到了冲突，就马上停止数据发送。等待一个随机的时间后，再次发送

**为什么需要“冲突检测”？**

* 当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的
* A向B发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到B
* B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧（因为这时B的载波监听检测不到A所发送的信息），则必然要在某个时间和A发送的帧发送碰撞

![](/files/lBYnPUzlRpjycwAoNhV2)

![](/files/5iKUblgRRZmc7DpBv6D7)

**冲突带来的问题**

* 碰撞的结果是两个帧都变得无用（冲突使得信号相互叠加，使得原来的信号被破坏），而且这些无用的数据浪费了网络资源
* 节点在检测到冲突的时候，就马上停止数据发送。但是之前已经发送的数据还是会被接收方收到，而且是不完整的数据。所以接收方需要知道会否曾经发生冲突，收到的数据是否完整

![](/files/yhYAyBAcCYTXddb3dYI1)

**争用期（解决不完整数据问题）**

从开始发送数据，到检测到冲突，这段时间是不确定的，它的最大值成为争用期。如果在争用期内没有检测到冲突，以后也不会有冲突产生了

在以太网中，争用期 = 2倍总线长度 / 信号的传播速度

**最短帧长（解决不完整数据问题）**

以太网取 5.12 μs 为争用期的长度。对于 10Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即64字节。以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。

（10 Mb/s \* 5.12 μs = 512 bit）

以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://network.yunwei361.com/ju-yu-wang.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.