第三章 局域网 软考网络工程师
3.1 局域网技术概论
传统的局域网是分布式广播网络
所以不需要网络层的路由功能
1、拓扑结构
①总线拓扑 总线是一种多点广播介质
②环型拓扑
③星型拓扑
ⅰ无源Hub用于光纤或同轴电缆网络
ⅱ有源Hub用于无屏蔽双绞线网络
2、LAN/MAN的IEEE802标准（我们只看考的）
①802.1研究局域网体系结构、寻址、网络互联和网络管理
②802.3 研究以太网介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范
③802.11 研究无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议以及物理层技术规范
④802.15 研究采用蓝牙技术的无线个人网
3、数据链路层的分层
①逻辑链路控制子层（LLC）提供标准的OSI数据链路层服务
②介质访问控制子层（MAC）
3.2 IEEE802标准
IEEE802.3标准（十兆以太网）
1、CSMA/CD协议（用于总线、星型以及树型）
使用硬件完成，硬件逻辑电路包含在网卡中。
①CSMA 载波监听多路访问
tips：载波监听只能减小冲突的概率，不能避免。如果，帧比较长的或两个帧发生冲突还继续发送，会浪费网络带宽。
ⅰ原理：站在发送数据之前，先监听信道上是否有别的站发送的载波信号。如果有，说明信道正在忙，否则说明信道空闲，则根据预定的策略决定。
ⅱ预定的策略：
¹若信道空闲，是否立即发送
²若信道忙，是否继续监听
ⅲ监听算法：
¹1-坚持型：只要信道空闲，就可立即发送，如果冲突，后退再试。
²非坚持型：如果信道空闲，立即发送，如果冲突，后退等待一段随机时间再试。
³P-坚持型：若信道空闲，以概率P发送，以概率（1-P）延迟一个时间单位。
②CD 冲突检测
ⅰ作用：为了改进带宽的利用率，发送站应采取边发边听的冲突检测方法。
ⅱ具体方法（我们只看考点）
¹发的时候并且接收，把接收到的与站中存储的数据进行比较
²如果没有冲突重复¹
³若比较结果不一致，说明发生了冲突，立即停止发送，并且发送一个jamming（干扰）信号，让所有的站都停止发送。
⁴发送jamming（干扰）信号后，等待一段随机时间，试着发送。
tips：好处在于，浪费带宽的时间减少到检测冲突的时间。
2、最小帧长
①原理：发送时间≥传送时间+确认时间
②公式推理：L/R=2d/v→Lmin=2d/v*R
3、二进制指数后退算法（后一次退避的时间不一定比前一次的长）
ⅰ计算过程：
k=min[n,10] n是连续冲突次数
等待时间=基避时间*[0,(2^k)-1]
再次冲突的概率=1/min[n，10]
tips：n增加到某一个最大值就停止发送
4、帧长（以太网帧）格式
tips：单位是字节数
①7 前导字段10101010
②1 帧起始符10101011
上面的不计入帧长
--------------------
③2/6（一般6）目标mac
④2/6（一般6）源mac
⑤2 长度
⑥0-1500 数据
⑦0-46 补充
⑧4 校验和
以太网报头：14B 以太网尾部：4B
5、帧长
①最短 64（6 6 2 0 46 4 ）η=46/64
最长 1518 （6 6 2 1500 0 4）η=1500/1518
②自顶向下封装怎么减
TCP报头：20B UDP报头：8B IP报头部：20B
6、物理层规范802.3的属性：（我们讨论信号类型）
例子：100Base-T 100→100Mbps Base→基带传输 T→双绞线
①Ethernet、10Base5、10Base2、1Base5、1-Base-T、10Base-T、10Base-F：基带曼码
②10Broad36：宽带DPSK
IEEE802.3u标准（百兆以太网）
使用4B5B η=80%
1、100Base-T
传输介质：两对5类UTP 两对STP
2、100Base-T4
传输介质：四对3类UTP
3、100Base-T2
传输介质：两对3类UTP
IEEE802.3ab/e标准（千兆以太网）
使用4B5B 8B10B η=80%
1、标准 IEEE802.3ab
①名称：1000-Base-T 电缆：四对UTP
特点：五类UTP，8B10B编码（也可以是4D-PAM5）
2、标准 IEEE802.3z
①名称1000-Base-SX 电缆：多模光纤
②名称1000-Base-LX 电缆：单/多模光纤
③名称1000-Base-CX 电缆：两对UTP
tips：
千兆以太网速度助记Z＞L＞S＞T＞S
IEEE802.ae标准（万兆以太网）
1、特点：基于点到点线路，不再共享带宽，没有冲突检测。
2、IEEE802.ae标准（我们只看考点）
①10GBase-S
62.5微米的多模光纤 最大段长65m
②10GBase-E（Extended）
单模光纤 最大段长40km
3.3虚拟局域网
1、每一个VLAN都是一个逻辑网络
2、跨VLAN通信必须经过三层设备
3、VLAN可以控制广播风暴/减少冲突域
4、冲突域（二/三层设备可以隔离）
①一个中继器/集线器视为一个冲突域
②网桥/交换机的一口视为一个冲突域
5、广播域（三层设备可以隔离）
①一个交换机视为一个广播域
②路由器的一口视为一个广播域
6、交换机WLAN的划分
①静态划分：基于端口
②动态划分：基于MAC地址、基于策略、基于网络层协议、基于网络层地址
7、WLAN中接口类型（802.1q）UDP封装
只用1-4094（组成：优先级＋VID）4B
tips：802.1q 0-4095（0/4095保留）
①Access 下接不信任设备（终端）跑单个VLAN的数据
②Trunk Sw和Sw相连 Ro与Ro相连 跑多个VLAN的数据
③Hybrid 包含Access和Trunk属性
④QinQ 双层标签 一般用于运营商城域网
8、VXLAN 我们用500,4500
9、port-isolate enable ：同VLAN下二层隔离
3.4 STP
1、广播风暴现象：网络卡、接口指示灯不断闪烁、CPU使用率高、CLI卡顿、远程管理卡或登录不上
2、IEEE802.1d标准是基于STP算法的 收敛30-50秒
tips：BPDU 两秒钟发一次
3、BID组成：优先级（2B） MAC地址（6B）
4、802.1w RSTP 6秒快速收敛
5、802.1s MSTP 多个VLAN负载均衡
6、开销：开销与端口带宽成反比
①10M 开销100 ②100M开销10
7、STP选举
①RB：选优先级（MAC小的）
②RB上的端口都是D
③RB上D对面的一般都是R（开销一样的话）
tips：R是非RB的端口到RB最近的端口
④A的选举在于看谁大（参见①）