1.1　局域网基本概念

局域网产生和发展经历了多个阶段，从理论到实践经历了一个不断的发展和完善的过程。

1.1.1　局域网概述

局域网的英文全称是“Local Area Network”，缩写为“LAN”，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。网络覆盖地理范围一般是方圆几千米以内。

局域网一般为一个组织所拥有和使用。从使用者的角度来看，一个组织内部的通信是频繁的，而且是多点同时进行的。由于共享线路，并且使用多种传输介质，如何协调和控制多个用户同时对共享线路的使用成为突出的问题。所以，局域网要解决的主要问题是多源和多目的连接管理，由此产生了多种关于传输介质的访问控制技术，这也决定了局域网的体系结构与OSI参考模型之间存在较大的差异。

概括起来，局域网具有以下特点：

（1）局域网覆盖的地理范围有限，用于企业、学校、机关等单一组织有限范围内的计算机连网，实现组织内部的资源共享。

（2）数据传输速率较高。由于传输距离较短，一般采用通信性能好的通信介质，传输可靠性好，速率可达10Mb/s～1000Mb/s，甚至10Gb/s。目前10Gb/s以太网技术已经逐步成熟。

（3）传输控制比较简单。对于共享传输线路的局域网来说，网络没有中间结点，不需要转接和路径选择。

（4）有较低的时延和误码率。由于通信介质性能较好且通信距离较短，因此局域网具有较低的时延，误码率也大大降低。

（5）可以支持多种传输介质，如双绞线、光缆等。

（6）局域网的拓扑结构简单，主要采用总线型、星形和环形结构，便于网络的控制与管理，低层协议也比较简单。

（7）能方便地共享昂贵的外部设备、软件和数据，一定程度上降低了成本。

（8）易于安装、组建和维护，便于系统的扩展和升级，各个设备的位置可灵活调整和改变。

局域网作为家庭、办公、商业最常用的网络组织形式，有着朝阳般的活力和应用前景，并已经成为人们生活中和工作中不可缺少的一部分。

近些年来，随着无线局域网（WLAN）产品迅速发展并走向成熟，许多企业为了提高员工的工作效率，均已部署无线网络。许多学校也开始实施无线网络，随着家庭计算机的普及和住房装修的高档化，家庭无线网络也是遍地开花。无线网络已经成为许多公共场所的必备基础设施。

将来局域网的发展趋势必将是有线网络和无线网络共存，无线局域网作为一种灵活的数据通信系统，在建筑物和公共区域内，是固定局域网的有效延伸和补充。

1.1.2　局域网体系结构

1980年2月美国的IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）成立了802局域网标准委员会，专门从事局域网的标准化研究工作。之后，IEEE 802委员会相继推出了一系列局域网标准，称之为IEEE 802标准系列。该标准被美国国家标准局（ANSI）接收为美国国家标准，并得到了ISO的认可，于1984年3月被ISO推为国际标准。

1.IEEE 802标准

IEEE 802标准对局域网的标准化起到了巨大的作用。目前，几乎所有著名的微机网络产品，尽管其高层软件和网络操作系统各不相同，但由于低层采用了标准协议，均可实现互连。IEEE 802局域网标准是一个标准系列，并不断地增加新的标准，它们之间的关系如图1-1所示。

现有的IEEE 802局域网标准有：

IEEE 802.1A：体系结构。

IEEE 802.1B：寻址、网间互连及网络管理。

IEEE 802.2：通用的逻辑链路控制规范。

IEEE 802.3：CSMA/CD介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.3i：10BASE-T介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.3u：100BASE-T介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.3ab：千兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范（半双工）。

IEEE 802.3z：千兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范（全双工）。

IEEE 802.3ae：万兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.4：Token-Bus介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.5：Token-Ring介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.6：面向城域网（MAN）的分布式队列双总线（DQDB）访问方法和物理层技术规范。

IEEE 802.7：宽带局域网的推荐实践。

IEEE 802.8：光纤局域网/城域网的推荐实践。

IEEE 802.9：综合服务局域网介质访问控制和物理层接口。

IEEE 802.10：可互操作局域网/城域网安全标准。

IEEE 802.11：无线网介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.12：需求优先访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.14：电缆电视（Cable-TV）访问方法和物理层技术规范。

IEEE 802.15：无线个人域网（WPAN）介质访问控制方法和物理层技术规范。

IEEE 802.16：固定宽带无线接入系统的空中接口规范。

IEEE 802标准主要规定了物理层和数据链路层两个层次，并将数据链路层分成逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个子层，如图1-2所示。

2.物理层

物理层由四个部分组成：

●物理介质；

●物理介质连接设备（PMA）或接口；

●接口电缆；

●物理收发信号（PLS）。

物理层的功能有：

●物理层定义了物理接口的机械、电气、功能和过程（同步）特性；

●提供信号的编码和解码、时钟提取、发送和接收比特流、载波检测等功能；

●指定了传输速率、基带传输或宽带传输、拓扑结构、传输介质和连接设备。

3.数据链路层

数据链路层包含了两个子层：逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）子层和介质访问控制MAC（Medium Access Control）子层。

（1）LLC层：定义了LAN公共的网络服务，服务类型有两种：面向连接的服务和不连接的服务。网络服务功能包括数据帧的封装和拆封，为高层提供网络服务的逻辑接口等。

（2）MAC层：定义了特定的介质访问控制（MAC）方法。不同类型的LAN所使用的介质访问控制方法是不同的。例如，Ethernet、Token - Ring、FDDI等LAN分别采用不同的介质访问控制方法。

LLC层为所有的局域网提供公共的服务，而每一种局域网都定义了各自的MAC层和物理层，换句话说，LLC层协议独立于各种局域网的MAC层和物理层协议。