局域网
技术特性
- 传输媒体——指用于连接网络设备的介质类型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤，以及微波、红外线和激光等无线传输媒体。
- 传输技术——指借助传输媒体进行数据通信的技术，常用的有基带传输和宽带传输两种。
- 网络拓扑——指物理结构和形状。
- 媒体访问控制方法——指多台计算机对传输媒体的访问控制方法。
相关标准
IEEE 802
CSMA/CD协议
CSMA/CD协议即带冲突检测的CSMA协议。
CSMA/CD协议中，有争用、传输、空闲三种状态。
当两个侦听到信道空闲并同时开始发送数据时，就会检测到冲突。一旦检测到冲突，就立即终止冲突帧的发送，然后等待一个随机的时间后，重新尝试发送。
原理
- 载波监听
任一站要发送信息时，首先要监测总线，用来判决介质上有否其他站的发送信号。如果介质状态忙，则继续检测，直到发现介质空闲。如果检测介质为空闲，则可以立即发送。 - 多路访问（多次访问）
意思是网络上所有主机收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。 - 冲突检测
每个站在发送帧期间，同时具有检测冲突的能力。一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通报总线上各站已发生冲突。
争用期
假设有一个以同轴电缆为传输介质的总线型局域网，其上有A、B两台计算机，两者之间的电缆长度为L(m)，总线型局域网的数据传输速率C(bps)，电磁波在同轴电缆中的传播速率为v=2*108m/s。将总线上的端到端单程传播时延记为τ，
其中，τ=L/v。
总线型局域网的端到端往返时延 2τ 称为争用期，也称为冲突窗口。
最短帧的计算
最短帧长为争用期内传输的比特数：
Lmin=2τ*C
以太网MAC帧格式
| 以太网DIX v2 标准 | 字段长度(字节) | IEEE 802.3 标准 | 字段长度(字节) |
|---|---|---|---|
| 前导符字段(P) | 7 | 前导符字段(P) | 7 |
| 帧开始标志(SFD) | 1 | 帧开始标志(SFD) | 1 |
| 目的地址(DA) | 6 | 目的地址(DA) | 2 or 6 |
| 源地址(SA) | 6 | 源地址(SA) | 2 or 6 |
| 数据类型(T) | 2 | 数据长度(L) | 2 |
| 用户数据(DATA) | <=1500 | 用户数据(DATA) | <=1500 |
| 填充字段(PAD) | <=46 | 填充字段(PAD) | <=46 |
| 帧校验序列(FCS) | 4 | 帧校验序列(FCS) | 4 |
信道利用率
假设争用期长度为2τ，帧长为L bit，数据发送速率为C bit/s，帧间间隔为τ，即发送成功后要经过时间τ使信道转为空闲才发送下一帧。
假设检测到冲突后并不发送冲突加强信号。总线局域网上共有N个站，每个站发送帧的概率都是 p。帧发送时延为T0=L/C (s)。争用期平均个数为Nc。
发送一帧所需的平均时间为Tav ，则
Tav = 2τ Nc+T0+τ
一帧的发送时延为T0，所以CSMA/CD方式下局域网平均信道利用率(也称为归一化吞吐量)为：
η = T0/Tav = T0/(2τ Nc+T0+τ)
以太网级联与扩展
在物理层扩展局域网
用集线器在物理层扩展局域网，扩大了局域网覆盖的地理范围，使不同部门局域网的计算机可以相互通信。但需要注意的是，用集线器连接起来的局域网构成了一个更大的冲突域，最大总吞吐量并没有提高。
在数据链路层扩展局域网
当连接多个不同类型的局域网时，就需要在数据链路层扩展局域网，使用的设备为网桥。
网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。
网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口。
以太网交换机
转发方式及其特点
直通交换方式
不必将整个数据帧先缓存再进行处理，而是在接收数据帧的同时就立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发端口，因而提高了帧的转发速度。
缺点是不检查差错就直接将帧转发出去，因此有可能也将一些无效帧转发给其他的站。
存储转发方式
需要将帧完全接受和缓存下来，然后根据帧头部的目的MAC地址进行转发。
无碎片交换方式
实际上是直通方式的一种改进，要求交换机只有在收到64字节以后才开始以直通方式转发帧，从而避免转发发生冲突而造成的碎片帧。
高速以太网
随着技术的发展，以太网支持的数据传输速率越来越高，速率在100Mb/s及以上的以太网一般称为高速以太网，如：
- 100BASE-T以太网
- 千兆以太网
- 万兆以太网（10Gbit/s以太网）
虚拟局域网VLAN
概念
虚拟局域网（VLAN）是在现有局域网上提供的划分逻辑组的一种服务，由IEEE 802.1Q标准进行了规定。
虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。
每一个VLAN的帧都有一个不同的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。
利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网VLAN。
划分方法
通过在以大网的帧格式中插入一个称为VLAN标记的4字节标识符，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网，实现逻辑组的划分。
广域网
虚电路和数据报比较
| 特点 | 数据报服务 | 虚电路服务 |
|---|---|---|
| 思路 | 可靠通信应由用户主机来保证 | 可靠通信应由网络来保证 |
| 连接的建立 | 不需要 | 必须有 |
| 目的站地址 | 每个分组都有目的站的全地址 | 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 |
| 分组的转发 | 每个分组独立进行路由、转发 | 属于同一虚电路的所有分组均按照同一路由进行转发 |
| 当结点出故障时 | 出故障的结点可能会丢失分组，后续分组将改变路由 | 所有通过出故障结点的虚电路均不能工作 |
| 分组的顺序 | 不一定按发送顺序到达目的站 | 总是按发送顺序到达目的站 |
| 端到端的差错处理和流量控制 | 由用户主机负责 | 可以由网络负责，也可以由用户主机负责 |
广域网技术
X.25分组交换网
CCITT在上个世纪70年代制订了公用分组交换网接口的建议，即X.25标准。
遵循X.25标准设计的网络为X.25分组交换网，简称X.25网。
X.25标准制订了面向连接的虚电路服务的服务规范，主要对公用分组交换网的接口进行了定义。
帧中继
帧中继(Frame Relay)采用快速分组交换技术，是对X.25网络的改进，被称为第二代的X.25，于1992年问世。
帧中继网络提供虚电路服务，可以用来为互联网提供具有相对高速率的链路。
ATM
异步传递方式ATM(Asynchronous Transfer Mode)是建立在电路交换和分组交换的基础上的—种面向连接的快速分组交换技术。