(软考网络工程师)04局域网与城域网

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考点

• 01 局域网

  概念：单一机构所拥有的的专用计算机网络，实现多种设备互联、信息交换和资源共享。

  存在在OSI的数据链路层（逻辑链路控制子层【LLC】、介质访问控制子层【MAC】）、物理层

  数据封装示意：

  • 用户数据

  • LLC头+用户数据

  • MAC头+LLC头+用户数据+MAC尾

• 02 逻辑链路控制LLC（数据帧的格式需要了解）

  1. 目的是屏蔽不同的介质访问控制方法，以向高层（网络层）提供统一的服务和接口。LLC地址是SAP

  2. 这个标准与HDLC是兼容的，无帧校验字段，放到了MAC层，同时提供目标地址和源地址字段

• 03 介质访问控制MAC

  <u style="box-sizing: border-box;">**MAC帧最大1518（数据1500 + 其他18字节），最小64（数据0 + 填充46 + 其他18字节）字节，数据字段小于46字节，MAC子层会在数据字段的后面加入一个整字节的填充字段以保证以太网的MAC帧 不小于64字节</u>

  1. 长度表示数据实际长度，最大1500.同时还可以表示上层协议类型，1501以上的值

  2. MAC地址：采用16进制数表示，共6B（48位）。由IEEE和厂家烧制到网卡上。

     MAC帧格式

• 04 CSMA/CD协议

  载波监听多路访问/冲突检测。是分布式介质访问控制方法。（802.3标准）

  监听算法	信道空闲	信道忙时	特点
  非坚持行监听算法	立即发送	等待N，再监听	减少冲突，信道利用率降低
  1-坚持性监听算法	立即发送	继续监听	提高信道利用率，增大冲突
  P-坚持性监听算法	以概率P发送	继续监听	有效平衡，但很复杂

• 05 最小帧长计算

  作用：为了检测到冲突。

  方法：

  R：网络数据速率

  d：最大段长

  v：信号传播速度

  二进制后退指数算法（后退N帧ARQ中的滑动窗口中的二进制后退指数算法）：

  • 考虑网络负载变化

  • 后退次数和负载大小有关

  • 重发次数最大为16，然后上报高层协议

• 06 以太网

  早期的802.3局域网，10Mbps。

  交换式以太网核心部件是交换机，有一个告诉底板，插上一些插槽，插槽上有一些连接器，用于连接10M网卡的主机。如：E0/0，F0/1，G0/0/0

  E：以太网（10Mbps），F：快速以太网（100Mbps），G：吉比特以太网（1000Mbps）

• 07 快速以太网

  802.3u标准，速率可达100M，采用100Base-T/F规范。

  标准	材质	线对数	传输距离
  100Base-T2	3类UTP	2对	100m
  100Base-T4	3类UTP	4对	100m
  100Base-TX	5类UTP	2对	100m
  	STP	2对	100m
  100Base-FX	多模光纤	1对	2km（全双工）
  	单模光纤	1对	40km（全双工）

• 08 千兆以太网

  802.3z标准，速率可到1000M，兼容10M/100M以太网。

  标准	名称	传输介质	传输距离
  IEEE 802.3z	1000Base-LX	62.5um多模光纤	550m
  		50um多模光纤	550m
  		10um单模光纤	5km
  	1000Base-SX	62.5um多模光纤	275m
  		50um多模光纤	550m
  	1000Base-CX	2对STP	25m
  IEEE 802.3ab	1000Base-T	4对5类UTP	100m

• 09 万兆以太网

  802.3ae标准，速率可达万兆（10Gbps），只支持光纤，只支持全双工，不再采用CSMA/CD，可用于城域网。

• 10 虚拟局域网VLAN

  概念：根据管理功能、组织机构或应用类型，对物理网络进行分段而形成的逻辑网络，与用户的地址位置无关。

  虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点： 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性

• 11 VLAN划分

  方式：

  1. 静态分配VLAN：给予端口

  2. 动态分配VLAN：基于MAC地址（2层）、网络层IP（3层）、规划策略（高层）等

  好处：

  1. 控制网络流量，一支广播风暴

  2. 提高网络安全性，不同VLAN之间可做控制

  3. 网络管理灵活，用户可以随地接入网络

  不同VLAN之间通信：需要路由器或三层交换机

• 12 VLAN标准802.1q

  在原来的以太帧中增加了4B的控制信息，其中包含12位VLAN标识符VID。可用于4094个VLAN

  
  802.1q帧格式

• 13 VLAN两种端口

  接入端口Access：通过单个Vlan

  中继端口Trunk：通过多个Vlan

• 14 局域网互联设备

  2层网桥（生成树、源路由）、3层交换机、路由器。

  网桥要求3层以上协议相同，1、2层协议不同可互联

  2层网桥：两个局域网通信时，局域网1发送的数据通过网桥的物理层、数据链路层，在到达局域网2

• 15 生成树网桥（重要）

  又称透明网桥，IEEE802.1d标准，采用生成树算法。

  要求：了解生成树网桥的作用和实现方法。熟记生成树网桥示意图

• 16 生成树网桥步骤

  1. 确定根桥

  2. 确定根端口

  3. 确定指定桥

  4. 确定指定端口

  5. 阻塞剩余端口

  6. 形成无环网络

• 17 生成树网桥计算数据

  1. 确定根桥ID：优先级 + MAC地址，都选最小。优先级0~65535，默认32768（+-4096）。

  2. 确定根端口：优先级 + 编号，都选最小的。优先级0~255，默认128。

  3. 三小原则：优先级、MAC地址、通路费用。

• 18 生成树端口的四种状态

  阻塞-->20秒-->侦听-->15秒-->学习-->15秒-->转发

  BPDU：BPDU是运行STP的交换机之间交换的消息帧。BPDU内包含了STP所需的路径和优先级信息，STP便利用这些信息来确定根桥以及到根桥的路径。

  1. Blocking（阻塞）：接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧。

  2. Listening（侦听）：接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口。

  3. Learning（学习）：接收BPDU，学习MAC地址，不转发数据帧。

  4. Forwarding（转发）：正常转发数据帧

• 19 生成树种类和标准（重点）

  种类	简称	遵循标准
  多生成树	MSTP	-IEEE 802.1s
  快速生成树	RSTP	-IEEE 802.1w
  生成树	STP	-IEEE 802.1d
  端口认证	（基于用户）	-IEEE 802.1x

  口诀：多块生口，是s我w弟d兄x

• 20 源路由网桥

  IEEE 802.5标准

  基本思想：发送探测帧到目的节点，返回路径以后沿着路径再传送。发送帧在这条路径上就传送，不在这条路径上就发送广播，查询路径，选择最优路径再传送。

  举例：令牌环网。