05-計算機網(wǎng)絡-第五章-局域網(wǎng)-課件

第5章局域網(wǎng)局域網(wǎng)概述5.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.2以太網(wǎng)的MAC層5.3高速以太網(wǎng)5.5擴展的局域網(wǎng)5.4無線局域網(wǎng)5.65.1局域網(wǎng)概述

局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。 局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點。

（1）能方便地共享昂貴的外部設備、主機以及軟件、數(shù)據(jù)。從一個站點可訪問全網(wǎng)。（2）便于系統(tǒng)的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調(diào)整和改變。（3）提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。

圖5-1(a)是星形網(wǎng)。由于集線器(hub)的出現(xiàn)和雙絞線大量用于局域網(wǎng)中，星形以太網(wǎng)以及多級星形結構的以太網(wǎng)獲得了非常廣泛的應用。圖5-1(b)是環(huán)形網(wǎng)，最典型的就是令牌環(huán)形網(wǎng)(tokenring)，簡稱為令牌環(huán)。圖5-1(c)為總線網(wǎng)，各站直接連在總線上?？偩€網(wǎng)可使用兩種協(xié)議。一種是傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用的CSMA/CD，另一種是令牌傳遞總線網(wǎng)。圖5-1(d)是樹形網(wǎng)，它是總線網(wǎng)的變型。圖5-1局域網(wǎng)的拓撲

媒體共享技術可分為如下兩大類：

（1）靜態(tài)劃分信道 這種劃分信道的方法不夠靈活，不適合于局域網(wǎng)和某些廣播信道的網(wǎng)絡使用。

（2）動態(tài)媒體接入控制

它又稱為多點接入(multipleaccess)，其特點是信道并非在用戶通信時固定分配給用戶。這里又分為以下兩類：

·隨機接入，隨機接入的特點是所有的用戶可隨機地發(fā)送信息。

·受控接入，受控接入的特點是用戶不能隨機地發(fā)送信息而必須服從一定的控制。5.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)

“傳統(tǒng)以太網(wǎng)”表示最早進入市場的10Mbit/s速率的以太網(wǎng)。

5.2.1以太網(wǎng)的工作原理

1．以太網(wǎng)的兩個標準

局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層，即邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層和媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。與接入到傳輸媒體有關的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對LLC子層來說是都透明的，如圖5-2所示。圖5-2局域網(wǎng)對LLC子層是透明的

本章在介紹以太網(wǎng)時一般都不考慮LLC子層。這樣對以太網(wǎng)工作原理的討論會更加簡潔。

2．適配器的作用計算機與外界局域網(wǎng)的連接是通過通信適配器(adapter)。適配器本來是在主機箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡接口板（或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡）。這種接口板又稱為網(wǎng)絡接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)或“網(wǎng)卡”。

適配器和計算機之間的通信則是通過計算機主板上的I/O總線以并行傳輸方式進行的。

圖5-3計算機通過適配器和局域網(wǎng)進行通信

3．CSMA/CD協(xié)議 以太網(wǎng)將許多計算機都連接到一根總線上。當初認為這樣的連接方法既簡單又可靠?？偩€的特點是：當一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的所有計算機都能檢測到這個數(shù)據(jù)。這種通信方式是廣播通信。但我們并不總是希望使用廣播通信。為了在總線上實現(xiàn)一對一的通信，可以使每一臺計算機擁有一個與其他計算機都不同的地址。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，在幀的首部寫明接收站的地址?，F(xiàn)在的電子技術可以很容易地做到：僅當數(shù)據(jù)幀中的目的地址與計算機的地址一致時，該計算機才能接收這個數(shù)據(jù)幀。計算機對不是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀，則一律不接收。

為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種方法。第一，采用無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認信息。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質量很好，因信道質量而產(chǎn)生差錯的概率是很小的。因此，以太網(wǎng)提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議CSMA/CD，它是載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)的縮寫。下面是CSMA/CD協(xié)議的要點。

“多點接入” “載波監(jiān)聽” “碰撞檢測”

因為電磁波在總線上總是以有限的速率傳播的。因此當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非是空閑的。如圖5-4所示的例子可以說明這種情況。圖5-4傳播時延對載波監(jiān)聽的影響

顯然，在使用CSMA/CD協(xié)議時，一個站不可能同時進行發(fā)送和接收。因此使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。

每一個站在自己發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。以太網(wǎng)的這一特點稱為發(fā)送的不確定性。

4．爭用期

以太網(wǎng)的端到端往返時延2稱為爭用期(contentionperiod)。爭用期又稱為碰撞窗口(collisionwindow)。

為了使每個站都能盡可能早地知道是否發(fā)生了碰撞，以太網(wǎng)還采取一種叫做強化碰撞的措施。這就是當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞如圖5-5所示。圖5-5人為干擾信號的加入

5.2.2使用集線器的星型拓撲傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用細同軸電纜，最后發(fā)展為使用雙絞線。這種以太網(wǎng)采用星型拓撲，在星型的中心則增加了一種可靠性非常高的設備，叫做集線器(hub)，如圖5-6所示。

圖5-6使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)雙絞線以太網(wǎng)總是和集線器配合使用的。每個站需要用兩對無屏蔽雙絞線（放在一根電纜內(nèi)），分別用于發(fā)送和接收。雙絞線的兩端使用RJ-45插頭。

由于集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此，集線器的可靠性就大大提高了。1990年IEEE制定出星型以太網(wǎng)10BASE-T的標準802.3i?！?0”代表10

Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，BASE表示連接線上的信號是基帶信號，T代表雙絞線。實踐證明，這比使用具有大量機械接頭的無源電纜要可靠得多。由于使用雙絞線電纜的以太網(wǎng)價格便宜且使用方便，因此，粗纜和細纜以太網(wǎng)現(xiàn)在都已成為歷史，并已從市場上消失了。但10BASE-T以太網(wǎng)的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過100

m。這種10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎。 使雙絞線能夠傳送高速數(shù)據(jù)的主要措施是把雙絞線的絞合度做得非常精確。這樣不僅可使特性阻抗均勻以減少失真，而且大大減少了電磁波輻射和無線電頻率的干擾。在多對雙絞線的電纜中，還要使用更加復雜的絞合方法。 集線器有如下一些特點。（1）從表面上看，使用集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個星型網(wǎng)，但由于集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此，整個系統(tǒng)仍像一個傳統(tǒng)以太網(wǎng)那樣運行。

也就是說，使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，使用的還是CSMA/CD協(xié)議（更具體些，是各站中的適配器執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議）。

網(wǎng)絡中的各站必須競爭對傳輸媒體的控制，并且在一個特定時間至多只有一個站能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，這種10BASE-T以太網(wǎng)又稱為星型總線(star-shapedbus)或盒中總線(businabox)。

（2）一個集線器有許多端口，一個集線器很像一個多端口的轉發(fā)器。

（3）集線器工作在物理層，它的每個端口都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。當集線器的某個端口接收到工作站發(fā)來的比特時，不進行碰撞檢測，而是簡單地把這個比特向所有其他端口轉發(fā)。

若兩個端口同時有信號輸入（即發(fā)生碰撞），那么，所有的端口都收不到正確的幀。如圖5-7所示是具有3個端口的集線器的示意圖。圖5-7具有3個端口的集線器

（4）集線器采用了專門的芯片，進行自適應串音回波抵消。

5.2.3以太網(wǎng)的信道利用率下面我們討論一下以太網(wǎng)的信道利用率。假定一個10

Mbit/s以太網(wǎng)同時有10個站在工作，那么，每一個站所能發(fā)送數(shù)據(jù)的平均速率似乎應當是總數(shù)據(jù)傳輸速率的1/10（即1

Mbit/s）。其實不然，因為多個站在以太網(wǎng)上同時工作就可能會發(fā)生碰撞。當發(fā)生碰撞時，信道資源實際上是被浪費了。因此，當扣除碰撞所造成的信道損失后，以太網(wǎng)總的信道利用率并不能達到100%。圖5-8所示是以太網(wǎng)的信道被占用的情況的例子。一個站在發(fā)送幀時出現(xiàn)了碰撞。經(jīng)過一個爭用期2

后（

是以太網(wǎng)單程端到端傳播時延），可能又出現(xiàn)了碰撞。這樣經(jīng)過若干個爭用期后，一個站發(fā)送成功了。假定發(fā)送幀需要的時間是T0，它等于幀長（bit）除以發(fā)送速率（10

Mbit/s）。圖5-8以太網(wǎng)的信道的占用期我們應當注意到，成功發(fā)送一個幀需要占用信道的時間是T0+，比這個幀的發(fā)送時間要多一個單程端到端時延。這是因為當一個站發(fā)送完最后一個比特時，這個比特還要在以太網(wǎng)上傳播。如果這時有其他站發(fā)送數(shù)據(jù)，就必然產(chǎn)生碰撞。因此，必須在T0+

以后才允許其他站發(fā)送數(shù)據(jù)。從圖5-8可看出，要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小

與T0之比。在以太網(wǎng)中定義了參數(shù)a，它是以太網(wǎng)單程端到端時延與幀的發(fā)送時間T0之比：

(5-1)當a→0時，表示只要一發(fā)生碰撞，就立即可以檢測出來，并立即停止發(fā)送，因而信道資源不會被浪費。反之，參數(shù)a越大，表明爭用期所占的比例增大，這就使得信道利用率降低。因此，以太網(wǎng)的參數(shù)a的值應當盡可能小些。從(5-1)式可看出，這就要求分子

的數(shù)值要小些，分母T0的數(shù)值要大些。這就是說，當數(shù)據(jù)傳輸速率一定時，以太網(wǎng)的連線的長度受到限制（否則

的數(shù)值會太大），同時以太網(wǎng)的幀長不能太短（否則T0的值會太?。，F(xiàn)在考慮一種理想化的情況。假定以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生碰撞（這顯然已經(jīng)不是CSMA/CD而是需要使用一種特殊的調(diào)度方法），并且能夠非常有效地利用網(wǎng)絡的傳輸資源，即總線一旦空閑就有某一個站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，發(fā)送一幀占用線路的時間是T0+，而幀本身的發(fā)送時間是T0。于是我們可計算出極限信道利用率Smax為：

(5-2)

(5-2)式的意義并非表明我們可以得到這種極限信道利用率。(5-2)式指出了參數(shù)a遠小于1才能得到盡可能高的極限信道利用率。反之，若參數(shù)a遠大于1，則極限信道利用率就遠小于1，而這時實際的信道利用率就更小了。5.3以太網(wǎng)的MAC層

5.3.1MAC層的硬件地址

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。 “名字指出我們所要尋找的那個資源，地址指出那個資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_該處?！?/p>

嚴格地講，名字應當與系統(tǒng)的所在地無關。

802標準所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符?，F(xiàn)在，IEEE的登記管理委員會RAC(RegistrationAuthorityCommittee)是局域網(wǎng)全球地址的法定管理機構，它負責分配地址字段的6個字節(jié)中的前3個字節(jié)（即高位24位）。 世界上凡要生產(chǎn)局域網(wǎng)適配器的廠家都必須向IEEE購買由這3個字節(jié)構成的這個號（即地址塊），這個號的正式名稱是組織唯一標識符OUI(OrganizationallyUniqueIdentifier)，通常也叫做公司標識符(company_id)。目前的價格是1250美元買一個地址塊。例如，3Com公司生產(chǎn)的適配器的MAC地址的前3個字節(jié)是02-60-8C。地址字段中的后3個字節(jié)（即低位24位）則是由廠家自行指派，稱為擴展標識符(extendedidentifier)，只要保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復地址即可。

這里“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：

·單播(unicast)幀(一對一)，即收到的幀的MAC地址與本站的硬件地址相同。

·廣播(broadcast)幀(一對全體)，即發(fā)送給所有站點的幀(全1地址)。

·多播(multicast)幀(一對多)，即發(fā)送給一部分站點的幀。

5.3.2以太網(wǎng)V2的MAC幀格式常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標準，一種是DIXEthernetV2標準（即以太網(wǎng)V2標準），另一種是IEEE的802.3標準。圖5-9以太網(wǎng)V2的MAC幀格式 以太網(wǎng)V2的MAC幀比較簡單，由5個字段組成。前兩個字段分別為6字節(jié)長的目的地址和源地址字段。第3個字段是2字節(jié)的類型字段，第4個字段是數(shù)據(jù)字段，但它的正式名稱是MAC客戶數(shù)據(jù)字段，其長度在46～1500字節(jié)之間，最后一個字段是4字節(jié)的幀檢驗序列FCS。

IEEE802.3標準規(guī)定的MAC幀格式與上面所講的以太網(wǎng)V2MAC幀格式的區(qū)別有兩個方面。第一，802.3規(guī)定的MAC幀的第3個字段是“長度/類型”。第二，當“長度/類型”字段值小于0x0600時，數(shù)據(jù)字段必須裝入上面的LLC子層的LLC幀5.4擴展的局域網(wǎng)

5.4.1在物理層擴展局域網(wǎng)

一個學院的三個系各有一個10BASE-T局域網(wǎng)(如圖5-10(a)所示)，可通過一個主干集線器互相連接起來，成為一個更大的擴展的局域網(wǎng)(如圖5-10(b)所示)。圖5-10用多個集線器連成更大的局域網(wǎng)

5.4.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)

1．網(wǎng)橋的內(nèi)部結構圖5-11給出了一個網(wǎng)橋的內(nèi)部結構要點。最簡單的網(wǎng)橋有兩個端口（即接口）。復雜些的網(wǎng)橋可以有更多的端口。

圖5-11網(wǎng)橋的工作原理 使用網(wǎng)橋可以帶來以下好處：（1）過濾通信量。（2）擴大了物理范圍。（3）提高了可靠性。（4）可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率(如10Mbit/s和100Mbit/s以太網(wǎng))的局域網(wǎng)。 網(wǎng)橋也有不少缺點，例如：（1）由于網(wǎng)橋對接收的幀要先存儲和查找站表，然后才轉發(fā)，這就增加了時延。

2）在MAC子層并沒有流量控制功能。當網(wǎng)絡上的負荷很重時，網(wǎng)橋中的緩存的存儲空間可能不夠而發(fā)生溢出，以致產(chǎn)生幀丟失的現(xiàn)象。（3）具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時，網(wǎng)橋在轉發(fā)一個幀之前，必須修改幀的某些字段的內(nèi)容，以適合另一個MAC子層的要求。這也耗費時間，因而增加時延。

（4）網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生較大的廣播風暴。 有時在兩個網(wǎng)橋之間還可使用一段點到點鏈路。圖5-21說明了這種情況。R──中繼機制H──首部T──尾部圖5-12兩個網(wǎng)橋之間有點到點的鏈路

2．透明網(wǎng)橋

目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)。 透明網(wǎng)橋使用了一個支撐樹(spanningtree)算法，即互連在一起的網(wǎng)橋在進行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡拓撲的一個子集，在這個子集里整個連通的網(wǎng)絡中不存在回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑。

為什么要找出一個支撐樹呢？可以看圖5-13所示的簡單例子。 當互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時，支撐樹的算法可能要花費很多的時間。圖5-13網(wǎng)橋引起的兜圈子3．源路由選擇網(wǎng)橋 源路由選擇網(wǎng)橋假定了每一個站在發(fā)送幀時都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個目的站的路由，因而在發(fā)送幀時將詳細的路由信息放在幀的首部中。4．多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機

1990年問世的交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(switch)或第二層交換機(表明這種交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層)。

“交換機”并無準確的定義和明確的概念，而現(xiàn)在的很多交換機已混雜了網(wǎng)橋和路由器的功能。

以太網(wǎng)交換機實質上就是一個多端口的網(wǎng)橋。 對于普通10Mbit/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mbit/s)的N分之一。在使用以太網(wǎng)交換機時，雖然在每個端口到主機的數(shù)據(jù)率還是10Mbit/s，但由于一個用戶在通信時是獨占的，而不是和其他網(wǎng)絡用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此，對于擁有N對端口的交換機的總容量為N10Mbit/s。圖5-14所示為一個以太網(wǎng)交換擴展局域網(wǎng)的例子。圖5-14用以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng)

5.4.3虛擬局域網(wǎng) 利用以太網(wǎng)交換機可以很方便地實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN(VirtualLAN)。 虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務，而并不是一種新型局域網(wǎng)。圖5-15三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1、VLAN2和VLAN3的構成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡不會因傳播過多的廣播信息(即所謂的“廣播風暴”)而引起性能惡化。5.5高速以太網(wǎng)5.5.1100BASE-T以太網(wǎng)

100BASE-T是在雙絞線上傳送100Mbit/s基帶信號的星型拓撲以太網(wǎng)，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD協(xié)議，它又稱為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)。5.5.2吉比特以太網(wǎng)

IEEE在1997年通過了吉比特以太網(wǎng)的標準802.3z，它在1998年成為了正式標準。由于吉比特以太網(wǎng)仍使用CSMA/CD協(xié)議并與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，這就使得在局域網(wǎng)的范圍ATM更加缺乏競爭力。

吉比特以太網(wǎng)的物理層使用兩種成熟的技術：一種來自現(xiàn)有的以太網(wǎng)，另一種則是ANSI制定的光纖通道(fibrechannel)。采用成熟技術就能大大縮短吉比特以太網(wǎng)標準的開發(fā)時間。 吉比特以太網(wǎng)的物理層共有以下兩個標準。

1．1000BASE-X(802.3z標準)2．1000BASE-T(802.3ab標準)

凡發(fā)送的MAC幀長不足512字節(jié)時，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使MAC幀的發(fā)送長度增大到512字節(jié)，但這對有效載荷并無影響。

吉比特以太網(wǎng)還增加一種功能稱為分組突發(fā)(packetbursting)。這就是當很多短幀要發(fā)送時，第一個短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進行填充。但隨后的一些短幀則可一個接一個地發(fā)送，它們之間只需留有必要的幀間最小間隔即可。這樣就形成了一串分組的突發(fā)，直到達到1500字節(jié)或稍多一些為止，圖5-16是吉比特以太網(wǎng)的一種配置舉例。圖5-16吉比特以太網(wǎng)的配置舉例5.5.310吉比特以太網(wǎng)

10吉比特以太網(wǎng)并非將吉比特以太網(wǎng)的速率簡單地提高到10倍。

10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此不存在爭用問題，也不使用CSMA/CD協(xié)議。這就使得10吉比特以太網(wǎng)的傳輸距離不再受進行碰撞檢測的限制而大大提高了。 吉比特以太網(wǎng)的物理層是使用已有的光纖通道的技術，而10吉比特以太網(wǎng)的物理層則是新開發(fā)的。

10吉比特以太網(wǎng)有下述兩種不同的物理層。（1）局域網(wǎng)物理層LANPHY（2）可選的廣域網(wǎng)物理層WANPHY

由于10吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)(校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng))擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。

5.5.4以太網(wǎng)接入以太網(wǎng)接入的一個重要特點是它可以提供雙向的寬帶通信，并且可以根據(jù)用戶對帶寬的需求靈活地進行帶寬升級。以太網(wǎng)接入可以采用多種方案。5.6無線局域網(wǎng)

5.6.1無線局域網(wǎng)的組成

便攜站(portablestation)和移動站(mobilestation)表示的意思并不一樣。便攜站當然是便于移動的，但便攜站在工作時其位置是固定不變的。而移動站不僅能夠移動，而且還可以在移動的過程中進行通信。移動站一般都是使用電池供電。

1998年IEEE制定出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標準802.11。 無線局域網(wǎng)可分為兩大類。第一類是有固定基礎設施的，第二類是無固定基礎設施的。

802.11標準規(guī)定無線局域網(wǎng)的最小構件是基本服務集BSS(BasicServiceSet)。一個基本服務集BSS所覆蓋的地理范圍叫作一個基本服務區(qū)BSA(BasicServiceArea)。基本服務區(qū)BSA和無線移動通信的蜂窩小區(qū)相似。在無線局域網(wǎng)中，一個基本服務區(qū)BSA的范圍可以有幾十米的直徑。

一個基本服務集可以是孤立的，也可通過接入點AP連接到一個主干分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem)，然后再接入到另一個基本服務集，這樣就構成了一個擴展的服務集ESS，如圖5-17所示。圖5-17IEEE802.11的基本服務集BSS和擴展服務集ESS

另一類無線局域網(wǎng)是無固定基礎設施的無線局域網(wǎng)，它又叫作自組網(wǎng)絡(adhocnetwork)①。這種自組網(wǎng)絡沒有上述基本服務集中的接入點AP而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡，如圖5-18所示。移動自組網(wǎng)絡也就是移動分組無線電網(wǎng)絡。圖5-18由處于平等狀態(tài)的一些便攜機構成的自組網(wǎng)絡

移動自組網(wǎng)絡和移動IP并不相同。移動IP技術是指漫游的主機可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。漫游的主機可以直接連接到或通過無線鏈路連接到固定網(wǎng)絡上的另一個子網(wǎng)。

5.8.3802.11標準中的MAC層

無線局域網(wǎng)不能簡單地搬用CSMA/CD協(xié)議。這里主要有兩個原因：

第一，CSMA/CD協(xié)議要求一個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時還必須不間斷地檢測信道，以便發(fā)現(xiàn)是否有其他的站也在發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣才能實現(xiàn)“碰撞檢測”的功能。但在無線局域網(wǎng)的設備中要實現(xiàn)這種功能就花費過大。

第二，更重要的是，即使我們能夠實現(xiàn)碰撞檢測的功能，并且當我們在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。圖5-19所示的例子表示了無線局域網(wǎng)的特殊問題。圖5-19無線局域網(wǎng)的問題圖5-19(a)表示站A和C都想和B通信。但A和C相距較遠，彼此都接收不到對方發(fā)送的信號。當A和C檢測不到無線信號時，就都以為B是空閑的，因而都向B發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。結果B同時收到A和C發(fā)來的數(shù)據(jù)，發(fā)生了碰撞。

可見，在無線局域網(wǎng)中，在發(fā)送數(shù)據(jù)前未檢測到媒體上有信號，還不能保證在接收端能夠成功地接收到數(shù)據(jù)。這種未能檢測出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hiddenstationproblem)。

當移動站之間有障礙物時也有可能出現(xiàn)上述問題。例如，三個站A，B和C彼此距離都差不多，但A和C之間有一座山，因此，A和C都不能檢測到對方發(fā)出的信號。若A和C同時向B發(fā)送數(shù)據(jù)就會發(fā)生碰撞（但A和C并不知道），則B無法正常接收。圖5-19(b)給出了另一種情況。站B向A發(fā)送數(shù)據(jù)，而C又想和D通信。但C檢測到媒體上有信號，于是就不敢向D發(fā)送數(shù)據(jù)。其實B向A發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響C向D發(fā)送數(shù)據(jù)。這就是暴露站問題(exposedstationproblem)。在無線局域網(wǎng)中，在不發(fā)生干擾的情況下，可允許同時多個移動站進行通信。這點與總線式局域網(wǎng)有很大的差別。下面在討論CSMA/CA協(xié)議之前，我們先介紹802.11標準中的MAC層。

802.11標準設計了獨特的MAC層，如圖5-20所示。圖5-20802.11標準中的MAC層

802.11規(guī)定，所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間(繼續(xù)監(jiān)聽)才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔IFS(InterFrameSpace)。常用的