局域網與城域網

前言

　　本書主要圍繞局域網與城域網領域的技術，以IEEE 802有關標準為主線，討論網絡體系結構與參考模型、IEEE 802．3／802．1l／802．16／802．17標準技術、網橋與交換式網絡等方面內容。其中主要是系統結構與各層協議，并盡可能反映最新的標準化發(fā)展?！　∽詮?0世紀80年代局域網開始流行以來，其技術和應用領域已經有了重大發(fā)展，而進入21世紀以來的變化尤為深刻，基于局域網發(fā)展起來的局域網與城域網正在成為信息化發(fā)展的最重要的基礎支撐。但是，全面涵蓋這一領域的教材遠不能反映進入2l世紀以來在這一領域的深刻變化?！　”緯木帉懸鈭D是較為全面地討論最新的局域網與城域網技術。　　·面向21世紀的網絡：進入21世紀以來，以802網絡為代表的局域網與城域網技術已經全面轉變?yōu)椤盎诜纸M”的網絡；揚棄了以LLC為中心的體系結構而轉向與IP天然匹配的MAC直接承載架構；鏈路級不再受限于共享介質而是可以提供鏈路級的QoS與安全性。系統級的全面改造使得802網絡可以匹配IP技術，成為信息化發(fā)展的最重要的基礎支撐。討論分析這些進入新世紀的技術特征是本書的一個主要目標。　　·涵蓋全面的網絡：當今的802網絡技術已經走出了“局域”的區(qū)域限制，已經從局域網延伸到了城域網與接入網，并正在進軍廣域網領域；802網絡也開始跳出專用網絡，正在發(fā)展成電信級的公用網絡?？绯鼍钟蚓W的區(qū)限討論問題，是本書的一個宗旨?！　　藴始捌溲葸M：在網絡通信領域，標準起著越來越重要的作用，甚至是決定性的作用。本書強化對技術標準及其演進的介紹，通過對標準演進的審視可以提高對技術興替的認識。在研究學習的早期接觸標準也有利于進一步的深入研究?！　　ぁ∫约軜嫗橹行模罕緯种匾曈懻摼W絡的系統結構，以系統架構與參考模型為中心組織內容，可以使紛繁的協議與技術得以條理清晰、便于理解。在網絡技術學習中，抓住系統結構這個中心方可“綱舉目張”?！　f議是網絡之本：網絡協議是網絡的靈魂，是技術的核心。協議討論是本書的重要內容。　　基本原理：網絡的關鍵技術眾多，但有一些基本原理會在多處反復出現。不管是總體技術、協議技術還是底層的物理技術，都是如此。本書在討論中注重基本原理的重復、對比與解釋，力求加深基本原理的理解與靈活運用?！　”緯膬热菘梢苑譃橐韵?個部分。　　第1部分——背景與基礎。介紹局域網的產生與興起，網絡拓撲概要與傳輸介質?！　〉?部分——網絡體系結構。從著名的OSI體系結構出發(fā)引入802體系結構。體系結構是統率網絡的整體綱領，后繼的LLC討論可以認為是OSI體系結構的一個范例?！　〉?部分——各種“物理網絡”標準。討論內容包括有線網絡（以太網與彈性分組環(huán)）和無線網絡（無線局域網與無線城域網），這部分內容占了本書的最大篇幅。　　第4部分——局域網與城域網中的交換技術。包括網橋、交換式局域網和虛擬局域網。這部分內容緊跟在以太網之后，便于后繼章節(jié)使用交換網絡與虛擬網絡的概念。

內容概要

　　本書較為全面地介紹局域網與城域網技術。全書包括四部分內容：背景與基礎，包括網絡拓撲與傳輸介質；網絡體系結構，包括從OSI體系結構到802網絡模型，以及對LLC的討論；物理網絡規(guī)范，包括局域網絡802.3與802.11，以及城域網絡802.17與802.16；網絡交換技術，包括網橋、交換式局域網與虛擬局域網?！　”緯η笕娴胤从尺M入21世紀以來的局域網與城域網技術，注重基本概念與系統架構，根據最新標準介紹日新月異的技術，重點討論網絡的協議技術。　　本書可作為網絡工程、通信工程及相關專業(yè)的高年級學生或研究生的專業(yè)課教材。對準備進一步加強網絡通信領域專業(yè)基礎的高校教師、科研人員和工程技術人員，也有較高的參考價值。

書籍目錄

第1章　緒論1.1　引言1.2　局域網與城域網的發(fā)展1.2.1　局域網的發(fā)展簡史1.2.2　局域網的技術變遷1.2.3　當前的局域網1.2.4　城域網的發(fā)展1.3　局域網的基本結構1.3.1　園區(qū)級網絡1.3.2　數據中心網絡1.3.3　互聯網中的局域網1.3.4　局域網拓撲結構的演進1.4　局域網的定義1.4.1　局域網的總體標準1.4.2　局域網的定義1.5　局域網的標準化1.5.1　為什么要學習標準1.5.2　局域網領域的標準化機構1.5.3　IEEE 802委員會1.5.4　IEEE 802標準1.5.5　IEEE 802標準族1.6　全書內容概要小結思考題第2章　網絡拓撲與傳輸介質2.1　網絡拓撲2.1.1　概述2.1.2　總線拓撲2.1.3　星型拓撲2.1.4　環(huán)型拓撲2.1.5　網狀拓撲2.1.6　輪輻狀拓撲2.1.7　層次性拓撲2.2　傳輸介質概述2.3　香農信道容量定理2.4　雙絞線2.4.1　雙絞線的發(fā)展2.4.2　基本結構與系統構成2.4.3　屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線2.4.4　雙絞線的類別2.5　光纖2.5.1　光纖傳輸的基本概念2.5.2　單模光纖與多模光纖2.5.3　光纜2.5.4　光纖傳輸系統2.6　無線介質2.7　結構化布線系統2.7.1　系統形成與發(fā)展2.7.2　布線系統標準2.7.3　布線系統概要2.7.4　ISO 11801標準2.7.5　TIA 568與ISO 11801的比較小結思考題第3章　協議體系結構3.1　引言3.2　OSI協議體系結構3.2.1　OSI基本模型要點3.2.2　七層模型3.2.3　服務與協議3.2.4　數據單元3.2.5　逐層封裝3.3　802協議體系結構3.3.1　802協議族3.3.2　802參考模型3.3.3　802實現模型3.3.4　端系統與中繼系統3.4　邏輯鏈路控制子層概要3.5　介質訪問控制子層概要3.5.1　概述3.5.2　介質訪問控制技術3.5.3　介質訪問控制地址3.5.4　關于介質訪問控制地址的討論3.6　物理層概要3.7　802標準體系的演變3.7.1　邏輯鏈路控制的中心地位3.7.2　邏輯鏈路控制中心地位的弊端3.7.3　802系統體系的演進小結思考題第4章　邏輯鏈路控制4.1　引言4.2　邏輯鏈路控制的標準化4.2.1　IEEE 802.2標準4.2.2　關于通信模式4.2.3　高級數據鏈路控制規(guī)程標準簡介4.3　邏輯鏈路控制服務4.3.1　邏輯鏈路控制服務概述4.3.2　邏輯鏈路控制提供的服務4.3.3　邏輯鏈路控制使用的服務4.4　邏輯鏈路控制規(guī)程的類型與等級4.4.1　邏輯鏈路控制規(guī)程類型4.4.2　邏輯鏈路控制規(guī)程等級4.5　LLC PDU結構與規(guī)程元素4.5.1　LLC PDU結構4.5.2　邏輯鏈路控制規(guī)程元素4.6　規(guī)程描述4.6.1　規(guī)程類型1描述4.6.2　規(guī)程類型2描述4.6.3　規(guī)程類型3描述4.7　邏輯鏈路控制典型應用4.7.1　邏輯鏈路控制的傳統應用4.7.2　邏輯鏈路控制正在淡出應用中心地位小結思考題第5章　以太網5.1　概述5.2　IEEE 802.3標準5.2.1　以太網的標準演進5.2.2　802.3的現行標準5.2.3　802.3基本標準5.2.4　802.3的PHY增補標準5.2.5　802.3標準的其他增補5.3　載波偵聽多路訪問協議原理5.3.1　從ALOHA到CSMA5.3.2　載波偵聽多路訪問協議中的堅持策略5.3.3　沖突的檢測與退避5.3.4　介質訪問控制協議的性能5.4　介質訪問控制的結構與服務5.4.1　介質訪問控制子層系統結構5.4.2　介質訪問控制子層服務5.4.3　介質訪問控制子層服務5.5　介質訪問控制幀結構5.5.1　802.3幀結構的演進5.5.2　以太網分組5.5.3　介質訪問控制幀5.5.4　介質訪問控制幀5.5.5　幀結構演進與IP匹配5.6　802.3的介質訪問控制層5.6.1　介質訪問控制子層功能5.6.2　帶沖突檢測載波偵聽多路訪問的運行5.6.3　訪問的一致性5.6.4　沖突檢測與沖突通告5.6.5　隨機退避與重發(fā)5.6.6　系統參數值5.6.7　全雙工模式5.7　物理層系統結構5.7.1　物理層架構的變遷5.7.2　物理層參考模型5.7.3　物理層服務原語5.8　PHY規(guī)范5.8.1　十兆位以太網5.8.2　百兆位以太網5.8.3　千兆位以太網5.8.4　萬兆位以太網5.8.5　接口速率自動協商5.8.6　以太接入網5.8.7　幾個附加議題5.8.8　物理層小結小結思考題第6章　網橋與交換式局域網6.1　引言6.2　網橋與交換機概述6.2.1　術語“LAN”與“橋接式LAN”6.2.2　網橋標準及其發(fā)展6.2.3　網橋的主要功能6.2.4　網橋的工作特點6.2.5　網橋與交換機6.3　網橋的體系結構6.3.1　基本協議模型6.3.2　網橋的系統結構6.4　網橋的運行原理6.4.1　運行基本要素6.4.2　幀接收過程6.4.3　學習過程6.4.4　轉發(fā)過程6.4.5　幀發(fā)送過程6.4.6　幀處理小結6.5　MAC地址過濾庫6.5.1　過濾庫基本概念6.5.2　動態(tài)過濾庫6.5.3　靜態(tài)過濾庫6.5.4　過濾庫小結6.6　生成樹協議6.6.1　協議產生的背景6.6.2　生成樹協議概要6.6.3　協議的運行6.6.4　網橋協議數據單元BPDU6.6.5　生成樹協議的性能評估6.7　快速生成樹協議6.7.1　快速生成樹協議對生成樹協議的改進6.7.2　快速生成樹協議與生成樹協議的比較6.8　交換機與交換式局域網6.8.1　以太網交換機6.8.2　交換式以太網6.8.3　鏈路聚合協議小結思考題第7章　虛擬局域網7.1　引言7.2　虛擬局域網基礎知識7.2.1　虛擬局域網產生的背景7.2.2　虛擬局域網的基本概念7.2.3　虛擬局域網的相關術語7.2.4　虛擬局域網網橋協議結構7.3　虛擬局域網網橋的運行原理7.3.1　運行要素7.3.2　學習過程7.3.3　轉發(fā)過程7.3.4　幀處理小結7.4　虛擬局域網協議格式7.4.1　虛擬局域網協議概述7.4.2　以太網加標幀格式7.5　虛擬局域網的配置7.6　虛擬局域網之間的通信7.7　虛擬局域網和以太網技術在城域網中的擴展7.7.1　IEEE 802.1ad技術7.7.2　IEEE 802.1ah技術小結思考題第8章　無線局域網8.1　引言8.1.1　無線接入的興起8.1.2　無線接入特定應用8.1.3　無線局域網的發(fā)展8.2　IEEE 802.11標準8.2.1　802.11標準的發(fā)展8.2.2　802.11基本標準8.2.3　802.11增補標準8.2.4　802.11新標準8.2.5　關于Wi-Fi8.3　網絡系統結構8.3.1　基本網絡結構8.3.2　無線介質對系統的影響8.3.3　服務區(qū)與服務組8.3.4　網絡系統構成8.3.5　分發(fā)系統8.3.6　802.11參考模型8.4　服務8.4.1　概述8.4.2　服務分類8.4.3　信息分發(fā)服務8.4.4　關聯服務8.4.5　接入控制和機密服務8.4.6　其他服務8.4.7　服務之間的關系8.5　介質訪問控制層8.5.1　介質訪問控制服務基本概念8.5.2　介質訪問控制服務定義8.5.3　介質訪問控制服務原語8.5.4　介質訪問控制結構8.5.5　介質訪問控制幀格式8.5.6　典型過程8.6　帶沖突避免的CSMA協議8.6.1　概述8.6.2　時隙與幀間間隔8.6.3　載波偵聽8.6.4　ACK與RTS/CTS8.6.5　隨機后退8.6.6　多片連發(fā)傳輸8.6.7　DCF訪問過程8.6.8　CSMA/CA小結8.7　物理層8.7.1　概述8.7.2　參考模型8.7.3　服務與服務原語8.7.4　802.11 PHY8.7.5　802.11a PHY8.7.6　802.11b PHY8.7.7　802.11g PHY8.7.8　802.11n PHY8.7.9　小結8.8　安全性8.8.1　安全需求8.8.2　安全標準8.8.3　安全技術8.8.4　安全應用小結思考題第9章　城域網與彈性分組環(huán)9.1　引言9.2　環(huán)網技術簡介9.2.1　環(huán)型網絡基礎9.2.2　令牌環(huán)9.2.3　光纖分布式數據接口9.2.4　分布式隊列雙總線9.2.5　同步數字體系環(huán)路9.3　彈性分組環(huán)的發(fā)展與標準化9.3.1　背景9.3.2　RPR的技術演進9.3.3　IEEE 802.17標準9.4　系統概述9.4.1　網絡系統結構9.4.2　主干環(huán)結構9.4.3　節(jié)點結構9.4.4　節(jié)點的數據操作9.4.5　系統業(yè)務9.4.6　系統特點9.4.7　參考模型9.5　技術概要9.5.1　空間復用9.5.2　帶寬分配9.5.3　拓撲自動發(fā)現與即插即用9.5.4　自動保護9.5.5　公平機制9.6　介質訪問控制子層9.6.1　介質訪問控制子層結構9.6.2　帶寬分配機制9.6.3　介質訪問控制數據通路9.6.4　數據接收與發(fā)送操作9.6.5　介質訪問控制幀格式9.7　物理層9.7.1　物理層結構9.7.2　分組型物理層接口9.7.3　SDH物理層接口9.8　RPR網橋9.8.1　系統結構9.8.2　與基本網橋的差異9.8.3　對生成樹協議的支持小結思考題第10章　無線城域網10.1　引言10.2　早期無線城域網技術10.2.1　本地多點分配業(yè)務技術10.2.2　應用現狀10.3　無線城域網標準IEEE 802.1610.3.1　標準及其演進10.3.2　系統結構10.3.3　系統業(yè)務10.3.4　技術特點10.3.5　參考模型10.4　MAC層技術10.4.1　MAC層概述10.4.2　業(yè)務會聚子層10.4.3　MAC公共子層10.4.4　安全子層10.5　物理層技術10.5.1　概述10.5.2　物理層技術要點10.5.3　2GHz～11GHz頻段的增強技術小結

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　一種網絡，計算機的“局域”網絡，正在全球范圍發(fā)展。面對互聯網鋪天蓋地的大潮，無論是大型企業(yè)、大學還是政府，都宣稱要在自己的大樓內、園區(qū)內、城市內建設高性能的“局域”網絡，都宣稱將依托自己高性能的“局域”網絡構建信息化基礎設施，構建數字化樓宇、數字化校園，甚至數字化城市?！　∵@一事實引起我們思考兩個問題：究竟什么是“局域”網絡；局域網絡為什么會成為互聯網時代信息化基礎設施的重要構成?！　∽鳛楸緯拈_始，本章將主要討論：　　·幾個重要的入門級概念（包括術語LAN／MAN/WAN、局域網絡的需求與應用）：　　·局域網與城域網的發(fā)展簡史；　　·局域網絡的基本結構；　　·局域網絡標準與標準的制定；　　·局域網與城域網的定義，以及定義反映出的網絡特點?！　?.1　引言　　當前廣泛使用的術語“局域網”顯然早己不是局限于局域范圍了，其覆蓋范圍已經延伸到大型的園區(qū)甚至大型的都市。因此，我們首先討論術語“局域網”的由來與當前的含義，討論為什么會經常作為一個緊密關聯的話題而并列局域網與城域網，起源于小范圍覆蓋的局域網絡技術為什么會延伸到大范圍覆蓋的園區(qū)甚至城市?！　”緯惺紫刃枰鞔_的3個最基本的術語是：　　·局域網（Local Area Network，LAN）：　　·城域網（Metropolitan Area Network，MAN）：　　·廣域網（Wide Area Network，WAN）?！　☆櫭剂x，這三個術語的基本含義的區(qū)別是覆蓋范圍。LAN覆蓋局部區(qū)域，MAN覆蓋都市區(qū)域，WAN覆蓋多個城市的廣大區(qū)域?！　v史上的局域網遠不像今天這樣引人注目。20世紀70年代出現的局域網，只能連接幾臺幾十臺PC，覆蓋一個最多幾個辦公室，共享硬盤、打印機等“昂貴外設”，誰也預料不到今日一個“局域網絡”可以覆蓋一個大樓甚至一個大型的園區(qū)，可以連接成千上萬臺計算機。

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