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任务二 局域网参考模型及IEEE 802标准

知识点​

1.局域网的参考模型与 OSI 有什么不同?​

从实现技术上看,局域网是一个通信网,只涉及相当于 OSI 模型中通信子网的功能。由于内部大多数采用共享信道的技术,所以局域网通常不单独设立网络层。局域网的高层功能由具体的局域网操作系统来实现。在局域网技术中,物理层负责物理链路的建立、维持和拆除;由于局域网采用的媒体有多种,对应的媒体访问控制方法也有多种。

2.局域网为什么可以不设网络层?​

局域网具有两个重要的特征:

  1. 它用带地址的帧来传送数据
  2. 不存在中间交换(即在任意两个节点之间只有唯一的一条链路),所以不需要路由选择

正因为"无中间交换、无路由选择",故而在局域网模型中不单独设置网络层——这是与 OSI 参考模型的重要区别。

NSAP 的位置:

体系网络层服务访问点(NSAP)的位置
OSI 参考模型网络设备应连接到**网络层的服务访问点(NSAP)**上
局域网模型由于不设置网络层,因此将网络层的服务访问点设在 LLC 子层与高层协议的交界面上

考点提示:局域网"没有网络层"不等于"没有网络层的功能",而是把网络层服务访问点下移到了 LLC 子层与高层的交界处。

3.IEEE 802 模型对应 OSI 的哪几层?​

IEEE 的 802 委员会针对局域网的特征并参照 OSI 参考模型,制定了有关局域网的参考模型(IEEE 802 模型)和相关标准(称为 IEEE 802 系列标准)。

IEEE 802 模型仅包含 OSI 参考模型的物理层和数据链路层。

为了使局域网的数据链路层不至于太复杂,将局域网的数据链路层划分为两个子层:

子层全称主要职责(本任务层面)
MAC 子层介质访问控制(Media Access Control)解决多站点共享介质的访问控制
LLC 子层逻辑链路控制(Logical Link Control)与高层协议交接,NSAP 即设在此交界处

对应于 OSI 参考模型,IEEE 参考模型中的高层协议(网络层以上)的制定仍以 OSI 参考模型作为依据。

层次对应关系:

OSI 参考模型IEEE 802 模型
应用层 / 表示层 / 会话层 / 传输层 / 网络层高层协议(仍以 OSI 为依据,不在 802 模型中定义)
数据链路层LLC 子层 + MAC 子层
物理层物理层

4.IEEE 802 委员会是什么?​

美国电气电子工程师学会(IEEE) 于 1980 年 2 月成立了局域网技术标准委员会,简称 IEEE 802 委员会,专门负责制定局域网的协议。

  • IEEE 802 委员会为局域网制定了一系列标准,统称为 IEEE 802 协议(标准)
  • 该标准已被**国际标准化组织(ISO)**采纳,作为局域网的国际标准系列,称为 ISO 802 标准
  • 在这些标准中,根据局域网(及城域网)的类型,规定了各自的拓扑结构、通信介质访问控制方法、帧的格式等内容

命名小知识:委员会成立于 1980 年 2 月,"80" + "2 月" = 802,这是 802 系列编号的由来。

5.IEEE 802 各子标准分别描述什么?​

标准号描述内容
IEEE 802.1描述局域网体系结构以及寻址方式、网络管理和网络互联协议
IEEE 802.2定义了逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务
IEEE 802.3描述带有冲突检测的载波监听/多路访问(CSMA/CD)的控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.4描述**令牌总线网(Token Bus)**的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.5描述**令牌环网(Token Ring)**的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.6描述**城域网(MAN)**的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.7描述宽带网的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.8描述 FDDI 的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.9描述综合语音和数据局域网技术
IEEE 802.10描述局域网的网络安全标准
IEEE 802.11描述无线局域网的介质访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.12描述 100VG-AnyLAN 的介质访问控制方法和物理层技术规范

高频记忆组:

  • 802.3 = CSMA/CD = 以太网
  • 802.4 = 令牌总线
  • 802.5 = 令牌环
  • 802.11 = 无线局域网
  • 802.2 = LLC(数据链路层的上半子层)
  • 802.6 = 城域网 MAN
  • 802.8 = FDDI

6.图 5-1 说明了 IEEE 802 标准之间的什么关系?​

图 5-1(IEEE 802 标准的内部关系)自下而上、由内到外的结构可以这样理解:

位置标准说明
跨层(纵向)802.10 可互操作的局域网安全安全是贯穿各层的问题,故纵向覆盖
数据链路层上方(横向长条)802.1 互联网涉及网络互联,横跨整个体系
数据链路层上部(横向长条)802.2 逻辑链路控制(LLC)LLC 是公共的上半子层,各局域网标准共用
数据链路层下部 + 物理层802.3 CSMA/CD 总线网、802.4 令牌总线网、802.5 令牌环网、802.6 城域网、802.9 语音数据综合局域网、802.11 无线局域网、802.12 交换式局域网每一列都包含各自的 MAC 子层 + 物理层,这正是"多种介质、多种访问控制方法"的体现
最底部(物理层之下)802.7 宽带技术、802.8 光纤技术面向传输介质的物理层技术规范(如 802.8 对应 FDDI)

两点结论:

  1. IEEE 802 标准实际上是一个由一系列协议组成的标准体系,随着局域网技术的发展,该体系还在不断增加新的标准和协议
  2. 802.1 呈"倒 L 形",它的垂直部分涉及各层——因为该标准由许多子标准组成,不同的子标准与各层存在一定的协作关系。由此可以看到,网络互联并不固定在某一层,有时在高层互联,有时在低层互联

看图技巧:横条 = 公共的(LLC、互联、安全);竖列 = 并列的局域网种类(每家都有自己的 MAC 与物理层);底部 = 介质相关技术。

7.局域网的"简化"体现在哪里?​

简化点具体表现
层数简化只保留 OSI 的物理层、数据链路层两层,高层交由网络操作系统实现
去掉网络层无中间交换、无路由选择,只靠带地址的帧传送数据
数据链路层细分拆成 LLC + MAC,把"与高层无关的介质访问"和"与介质无关的逻辑链路控制"分开
标准按需分类802.3/802.4/802.5/802.11/802.12 各管一种介质与访问方法,互不干扰

一句话:局域网模型是"两层 + 两子层"的瘦身版 OSI,把复杂性交给了网卡(MAC)和网络操作系统(高层)。

8.本任务的任务实施做什么?​

  1. 启动计算机,在搜索工具中以"局域网参考模型"为关键词进行搜索
  2. 浏览搜索结果中关于局域网模型特点的叙述

9.速查表​

问题答案
局域网的两个重要特征用带地址的帧传送数据;不存在中间交换、不需要路由选择
局域网模型的层次物理层 + 数据链路层(数据链路层分 MAC、LLC 两子层)
NSAP 设在何处LLC 子层与高层协议的交界面上
IEEE 802 委员会成立时间1980 年 2 月
802 标准的国际编号ISO 802 标准
LLC 子层标准802.2
CSMA/CD(以太网)802.3
令牌总线802.4
令牌环802.5
城域网802.6
宽带网 / 光纤(FDDI)802.7 / 802.8
综合语音和数据802.9
网络安全802.10
无线局域网802.11
100VG-AnyLAN802.12
802.1 为何呈倒 L 形由许多子标准组成,不同子标准与各层都有协作关系,说明网络互联不固定在某一层
高层协议的依据仍以 OSI 参考模型为依据