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『貳』 2019-05-11 區域網
區域網有多種類型,如果按照網路轉接方式不同,可分為 共享式區域網 和 交換式區域網 兩種。
共享式區域網是指 所有結點共享一條公共通信傳輸介質的區域網 技術。共享介質區域網可分為 乙太網、令牌匯流排、令牌環、光纖分布式數據介面FDDI以及在此基礎上發展起來的高速乙太網和FDDIⅡ等 。無線區域網是計算機網路與無線通信技術相結合的產物，同有線區域網一樣，可採用共享方式。
交換式區域網是指以數據鏈路層的幀或更小的數據單元為數據交換單位，以乙太網交換機（Ethernet Switch）為核心的交換式區域網技術。交換式區域網可分為 交換乙太網、ATM網以及在此基礎上發展起來的虛擬區域網 ，由於ATM網組網費用高，近年來已很少用ATM技術組建區域網，更多的是交換乙太網。
區域網參考模型---IEEE802參考模型是由美國國際電氣和電子工程師協會802委員會制定的， 該模型對應OSI參考模型的最低兩層，即物理層和數據鏈路層。
同學們可能會奇怪IEEE802參考模型為什麼只對應OSI參考模型的最低兩層呢？ 這是因為區域網的拓撲結構比較簡單，一般為匯流排型、環型、星型和樹型，2個接點間只有唯一的一條鏈路，不需要進行路由選擇和流量控制，因此該模型不需要考慮網路層。至於其他高層的應用往往與具體的實現有關，通常包括在網路操作系統中，因此該模型對其餘高層也沒有相應的描述。
從圖中我們可以看到，IEEE802參考模型的最底層對應於OSI參考模型的物理層，它的主要功能是負責信號的編碼與解碼、前導的生成與去除以及比特的傳輸和接收。
區域網種類繁多，使用的傳輸介質各種各樣，接入方法不一，因此IEEE802參考模型將數據鏈路層分為 媒體訪問控制MAC和邏輯鏈路控制LLC兩層 。
邏輯鏈路控制LLC子層與傳輸介質無關，對於各種不同類型的區域網都是適合的，它完成通信鏈路的建立、維護和釋放，為高層協議與MAC層之間提供統一的介面，進行幀發送、接收及流量控制等工作。
媒體訪問控制MAC子層則與傳輸介質有關，它和網路的拓撲結構、傳輸介質的類型有直接關系，負責完成介質訪問控制，進行合理的信道分配，實現區域網多個設備共享單一信道資源 , 以及數據幀的組裝和拆裝、MAC地址識別及差錯檢測。
IEEE802參考模型包含了一系列的標准：從 I EEE802.1 ～ I EEE802.22 ，提出了眾多的區域網，經過多年的使用、淘汰，現在最重要的倖存者就只剩下 802.3 乙太網、 802.11 無線區域網（ wifi ）、 802.15 個域網（藍牙）、 802.16 無線城域網了。
乙太網的故事始於1976年，是由麻省理工學院的學生bob metcalfe與他的同事設計並實現的，它們利用一個長的粗同軸電纜連接著所有的計算機，其結構如圖中我們所看到的那樣，他們用Ethernet「乙太網」命名了這個系統。
經典乙太網是10M乙太網， 使用四種傳輸媒體----粗纜、細纜、雙絞線、光纖， 分別是10base-5粗纜乙太網、10base-2細纜乙太網、10base-T雙絞線乙太網和10base-F光纖，直接通過電纜線將計算機連接在一起，之所以用電纜線，是 因為在那個時代普遍認為「有源器件不可靠，無源的電纜線才是最可靠的」。
經典乙太網都有電纜的最大長度限制，這個范圍內的信號可以正常傳播，超過這個范圍信號將無法傳播。為了允許建設更大的網路，可以用中繼器/集線器把多條電纜連接起來。在這些電纜上，信息的發送使用曼徹斯特編碼。乙太網可以包含多個電纜段和多個集線器，但是不允許任意兩個收發端之間的距離超過2.5千米，並且在任意兩個收發端之間經過的集線器不能超過4個。
經典乙太網使用帶沖突檢測的載波監聽多路訪問CSMA/CD協議來控制網路的使用，這個協議有3個基本要點：
（1）多點接入：許多計算機以多點接入的方式連接在一根匯流排上，採用匯流排型拓撲結構，物理拓撲結構可以是星形的。
（2） 載波監聽
當一個站有數據有發送時，它首先偵聽信道，確定當時是否有其他站正在傳輸數據。如果信道空閑，它就發送數據；如果信道忙，該站等待直到信道變成空閑，再發送幀。
（3） 碰撞檢測
也就是邊發送邊監聽。如果發生沖突，該站等待一段隨機的時間，然後再從頭開始上述過程。
這三點總結起來就是四句話——先聽後發，邊聽邊發，沖突停止，延遲重發。
隨著交換機應用的廣泛和高帶寬的需求，誕生了IEEE802.3U快速乙太網。快速乙太網100BASE-T是傳送100Mb/s基帶信號的星型乙太網。用戶只要更換一個網卡，再配上一個100Mb/s的交換機就可以方便地由10Base-T升級到100BASE-T，並不需要改變網路的拓撲結構。
100base-t4：使用4對3類UTP雙絞線，其中三對傳送數據，第四對用於檢測碰撞，不支持全雙工方式。
100base-tx：使用兩對5類UTP雙絞線全雙工傳輸，一對用於發送信號到交換機，一對用於接收交換機發來的信號，站點與集線器/交換機之間的最大距離為100米，且站點----集線器----站點之間的距離不超過200米；
100base-fx，當採用多模光纖，且站點與站點直接相連時，半雙工狀態間距不超過412米，全雙工狀態下間距不超過2000米；當採用單模光纖，全雙工狀態下，最大傳輸距離可達10000米；
快速乙太網標準的墨跡未乾，802委員會就開始制定一項更快的快速乙太網，稱為千兆乙太網。 千兆乙太網允許在1Gb/s速率下全雙工和半雙工兩種方式 工作： 在半雙工方式下使用CSMA/CD協議，全雙工方式下不需要 。能夠與10BASE-T和100BASE-T技術向後兼容，有很好的網路延展能力，易升級，易管理，目前已成為一種成熟的園區區域網主幹網組網技術。
同樣，根據所使用電纜的不同，千兆乙太網也分為兩種，一種是基於光纖通道的千兆乙太網1000base-x，另一種是基於雙絞線的1000base-t。
1000BASE-SX——SX表示短波長（使用850nm 激光器），使用纖芯直徑為62.5μm微米和50μm微米的多模光纖時，傳輸距離分別為275m和550m。
1000BASE-LX——LX表示長波長（使用1300nm 激光器），使用纖芯直徑為62.5μm和50μm的多模光纖時，傳輸距離為550m。使用纖芯直徑為10μm的單模光纖時，傳輸距離為5km。
1000BASE-CX——CX表示銅線，使用2對屏蔽雙絞線，傳輸距離為25m。
1000BASE-T——使用4對5類UTP雙絞線全雙工工作，傳送距離100m。
1999底802委員會進行萬兆乙太網技術（10Gbps）的研究，並於2002年正式發布了光纖標准，2004年發布了屏蔽銅電纜標准，緊接著2006年發布了銅雙絞線標准。
萬兆乙太網使用光纖作為傳輸介質，使用單模光纖傳輸距離超過40km，多模光纖為 65~300m。
萬兆乙太網採用全雙工方式，不採用CSMA/CD機制，擺脫了CSMA/CD的距離限制，現在正致力於研究「電信級乙太網」，對40 Gbps和100 Gbps進行標准化工作。
乙太網已經發展了30多年，在發展過程中還沒有出現過真正有實力的競爭者，其原因在於它的簡單可靠、易於維護的特性，這也是網路世界中的一個經典名言——「保持簡單，否則就傻！」
其實令牌是一種特殊的幀，用於控制網路結點的發送權，只有持有令牌的結點才能發送數據。也就是說，如果某個站有等待傳輸的幀隊列，當它接收到令牌時就可以發送幀，然後再把令牌傳遞到下一站；而如果它沒有排隊的幀要傳送，則它只需簡單地把令牌傳遞下去。同學們需要注意的是，發送結點在獲得發送權後就將令牌刪除，在環路上不會再有令牌出現，其它結點也不可能再得到令牌，這就保證了環路上某一時刻只有一個結點發送數據，因此令牌環技術不存在爭用現象，它是一種典型的無爭用型介質訪問控制方式。
20世紀90年代，一種高於當時的 乙太網 （10Mbps）和 令牌網 （4或16Mbps）令牌環網——光纖分布式數據介面FDDI出現了。FDDI的訪問方法與令牌環網的訪問方法類似，在網路通信中均採用「令牌」傳遞的方式，但它與標準的令牌環又有所不同。
從FDDI的組成結構圖中我們可以看到，它使用雙環結構，它的網路信息流由類似的兩條流組成，兩條流以相反的方向繞著兩個互逆環流動。其中一個環叫「主環」，逆時鍾發送，另一個環叫「副環」，順時鍾發送。一般情況下，網路數據信號通常只在主環上流動。如果環失敗，令牌網會自動重新配置網路，數據可以沿反方向流到副環上去。這種雙環結構的優點之一是冗餘，一個環用於傳送，另一個環用於備份，也就是說，如果出現問題，其中主環斷路，副環代替。
無線區域網可分為兩大類：第一類是有固定基礎設施的，第二類則是無固定基礎設施的。
所謂「固定基礎設施」是指預先建立起來的、能夠覆蓋一定地理范圍的一批固定基站。大家經常使用的蜂窩行動電話就是利用電信公司預先建立的、覆蓋全國的大量固定基站來接通用戶手機撥打的電話。
對於第一類有固定基礎設施的無線區域網，1997年IEEE制定出無線區域網的協議標准802.11系列標准，其網路的使用有兩種——自組織和有架構模式。
(1) 自組織模式
這種模式下的網路由一組相互關聯的計算機組成，他們相互之間可以直接向對方發送數據，進行點對點，或點對多點之間的通信。
無線個人區域網WPAN
無線個人區域網WPAN就是在個人工作地方把屬於個人使用的電子設備，比如我們的攜帶型電腦、平板電腦、攜帶型列印機以及蜂窩電話等等，用無線技術連接起來的 自組織網路 ，不需要使用接入點AP，整個網路的范圍大約在10m左右。WPAN可以是一個人使用，也可以若幹人共同使用。這些電子設備可以很方便地進行通信，就像用普通電纜連接一樣。現在最常見的無線個人區域網的例子就是我們平時所使用的藍牙系統。
（1）藍牙系統
最早使用WPAN的就是1994年愛立信公司推出的藍牙系統，其標準是IEEE802.15.1，傳輸速率為720kb/s，距離范圍為10米，運行在 2．4GHz 頻帶上 。
藍牙技術是一種用於各種固定與移動的數字化硬體設備之間的低成本、近距離的無線通訊連接技術。這種連接是穩定的、無縫的，其程序寫在一個9×9 mm的微型晶元上，可以方便地嵌入設備之中。同時，它很容易穿透障礙物，實現全方位的數據傳輸。如果設備是屬於那種活動范圍比較廣、要求和多種設備迅速互聯，如筆記本電腦、數字無繩電話、個人數字助理、手機等，採用藍牙或無線個人區域網是十分理想的。
（2） ZigBee
與藍牙相類似，ZigBee是一種新興的短距離無線通信技術，用於感測控制應用，是一種物聯網無線數據終端，利用ZigBee網路為用戶提供無線數據傳輸功能。ZigBee，這個名字來源於蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式。蜜蜂通過跳Z形的舞蹈，來通知其夥伴所發現的新食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗區域網 協議 ，其主要特點是通信距離短，通常為10到80米，傳輸數據速率低2~250kb/s，並且成本廉價。
（3）高速WPAN
高速WPAN的標準是IEEE802.15.3，是專為在攜帶型多媒體裝置之間傳送數據而定製的，支持11到55Mb/s的數據率。這在個人使用的數碼設備日益增多的情況下特別方便。例如，使用高速WPAN可以不用連接線就能把PC機和在同一間屋子裡的列印機、掃描儀、外接硬碟以及其他電子設備連接起來。別人使用數碼攝像機拍攝的視頻，可以不用連接線就復制到你的數碼攝像機的存儲卡上；在會議廳里的攜帶型電腦可以不用連接線就通過投影儀把製作好的幻燈片投影到大屏幕上，十分的方便快捷。
（2）有架構模式
圖中所示的這種模式的網路使用星型拓撲結構，每個客戶端與一個中心接入點AP相連，該中心接入點AP（無線訪問接入點(WirelessAccessPoint)）又可以與其他網路相連接，如圖所示通過中心接入點和一個有線網路相連接後，通過路由器連入網際網路。
通過中心AP所形成的區域網就是我們平時所說的wifi ， 在MAC層使用CSMA/CA多點接入載波監聽/碰撞避免協議（與經典乙太網中使用的CSMA/CD不同） 。現在，WIFI幾乎成為了無線區域網WLAN的同義詞。
現在許多地方，如辦公室、機場、快餐店、旅館、購物中心等都能夠向公眾提供有償或無償接入WIFI的服務， 這樣的地點就叫做熱點 ，也就是公眾無線入網點。由許多熱點和接入點AP連接起來的區域叫做熱區。