局域网与广域网协议

1. 局域网协议

以太网（IEEE 802.3）

基本特征

采用 CSMA/CD 介质访问控制
使用 MAC 地址进行寻址
支持多种传输介质和速率

帧结构

前导码 | 帧起始定界符 | 目的地址 | 源地址 | 长度/类型 | 数据 | FCS
8字节  | 1字节        | 6字节   | 6字节 | 2字节     | 46-1500字节 | 4字节

MAC 地址

48 位全球唯一地址
前 24 位为厂商代码
后 24 位为设备序列号

以太网类型

10BASE-T：10Mbps，双绞线
100BASE-TX：100Mbps，双绞线
1000BASE-T：1Gbps，双绞线
10GBASE-T：10Gbps，双绞线

无线局域网（IEEE 802.11）

基本特征

采用 CSMA/CA 介质访问控制
支持多种频段（2.4GHz、5GHz）
支持多种速率（11Mbps、54Mbps、300Mbps 等）

帧结构

帧控制 | 持续时间 | 地址1 | 地址2 | 地址3 | 序列控制 | 地址4 | 数据 | FCS
2字节  | 2字节   | 6字节 | 6字节 | 6字节 | 2字节   | 6字节 | 可变 | 4字节

工作模式

基础设施模式：通过 AP 连接
Ad-hoc 模式：站点间直接通信

令牌环网（IEEE 802.5）

基本特征

采用令牌传递机制
环形拓扑结构
支持优先级控制

工作原理

令牌在环中循环传递
只有持有令牌的站点才能发送数据
发送完成后释放令牌

2. 广域网协议

PPP 协议（点对点协议）

基本特征

面向字节的协议
支持多种网络层协议
提供身份验证功能

帧结构

标志 | 地址 | 控制 | 协议 | 数据 | FCS | 标志
1字节| 1字节| 1字节| 2字节| 可变 | 2字节| 1字节

工作阶段

链路建立阶段：LCP 协商
身份验证阶段：PAP/CHAP
网络层协议阶段：NCP 协商
数据传输阶段：正常数据传输

优点

实现简单
支持多种网络层协议
提供身份验证
支持链路质量监控

HDLC 协议（高级数据链路控制）

基本特征

面向比特的协议
支持点对点和多点连接
提供流量控制和差错控制

帧结构

标志 | 地址 | 控制 | 信息 | FCS | 标志
1字节| 1字节| 1字节| 可变 | 2字节| 1字节

帧类型

信息帧（I 帧）：携带数据
监控帧（S 帧）：流量控制和差错控制
无编号帧（U 帧）：链路管理

工作模式

正常响应模式（NRM）：主从模式
异步响应模式（ARM）：从站可主动发送
异步平衡模式（ABM）：对等模式

3. 协议比较

协议	拓扑	访问控制	特点	适用场景
以太网	总线/星形	CSMA/CD	简单，高效	局域网
无线局域网	星形	CSMA/CA	无线，灵活	无线网络
令牌环	环形	令牌传递	公平，有序	工业网络
PPP	点对点	无	简单，通用	拨号/专线
HDLC	点对点/多点	轮询	复杂，功能强	专线网络

练习题

练习 1

PPP 和 HDLC 协议有何异同？

参考答案

相同点：

都是数据链路层协议
都支持点对点连接
都提供差错控制功能

不同点：

面向方式：
- PPP：面向字节
- HDLC：面向比特
复杂度：
- PPP：简单，易于实现
- HDLC：复杂，功能强大
支持连接：
- PPP：主要支持点对点
- HDLC：支持点对点和多点
身份验证：
- PPP：支持 PAP/CHAP 身份验证
- HDLC：不支持身份验证
网络层协议：
- PPP：支持多种网络层协议
- HDLC：不关心网络层协议

练习 2

交换机和网桥的区别是什么？

参考答案

相同点：

都是数据链路层设备
都基于 MAC 地址转发
都能连接多个网段

不同点：

端口数量：
- 网桥：通常只有 2 个端口
- 交换机：通常有多个端口（4、8、16、24 等）
转发方式：
- 网桥：存储转发
- 交换机：存储转发或直通转发
性能：
- 网桥：转发速度较慢
- 交换机：转发速度快，支持并行转发
功能：
- 网桥：基本功能
- 交换机：功能丰富，支持 VLAN、QoS 等
应用场景：
- 网桥：连接两个网段
- 交换机：构建局域网核心