局域网和城域网命题要点•IEEE 802体系结构：802.1、802.2、802.3、802.5、802.11、802.15、802.16等标准，LLC服务和帧结构。•以太网：CSMA协议、帧结构、MAC地址，10BASE-2、10BASE-T,最小帧长、最大帧长，网络跨距。•高速以太网：802.3u、802.3z、802.3ae、802.3ab。•虚拟局域网：静态/动态VLAN,接入链路和中继链路，VLAN帧标记802.1q，VTP协议和 VTP修剪。•无线局域网：无线接入点AP和Ad Hoc网络，扩频通信技术DSSS和HFSS，CSMA/CA协议， 802.1 la/802.1 lb/802.1 lg，认证技术WEP和802.1 li。提示：•本章内容在最近几次考试中题量有所减少。CSMA/CD协议、高速以太网物理层标准、虚拟局域网的特点与划分、帧中继协议IEEE 802.1q,无线局域网标准和CSMA/CA协议是重点考查内容。•在2009年最新版教材中，增加了虚拟局域网、局域网互连等内容，删除了旧版中的令牌总 线、令牌环、分布式队列总线、光纤环网、FDDI、ATM局域网等目前非主流技术。关于 城域网，则主要介绍最近几年提出的城域以太网、弹性分组环等新技术。局域网技术基础一、拓扑结构和传输介质1.总线拓扑总线是一种多点介质，所有的站点都通过接口硬件连接到总线上，如图7-1(a)所示。工作站发出的数据组成帧，数据帧沿着总线向两端传播，到达末端的信号被终端匹配器吸收。数据帧中含有源地址和目标地址，每个工作站都监视总线上的信号，并复制发给自己的数据。由于总线是共享介质，多个站同时发送数据时会产生冲突，因而需要一种分解冲突的介质访问协议。传统的轮询方式不适合分布式控制，通常采用分布式竞争发送的访问控制方式。适用于总线拓扑的传输介质主要是同轴电缆，分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。宽带电缆 比基带电缆传输的距离更远，还可以使用频分多路技术提供多个信道和多种数据传输业务，主要用 在城域网中，而基带系统则主要用于室内或建筑物内部连网。2.环形拓扑环形拓扑由一系列首尾相接的中继器组成，每个中继器连接一个工作站，如图7-1(b)所示。中继器是一种简单的设备，它能从一端接收数据，然后从另一端发出数据。整个环路是单向传输的。由于环网是一系列点对点链路串接起来的，所以可使用任何传输介质，最常用的介质是双绞 线，因为它们价格较低；使用同轴电缆可得到较高的带宽，而光纤则能提供更大的数据速率。3.星形拓扑星形拓扑中有一个中心节点，所有的站都连接到中心节点上，如图7-1(c)所示。中心节点在星形网络中起到了控制和交换的作用，是网络中的关键设备。用星形拓扑结构也可以构成分组广播式的局域网。在这种网络中，每个站都用两对专线连接 到中心节点上，一对用于发送，一对用于接收。中心节点叫做集线器，简称Hub。任何有线传输介质都可以使用有源Hub,也可以使用无源Hub。一般来说，无源Hub用于光纤或同轴电缆网络，有源Hub则用于非屏蔽双绞线网络。为了延长星形网络的有效传输距离和扩大网络的规模，可以把多个Hub级连起来，组成星形树 结构，如图7-1(d)所示。二、局域网体系结构1.IEEE 802标准IEEE802委员会成立于1980年2月，它的任务是制定局域网的国际标准，目前有20多个分委员 会。它们制定的部分标准如图7-2所示。此外还有802.14、802.15、802.16、802.17、802.18、802.19、802.20工作组。802.14:采用线缆调制解调器的交互式电视介质访问控制协议及物理层技术规范。 802.15:采用蓝牙技术的无线个人网技术规范。802.16:宽带无线接入工作组，开发2~66GHz的无线接入系统空中接口。802.17:弹性分组环工作组，制定了弹性分组环网访问控制协议及其有关标准。 802.18:宽带无线局域网技术咨询组。802.19:多重虚拟局域网共存技术咨询组。802.20:移动宽带无线接入工作组，正在制定宽带无线接入网的解决方案2.局域网参考模型IEEE 802提出的局域网参考模型（LAN/RM),如图7-3所示。LAN/RM将数据链路层划分为两个子层，即介质访问控制子层（Media Access Control, MAC)和逻辑链路控制子层（Logical Link Control, LLC)。把与访问各种传输介质有关的问题都放入MAC子层，把数据链路层中与介质访问无关部分都放入LLC子层。MAC子层：控制对传输介质的访问、帧的封装和拆卸、寻址和识别、实现和维护MAC协议、完成帧差错控制等功能。LLC子层：向高层提供一个或多个逻辑接口，并提供两种控制类型，一种是无连接的控制，另一种是面向连接的控制。LLC子层具有帧顺序控制和流量控制等功能，还包括某些网络层功能，如数据报、虚拟控制和多路复用等。三、逻辑链路控制子层1.LLC地址LLC地址是LLC层服务访问点。IEEE802局域网中的地址分两级表示，主机的地址是MAC地址。LLC地址实际上是主机中上层协议实体的地址，一个主机中可以同时有多个上层协议进程，因而就有多个服务访问点。IEEE 802.2中的地址字段分别用DSAP和SSAP表示目标地址和源地址，这两个地址都是7位长。另外增加的一种功能是可提供组目标地址，而全1地址表示所有用户。在源地址字段中的控制位C/R用于区分命令帧和响应帧。2.LLC服务LLC提供3种服务：•无确认、无连接的服务。•连接方式的服务。•有确认、无连接的服务。 四、介质访问控制技术介质访问控制技术主要解决介质使用权或机构问题，从而实现对网络传输信道的合理分配。主要内容包括：确定网络节点能够将数据发送到介质上去的特定时刻和解决如何对公用传输介质访问和利用并加以控制。传统的局域网介质访问控制方式有三种：CSMA/CD、令牌环和令牌总线。解析：为了解决STP协议的缺陷，在世纪之初IEEE推出了802.1W标准，作为对802.1D标准的补充。在 IEEE.802.1w标准里定义了快速生成树协议RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol).RSTP协议在STP协议基础上做了三点重要改进，使得收敛速度快得多(最快1秒以内)。IEEE802.1X是一种基于端口的网络接入控制技术，在LAN设备的物理接入级对接入设备进行认证和控制，此处的物理接入级指的是LANSWITCH设备的端口。连接在该类端口上的用户设备如果能通过认证，就可以访问LAN内的资源；如果不能通过认证，则无法访问LAN内的资源，相当于物理上断开连接。答案：（26) B、（27）D考点7.2 CSMA/CD 协议CSMA/CD是一种适用于总线结构的分布式介质访问控制方法，是IEEE 802.3的核心协议。 CSMA的基本原理是站在发送数据之前，先监听信道上是否有别的站发送的载波信号。若有，说明信道正忙；否则信道是空闲的。然后根据预定的策略决定：•若信道空闲，是否立即发送；•若信道忙，是否继续监听。CSMA/CD的工作过程如图7-4所示。一、监听算法发送前检测总线上是否有别的节点发送数据。如果发现总线是空闲的，即没有检测到有信号 正在传送，则可立即发送数据。如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时节点要持续等待直到监听到总线空闲才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，再重新监听总线，一直到总线空闲再发送数据。冲突无法避免，.但可以通过某种算法来缓解冲突的发生，这就是坚持退避算法。常用有三种 CSMA坚持退避算法，如表7-2所示。表7-2 CSMA坚持退避算法算法信道空闲时信道忙时主要特点非-坚持CSMA立即发送等待一段随机时间，再监听减少冲突的概率，但介质利用率较低1-坚持CSMA立即发送继续监听介质利用率较高，但增加冲突的概率P-坚持CSMA以概率P发送继续监听一种折衷的算法，P的选择是关键二、冲突检测原理1.基本思想载波监听只能减小冲突的概率，不能完全避免冲突。当两个帧发生冲突后，若继续发送，将 会浪费网络带宽。如果帧比较长，对带宽的浪费就很可观。为了进一步改进带宽的利用率，发送站 应采取边发边听的冲突检测方法。发送期间同时接收，并把接收的数据与站中存储的数据进行比较。若比较结果一致，说明没有冲突，重复（1)。若比较结果不一致,说明发生冲突,立即停止发送,并发送一个简短的干扰信号(Jamming)， 使所有站都停止发送。发送Jamming信号后，等待一段随机长的时间，重新监听，再试着发送。2.最小帧长为了保证在信息发送完成之前能够检测到冲突，规定了最小的帧长其中为R网络数据速率，d为最大段长，V为信号传播速度。有了最小帧长的限制，发送站必须对较短的帧增加填充位，使其等于最小帧长。接收站对收到的帧要检查长度，小于最小帧长的帧被认为是冲突碎片而丢弃。3.二进制指数后退算法按照二进制指数后退算法，后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着重发次数n的增加，后退时延t的取值范围按2的指数增大。即第一次试发时n的值为0，每冲突一次n的 值加1，并按下式计算后退时延。其中，第一式是在区间[0, 2"]中取一个均匀分布的随机整数S第二式是计算出随机后退时延，T为网络传播延迟。为了避免无限制的重发，要对重发次数n进行限制，通常当n增加到某一最大值时停止发送， 并向上层协议报告发送错误，等待处理。三、CSMA/CD协议的实现对于基带总线和宽带总线，CSMA/CD的实现基本上是相同的，但也有一些差别。差别一是载波监听的实现。对于基带系统，是检测电压脉冲序列。对于宽带系统，监听站接收RF载波以判断信道是否空闲。差别二是冲突检测的实现。对于基带系统，把直流电压加到信号上来检测冲突。对于宽带系统，有几种检测冲突的方法。方法之一是把接收的数据与发送的数据逐位比较；另一种方法属于分裂配置，由端头检查是否有破坏了的数据，这种数据的频率与正常数据的频率不同。四、性能分析吞吐率是单位时间内实际传送的位数。假设网上的站都有数据要发送，没有竞争冲突，各站轮流发送数据，则传送一个长度为L的帧的周期为tp+tf。由此可得出最大吞吐率为其中为tp传播延迟，tf为发送一帧的时间，表示网络段长，V为信号在铜线中的传播速度（大约为光速的65%~77%)，为网络提供的数据速率（或称为网络容量）。同时可得出网络利用率：a (或者R、d的乘积）越大，信道利用率越低。【试题7-2】 2012年11月真题62一个运行CSMA/CD协议的以太网，数据速率为1Gb/s,网段长lkm，信号速率为200 OOOkm/sec，则最小帧长是（62)比特。A.1000 B.2000 C.10000 D.2000000解析：网段长1km,信号速率为200000km/s,则单程需要的传播时间为5us,往返需要10us，数据率为1Gb/s,则最小帧长为1Gb/s*10us=10000bit。【答案：（62) C】【试题7-3】2011年5月真题62以太网中釆用了二进制指数后退算法，这个算法的特点是 （62)。A.网络负载越轻，可能后退的时间越长B.网络负载越重，可能后退的时间越长C.使用网络既可以适用于突发性业务，也可以适用于流式业务D.可以动态地提高网络发送的优先级解析：按照二进制指数后退算法，后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着重发次数n的增加，后退时延ts的取值范围按2的指数增大。即第一次试发时n的值为0,每冲突一次n的值加1,并按下式计算后退时延：为了避免无限制的重发，要对重发次数n进行限制。通常当n增加到某一个最大值时停止发送，并向上层 协议报告发送错误，等待处理。【答案：（62) B】【试题7-4】2011年11月真题62~63以太网介质访问控制策略可以采用不同的监听算法，其中一种是：一旦介质空闲就发送数据，假如介质 忙，继续监听，直到介质空闲后立即发送数据，这种算法称为（62)监听算法,该算法的主要特点是（63)。(62)A.l-坚持型 B.非坚持型 C.P-坚持型 D.O-坚持型(63) A.介质利用率和冲突概率都低 B.介质利用率和冲突概率都高C.介质利用率低且无法避免冲突 D.介质利用率高且可以有效避免冲突解析：（1)非坚持型监听算法当一个站准备好帧发送之前先监听信道：①若信道空闲，立即发送；否则转②。②若信道忙，则后退一个随机时间，重复①。由于随机时延后退，从而减少了冲突的概率；然而，可能出现的问题是因为后退而使信道闲置一段时间， 这使信道的利用率降低，而且增加了发送时延。(2)1-坚持型监听算法当一个站准备好帧，发送之前先监听信道：①若信道空闲，立即发送；否则转②。 .②若信道忙，继续监听，直到信道空闲后立即发送。这种算法的优缺点与前一种正好相反：有利于抢占信道，减少信道空闲时间；但是多个站同时都在监听 信道时必然发生冲突。(3)P-坚持型监听算法这种算法吸取了以上两种算法的优点，但较为复杂。①若信道空闲，以概率P发送，以概率(1-p)延迟一个时间单位。一个时间单位等于网络传输时延期T。②若信道忙，继续监听直到信道空闲，转①。③若发送延迟一个时间单位T，则重复①。【答案：（62) A； (63) B】.【试题7-5】 2010年11月真题62以太网协议可以采用非坚持型、坚持型和P-坚持型3种监听算法。下面关于这3种算法的描述中，正确的 是 (62)A.坚持型监听算法的冲突概率低，但可能引入过多的信道延迟B.非坚持型监听算法的冲突概率低，但可能浪费信道带宽C.P-坚持型监听算法实现简单，而且可以到达最好性能D.非坚持型监听算法可以及时抢占信道，减少发送延迟解析：非坚持型以太网在转发数据帧之前先监听信道,如果信道空闲，则立即发送，否则后退一个随机时间。由于随机肘延后退，从而减少了冲突的概率，但是后退会使信道空闲一段时间，这使得信道的利用 率低，浪费了带宽。因此选项B是正确的，D是错误的。坚持型以太网在监听到信道忙的时候，会继续监听，直到信道空闲后才发送。如果多个站同时在监听信 道时会发生冲突。可见，坚持型监听算法有利于抢占信道，减少发送延迟，但冲突概率高。因此，选项A是错误的。P-坚持型算法吸取了坚持型和非坚持型的优点，但较为复杂，概率P的选择是一个困难的问题。【答案：（62) B】』 .以太网一、传统以太网最早采用CSMA/CD协议的网络是Xerox公司的以太网，1981年，DEC、Intel和Xerox三家公司 制定了DIX以太网标准。后来,IEEE 802委员会参考了以太网标准制定了局域网标准。以太网是802.3 标准中的一种。1.MAC帧结构MAC子层的核心协议是CSMA/CD，它的帧结构如图7-5所示。其中，7个字节的前导字段是接收方与发送方时钟同步用的，它的每个字节的内容都是 10101010。一个字节的帧开始标志，表示一个帧的开始，内容为10101011。随后是两个地址段：目的地址和源地址，目的地址可以是单个的物理地址，也可以是一组地址（多点广播），当地址的最高位为0时是普通地址，为1时是组地址。2字节的数据字段长度标志数据段中的字节数。数据字段就是LLC数据帧，如果帧的数据部分少于46字节，则用填充字段，使之达到要求的最短长度。2.CSMA/CD协议的实现IEEE 802.3采用CSMA/CD协议，这个协议的载波监听、冲突检测、冲突强化、二进制指数后退等功能都由硬件实现。IEEE 802.3使用1-坚持型监听算法，因为这个算法可及时抢占信道，减少空闲期，同时实现也较简单。在监听到网络由活动变到安静后，并不能立即开始发送，还要等待一个最小帧间隔时间， 只有在此期间网络持续平静，才能开始试发送。最小帧间隔时间规定为9.6us。在发送过程中继续监听。若检测到冲突，发送8个十六进制数的序列55555555，这就是协议规定的阻塞信号。3.物理层规范IEEE802.3支持的物理层介质和配置方式有多种，是由一组协议组成的。每一种实现方案都有 一个名称代号，由以下三部分组成：<数据传输率(Mbps)> <信号方式> <最大段长度(百米)或介质类型>如10BASE-5、10BASE-2、100BASE-T等。这里，最前面的数字指传输速率，如10为10.Mbps, 100为100Mbps。中间的BASE指基带传输，BROAD指宽带传输。最后若是数字的话，表示最大传 输距离，如5是指最大传输距离500m, 2指最大传输距离200m。若是字母则第一个表示介质类型， 如T表示采用双绞线，F表示采用光纤介质，第二个字母表示土作方式，如X表示全双工方式工作。 802.3最初的标准规定了6种物理层传输介质，它们的主要技术特点如表7-3所示。表7-3 10Mbps以太网的主要技术特点项目Ethernet10Base510Base21 Base510Base-T10 Broad 3610Base-F拓扑结构::总线总线总线星形星形总线皇形数据速率10Mb/s10 Mb/s10Mb/s1 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s信号类型基带曼码基带曼码基带曼码基带曼码基带曼码宽带DPSK基带曼码最大段长500m500m185m250mlOOrn3600m500m,2000m传输介质粗同轴电缆粗同轴电缆细同轴_UTPUTPCATV电缆光纤二、快速以太网1995年100Mb/s的快速以太网标准IEEE 802.3u正式颁布，这是基于10BASE-T和10BASE-F技术，在基本布线系统不变的情况下开发的高速局域网标准。1.100Mbps以太网的解决方案快速以太网使用的传输介质如表7-4所示。快速以太网使用的集线器可以是共享型或交换型，也可以通过堆叠多个集线器扩大端口数量 互相连接的集线器起到了中继的作用，扩大了网络的跨距。快速以太网使用的中继器分为两类：I 类中继器中包含了编码/译码功能，它的延迟比II类中继器大。2.冲突时槽和最小帧长问题快速以太网的数据速率提高了 10倍，而最小帧长没变，以太网的计算冲突时槽的公式为其中：S表示网络的跨距（最长传输距离)，0.7C为0.7倍光速（信号传输速率)，tphy是发送 站物理层时延,由于包括发送和接收两次，所以取其时延的两倍值。可得计算快速以太网跨距的计算公式：三、千兆以太网1.千兆以太网标准1996年3月IEEE成立了802.3z工作组，开始制定1000Mbps以太网标准。IEEE 802.3z于1998年6 月公布，它和1999年6月公布的IEEE 802.3ab已经成为千兆以太网的正式标准。它们规定了4种传输 介质，如表7-5所示。表7-5千兆以太网标准标准名称传输介质传输距离IEEE 802.3z1000Base-LX62.5um多模光纤550m50um多模光纤550m10um单模光纤5km1000Base-SX62.5um多模光纤275m50um多模光纤550mlOOOBase-CX2 对 STP25mIEEE 802.3ablOOOBase-T4对5类UTP100m2.千兆以太网的工作方式(1)半双工方式在半双工方式下，最小帧长需要扩展，以便在半双工的情况下增加跨距。另外802.3Z还定义了一种帧突发方式（frame bursting),使得一个站可以连续发送多个帧。•载波延伸：工作在半双工方式时，就必须进行碰撞检测。原因：由于数据率提高了，而最短帧长仍为64字节，同时将争用时间增大为512字节。方法：凡发送的MAC帧长不足512字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面。.接收端在收到以太网的MAC帧后， 要将所填充的特殊字符刪除后才向高层交付。•帧突发：当很多短帧要发送时，第一个短帧采用载波延伸的方法进行填充。随后的一些短 帧则可一个接一个地发送，直到达到1500字节或梢多一些为止。（2）全双工方式工作在全双工方式时，因为不存在冲突，也就不需要使用载波延伸和分组突发。四、万兆以太网（10GE)1.万兆以太网的物理层标准2002年6月，IEEE802.3ae标准发布，支持lOGbps的传输速率，规定的几种传输介质如表7-6所示。表7-6万兆以太网标准名称传输介质传输距离lOGBase-S (Short)62.um多模光纤65m50um多模光纤300mlOGBase-L (Long)单模光纤10km(续表)名称传输介质传输距离10GBase-E (Extended)单模光纤40km10GBase-LX4单模光纤10km50um多模光纤300m62.5um多模光纤300m2.万兆以太网的特点MAC子层和物理层实现1.0Gbps传输速率。MAC子层的帧格式不变，并保留IEEE802.3标准最小和最大帧长度。不支持共享型，只支持全双工，即只可能实现全双工交换型lOGbps以太网。•支持星形局域网拓扑结构，采用点到点连接和结构化布线技术。•在物理层上分别定义了局域网和广域网两种系列。不能使用双绞线，只支持多模和单模光纤。【试题7-6】 2013年5月真题64以太网中使用物理地址的作用是（64)。A.用于不同子网中的主模进行通信 B.作为第二层设备的唯一标识C.用于区别第二层和第三层的协议数据单元 D.使得主机可以检测到未知的远程设备解析：以太网中使用物理地址的作用是作为第二层设备的唯一标识。【答案：（64) B】【试题7-7】 2013年5月真题65下面的光纤以太网标准中，支持1000m以上传输距离的是（65)。A. 1000BASE-Fx B.1000 BASE-Cx C.1000 BASE-Sx D. 1000 BASE-Lx解析：1000BASE 有五种传输介质标准：1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-CX、1000BASE-ZX、 1000BASE-T。1000BASE-LX对应于802.3z标准，既可以使用单模光纤也可以使用多模光纤。1000BASE-LX 所使用的光纤主要有：62.5um多模光纤、50um多模光纤和9um单模光纤。其中使用多模光纤的最大传输距 离为550m，使用单模光纤的最大传输距离为3千米。【答案：（65) D】【试题7-8】 2012年11月真题63在以太网的帧结构中“填充”字段的作用是（63)。A.承载任选的路由信息 B.用于捎带应答C.发送紧急数据 D.保持最小帧长解析：填充字段（PAD)不大于46字节。为了保证帧发送期间能检测到冲突，IEEE 802.3规定最小帧为64字节。【答案：（63) D】【试题7-9】 2012年5月真题63在局域网标准中，100BASE-T规定从收发器到集线器的距离不超过（63)米。A. 100 B.185 C. 300 D.1000解析：100BASE-T规定从收发器到集线器的距离不能超过100m。【答案：（63) A】【试题7-10】 2012年5月真题62局域网冲突时槽的计算方法如下：假设tPHY表示工作站的物理层时延，C表示光速，S表示网段长度，tR表示中继器的时延，在局域网最太配置的情况下，冲突时槽等于（62)。A. S/0.7C+2tpfjy+8tR B. 2S/0.7C+2tpHY+8tRC. 2S/0.7C+tpjjy+8t^ D. 2S/0.7C+2tpHY+4tr解析以太网冲突时槽T=2* (电波传播时间+4个中继器的延时）+发送端的工作站延时+接收站延时， 即T=2* (S/0.7C) +2*4tR+2tPHY，T=2S/0.7C+2tPHY+8tR。[答案：（62) B]【试题7-11】2011年5月真题63以太网帧格式如图7-6所示其中“填充”字段的作用是 （63)。前导字段帧起始符目的地址源地址长度数据填充校验和 图 7-6A.可用于表示任选参数 B.表示封装的上层协议C.表示控制帧的类型 D.维持64字节的最小帧长解析：以太网的最小帧长是64字节，当数据字段过短时，填充字段就发挥作用，维持最小帧长。 【答案：（63) D】【试题7-12】 2011年5月真题16快速以太网标准100Base-TX规定的传输介质是 （16)。A.2类UTP B. 3类UTP C. 5类UTP D.光纤解析：100Base-TX：使用一对五类UTP，最大段长为lOOnu【答案：(16) Cl【试题7-13】 2011年11月真题65以下属于万兆以太网物理层标准的是（65)。 IEEE 802.3u B. IEEE 802.3a C. IEEE 802.3e D. ffiEE 802.3ae解析：802.3标准协议参数如表7-7所示：【试题7-14】 2011年11月真题64采用CSMA/CD协议的基带总线，其段长为1000m,中间没有中继器，数据速率为10Mb/s,信号传播速度 为200m4iS,为了保证在发送期间能够检测到冲突，则该网络上的最小帧长应为（64)比特。A.50 B.100 C.150 D.200解析：基带长度为1000m,传播速度为200m/us,则单程需要的传播时间为5us，往返需要10us,而数据率为10Mb/s，则最小帧长为10Mb/s*10us=100bit【答案:(64) B】【试题7-15】 2011年11月真题13以下关于光纤通信的叙述中，正确的是（13)。A.多模光纤传输距离远，而单模光纤传输距离近B.多模光纤的价格便宜，而单模光纤的价格较贵C.多模光纤的包层外径较粗，而单模光纤的包层外径较细D.多模光纤的纤芯较细，而单模光纤的纤芯较粗解析：多模光纤纤芯直径较大，有50um和62.5um两种，包层外径为125um,单模光纤纤芯直径较小,一般为9?10um,包层外径也为125um,可见选项C、D错误；多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几千米，单模光纤中心玻璃芯很细（芯径一般为9或10um),只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通信，所以选项A错误。而单模光纤价格比较贵，多模光纤价格便宜，所以选B。【答案：（13) B】【试题7-16】 2010年5月试题60IEEE802.3规定的最小帧长为64字节，这个帧长是指（60)。A.从前导字段到校验和的字段B.从目标地址到校验和的长度C.从帧起始符到校验和的长度D.数据字段的长度解析：IEEE 802.3规定的最小帧长为64字节，这个帧长是指从目标地址到校验和的长度。由于前导字 段和帧起始符是在物理层上加上的，所以不包括在帧长中。【答案：（60) B】【试题7-17】 2010年5月真题61千兆以太网标准802.3z定义了一种倾突发方式（framebursting)，这种方式是指（61)。A.一个站可以突然发送一个帧B.—个站可以不经过竞争就启动发送过程C.一个站可以连续发送多个帧D.—个站可以随机地发送紧急数据解析：帧突发在千兆以太网上是一种可选功能，它使一个站(特别是服务器)一次能连续发送多个帧，当一个站点需要发送很多短帧时，该站点先试图发送第一帧，该帧可能附加了扩展位的帧。一旦第一个帧发送成功，则具有帧突发功能的站点就能够继续发送其他帧，直至帧突发的总长度达到1500字节为止。【答案：（61) C】【试题7-18】 2010年11月真题63以太网帧格式如图7-7所示，其中的“长度”字段的作用是（63)。前导字段帧起始符曰的地址源地址长度数据填充校验和图7-7A.表示数据字段的长度B.表示封装的上层协议的类型C.表示整个帧的长度D.既可以表示数据字段长度屯可以表示上层协议的类型解析：长度字段说明数据字段的长度，其最大值为1500。802.3同时用长度字段指示上层协议的类型， 此时长度字段的值在1501~65535之间。【答案：（63) D】【试题7-19】2010年11月真题64下面列出的4种快速以太网物理层标准中，使用两对5类无屏蔽双绞线作为传输介质的是（64)。A.100BASE-FX B. 100BASE-T4C.100BASE-TX D. 100BASE-T2解析：100BASE-TX可使用两对5类UTP和两对STP, 100BASE-FX可使用一对多模光纤或一对单模光 纤，100BASE-T4使用四对3类UTP, 100BASE-T2使用两对3类UTP。【答案：（64) C】交换式以太网和虚拟局域网一、交换式以太网在重负载下，以太网的吞吐率大大下降。实际的通信速率比网络提供的带宽低得多，这是因为所有的站竞争同一信道所引起的。使用交换技术可以改善这种情况。交换式以太网的核心部件是交换机。交换机有一个高速底板，底板上有4~32个插槽，每个插槽可连接一块插入卡，卡上有1~8个连接器，用于连接10Base-T网卡的主机。连接器接收主机发来的帧。插入卡判断目的地址，如果目标站是同一卡上的主机，则把帧转发 到相应的连接器端口，否则就转发给高速底板。底板根据专用的协议进一步转发，送达目标站。二、虚拟局域网1.虚拟局域网的概念.虚拟局域网（Virtual Local Area Network, VLAN),是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。VLAN是一个交换网络，它可以把用户划分成逻辑的组，而不用考虑用户的实际位置。交换机的每个端口可以属于不同的VLAN。同一个VLAN中的端口处于一个广播域。处于不同VLAN的端口之间不能传递广播，这样可以有效地节省带宽，提高网络性能。划分VLAN后，不同VLAN中的端口的通信就被阻断了，因此必须依靠第三层的路由设备来实现VLAN间的通信。通过划分可以使看起来很远的用户处在同一个VLAN中，而 物理距离很近的用户处在不同的VLAN之中。划分VLAN的好处是对网络进行了分段，对广播进行了有效控制，增强了网络的灵活性和安全 性。当某个用户的物理位置发生改变，可以就近接入某台交换机。管理员只需修改配置，可以使其 仍然处于原来的VLAN之中，减少了管理费用。安全方面，管理员可以限制一个VLAN中的用户数 量，可以防止未经授权的用户加入某个VLAN。VLAN还可以有效地控制广播，这对于大型网络是 非常有用的。图7-8所示的是一个VLAN设计的实例。2.划分虚拟局域网的方法在交换机上实现VLAN,可以采用静态或动态的方法。（1）静态分配VLAN静态VLAN或称基于端口划分的VLAN是最常用的VLAN划分方式，网络管理员把交换机的某个端口分配给一个VLAN之后，此端口将保持某VLAN的成员身份，除非管理员更改其配置。比如某交换机的1~4、18、20、22端口为VLAN10, 5~17为VLAN20等。根据端口划分是目前定义VLAN的最广泛的方法，IEEE802.1Q规定了依据以太网交换机的端口来划分VLAN的国际标准。（2）动态分配VLAN动态VLAN有3种划分方法：基于MAC地址划分VLAN、基于网络层划分VLAN和基于策略划分VLAN。•基于MAC地址划分VLAN:这种划分VLAN的方法是根据连接在网络中的每个设备网卡的物理地址来划分VLAN，即对每个MAC地址的主机都配置它所属的组。•基于网络层地址划分VLAN:这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络房地址或协议类型（如果支持多协议）划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，如IP地址，但它不 是路由，与网络层的路由毫无关系。•基于策略的VLAN:是一种比较灵活有效的VLAN划分方法。目前，常用的策略有（与厂商设备的支持有关）：按MAC地址、按IP地址、按以太网协议类型、按网络的应用等。3.虚拟局域网中继在划分成VLAN的交换网络中，交换机端口之间的连接分为两种：接入链路连接（Access-Link Connection)和中继连接（Trunk Connection)。接入链路只能连接具有标准以太网卡的设备，也只能传送属于单个VLAN的数据包。任何连接 到接入链路的设备均属于同一广播域。中继链路是在一条物理连接上生成多个逻辑连接，每个逻辑连接属于一个VLAN。在进入中继 端口时，交换机在数据包中加入VLAN标记。这样，在中继链路另一端的交换机就不仅要根据目标 地址，而且要根据数据包属于的VLAN进行转发决策。4.VLAN帧标记IEEE 802.1q协议定义了VLAN帧标记的格式，在原来的以太帧中增加了4个字节的帧标记字 段，如图7-9所示。其中标记控制信息（Tag Control Information, TCI)包括Priority、CFI和VID三个部分。 •标记协议标识符字段（Tag Protocol Identifier, TPID)设定为0x8100，表示该帧包含802.1q标记。Priority字段提供了由802.1q定义的8个优先级。当有多个帧等待发送时，按优先级发送数据包。CFI为规范格式指示（Canonical Format Indicator)，0表示以太网，1表示FDDI和令牌环网。VID字段表示VLAN标识符（0~4095 )，其中VID 0用于识别优先级，VID 4095#留未用，所以最多可配置4094个VLAN。5.VTP协议与VTP修剪VLAN中继协议（VTP)用于在交换网络中简化VLAN的管理。VTP协议在交换网络中建立了多个管理域，同一管理域中的所有交换机共享VLAN信息。一台交换机只能参加一个管理域，不同管理域中的交换机不共享VLAN信息。通过VTP协议，可以在一台交换机上配置所有的VLAN，配 置信息通过VTP报文可以传播到管理域中的所有交换机。在默认情况下,所有交换机通过中断链路连接在一起，如果VLAN中的任何设备发出一个广播包、组播包或者一个未知的单播数据包，交换机都会将其洪泛（flood)到所有与源VLAN端口相关的各个输出端口上（包括中继端口）。在很多情况下，这种洪泛转发是必要的，特别是在VLAN跨 越多个交换机的情况下。然而，如果相邻的交换机上不存在源VLAN的活动端口，则这种洪泛发送的数据包是无用的。为了解决这个问题，可以使用静态或动态的修剪方法。所谓静态修剪，就是手工剪掉中继链路上不活动的VLAN。但是，手工修剪会遇到一些问题，主要是必须根据网络拓扑结构的改变经常重新配置中继链路。在多个交换机组成多个VLAN的网络中，这种工作方式很容易出错。VIP动态修剪允许交换机之间共享VLAN信息，也允许交换机从中继连接上动态地剪掉不活动的VLAN,使得所有共享的VLAN都是活动的。例如，交换机A告诉交换机B,它有两个活动的VLAN1和VLAN2,而交换机B告诉交换机A，它只有一个活动的VLAN1,于是，它们就共享这样的事实：VLAN2 在它们之间的中继链路上是不活动的，应该从中继链路的配置中剪掉。这样做的好处显而易见，如果以后在交换机B上添加了VLAN2的成员，交换机B就会通知交換机A，它有了一个新的活动的VLAN2， 于是，两个交换机就会动态地把VLAN2添加到它们之间的中继链路配置中。【试题7-20】 2013年5月真题19在交换网络中，VTP协议作用是什么（19)。A.选举根网桥 B.将VLAN信息传播到整个网络C.建立端到端连接 D.选择最佳路由解析：VTP负责在VTP域内同步VLAN信息，这样就不必在每个交换上配置相同的VLAN信息。VTP 还提供一种映射方案，以便通信流能跨越混合介质的骨干。VTP最重要的作用是将进行变动时可能会出现的 配置不一致性降至最低。【答案：（19) B】【试题7-21】 2013年5月真题62关于VLAN,下面描述正确的是（62)。A. 一个新的交换机没有配置VLAN B.通过配置VLAN减少了冲突域的数量C. 一个VLAN不能跨越多个交换机 D.各个VLAN属于不同的广播域解析：VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。各个VLAN属于 不同的广播域。【答案：（62) D]【试题7-22】 2013年5月真题63下列哪个协议用于承载多个VLAN信息？ (63)。A.802.3 B.802.lq C.802.lx D.802.11解析：IEEE于1999年颁布了用于标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术的出现， 使得管理员根据Vlan网卡Intel82573实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广 播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。【答案：(63) B]【试题7-23】 2013年5月真题23~25VLAN中继协议（VTP)的作用是 （23)。按照VTP协议，交换机的运行模式有 （24),如果要启动VTP动态修剪，则 （25) 0(23)A.启动VLAN自动配置过程B.减少VLAN配置信息的冲突C.让同一管理域中的所有交换机共享VLAN配置信息D.建立动态配置VLAN的环境(24)A.服务器模式，客户机模式，透明模式B.服务器模式，客户机模式，终端模式C.路由器模式，交换机模式，终端模式D.路由器模式，交换机模式，透明模式(25)A.管理域中的交换机必须配置成一个服务器和多个客户机B.管理域中的所有交换机都不能配置成终端模式C.管理域中的所有交换机都不能配置成透明模式D.管理域中的所有交换机都必须配置成服务器解析：VLAN中继协议，VTP, VLAN TRUNKING PROTOCOL,是CISCO专用协议，大多数交换机都支持该协议。VTP负责在VTP域内同步VLAN信息，这样就不必在每个交换上配置相同的VLAN信息。VTP还 提供一种映射方案，以便通信流能跨越混合介质的骨干。VTP最重要的作用是，将进行变动时可能会出现在 的配置不一致性降至最低。VLAN中继协议（VTP)的作用是让同一管理域中的所有交换机共享VLAN配置信息。按照VTP协议，交 换机的运行模式有服务器模式，客户机模式，透明模式。如果要启动VTP动态修剪，则管理域中的所有交换 机都必须配置成服务器。【答案：（23) C、(24) A、(25) D】【试题7-24】 2012年5月真题11网络中存在各种交换设备，下面的说法中错误的是（11)。A.以太网交换机根据MAC地址进行交换B.帧中继交换机只能根据虚电路号DLCI进行交换C.三层交换机只能根据第三层协议进行交换D.ATM交换机根据虚电路标识进行信元交换解析：三层交换机也可根据第二层协议进行交换，C说法错误。【答案：Cll) C】【试题7-25】 2010年11月真题59在交换机之间的键路中，能够传送多个VLAN数据包的是 （59)。A.中继连接 B.接入链路 C.控制连接. D.分支链路解析：交换机之间的链路包括接入链路和中继链路。接入链路只能传输单个VLAN的数据包。中继技 术实现了在多个交换机之间进行多个VLAN数据包的传输。数据包在中继链路上传输的时候，交换机在数据 包的头信息_中加上标记来指定相应的VLAN ID。每一个数据包指定一个唯一的VLAN ID»当数据包通过中继 链路后，去掉标记的同时把数据包交换到相应的VLAN端口。【答案：（59) A】【试题7-26】2010年11月真题60要实现VTP动态修剪，在VTP域中的所有交换机都必须配置成 (60)。A.服务器 B.服务器或客户机 C.透明模式 D.客户机解析：如果要实现VTP动态修剪，我们一般是在VTP服务器上配置。因为在VTP服务器上，即主交换机上进行启用，那么在整个域中的交换机上都会启用。在透明模式下，交换机不会学习服务器广播的配置信息，因此交换机不能配置为透明模式。【答案：（60) A】局域网互连一、网桥协议体系结构1.网桥的体系结构在IEEE 802体系结构中，站地址是由MAC子层协议说明的，网桥在MAC子层起中继作用。图 7-10⑷表示了由一个网桥连接两个LAN的情况。当MAC帧的目标地址和源地址属于不同的LAN时， 该喊被网桥捕获、暂时缓冲，然后传送到另一个LAN。 数据由LLC用户提供，LLC实体对用户数据附加上帧头后传送给本地的MAC实体，MAC实体 再加上MAC帧头和帧尾，从而形成MAC帧，如图7-10(b)表示。网桥把MAC帧完整地传送到目标 LAN。当MAC到达目标LAN后才能被目标站捕获。2.网桥的路由选择策略在简单情况下，网桥只根据MAC地址决定是否转发帧，但在更复杂的情况下，网桥必须具有路由选择的功能。为了对网桥的路由选择提供支持，MAC层地址最好是分为两部分：网络地址部 分和站地址部分。网络地址部分标识因特网中唯一的LAN，站地址部分标识某LAN中唯一的工作站。在网桥中使用的路由选择技术可以是固定路由技术。每个网桥中存储一张固定路由表，网桥 根据目标站地址查找转发的方向。在网络配置发生改变时，路由表要重新计算。固定式路由策略适 合小型和配置稳定的互连网络。IEEE 802委员会定义了两种路由策略规范：IEEE 802.1d标准是基于生成树算法的，可实现透明网桥；伴随IEEE 802.5标准的是源路由网桥规范。二、生成树网桥生成树网桥是一种透明网桥，这种网桥插入电缆后就可以自动完成路由选择功能，无须由用 户装入路由表或设置参数。1.帧转发网桥为了能够决定是否转发一个帧，必须为每个转发端口保存一个转发数据库，数据库中保 存着必须通过该端口转发的所有站的地址。作为一般情况，假定网桥从端口X收到二个MAC帧，则 它按照以下算法进行路由决策：（1）查找除X端口之外的其他转发数据库。（2）如果没有发现目标地址，则丢弃该帧。（3）如果在某个端口V的转发数据库中发现目标地址，并且Y端口没有阻塞，则把收到的MAC 帧从Y端口发送出去；若Y端口阻塞，则丢弃该帧。2.地址学习如果一个MAC帧从某个端口到达网桥，显然它的源工作站处于网桥的入口LAN—边，从帧的源地址字段可以知道该站的地址，于是网桥就据此更新相应端口的转发数据库。3.生成树算法如果网络中存在环路，环路引起的循环转发会破坏网桥的数据库，使得网桥无法获得正确的转发信息。克服这个问题的思路是设法消除环路，从而避免出现互相转发的情况。图论中有一种提取连通图生成树的简单算法，可用于因特网消除其中的环路。生成树算法为：（1）确定一个根桥。（2）确定其他网桥的根端口。（3）对每一个LAN确定一个唯一的指定桥和指定端口，如果有两个以上网桥的根通路费用相 同，则选择优先级最高的网桥作为指定桥；如果指定桥有多个端口连接LAN,则选取标识符值最 小的端口为指走端口。为了实现上述算法，网桥之间要交换信息，这种信息以网桥协议数据单元BPDU的形式在所有网桥之间传播。在最初建立生成树时，最主要的信息如下：（1）发出BPDU的网桥的标识符及其端口标识符。（2）认为可作为根网桥的网桥标识符。（3）该网桥的根通路费用。三、源路由网桥源路由网桥的核心思想是：申帧的发送者显式地指明路由信息。路由信息由网f地址和LAN 标识符的序列组成，包含在帧头中。每个收到帧的网桥根据帧头中的地址信息可以知道自己是否在 转发路径中，并可以确定转发的方向。【试题7-27】 2013年5月真题61生成树协议STP使用哪两个参数来选举根网桥？ (61)。A.网桥优先级和办地址 B.链路速率和BP地址_C.释路速率和MAC地址 D.网桥优先缓和MAC地址解析：该协议可应用于在网络中建立树形拓扑，消除网络中的环路，并耳可以通过一定的方法实现路径冗余，但不是一定可以实现路径冗余。生成树协议STP使用优先级和MAC地址这两个参数来选举根网桥。【答寒：(61) D】【试题7-28】 2012年5月真题64802.11在MAC层采用了（64)协议。A. CSMA/CD B. CSMA/CAC； DQDB D.令牌传递解析：802.11 MAC层定义的分布式协调功能（Distributed Coordination Ruction, DCF)利用了CSMA/CA 协议，在此基础上又定义了点协调功能（PointCoordinationFuction, PCF)。【答案：（64) B】【试题7-29】 2011年5月真题61按照802.1d生成树协议（STP),在交换机互连的局域网中，(61) 的交换机被选为根交换机。A. MAC地址最小的 B.MAC地扯最大的C. ID最小的 D. ID最大的解析：生成树协议的工作过程简单表述如下：（1）唯一根网桥的推选：各个网桥互相传递BPDU配置信息，系统的每个网桥都能监听到BPDU,根据网桥标识共同“选举”出具有最大优先级的根网桥。如果优先级相同，则取具有最小网桥地址的网桥作为根网 桥。根网桥默认每2秒发出BPDU。（2）在每个非根网桥选出一个根端口：根网桥向系统广播其BPDU,.对一个网桥来讲.具有最小根路径开销的端口选为根端口;如果根路径开销相同，则取端口标识最小的作为根端口,同时根端口处于转发模式。 一个网桥只有一个根端口,根网桥没有根端口。（3）在每个网段选一个指定端口：每个网桥接收到一个BPDU帧时，同时发出一个BPDU帧说明离根网桥 的路径开销。在同一个网段里，具有最小的根路径开销的端口被选为指定端口。如果根路径开销相同，则取 网桥标识最小的作为指定端口。如果网桥标识也相同，则取端口标识最小的为指定端口。（4）STP设置根端口和指定端口进入转发模式，可以转发数据帧；而落选端口则进入阻塞模式，只侦听 BPDU,不转发数据帧。各网桥周期性地交换BPDU信息，保证系统拓扑结构的合理性。【答案：（61) C】【试题7-30】 2010年5月真题12.按照IEEE802.1d协议，当交换机端口处于（12)状态时,既可以学习MAC帧中的源地址，又可以把接收到的MAC帧转发到适当的端口。A.阻塞（blocking) B.学习（learning)C.转发(forwarding) D.监听（listening)解析：以太网交换机端口的功能是从与其相连的LAN上接收或传送数据。端口的状态由生成树算法规 定，包括转发、学习、监听、阻塞和禁用状态。•转发（forwarding):端口既可以发送和监听BPDU,也可以转发数据帧。•学习（learning):端口学习MAC地址，建立地址表，但不转发数据桢。•监听（listening):端口监听BPDU以确保网络中不出现环路，但不学习接收帧的地址。•阻塞（blocking.):端口仅监听BPDU,但不转发数据帧，也不学习接收帧的MAC地址。•禁用（disabled):端口不参与生成树算法，既不发送和监听BPDU，也不转发数据帧。【答案：（12) C】【试题7-31】2010年5月真题64~65图7-11表示一个局域网的互连拓扑，方框中的数字是网桥ID ,用字母来区分不同的网段。按照EEE 802.1d协议，ID为（64)的网桥被选为根网桥，如果所有网段的传输费用为1,则ID为92的网桥连接网段(65)的端口为根端口。（64）A.3 B：7 C. 92 D.12（65）A.a B.b C.d D.e解析：①根网桥的选择：各个网桥互相传递BPDU配置信息，系统的每个网桥都能监听到BPDU,根据网桥标识共同“选举”出具有最大优先级的根网桥。如果优先级相同，则选取具有最小网桥地址的作为根网桥。本 题中没有给出优先级，因为这里选取ID最小的网桥作为拫网桥。②非根网桥的根端口选择:对一个网桥来说，具有最小根路径开销的端口选为根端口；如果根路径开 销相同，则取端口标识最小的作为根端口，同时根端口处于转发模式。本题中，ID为92的网桥连接网段b的端 口为根端口，其根路径的开销最小。【答案:(64) A； (65) B】无线局域网一、无线局域网的基本概念1.无线局域网协议体系(1) IEEE 802.11协议标准体系面向数据通信的计算机局域网发展而来的，采用的是无连接 协议。（2）HIPERLAN协议标准体系：欧洲邮电委员会（CEPT)制定的，致力于面向语音的蜂窝电 话，采用的是基于连接的协议。2.802.11 标准IEEE 802.11委员会相继制定了多种物理层标准。1997年颁布的IEEE 802.11标准运行在2.4GHz 的ISM段频，采用扩频通信技术，支持IMb/s和2Mb/s数据速率。随后又出现了两个新的标准，1998 年推出IEEE 802.11b标准，也是运行在ISM频段，采用CCK技术，支持1 IMb/s的数据速率。1999年 推出的IEEE 802.11a标准运行在U-NII频段，采用OFDM调制技术，支持最高达54Mb/s的数据速率。 目前的WLAN标准主要有4种，如表7-8所示。名称发布时间工作频段调制技术数据速率802.111997年2,4GHzISM频段DBPSK1Mb/sDQPSK2Mb/s802.11b1998年2.4GHzISM频段CCK5.5Mb/s、11Mb/s802.11a1999年5 GHz u-NII频段:OFDM54Mb/s802.llg2003年2.4GHz ISM频段OFDM54Mb/sWLAN的拓扑结构IEEE 802.11标准定义了两种无线网络的拓扑结构一种甚基础设施网络（Infrastructure Networking),另一种是特殊网络(Ad Hoc Networking) 。在基础设施网络中，无线终端通过接入点访问骨千网设备，或者相互访问。Ad Hoc网络是一种点对点连接，不需要有线网络和接入点的支持，以无线网卡连接的终端设备之间可以直接通信。这种拓扑结构适合在移动情况下快速部署网络，主要用在军事领域，也可以用在商业领域进行语音和数据传输。二、WLAN的通信技术现在无线网主要使用3种通信技术：红外线、扩展频谱和窄带微波技术。这三种技术的主要特点如表7-9所示。表 7-9 WLANi1信技术的比较红外线扩展!顷谱无线电散射红外线定向红外光束频率跳动.直接序列窄带微波数据速率（Mbps)1-4101?32-205-10移动特性固定/移动与LOS固定移动固定/移动范围（ft)50-20080100-300100-80040?130可监测性可忽略几乎无有一些波长/频率X： 850?950nmISM频带：902?928MHz 2.4?2.4835GHz 5.725~5.875GHz18.825?19.025GHz 或ISM频带调制技术OOKGFSKQPSKFSK/QPSK辐射能量NA<1W25mW访问方法CSMA令牌环，CSMACSMA预约ALOHA，CSMA需许可证否否否除ISM外都要三、IEEE 802.11 WLAN体系结构WLA1SI的协议体系结构如图7-12所示。其中LLC子层与以太网一样都是IEEE802.2。数据链路层LLC站管理MACMAC管理物理层PLCPPHY管理PMDMAC层分为MAC子层和MAC管理子层。MAC子层负责访问和分组拆装，MAC管理子层负责 ESS漫游、电源管理和登记过程中的关联管理。物理层分为物理层汇聚协议（Physical Layer Convergence Protocol, PLCP)、物理介质相关（Physical Medium Dependent, PMD)子层和PHY管理子层。PLCP主要进行载波监听和物理层分组的建立，PMD用于传输信号的调制和编码，而PHY管理子层负责选择物理信道和调谐。1.物理层IEEE 802.11定义了 3种PLCP帧格式来对应3种不同的PMD子层通信技术。（1）FHSS对应于FHSS通信的PLCP帧格式如图7-13所示。SYNC(80)SFD(16)PLW(12)PSF⑷CRC(16)MPDU (<=4096字节）图7-13用于FHSS方式的PLCP帧SYNC是0和1的序列，共80比特作为同步信号。SFD的比特模式为0000110010111101,用作帧 的起始符。PLW代表帧的长度，共12位，所以帧最大长度可以达到4096字节。PSF是分组信令字段, 用来标识不同的数据速率。起始数据速率为IMb/s,以0.5的步长递增。PSF=0000时代表数据速率 为IMb/s, PSF为其他数值时则在起始速率的基础上增加一定倍数的步长，例如PSF=0010,则 lMb/s+0.5Mb/sX2=2Mb/s。16位的CRC是为了保护PLCP头部所加的，_它能纠正2比特错。MPDU 代表MAC协议数据单元。（2）DSSS图7-14所示为采用DSSS通信时的帧格式。与前一种不同的字段解释如下：SFD字段的比特模式为1111001110100000。Signal字段表示数据 速率，步长为100kb/s,比FHSS精确5倍。Service字段保留未用。Length字段指MPDU的长度。SYNC(128)SFD(16)Signal(8)Sefvice(8)Length(16)FCS(8)MPDU图7-14 用于DSSS方式的PLCP帧（3）DFIR图7-15所示为采用漫反射红外线时的PLCP帧格式。DFIR的SYNC比FHSS和DSSS的都短，因为采用光敏二极管检测信号不需要复杂的同步过程。 Data rate字段=000，表示IMb/s，Data rate字段=001,表示2Mb/s。DCLA是直流电平调节字段，通过发送32个时隙的脉冲序列来确定接收信号的电平。MPDU的长度不超过2500字节。2.802.11 MAC子层802.11标准为MAC子层定义了3种访问控制机制：一是通过CSMA/CA方式进行分布式协调功能DCF,用于支持争用服务；二是通过点协调功能PCF来支持无争用服务；三是通过RST/CST来支持信道预约。图7-16所示是DCF和PCF之间的关系。（1）CSMA/CA协议 其原理如图7-17所示。为了尽量避免碰撞，所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）才能 发送下一帧。这段时间的通称是帧间间隔IFS。有三种帧间间隔：SIFS:短（Short)帧间间隔，长度为28uS,是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧。PIFS:点协调功能帧间间隔（比SIFS长），是为了在开始使用PCF方式时（在PCF方式下使用，没有争用）优先获得接入到媒体中。PIFS的长度是SIFS加一个时隙（slot) 长度(其长度为50us），即78us。DIFS:分布协调功能帧间间隔（最长的IFS),在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。 DIFS的长度比PIFS再增加一个时隙长度，因此DIFS的长度为128us。（2）分布式协调DCFMAC层定义的分布式协调功能（Distributed Coordination Fuction, DCF)利用了 CSMA/CA协议，在此基础上又定义了点协调功能（Point Coordination Fuction, PCF)。DCF是数据传输的基本方式，作用于信道竞争期。PCF工作于非竞争期。两者总是交替出现，先由DCF竞争介质使用权，然后进入非竞争期，由PCF控制数据传输。（3）点协调PCFPCF是在DCF之上实现的一个可选功能，在Ad-hoc网络中没有PCF。它由AP集中轮询所有移动 站，将发送数据权轮流交给各个站，从而避免了碰撞的产生，为它们提供无争用服务。这种机制适 用于对时间敏感的业务，如分组话音等。轮询过程中使用PIFS作为帧间隔时间。由于PIFS比DIFS小，所以点协调能够优先CSMA/CA获得信道，并把所有的异步帧都推后传送。（3）MAC管理子层WLAN是开放系统，各站点共享传输介质，而且通信站具有移动性，因此，必须解决信息的 同步问题、漫游问题、保密问题和节能问题。（1）同步问题信标是一种管理帧，由AP定期发送，用于进行时间同步。同步方式有主动扫描和被动扫描两种。所谓主动扫描，就是终端在预定的各个频道上连续扫描，发射探试请求帧，并等待各个AP回答的响应帧；收到各AP的响应帧后，工作站将对各个帧中的相关部分进行比较以确定最佳AP。终端获得同步的另一种方法是被动扫描。如果终端已在BSS区域，那么它可以收到各个AP周 期性发射的信标帧，因为帧中含有同步信息，所以工作站对各帧进行比较后，确定最佳AP。（2）移动方式IEEE802.11定义了3种移动方式：无转移方式、BSS转移和ESS转移。无转移方式是指终端是固定的，或者仅在BSA内部移动。BSS转移是指终端在同一 ESS内部的多个BSS之间移动。ESS转移是指从一个ESS移动到另一个ESS。（3）安全管理为了达到与有线网络同等的安全性能，IEEE 802.11采取了认证和加密措施。IEEE 802.11提供的加密方式采用有线等价协议（Wired Equivalency Protocol, WEP)。WEP 是一种对称性的加密技术，即加密和解密都使用同样的算法和密钥，其加密算法是RC4流加密协议， 密钥长度最初为40位（5个字符），后来增加到128位（13个字符）。使用静态WEP加密可以设置4个WEPKey,使用动态WEP加密时，WEP Key会随时间变化而变化。2004年6月公布的IEEE 802.lli标准是对WEP协议的改进。802.11i定义了新的密钥交换协议 (Temporal Key Integrity Protocol, TKIP)和高级加密标准（Advanced Encrypt丨on Standard，AES)。 TRIP提供了报文完整性检查，每个数据包使用不同的混合密钥（per-packet key mixing),每次建 立连接时生成一个新的基本密钥（re-keying) ，这些手段的使用使得诸如密钥共享、碰撞攻击和重放攻击等无能为力，从而弥补了WEP协议的安全隐患。（4）电源管理IEEE 802.11允许空闲站处于睡眠状态，在同步时钟的控制下周期性地唤醒处于睡眠态的空闲 站，由AP发送的信标帧中的TIM (业务指示表）指示是否有数据暂存于AP,若有，则向AP发探询帧，从AP接收数据，然后进入睡眠态；若无，则立即进入睡眠态。怎么考【试题7-32】 2013年5月真题60在Wi-Fi安全协议中，WPA与WEP相比，采用了（60)。A.较短的初始化向量 B.更强的加密算法C.共享密钥认证方案 D.临时密钥以减少安全风险解析：WPA的资料是以一把128位元的钥匙和一个48位元的初向量（IV)的RC4 stream cipher 来加密。WPA超越WEP的主要改进就是在使用中可以动态改变钥匙的“临时钥匙完整性协定”（Temporal Key Integrity Protocol, TKIP)，加上更长的初向量，这可以击败知名的针对WEP的金钥匙取攻击。在Wi-Fi 安全协议中，WPA与WEP相比，采用了临时密钥以减少安全风险。【答案：（60) D】【试题7-33】 2013年5月真题66IEEE 802.11采用CSMA/CA协议，采用这个协议的原因是（66)。A.这个协议比CSMA/CD更安全 B.这种协议可以引进更多业务C.这种协议可以解决隐蔽终端问题 D.这个协议比其他协议更有效率解析：IEEE 802.11采用CSMA/CA协议，采用这个协议的原因是这种协议可以解决隐蔽终端问题。【答案(66) C]【试题7-34】2013年11月真题66~67 IEEE802.11标准采用的工作频段是_(66) ,下列标准中采用双频工作模式的是 （67)。（66）A. 900MHz和800MHz B. 900MHz和2.4GHzC. 5GHz和800MHz D. 2.4GHz和5GHz（67）A. IEEE802.11a B. EEEE802.11b C.EEE802.11g D. ffiEE802.11n解析：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数 国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。采用双频工作模式的是IEEE802.11n。【答案：（66) D、(67) D】【试题7-35】2012年5月真题65~66在无线局域网中，AP的作用是（65)。新标准TRRE 802.11n提供的最高数据谏率可达到（66)。（65）A.无线接入 B.用户认证 C.路由选择 D.业务管理（66）A. 54Mb/s B. 100s C. 200Mb/s D. 300Mb/s解析：AP是无线接入点，IEEE 802.11n使用2.4GHz频段和5GHz频段，核心是MIMO (Multiple-Input Multiple-Output,多入多出）和OFDM技术，传输速度为300Mb/s,最高可达600Mb/s。【答案：(65) A； (66) D】【试题7-36】 2012年5月真题67IEEE 802.16工作组提出的无线接入系统中的接口标准是（67).(67) A.GPRS B.UMB C.LTE D.WiMAX解析：WiMax即全球微波互联接入。WiMAX也叫802.16无线城域网或802.16。WiMAX是一项新兴的 宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。【答案：（67) D】【试题7-37】 2012年11月真题64关于无线网络中使用的扩频技术，下面描述中错误的是（64)。A.不同的频率传播信号扩大了通信的范围B.扩频通信减少了干扰并有利于通信保密C.每一个信号比特可以用N个码片比特来传输D.信号散布到更宽的频带上降低了信道阻塞的概率解析：扩展频谱通信的主要思想是将信号散布到更宽的带宽上，以减少发生阻塞和千扰的机会。(1.)频率跳动在这种方案中，信号按照看似随机的无线电频谱发送，每一个分组采用不同的频率传输。(2)直接序列在这种扩频方案中，信号源中的每一比特用称为码片的N个比特来传输，这个过程在扩展器中进行。【答案：（64）A】【试题7-38】 2012年11月真题65物联网中使用的无线传感网络技术是（65)。A. 802.15.1蓝牙个域网 B. 802.11n无线局域网C. 802.15.3 ZigBee微微网 D. 802.l6n无线城域网解析：无线传感技术是ZigBee。【答案：（65) C]【试题7-39】 2012年11月真题66正在发展的第4代无线通信技术推出了多个标准，在下面的选项中不属于4G标准的是（66)A. LTE B. WiMAXH C. WCDMA D. UMB解析：4G技术标准包括LTE、LTE-Advanced、WiMax、Wireless MAN、UMB等。【答案：（66) C】【试题7-40】 2011年.5月真题66Wi-Fi联盟制定的安全认证方案WPA (Wi-Fi Protected Access)是 (66) 标准的子集。A. IEEE802.il B. IEEE 802.11aC. IEEE 802.11b D. IEEE 802.lli解析：IEEE 802.11i是IEEE 802.11协议标准的扩展，于2004年正式被IEEE通过，取代原来脆弱的WEP加密技术。IEEE 802.1 li为使用IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g标准的网络提供加密技术和安全认证功能，这 样的网络被描述为RSN (Robust Security Network,健壮安全的网络）。【答案：（66) D】【试题7-41】2011年5月真题65在IEEE802.11标准中使用了扩频通信技术，下面选项中有关扩频通信技术说法正确的是 （65)。A.扩频技术是一种带宽很宽的红外通信技术B.扩频技术就是用伪随机序列对代表数据的模拟信号进行调制C.扩频通信系统的带宽随着数据速率的提高而不断扩大D.扩频技术就是扩大了频率许可证的使用范围解析：扩频是指一种在物理层上通过某种机制拓宽信号带宽，把原本是窄带的数字信号变成宽带的传输信号的信号调制技术。根据香农公式C=Wlog2 (1+S/N)(其中，C信道容量，W频带宽度，S/N信噪比），在信道容量C一定的情况下，增加频带宽度可以在较低信噪比的情况下传输信息，还可以有效地降低噪声功率 谱密度，从而提高抗干扰能力。FHSS和DSSS是最常见的扩频技术。FHSS系统的基本运作过程如下：发送端首先把信息数据调制成基带信号，然后进入载波频率调制阶段；此时载波频率受伪随机码发生器控制，在给定的某带宽远大于基带信号的频带内随机跳变，使基带信号带宽 扩展到发射信号使用的带宽；接下来，跳频信号便由天线发送出去；接收端接收到跳频信号后，首先从中提 取出同步信息，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的频率跳变同步，这样才能够得到数据载波，将 载波解调（即扩频解调）后得到发射机发出的信息。DSSS的扩频方式是：首先用高速率的伪噪声（PN)码序列与信息码序列作模二加（波形相乘）运算，得到一个复合码序列；然后用这个复合码序列去控制载波的相位，从而获得DSSS信号。通过这种方式可将原来较高功率而较窄频的频率变成具有较宽频的低功率频率，使系统具有较好的抗噪声干扰能力。DSSS使用的 伪噪声码序列的速率不能低于原>台数据信息序列的速率。【答案：（65) B】【试题7-42】 2011年5月真题64IEEE 802.11采用了CSMA/CA协议，下面关于这个协议的描述中错误的是 （64)。A.各个发送站在两次帧间隔（IFS)之间进行竞争发送B.每一个发送站维持一个后退计数器并监听网络上的通信C.各个发送站按业务的优先级获得不同的发送机会D.CSMA/CA协议适用于突发性业务.解析：IEEE 802.11标准定义了两种操作模式，第一种模式是DCF (Distributed Coordination Function,分布式协调功能），该模式没有中心控制设备，所有站点都在竞争信道；另一种模式是PCF (Point Coordination Function，点协调功能),该模式有基站，作为中心控制设备通过轮询机制控制决定各个站点的传输顺序。根据1EEE 802.11标准，DCF是必需的而PCF是可选的。CSMA/CA协议应用于DCF下，目的在于解决在允许竞争的情况下信道如何分配的问题。它支持的操作方式有两种：第一种操作方式采用延时算法进行访问控制。当一个要发送数据的站点检测到信道空闲时，站 点需继续监听与IFS (Interframe Space,帧间间隔)相等的一段时间，若