局域網和城域網命題要點•IEEE 802體系結構：802.1、802.2、802.3、802.5、802.11、802.15、802.16等標準，LLC服務和幀結構。•以太網：CSMA協(xié)議、幀結構、MAC地址，10BASE-2、10BASE-T,最小幀長、最大幀長，網絡跨距。•高速以太網：802.3u、802.3z、802.3ae、802.3ab。•虛擬局域網：靜態(tài)/動態(tài)VLAN,接入鏈路和中繼鏈路，VLAN幀標記802.1q，VTP協(xié)議和 VTP修剪。•無線局域網：無線接入點AP和Ad Hoc網絡，擴頻通信技術DSSS和HFSS，CSMA/CA協(xié)議， 802.1 la/802.1 lb/802.1 lg，認證技術WEP和802.1 li。提示：•本章內容在最近幾次考試中題量有所減少。CSMA/CD協(xié)議、高速以太網物理層標準、虛擬局域網的特點與劃分、幀中繼協(xié)議IEEE 802.1q,無線局域網標準和CSMA/CA協(xié)議是重點考查內容。•在2009年最新版教材中，增加了虛擬局域網、局域網互連等內容，刪除了舊版中的令牌總 線、令牌環(huán)、分布式隊列總線、光纖環(huán)網、FDDI、ATM局域網等目前非主流技術。關于 城域網，則主要介紹最近幾年提出的城域以太網、彈性分組環(huán)等新技術。局域網技術基礎一、拓撲結構和傳輸介質1.總線拓撲總線是一種多點介質，所有的站點都通過接口硬件連接到總線上，如圖7-1(a)所示。工作站發(fā)出的數據組成幀，數據幀沿著總線向兩端傳播，到達末端的信號被終端匹配器吸收。數據幀中含有源地址和目標地址，每個工作站都監(jiān)視總線上的信號，并復制發(fā)給自己的數據。由于總線是共享介質，多個站同時發(fā)送數據時會產生沖突，因而需要一種分解沖突的介質訪問協(xié)議。傳統(tǒng)的輪詢方式不適合分布式控制，通常采用分布式競爭發(fā)送的訪問控制方式。適用于總線拓撲的傳輸介質主要是同軸電纜，分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。寬帶電纜 比基帶電纜傳輸的距離更遠，還可以使用頻分多路技術提供多個信道和多種數據傳輸業(yè)務，主要用 在城域網中，而基帶系統(tǒng)則主要用于室內或建筑物內部連網。2.環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲由一系列首尾相接的中繼器組成，每個中繼器連接一個工作站，如圖7-1(b)所示。中繼器是一種簡單的設備，它能從一端接收數據，然后從另一端發(fā)出數據。整個環(huán)路是單向傳輸的。由于環(huán)網是一系列點對點鏈路串接起來的，所以可使用任何傳輸介質，最常用的介質是雙絞 線，因為它們價格較低；使用同軸電纜可得到較高的帶寬，而光纖則能提供更大的數據速率。3.星形拓撲星形拓撲中有一個中心節(jié)點，所有的站都連接到中心節(jié)點上，如圖7-1(c)所示。中心節(jié)點在星形網絡中起到了控制和交換的作用，是網絡中的關鍵設備。用星形拓撲結構也可以構成分組廣播式的局域網。在這種網絡中，每個站都用兩對專線連接 到中心節(jié)點上，一對用于發(fā)送，一對用于接收。中心節(jié)點叫做集線器，簡稱Hub。任何有線傳輸介質都可以使用有源Hub,也可以使用無源Hub。一般來說，無源Hub用于光纖或同軸電纜網絡，有源Hub則用于非屏蔽雙絞線網絡。為了延長星形網絡的有效傳輸距離和擴大網絡的規(guī)模，可以把多個Hub級連起來，組成星形樹 結構，如圖7-1(d)所示。二、局域網體系結構1.IEEE 802標準IEEE802委員會成立于1980年2月，它的任務是制定局域網的國際標準，目前有20多個分委員 會。它們制定的部分標準如圖7-2所示。此外還有802.14、802.15、802.16、802.17、802.18、802.19、802.20工作組。802.14:采用線纜調制解調器的交互式電視介質訪問控制協(xié)議及物理層技術規(guī)范。 802.15:采用藍牙技術的無線個人網技術規(guī)范。802.16:寬帶無線接入工作組，開發(fā)2~66GHz的無線接入系統(tǒng)空中接口。802.17:彈性分組環(huán)工作組，制定了彈性分組環(huán)網訪問控制協(xié)議及其有關標準。 802.18:寬帶無線局域網技術咨詢組。802.19:多重虛擬局域網共存技術咨詢組。802.20:移動寬帶無線接入工作組，正在制定寬帶無線接入網的解決方案2.局域網參考模型IEEE 802提出的局域網參考模型（LAN/RM),如圖7-3所示。LAN/RM將數據鏈路層劃分為兩個子層，即介質訪問控制子層（Media Access Control, MAC)和邏輯鏈路控制子層（Logical Link Control, LLC)。把與訪問各種傳輸介質有關的問題都放入MAC子層，把數據鏈路層中與介質訪問無關部分都放入LLC子層。MAC子層：控制對傳輸介質的訪問、幀的封裝和拆卸、尋址和識別、實現和維護MAC協(xié)議、完成幀差錯控制等功能。LLC子層：向高層提供一個或多個邏輯接口，并提供兩種控制類型，一種是無連接的控制，另一種是面向連接的控制。LLC子層具有幀順序控制和流量控制等功能，還包括某些網絡層功能，如數據報、虛擬控制和多路復用等。三、邏輯鏈路控制子層1.LLC地址LLC地址是LLC層服務訪問點。IEEE802局域網中的地址分兩級表示，主機的地址是MAC地址。LLC地址實際上是主機中上層協(xié)議實體的地址，一個主機中可以同時有多個上層協(xié)議進程，因而就有多個服務訪問點。IEEE 802.2中的地址字段分別用DSAP和SSAP表示目標地址和源地址，這兩個地址都是7位長。另外增加的一種功能是可提供組目標地址，而全1地址表示所有用戶。在源地址字段中的控制位C/R用于區(qū)分命令幀和響應幀。2.LLC服務LLC提供3種服務：•無確認、無連接的服務。•連接方式的服務。•有確認、無連接的服務。 四、介質訪問控制技術介質訪問控制技術主要解決介質使用權或機構問題，從而實現對網絡傳輸信道的合理分配。主要內容包括：確定網絡節(jié)點能夠將數據發(fā)送到介質上去的特定時刻和解決如何對公用傳輸介質訪問和利用并加以控制。傳統(tǒng)的局域網介質訪問控制方式有三種：CSMA/CD、令牌環(huán)和令牌總線。解析：為了解決STP協(xié)議的缺陷，在世紀之初IEEE推出了802.1W標準，作為對802.1D標準的補充。在 IEEE.802.1w標準里定義了快速生成樹協(xié)議RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol).RSTP協(xié)議在STP協(xié)議基礎上做了三點重要改進，使得收斂速度快得多(最快1秒以內)。IEEE802.1X是一種基于端口的網絡接入控制技術，在LAN設備的物理接入級對接入設備進行認證和控制，此處的物理接入級指的是LANSWITCH設備的端口。連接在該類端口上的用戶設備如果能通過認證，就可以訪問LAN內的資源；如果不能通過認證，則無法訪問LAN內的資源，相當于物理上斷開連接。答案：（26) B、（27）D考點7.2 CSMA/CD 協(xié)議CSMA/CD是一種適用于總線結構的分布式介質訪問控制方法，是IEEE 802.3的核心協(xié)議。 CSMA的基本原理是站在發(fā)送數據之前，先監(jiān)聽信道上是否有別的站發(fā)送的載波信號。若有，說明信道正忙；否則信道是空閑的。然后根據預定的策略決定：•若信道空閑，是否立即發(fā)送；•若信道忙，是否繼續(xù)監(jiān)聽。CSMA/CD的工作過程如圖7-4所示。一、監(jiān)聽算法發(fā)送前檢測總線上是否有別的節(jié)點發(fā)送數據。如果發(fā)現總線是空閑的，即沒有檢測到有信號 正在傳送，則可立即發(fā)送數據。如果監(jiān)聽到總線忙，即檢測到總線上有數據正在傳送，這時節(jié)點要持續(xù)等待直到監(jiān)聽到總線空閑才能將數據發(fā)送出去，或等待一個隨機時間，再重新監(jiān)聽總線，一直到總線空閑再發(fā)送數據。沖突無法避免，.但可以通過某種算法來緩解沖突的發(fā)生，這就是堅持退避算法。常用有三種 CSMA堅持退避算法，如表7-2所示。表7-2 CSMA堅持退避算法算法信道空閑時信道忙時主要特點非-堅持CSMA立即發(fā)送等待一段隨機時間，再監(jiān)聽減少沖突的概率，但介質利用率較低1-堅持CSMA立即發(fā)送繼續(xù)監(jiān)聽介質利用率較高，但增加沖突的概率P-堅持CSMA以概率P發(fā)送繼續(xù)監(jiān)聽一種折衷的算法，P的選擇是關鍵二、沖突檢測原理1.基本思想載波監(jiān)聽只能減小沖突的概率，不能完全避免沖突。當兩個幀發(fā)生沖突后，若繼續(xù)發(fā)送，將 會浪費網絡帶寬。如果幀比較長，對帶寬的浪費就很可觀。為了進一步改進帶寬的利用率，發(fā)送站 應采取邊發(fā)邊聽的沖突檢測方法。發(fā)送期間同時接收，并把接收的數據與站中存儲的數據進行比較。若比較結果一致，說明沒有沖突，重復（1)。若比較結果不一致,說明發(fā)生沖突,立即停止發(fā)送,并發(fā)送一個簡短的干擾信號(Jamming)， 使所有站都停止發(fā)送。發(fā)送Jamming信號后，等待一段隨機長的時間，重新監(jiān)聽，再試著發(fā)送。2.最小幀長為了保證在信息發(fā)送完成之前能夠檢測到沖突，規(guī)定了最小的幀長其中為R網絡數據速率，d為最大段長，V為信號傳播速度。有了最小幀長的限制，發(fā)送站必須對較短的幀增加填充位，使其等于最小幀長。接收站對收到的幀要檢查長度，小于最小幀長的幀被認為是沖突碎片而丟棄。3.二進制指數后退算法按照二進制指數后退算法，后退時延的取值范圍與重發(fā)次數n形成二進制指數關系。隨著重發(fā)次數n的增加，后退時延t的取值范圍按2的指數增大。即第一次試發(fā)時n的值為0，每沖突一次n的 值加1，并按下式計算后退時延。其中，第一式是在區(qū)間[0, 2"]中取一個均勻分布的隨機整數S第二式是計算出隨機后退時延，T為網絡傳播延遲。為了避免無限制的重發(fā)，要對重發(fā)次數n進行限制，通常當n增加到某一最大值時停止發(fā)送， 并向上層協(xié)議報告發(fā)送錯誤，等待處理。三、CSMA/CD協(xié)議的實現對于基帶總線和寬帶總線，CSMA/CD的實現基本上是相同的，但也有一些差別。差別一是載波監(jiān)聽的實現。對于基帶系統(tǒng)，是檢測電壓脈沖序列。對于寬帶系統(tǒng)，監(jiān)聽站接收RF載波以判斷信道是否空閑。差別二是沖突檢測的實現。對于基帶系統(tǒng)，把直流電壓加到信號上來檢測沖突。對于寬帶系統(tǒng)，有幾種檢測沖突的方法。方法之一是把接收的數據與發(fā)送的數據逐位比較；另一種方法屬于分裂配置，由端頭檢查是否有破壞了的數據，這種數據的頻率與正常數據的頻率不同。四、性能分析吞吐率是單位時間內實際傳送的位數。假設網上的站都有數據要發(fā)送，沒有競爭沖突，各站輪流發(fā)送數據，則傳送一個長度為L的幀的周期為tp+tf。由此可得出最大吞吐率為其中為tp傳播延遲，tf為發(fā)送一幀的時間，表示網絡段長，V為信號在銅線中的傳播速度（大約為光速的65%~77%)，為網絡提供的數據速率（或稱為網絡容量）。同時可得出網絡利用率：a (或者R、d的乘積）越大，信道利用率越低。【試題7-2】 2012年11月真題62一個運行CSMA/CD協(xié)議的以太網，數據速率為1Gb/s,網段長lkm，信號速率為200 OOOkm/sec，則最小幀長是（62)比特。A.1000 B.2000 C.10000 D.2000000解析：網段長1km,信號速率為200000km/s,則單程需要的傳播時間為5us,往返需要10us，數據率為1Gb/s,則最小幀長為1Gb/s*10us=10000bit。【答案：（62) C】【試題7-3】2011年5月真題62以太網中釆用了二進制指數后退算法，這個算法的特點是 （62)。A.網絡負載越輕，可能后退的時間越長B.網絡負載越重，可能后退的時間越長C.使用網絡既可以適用于突發(fā)性業(yè)務，也可以適用于流式業(yè)務D.可以動態(tài)地提高網絡發(fā)送的優(yōu)先級解析：按照二進制指數后退算法，后退時延的取值范圍與重發(fā)次數n形成二進制指數關系。隨著重發(fā)次數n的增加，后退時延ts的取值范圍按2的指數增大。即第一次試發(fā)時n的值為0,每沖突一次n的值加1,并按下式計算后退時延：為了避免無限制的重發(fā)，要對重發(fā)次數n進行限制。通常當n增加到某一個最大值時停止發(fā)送，并向上層 協(xié)議報告發(fā)送錯誤，等待處理。【答案：（62) B】【試題7-4】2011年11月真題62~63以太網介質訪問控制策略可以采用不同的監(jiān)聽算法，其中一種是：一旦介質空閑就發(fā)送數據，假如介質 忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質空閑后立即發(fā)送數據，這種算法稱為（62)監(jiān)聽算法,該算法的主要特點是（63)。(62)A.l-堅持型 B.非堅持型 C.P-堅持型 D.O-堅持型(63) A.介質利用率和沖突概率都低 B.介質利用率和沖突概率都高C.介質利用率低且無法避免沖突 D.介質利用率高且可以有效避免沖突解析：（1)非堅持型監(jiān)聽算法當一個站準備好幀發(fā)送之前先監(jiān)聽信道：①若信道空閑，立即發(fā)送；否則轉②。②若信道忙，則后退一個隨機時間，重復①。由于隨機時延后退，從而減少了沖突的概率；然而，可能出現的問題是因為后退而使信道閑置一段時間， 這使信道的利用率降低，而且增加了發(fā)送時延。(2)1-堅持型監(jiān)聽算法當一個站準備好幀，發(fā)送之前先監(jiān)聽信道：①若信道空閑，立即發(fā)送；否則轉②。 .②若信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑后立即發(fā)送。這種算法的優(yōu)缺點與前一種正好相反：有利于搶占信道，減少信道空閑時間；但是多個站同時都在監(jiān)聽 信道時必然發(fā)生沖突。(3)P-堅持型監(jiān)聽算法這種算法吸取了以上兩種算法的優(yōu)點，但較為復雜。①若信道空閑，以概率P發(fā)送，以概率(1-p)延遲一個時間單位。一個時間單位等于網絡傳輸時延期T。②若信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽直到信道空閑，轉①。③若發(fā)送延遲一個時間單位T，則重復①。【答案：（62) A； (63) B】.【試題7-5】 2010年11月真題62以太網協(xié)議可以采用非堅持型、堅持型和P-堅持型3種監(jiān)聽算法。下面關于這3種算法的描述中，正確的 是 (62)A.堅持型監(jiān)聽算法的沖突概率低，但可能引入過多的信道延遲B.非堅持型監(jiān)聽算法的沖突概率低，但可能浪費信道帶寬C.P-堅持型監(jiān)聽算法實現簡單，而且可以到達最好性能D.非堅持型監(jiān)聽算法可以及時搶占信道，減少發(fā)送延遲解析：非堅持型以太網在轉發(fā)數據幀之前先監(jiān)聽信道,如果信道空閑，則立即發(fā)送，否則后退一個隨機時間。由于隨機肘延后退，從而減少了沖突的概率，但是后退會使信道空閑一段時間，這使得信道的利用 率低，浪費了帶寬。因此選項B是正確的，D是錯誤的。堅持型以太網在監(jiān)聽到信道忙的時候，會繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑后才發(fā)送。如果多個站同時在監(jiān)聽信 道時會發(fā)生沖突。可見，堅持型監(jiān)聽算法有利于搶占信道，減少發(fā)送延遲，但沖突概率高。因此，選項A是錯誤的。P-堅持型算法吸取了堅持型和非堅持型的優(yōu)點，但較為復雜，概率P的選擇是一個困難的問題。【答案：（62) B】』 .以太網一、傳統(tǒng)以太網最早采用CSMA/CD協(xié)議的網絡是Xerox公司的以太網，1981年，DEC、Intel和Xerox三家公司 制定了DIX以太網標準。后來,IEEE 802委員會參考了以太網標準制定了局域網標準。以太網是802.3 標準中的一種。1.MAC幀結構MAC子層的核心協(xié)議是CSMA/CD，它的幀結構如圖7-5所示。其中，7個字節(jié)的前導字段是接收方與發(fā)送方時鐘同步用的，它的每個字節(jié)的內容都是 10101010。一個字節(jié)的幀開始標志，表示一個幀的開始，內容為10101011。隨后是兩個地址段：目的地址和源地址，目的地址可以是單個的物理地址，也可以是一組地址（多點廣播），當地址的最高位為0時是普通地址，為1時是組地址。2字節(jié)的數據字段長度標志數據段中的字節(jié)數。數據字段就是LLC數據幀，如果幀的數據部分少于46字節(jié)，則用填充字段，使之達到要求的最短長度。2.CSMA/CD協(xié)議的實現IEEE 802.3采用CSMA/CD協(xié)議，這個協(xié)議的載波監(jiān)聽、沖突檢測、沖突強化、二進制指數后退等功能都由硬件實現。IEEE 802.3使用1-堅持型監(jiān)聽算法，因為這個算法可及時搶占信道，減少空閑期，同時實現也較簡單。在監(jiān)聽到網絡由活動變到安靜后，并不能立即開始發(fā)送，還要等待一個最小幀間隔時間， 只有在此期間網絡持續(xù)平靜，才能開始試發(fā)送。最小幀間隔時間規(guī)定為9.6us。在發(fā)送過程中繼續(xù)監(jiān)聽。若檢測到沖突，發(fā)送8個十六進制數的序列55555555，這就是協(xié)議規(guī)定的阻塞信號。3.物理層規(guī)范IEEE802.3支持的物理層介質和配置方式有多種，是由一組協(xié)議組成的。每一種實現方案都有 一個名稱代號，由以下三部分組成：<數據傳輸率(Mbps)> <信號方式> <最大段長度(百米)或介質類型>如10BASE-5、10BASE-2、100BASE-T等。這里，最前面的數字指傳輸速率，如10為10.Mbps, 100為100Mbps。中間的BASE指基帶傳輸，BROAD指寬帶傳輸。最后若是數字的話，表示最大傳 輸距離，如5是指最大傳輸距離500m, 2指最大傳輸距離200m。若是字母則第一個表示介質類型， 如T表示采用雙絞線，F表示采用光纖介質，第二個字母表示土作方式，如X表示全雙工方式工作。 802.3最初的標準規(guī)定了6種物理層傳輸介質，它們的主要技術特點如表7-3所示。表7-3 10Mbps以太網的主要技術特點項目Ethernet10Base510Base21 Base510Base-T10 Broad 3610Base-F拓撲結構::總線總線總線星形星形總線皇形數據速率10Mb/s10 Mb/s10Mb/s1 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s信號類型基帶曼碼基帶曼碼基帶曼碼基帶曼碼基帶曼碼寬帶DPSK基帶曼碼最大段長500m500m185m250mlOOrn3600m500m,2000m傳輸介質粗同軸電纜粗同軸電纜細同軸_UTPUTPCATV電纜光纖二、快速以太網1995年100Mb/s的快速以太網標準IEEE 802.3u正式頒布，這是基于10BASE-T和10BASE-F技術，在基本布線系統(tǒng)不變的情況下開發(fā)的高速局域網標準。1.100Mbps以太網的解決方案快速以太網使用的傳輸介質如表7-4所示。快速以太網使用的集線器可以是共享型或交換型，也可以通過堆疊多個集線器擴大端口數量 互相連接的集線器起到了中繼的作用，擴大了網絡的跨距。快速以太網使用的中繼器分為兩類：I 類中繼器中包含了編碼/譯碼功能，它的延遲比II類中繼器大。2.沖突時槽和最小幀長問題快速以太網的數據速率提高了 10倍，而最小幀長沒變，以太網的計算沖突時槽的公式為其中：S表示網絡的跨距（最長傳輸距離)，0.7C為0.7倍光速（信號傳輸速率)，tphy是發(fā)送 站物理層時延,由于包括發(fā)送和接收兩次，所以取其時延的兩倍值。可得計算快速以太網跨距的計算公式：三、千兆以太網1.千兆以太網標準1996年3月IEEE成立了802.3z工作組，開始制定1000Mbps以太網標準。IEEE 802.3z于1998年6 月公布，它和1999年6月公布的IEEE 802.3ab已經成為千兆以太網的正式標準。它們規(guī)定了4種傳輸 介質，如表7-5所示。表7-5千兆以太網標準標準名稱傳輸介質傳輸距離IEEE 802.3z1000Base-LX62.5um多模光纖550m50um多模光纖550m10um單模光纖5km1000Base-SX62.5um多模光纖275m50um多模光纖550mlOOOBase-CX2 對 STP25mIEEE 802.3ablOOOBase-T4對5類UTP100m2.千兆以太網的工作方式(1)半雙工方式在半雙工方式下，最小幀長需要擴展，以便在半雙工的情況下增加跨距。另外802.3Z還定義了一種幀突發(fā)方式（frame bursting),使得一個站可以連續(xù)發(fā)送多個幀。•載波延伸：工作在半雙工方式時，就必須進行碰撞檢測。原因：由于數據率提高了，而最短幀長仍為64字節(jié)，同時將爭用時間增大為512字節(jié)。方法：凡發(fā)送的MAC幀長不足512字節(jié)時，就用一些特殊字符填充在幀的后面。.接收端在收到以太網的MAC幀后， 要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。•幀突發(fā)：當很多短幀要發(fā)送時，第一個短幀采用載波延伸的方法進行填充。隨后的一些短 幀則可一個接一個地發(fā)送，直到達到1500字節(jié)或梢多一些為止。（2）全雙工方式工作在全雙工方式時，因為不存在沖突，也就不需要使用載波延伸和分組突發(fā)。四、萬兆以太網（10GE)1.萬兆以太網的物理層標準2002年6月，IEEE802.3ae標準發(fā)布，支持lOGbps的傳輸速率，規(guī)定的幾種傳輸介質如表7-6所示。表7-6萬兆以太網標準名稱傳輸介質傳輸距離lOGBase-S (Short)62.um多模光纖65m50um多模光纖300mlOGBase-L (Long)單模光纖10km(續(xù)表)名稱傳輸介質傳輸距離10GBase-E (Extended)單模光纖40km10GBase-LX4單模光纖10km50um多模光纖300m62.5um多模光纖300m2.萬兆以太網的特點MAC子層和物理層實現1.0Gbps傳輸速率。MAC子層的幀格式不變，并保留IEEE802.3標準最小和最大幀長度。不支持共享型，只支持全雙工，即只可能實現全雙工交換型lOGbps以太網。•支持星形局域網拓撲結構，采用點到點連接和結構化布線技術。•在物理層上分別定義了局域網和廣域網兩種系列。不能使用雙絞線，只支持多模和單模光纖。【試題7-6】 2013年5月真題64以太網中使用物理地址的作用是（64)。A.用于不同子網中的主模進行通信 B.作為第二層設備的唯一標識C.用于區(qū)別第二層和第三層的協(xié)議數據單元 D.使得主機可以檢測到未知的遠程設備解析：以太網中使用物理地址的作用是作為第二層設備的唯一標識。【答案：（64) B】【試題7-7】 2013年5月真題65下面的光纖以太網標準中，支持1000m以上傳輸距離的是（65)。A. 1000BASE-Fx B.1000 BASE-Cx C.1000 BASE-Sx D. 1000 BASE-Lx解析：1000BASE 有五種傳輸介質標準：1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-CX、1000BASE-ZX、 1000BASE-T。1000BASE-LX對應于802.3z標準，既可以使用單模光纖也可以使用多模光纖。1000BASE-LX 所使用的光纖主要有：62.5um多模光纖、50um多模光纖和9um單模光纖。其中使用多模光纖的最大傳輸距 離為550m，使用單模光纖的最大傳輸距離為3千米。【答案：（65) D】【試題7-8】 2012年11月真題63在以太網的幀結構中“填充”字段的作用是（63)。A.承載任選的路由信息 B.用于捎帶應答C.發(fā)送緊急數據 D.保持最小幀長解析：填充字段（PAD)不大于46字節(jié)。為了保證幀發(fā)送期間能檢測到沖突，IEEE 802.3規(guī)定最小幀為64字節(jié)。【答案：（63) D】【試題7-9】 2012年5月真題63在局域網標準中，100BASE-T規(guī)定從收發(fā)器到集線器的距離不超過（63)米。A. 100 B.185 C. 300 D.1000解析：100BASE-T規(guī)定從收發(fā)器到集線器的距離不能超過100m。【答案：（63) A】【試題7-10】 2012年5月真題62局域網沖突時槽的計算方法如下：假設tPHY表示工作站的物理層時延，C表示光速，S表示網段長度，tR表示中繼器的時延，在局域網最太配置的情況下，沖突時槽等于（62)。A. S/0.7C+2tpfjy+8tR B. 2S/0.7C+2tpHY+8tRC. 2S/0.7C+tpjjy+8t^ D. 2S/0.7C+2tpHY+4tr解析以太網沖突時槽T=2* (電波傳播時間+4個中繼器的延時）+發(fā)送端的工作站延時+接收站延時， 即T=2* (S/0.7C) +2*4tR+2tPHY，T=2S/0.7C+2tPHY+8tR。[答案：（62) B]【試題7-11】2011年5月真題63以太網幀格式如圖7-6所示其中“填充”字段的作用是 （63)。前導字段幀起始符目的地址源地址長度數據填充校驗和 圖 7-6A.可用于表示任選參數 B.表示封裝的上層協(xié)議C.表示控制幀的類型 D.維持64字節(jié)的最小幀長解析：以太網的最小幀長是64字節(jié)，當數據字段過短時，填充字段就發(fā)揮作用，維持最小幀長。 【答案：（63) D】【試題7-12】 2011年5月真題16快速以太網標準100Base-TX規(guī)定的傳輸介質是 （16)。A.2類UTP B. 3類UTP C. 5類UTP D.光纖解析：100Base-TX：使用一對五類UTP，最大段長為lOOnu【答案：(16) Cl【試題7-13】 2011年11月真題65以下屬于萬兆以太網物理層標準的是（65)。 IEEE 802.3u B. IEEE 802.3a C. IEEE 802.3e D. ffiEE 802.3ae解析：802.3標準協(xié)議參數如表7-7所示：【試題7-14】 2011年11月真題64采用CSMA/CD協(xié)議的基帶總線，其段長為1000m,中間沒有中繼器，數據速率為10Mb/s,信號傳播速度 為200m4iS,為了保證在發(fā)送期間能夠檢測到沖突，則該網絡上的最小幀長應為（64)比特。A.50 B.100 C.150 D.200解析：基帶長度為1000m,傳播速度為200m/us,則單程需要的傳播時間為5us，往返需要10us,而數據率為10Mb/s，則最小幀長為10Mb/s*10us=100bit【答案:(64) B】【試題7-15】 2011年11月真題13以下關于光纖通信的敘述中，正確的是（13)。A.多模光纖傳輸距離遠，而單模光纖傳輸距離近B.多模光纖的價格便宜，而單模光纖的價格較貴C.多模光纖的包層外徑較粗，而單模光纖的包層外徑較細D.多模光纖的纖芯較細，而單模光纖的纖芯較粗解析：多模光纖纖芯直徑較大，有50um和62.5um兩種，包層外徑為125um,單模光纖纖芯直徑較小,一般為9?10um,包層外徑也為125um,可見選項C、D錯誤；多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾千米，單模光纖中心玻璃芯很細（芯徑一般為9或10um),只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通信，所以選項A錯誤。而單模光纖價格比較貴，多模光纖價格便宜，所以選B。【答案：（13) B】【試題7-16】 2010年5月試題60IEEE802.3規(guī)定的最小幀長為64字節(jié)，這個幀長是指（60)。A.從前導字段到校驗和的字段B.從目標地址到校驗和的長度C.從幀起始符到校驗和的長度D.數據字段的長度解析：IEEE 802.3規(guī)定的最小幀長為64字節(jié)，這個幀長是指從目標地址到校驗和的長度。由于前導字 段和幀起始符是在物理層上加上的，所以不包括在幀長中。【答案：（60) B】【試題7-17】 2010年5月真題61千兆以太網標準802.3z定義了一種傾突發(fā)方式（framebursting)，這種方式是指（61)。A.一個站可以突然發(fā)送一個幀B.—個站可以不經過競爭就啟動發(fā)送過程C.一個站可以連續(xù)發(fā)送多個幀D.—個站可以隨機地發(fā)送緊急數據解析：幀突發(fā)在千兆以太網上是一種可選功能，它使一個站(特別是服務器)一次能連續(xù)發(fā)送多個幀，當一個站點需要發(fā)送很多短幀時，該站點先試圖發(fā)送第一幀，該幀可能附加了擴展位的幀。一旦第一個幀發(fā)送成功，則具有幀突發(fā)功能的站點就能夠繼續(xù)發(fā)送其他幀，直至幀突發(fā)的總長度達到1500字節(jié)為止。【答案：（61) C】【試題7-18】 2010年11月真題63以太網幀格式如圖7-7所示，其中的“長度”字段的作用是（63)。前導字段幀起始符曰的地址源地址長度數據填充校驗和圖7-7A.表示數據字段的長度B.表示封裝的上層協(xié)議的類型C.表示整個幀的長度D.既可以表示數據字段長度屯可以表示上層協(xié)議的類型解析：長度字段說明數據字段的長度，其最大值為1500。802.3同時用長度字段指示上層協(xié)議的類型， 此時長度字段的值在1501~65535之間。【答案：（63) D】【試題7-19】2010年11月真題64下面列出的4種快速以太網物理層標準中，使用兩對5類無屏蔽雙絞線作為傳輸介質的是（64)。A.100BASE-FX B. 100BASE-T4C.100BASE-TX D. 100BASE-T2解析：100BASE-TX可使用兩對5類UTP和兩對STP, 100BASE-FX可使用一對多模光纖或一對單模光 纖，100BASE-T4使用四對3類UTP, 100BASE-T2使用兩對3類UTP。【答案：（64) C】交換式以太網和虛擬局域網一、交換式以太網在重負載下，以太網的吞吐率大大下降。實際的通信速率比網絡提供的帶寬低得多，這是因為所有的站競爭同一信道所引起的。使用交換技術可以改善這種情況。交換式以太網的核心部件是交換機。交換機有一個高速底板，底板上有4~32個插槽，每個插槽可連接一塊插入卡，卡上有1~8個連接器，用于連接10Base-T網卡的主機。連接器接收主機發(fā)來的幀。插入卡判斷目的地址，如果目標站是同一卡上的主機，則把幀轉發(fā) 到相應的連接器端口，否則就轉發(fā)給高速底板。底板根據專用的協(xié)議進一步轉發(fā)，送達目標站。二、虛擬局域網1.虛擬局域網的概念.虛擬局域網（Virtual Local Area Network, VLAN),是一種通過將局域網內的設備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網段從而實現虛擬工作組的技術。VLAN是一個交換網絡，它可以把用戶劃分成邏輯的組，而不用考慮用戶的實際位置。交換機的每個端口可以屬于不同的VLAN。同一個VLAN中的端口處于一個廣播域。處于不同VLAN的端口之間不能傳遞廣播，這樣可以有效地節(jié)省帶寬，提高網絡性能。劃分VLAN后，不同VLAN中的端口的通信就被阻斷了，因此必須依靠第三層的路由設備來實現VLAN間的通信。通過劃分可以使看起來很遠的用戶處在同一個VLAN中，而 物理距離很近的用戶處在不同的VLAN之中。劃分VLAN的好處是對網絡進行了分段，對廣播進行了有效控制，增強了網絡的靈活性和安全 性。當某個用戶的物理位置發(fā)生改變，可以就近接入某臺交換機。管理員只需修改配置，可以使其 仍然處于原來的VLAN之中，減少了管理費用。安全方面，管理員可以限制一個VLAN中的用戶數 量，可以防止未經授權的用戶加入某個VLAN。VLAN還可以有效地控制廣播，這對于大型網絡是 非常有用的。圖7-8所示的是一個VLAN設計的實例。2.劃分虛擬局域網的方法在交換機上實現VLAN,可以采用靜態(tài)或動態(tài)的方法。（1）靜態(tài)分配VLAN靜態(tài)VLAN或稱基于端口劃分的VLAN是最常用的VLAN劃分方式，網絡管理員把交換機的某個端口分配給一個VLAN之后，此端口將保持某VLAN的成員身份，除非管理員更改其配置。比如某交換機的1~4、18、20、22端口為VLAN10, 5~17為VLAN20等。根據端口劃分是目前定義VLAN的最廣泛的方法，IEEE802.1Q規(guī)定了依據以太網交換機的端口來劃分VLAN的國際標準。（2）動態(tài)分配VLAN動態(tài)VLAN有3種劃分方法：基于MAC地址劃分VLAN、基于網絡層劃分VLAN和基于策略劃分VLAN。•基于MAC地址劃分VLAN:這種劃分VLAN的方法是根據連接在網絡中的每個設備網卡的物理地址來劃分VLAN，即對每個MAC地址的主機都配置它所屬的組。•基于網絡層地址劃分VLAN:這種劃分VLAN的方法是根據每個主機的網絡房地址或協(xié)議類型（如果支持多協(xié)議）劃分的，雖然這種劃分方法是根據網絡地址，如IP地址，但它不 是路由，與網絡層的路由毫無關系。•基于策略的VLAN:是一種比較靈活有效的VLAN劃分方法。目前，常用的策略有（與廠商設備的支持有關）：按MAC地址、按IP地址、按以太網協(xié)議類型、按網絡的應用等。3.虛擬局域網中繼在劃分成VLAN的交換網絡中，交換機端口之間的連接分為兩種：接入鏈路連接（Access-Link Connection)和中繼連接（Trunk Connection)。接入鏈路只能連接具有標準以太網卡的設備，也只能傳送屬于單個VLAN的數據包。任何連接 到接入鏈路的設備均屬于同一廣播域。中繼鏈路是在一條物理連接上生成多個邏輯連接，每個邏輯連接屬于一個VLAN。在進入中繼 端口時，交換機在數據包中加入VLAN標記。這樣，在中繼鏈路另一端的交換機就不僅要根據目標 地址，而且要根據數據包屬于的VLAN進行轉發(fā)決策。4.VLAN幀標記IEEE 802.1q協(xié)議定義了VLAN幀標記的格式，在原來的以太幀中增加了4個字節(jié)的幀標記字 段，如圖7-9所示。其中標記控制信息（Tag Control Information, TCI)包括Priority、CFI和VID三個部分。 •標記協(xié)議標識符字段（Tag Protocol Identifier, TPID)設定為0x8100，表示該幀包含802.1q標記。Priority字段提供了由802.1q定義的8個優(yōu)先級。當有多個幀等待發(fā)送時，按優(yōu)先級發(fā)送數據包。CFI為規(guī)范格式指示（Canonical Format Indicator)，0表示以太網，1表示FDDI和令牌環(huán)網。VID字段表示VLAN標識符（0~4095 )，其中VID 0用于識別優(yōu)先級，VID 4095#留未用，所以最多可配置4094個VLAN。5.VTP協(xié)議與VTP修剪VLAN中繼協(xié)議（VTP)用于在交換網絡中簡化VLAN的管理。VTP協(xié)議在交換網絡中建立了多個管理域，同一管理域中的所有交換機共享VLAN信息。一臺交換機只能參加一個管理域，不同管理域中的交換機不共享VLAN信息。通過VTP協(xié)議，可以在一臺交換機上配置所有的VLAN，配 置信息通過VTP報文可以傳播到管理域中的所有交換機。在默認情況下,所有交換機通過中斷鏈路連接在一起，如果VLAN中的任何設備發(fā)出一個廣播包、組播包或者一個未知的單播數據包，交換機都會將其洪泛（flood)到所有與源VLAN端口相關的各個輸出端口上（包括中繼端口）。在很多情況下，這種洪泛轉發(fā)是必要的，特別是在VLAN跨 越多個交換機的情況下。然而，如果相鄰的交換機上不存在源VLAN的活動端口，則這種洪泛發(fā)送的數據包是無用的。為了解決這個問題，可以使用靜態(tài)或動態(tài)的修剪方法。所謂靜態(tài)修剪，就是手工剪掉中繼鏈路上不活動的VLAN。但是，手工修剪會遇到一些問題，主要是必須根據網絡拓撲結構的改變經常重新配置中繼鏈路。在多個交換機組成多個VLAN的網絡中，這種工作方式很容易出錯。VIP動態(tài)修剪允許交換機之間共享VLAN信息，也允許交換機從中繼連接上動態(tài)地剪掉不活動的VLAN,使得所有共享的VLAN都是活動的。例如，交換機A告訴交換機B,它有兩個活動的VLAN1和VLAN2,而交換機B告訴交換機A，它只有一個活動的VLAN1,于是，它們就共享這樣的事實：VLAN2 在它們之間的中繼鏈路上是不活動的，應該從中繼鏈路的配置中剪掉。這樣做的好處顯而易見，如果以后在交換機B上添加了VLAN2的成員，交換機B就會通知交換機A，它有了一個新的活動的VLAN2， 于是，兩個交換機就會動態(tài)地把VLAN2添加到它們之間的中繼鏈路配置中。【試題7-20】 2013年5月真題19在交換網絡中，VTP協(xié)議作用是什么（19)。A.選舉根網橋 B.將VLAN信息傳播到整個網絡C.建立端到端連接 D.選擇最佳路由解析：VTP負責在VTP域內同步VLAN信息，這樣就不必在每個交換上配置相同的VLAN信息。VTP 還提供一種映射方案，以便通信流能跨越混合介質的骨干。VTP最重要的作用是將進行變動時可能會出現的 配置不一致性降至最低。【答案：（19) B】【試題7-21】 2013年5月真題62關于VLAN,下面描述正確的是（62)。A. 一個新的交換機沒有配置VLAN B.通過配置VLAN減少了沖突域的數量C. 一個VLAN不能跨越多個交換機 D.各個VLAN屬于不同的廣播域解析：VLAN除了能將網絡劃分為多個廣播域，從而有效地控制廣播風暴的發(fā)生，以及使網絡的拓撲結構變得非常靈活的優(yōu)點外，還可以用于控制網絡中不同部門、不同站點之間的互相訪問。各個VLAN屬于 不同的廣播域。【答案：（62) D]【試題7-22】 2013年5月真題63下列哪個協(xié)議用于承載多個VLAN信息？ (63)。A.802.3 B.802.lq C.802.lx D.802.11解析：IEEE于1999年頒布了用于標準化VLAN實現方案的802.1Q協(xié)議標準草案。VLAN技術的出現， 使得管理員根據Vlan網卡Intel82573實際應用需求，把同一物理局域網內的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣 播域，每一個VLAN都包含一組有著相同需求的計算機工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。【答案：(63) B]【試題7-23】 2013年5月真題23~25VLAN中繼協(xié)議（VTP)的作用是 （23)。按照VTP協(xié)議，交換機的運行模式有 （24),如果要啟動VTP動態(tài)修剪，則 （25) 0(23)A.啟動VLAN自動配置過程B.減少VLAN配置信息的沖突C.讓同一管理域中的所有交換機共享VLAN配置信息D.建立動態(tài)配置VLAN的環(huán)境(24)A.服務器模式，客戶機模式，透明模式B.服務器模式，客戶機模式，終端模式C.路由器模式，交換機模式，終端模式D.路由器模式，交換機模式，透明模式(25)A.管理域中的交換機必須配置成一個服務器和多個客戶機B.管理域中的所有交換機都不能配置成終端模式C.管理域中的所有交換機都不能配置成透明模式D.管理域中的所有交換機都必須配置成服務器解析：VLAN中繼協(xié)議，VTP, VLAN TRUNKING PROTOCOL,是CISCO專用協(xié)議，大多數交換機都支持該協(xié)議。VTP負責在VTP域內同步VLAN信息，這樣就不必在每個交換上配置相同的VLAN信息。VTP還 提供一種映射方案，以便通信流能跨越混合介質的骨干。VTP最重要的作用是，將進行變動時可能會出現在 的配置不一致性降至最低。VLAN中繼協(xié)議（VTP)的作用是讓同一管理域中的所有交換機共享VLAN配置信息。按照VTP協(xié)議，交 換機的運行模式有服務器模式，客戶機模式，透明模式。如果要啟動VTP動態(tài)修剪，則管理域中的所有交換 機都必須配置成服務器。【答案：（23) C、(24) A、(25) D】【試題7-24】 2012年5月真題11網絡中存在各種交換設備，下面的說法中錯誤的是（11)。A.以太網交換機根據MAC地址進行交換B.幀中繼交換機只能根據虛電路號DLCI進行交換C.三層交換機只能根據第三層協(xié)議進行交換D.ATM交換機根據虛電路標識進行信元交換解析：三層交換機也可根據第二層協(xié)議進行交換，C說法錯誤。【答案：Cll) C】【試題7-25】 2010年11月真題59在交換機之間的鍵路中，能夠傳送多個VLAN數據包的是 （59)。A.中繼連接 B.接入鏈路 C.控制連接. D.分支鏈路解析：交換機之間的鏈路包括接入鏈路和中繼鏈路。接入鏈路只能傳輸單個VLAN的數據包。中繼技 術實現了在多個交換機之間進行多個VLAN數據包的傳輸。數據包在中繼鏈路上傳輸的時候，交換機在數據 包的頭信息_中加上標記來指定相應的VLAN ID。每一個數據包指定一個唯一的VLAN ID»當數據包通過中繼 鏈路后，去掉標記的同時把數據包交換到相應的VLAN端口。【答案：（59) A】【試題7-26】2010年11月真題60要實現VTP動態(tài)修剪，在VTP域中的所有交換機都必須配置成 (60)。A.服務器 B.服務器或客戶機 C.透明模式 D.客戶機解析：如果要實現VTP動態(tài)修剪，我們一般是在VTP服務器上配置。因為在VTP服務器上，即主交換機上進行啟用，那么在整個域中的交換機上都會啟用。在透明模式下，交換機不會學習服務器廣播的配置信息，因此交換機不能配置為透明模式。【答案：（60) A】局域網互連一、網橋協(xié)議體系結構1.網橋的體系結構在IEEE 802體系結構中，站地址是由MAC子層協(xié)議說明的，網橋在MAC子層起中繼作用。圖 7-10⑷表示了由一個網橋連接兩個LAN的情況。當MAC幀的目標地址和源地址屬于不同的LAN時， 該喊被網橋捕獲、暫時緩沖，然后傳送到另一個LAN。 數據由LLC用戶提供，LLC實體對用戶數據附加上幀頭后傳送給本地的MAC實體，MAC實體 再加上MAC幀頭和幀尾，從而形成MAC幀，如圖7-10(b)表示。網橋把MAC幀完整地傳送到目標 LAN。當MAC到達目標LAN后才能被目標站捕獲。2.網橋的路由選擇策略在簡單情況下，網橋只根據MAC地址決定是否轉發(fā)幀，但在更復雜的情況下，網橋必須具有路由選擇的功能。為了對網橋的路由選擇提供支持，MAC層地址最好是分為兩部分：網絡地址部 分和站地址部分。網絡地址部分標識因特網中唯一的LAN，站地址部分標識某LAN中唯一的工作站。在網橋中使用的路由選擇技術可以是固定路由技術。每個網橋中存儲一張固定路由表，網橋 根據目標站地址查找轉發(fā)的方向。在網絡配置發(fā)生改變時，路由表要重新計算。固定式路由策略適 合小型和配置穩(wěn)定的互連網絡。IEEE 802委員會定義了兩種路由策略規(guī)范：IEEE 802.1d標準是基于生成樹算法的，可實現透明網橋；伴隨IEEE 802.5標準的是源路由網橋規(guī)范。二、生成樹網橋生成樹網橋是一種透明網橋，這種網橋插入電纜后就可以自動完成路由選擇功能，無須由用 戶裝入路由表或設置參數。1.幀轉發(fā)網橋為了能夠決定是否轉發(fā)一個幀，必須為每個轉發(fā)端口保存一個轉發(fā)數據庫，數據庫中保 存著必須通過該端口轉發(fā)的所有站的地址。作為一般情況，假定網橋從端口X收到二個MAC幀，則 它按照以下算法進行路由決策：（1）查找除X端口之外的其他轉發(fā)數據庫。（2）如果沒有發(fā)現目標地址，則丟棄該幀。（3）如果在某個端口V的轉發(fā)數據庫中發(fā)現目標地址，并且Y端口沒有阻塞，則把收到的MAC 幀從Y端口發(fā)送出去；若Y端口阻塞，則丟棄該幀。2.地址學習如果一個MAC幀從某個端口到達網橋，顯然它的源工作站處于網橋的入口LAN—邊，從幀的源地址字段可以知道該站的地址，于是網橋就據此更新相應端口的轉發(fā)數據庫。3.生成樹算法如果網絡中存在環(huán)路，環(huán)路引起的循環(huán)轉發(fā)會破壞網橋的數據庫，使得網橋無法獲得正確的轉發(fā)信息。克服這個問題的思路是設法消除環(huán)路，從而避免出現互相轉發(fā)的情況。圖論中有一種提取連通圖生成樹的簡單算法，可用于因特網消除其中的環(huán)路。生成樹算法為：（1）確定一個根橋。（2）確定其他網橋的根端口。（3）對每一個LAN確定一個唯一的指定橋和指定端口，如果有兩個以上網橋的根通路費用相 同，則選擇優(yōu)先級最高的網橋作為指定橋；如果指定橋有多個端口連接LAN,則選取標識符值最 小的端口為指走端口。為了實現上述算法，網橋之間要交換信息，這種信息以網橋協(xié)議數據單元BPDU的形式在所有網橋之間傳播。在最初建立生成樹時，最主要的信息如下：（1）發(fā)出BPDU的網橋的標識符及其端口標識符。（2）認為可作為根網橋的網橋標識符。（3）該網橋的根通路費用。三、源路由網橋源路由網橋的核心思想是：申幀的發(fā)送者顯式地指明路由信息。路由信息由網f地址和LAN 標識符的序列組成，包含在幀頭中。每個收到幀的網橋根據幀頭中的地址信息可以知道自己是否在 轉發(fā)路徑中，并可以確定轉發(fā)的方向。【試題7-27】 2013年5月真題61生成樹協(xié)議STP使用哪兩個參數來選舉根網橋？ (61)。A.網橋優(yōu)先級和辦地址 B.鏈路速率和BP地址_C.釋路速率和MAC地址 D.網橋優(yōu)先緩和MAC地址解析：該協(xié)議可應用于在網絡中建立樹形拓撲，消除網絡中的環(huán)路，并耳可以通過一定的方法實現路徑冗余，但不是一定可以實現路徑冗余。生成樹協(xié)議STP使用優(yōu)先級和MAC地址這兩個參數來選舉根網橋。【答寒：(61) D】【試題7-28】 2012年5月真題64802.11在MAC層采用了（64)協(xié)議。A. CSMA/CD B. CSMA/CAC； DQDB D.令牌傳遞解析：802.11 MAC層定義的分布式協(xié)調功能（Distributed Coordination Ruction, DCF)利用了CSMA/CA 協(xié)議，在此基礎上又定義了點協(xié)調功能（PointCoordinationFuction, PCF)。【答案：（64) B】【試題7-29】 2011年5月真題61按照802.1d生成樹協(xié)議（STP),在交換機互連的局域網中，(61) 的交換機被選為根交換機。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：生成樹協(xié)議的工作過程簡單表述如下：（1）唯一根網橋的推選：各個網橋互相傳遞BPDU配置信息，系統(tǒng)的每個網橋都能監(jiān)聽到BPDU,根據網橋標識共同“選舉”出具有最大優(yōu)先級的根網橋。如果優(yōu)先級相同，則取具有最小網橋地址的網橋作為根網 橋。根網橋默認每2秒發(fā)出BPDU。（2）在每個非根網橋選出一個根端口：根網橋向系統(tǒng)廣播其BPDU,.對一個網橋來講.具有最小根路徑開銷的端口選為根端口;如果根路徑開銷相同，則取端口標識最小的作為根端口,同時根端口處于轉發(fā)模式。 一個網橋只有一個根端口,根網橋沒有根端口。（3）在每個網段選一個指定端口：每個網橋接收到一個BPDU幀時，同時發(fā)出一個BPDU幀說明離根網橋 的路徑開銷。在同一個網段里，具有最小的根路徑開銷的端口被選為指定端口。如果根路徑開銷相同，則取 網橋標識最小的作為指定端口。如果網橋標識也相同，則取端口標識最小的為指定端口。（4）STP設置根端口和指定端口進入轉發(fā)模式，可以轉發(fā)數據幀；而落選端口則進入阻塞模式，只偵聽 BPDU,不轉發(fā)數據幀。各網橋周期性地交換BPDU信息，保證系統(tǒng)拓撲結構的合理性。【答案：（61) C】【試題7-30】 2010年5月真題12.按照IEEE802.1d協(xié)議，當交換機端口處于（12)狀態(tài)時,既可以學習MAC幀中的源地址，又可以把接收到的MAC幀轉發(fā)到適當的端口。A.阻塞（blocking) B.學習（learning)C.轉發(fā)(forwarding) D.監(jiān)聽（listening)解析：以太網交換機端口的功能是從與其相連的LAN上接收或傳送數據。端口的狀態(tài)由生成樹算法規(guī) 定，包括轉發(fā)、學習、監(jiān)聽、阻塞和禁用狀態(tài)。•轉發(fā)（forwarding):端口既可以發(fā)送和監(jiān)聽BPDU,也可以轉發(fā)數據幀。•學習（learning):端口學習MAC地址，建立地址表，但不轉發(fā)數據楨。•監(jiān)聽（listening):端口監(jiān)聽BPDU以確保網絡中不出現環(huán)路，但不學習接收幀的地址。•阻塞（blocking.):端口僅監(jiān)聽BPDU,但不轉發(fā)數據幀，也不學習接收幀的MAC地址。•禁用（disabled):端口不參與生成樹算法，既不發(fā)送和監(jiān)聽BPDU，也不轉發(fā)數據幀。【答案：（12) C】【試題7-31】2010年5月真題64~65圖7-11表示一個局域網的互連拓撲，方框中的數字是網橋ID ,用字母來區(qū)分不同的網段。按照EEE 802.1d協(xié)議，ID為（64)的網橋被選為根網橋，如果所有網段的傳輸費用為1,則ID為92的網橋連接網段(65)的端口為根端口。（64）A.3 B：7 C. 92 D.12（65）A.a B.b C.d D.e解析：①根網橋的選擇：各個網橋互相傳遞BPDU配置信息，系統(tǒng)的每個網橋都能監(jiān)聽到BPDU,根據網橋標識共同“選舉”出具有最大優(yōu)先級的根網橋。如果優(yōu)先級相同，則選取具有最小網橋地址的作為根網橋。本 題中沒有給出優(yōu)先級，因為這里選取ID最小的網橋作為拫網橋。②非根網橋的根端口選擇:對一個網橋來說，具有最小根路徑開銷的端口選為根端口；如果根路徑開 銷相同，則取端口標識最小的作為根端口，同時根端口處于轉發(fā)模式。本題中，ID為92的網橋連接網段b的端 口為根端口，其根路徑的開銷最小。【答案:(64) A； (65) B】無線局域網一、無線局域網的基本概念1.無線局域網協(xié)議體系(1) IEEE 802.11協(xié)議標準體系面向數據通信的計算機局域網發(fā)展而來的，采用的是無連接 協(xié)議。（2）HIPERLAN協(xié)議標準體系：歐洲郵電委員會（CEPT)制定的，致力于面向語音的蜂窩電 話，采用的是基于連接的協(xié)議。2.802.11 標準IEEE 802.11委員會相繼制定了多種物理層標準。1997年頒布的IEEE 802.11標準運行在2.4GHz 的ISM段頻，采用擴頻通信技術，支持IMb/s和2Mb/s數據速率。隨后又出現了兩個新的標準，1998 年推出IEEE 802.11b標準，也是運行在ISM頻段，采用CCK技術，支持1 IMb/s的數據速率。1999年 推出的IEEE 802.11a標準運行在U-NII頻段，采用OFDM調制技術，支持最高達54Mb/s的數據速率。 目前的WLAN標準主要有4種，如表7-8所示。名稱發(fā)布時間工作頻段調制技術數據速率802.111997年2,4GHzISM頻段DBPSK1Mb/sDQPSK2Mb/s802.11b1998年2.4GHzISM頻段CCK5.5Mb/s、11Mb/s802.11a1999年5 GHz u-NII頻段:OFDM54Mb/s802.llg2003年2.4GHz ISM頻段OFDM54Mb/sWLAN的拓撲結構IEEE 802.11標準定義了兩種無線網絡的拓撲結構一種甚基礎設施網絡（Infrastructure Networking),另一種是特殊網絡(Ad Hoc Networking) 。在基礎設施網絡中，無線終端通過接入點訪問骨千網設備，或者相互訪問。Ad Hoc網絡是一種點對點連接，不需要有線網絡和接入點的支持，以無線網卡連接的終端設備之間可以直接通信。這種拓撲結構適合在移動情況下快速部署網絡，主要用在軍事領域，也可以用在商業(yè)領域進行語音和數據傳輸。二、WLAN的通信技術現在無線網主要使用3種通信技術：紅外線、擴展頻譜和窄帶微波技術。這三種技術的主要特點如表7-9所示。表 7-9 WLANi1信技術的比較紅外線擴展!頃譜無線電散射紅外線定向紅外光束頻率跳動.直接序列窄帶微波數據速率（Mbps)1-4101?32-205-10移動特性固定/移動與LOS固定移動固定/移動范圍（ft)50-20080100-300100-80040?130可監(jiān)測性可忽略幾乎無有一些波長/頻率X： 850?950nmISM頻帶：902?928MHz 2.4?2.4835GHz 5.725~5.875GHz18.825?19.025GHz 或ISM頻帶調制技術OOKGFSKQPSKFSK/QPSK輻射能量NA<1W25mW訪問方法CSMA令牌環(huán)，CSMACSMA預約ALOHA，CSMA需許可證否否否除ISM外都要三、IEEE 802.11 WLAN體系結構WLA1SI的協(xié)議體系結構如圖7-12所示。其中LLC子層與以太網一樣都是IEEE802.2。數據鏈路層LLC站管理MACMAC管理物理層PLCPPHY管理PMDMAC層分為MAC子層和MAC管理子層。MAC子層負責訪問和分組拆裝，MAC管理子層負責 ESS漫游、電源管理和登記過程中的關聯(lián)管理。物理層分為物理層匯聚協(xié)議（Physical Layer Convergence Protocol, PLCP)、物理介質相關（Physical Medium Dependent, PMD)子層和PHY管理子層。PLCP主要進行載波監(jiān)聽和物理層分組的建立，PMD用于傳輸信號的調制和編碼，而PHY管理子層負責選擇物理信道和調諧。1.物理層IEEE 802.11定義了 3種PLCP幀格式來對應3種不同的PMD子層通信技術。（1）FHSS對應于FHSS通信的PLCP幀格式如圖7-13所示。SYNC(80)SFD(16)PLW(12)PSF⑷CRC(16)MPDU (<=4096字節(jié)）圖7-13用于FHSS方式的PLCP幀SYNC是0和1的序列，共80比特作為同步信號。SFD的比特模式為0000110010111101,用作幀 的起始符。PLW代表幀的長度，共12位，所以幀最大長度可以達到4096字節(jié)。PSF是分組信令字段, 用來標識不同的數據速率。起始數據速率為IMb/s,以0.5的步長遞增。PSF=0000時代表數據速率 為IMb/s, PSF為其他數值時則在起始速率的基礎上增加一定倍數的步長，例如PSF=0010,則 lMb/s+0.5Mb/sX2=2Mb/s。16位的CRC是為了保護PLCP頭部所加的，_它能糾正2比特錯。MPDU 代表MAC協(xié)議數據單元。（2）DSSS圖7-14所示為采用DSSS通信時的幀格式。與前一種不同的字段解釋如下：SFD字段的比特模式為1111001110100000。Signal字段表示數據 速率，步長為100kb/s,比FHSS精確5倍。Service字段保留未用。Length字段指MPDU的長度。SYNC(128)SFD(16)Signal(8)Sefvice(8)Length(16)FCS(8)MPDU圖7-14 用于DSSS方式的PLCP幀（3）DFIR圖7-15所示為采用漫反射紅外線時的PLCP幀格式。DFIR的SYNC比FHSS和DSSS的都短，因為采用光敏二極管檢測信號不需要復雜的同步過程。 Data rate字段=000，表示IMb/s，Data rate字段=001,表示2Mb/s。DCLA是直流電平調節(jié)字段，通過發(fā)送32個時隙的脈沖序列來確定接收信號的電平。MPDU的長度不超過2500字節(jié)。2.802.11 MAC子層802.11標準為MAC子層定義了3種訪問控制機制：一是通過CSMA/CA方式進行分布式協(xié)調功能DCF,用于支持爭用服務；二是通過點協(xié)調功能PCF來支持無爭用服務；三是通過RST/CST來支持信道預約。圖7-16所示是DCF和PCF之間的關系。（1）CSMA/CA協(xié)議 其原理如圖7-17所示。為了盡量避免碰撞，所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能 發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是幀間間隔IFS。有三種幀間間隔：SIFS:短（Short)幀間間隔，長度為28uS,是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。PIFS:點協(xié)調功能幀間間隔（比SIFS長），是為了在開始使用PCF方式時（在PCF方式下使用，沒有爭用）優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS的長度是SIFS加一個時隙（slot) 長度(其長度為50us），即78us。DIFS:分布協(xié)調功能幀間間隔（最長的IFS),在DCF方式中用來發(fā)送數據幀和管理幀。 DIFS的長度比PIFS再增加一個時隙長度，因此DIFS的長度為128us。（2）分布式協(xié)調DCFMAC層定義的分布式協(xié)調功能（Distributed Coordination Fuction, DCF)利用了 CSMA/CA協(xié)議，在此基礎上又定義了點協(xié)調功能（Point Coordination Fuction, PCF)。DCF是數據傳輸的基本方式，作用于信道競爭期。PCF工作于非競爭期。兩者總是交替出現，先由DCF競爭介質使用權，然后進入非競爭期，由PCF控制數據傳輸。（3）點協(xié)調PCFPCF是在DCF之上實現的一個可選功能，在Ad-hoc網絡中沒有PCF。它由AP集中輪詢所有移動 站，將發(fā)送數據權輪流交給各個站，從而避免了碰撞的產生，為它們提供無爭用服務。這種機制適 用于對時間敏感的業(yè)務，如分組話音等。輪詢過程中使用PIFS作為幀間隔時間。由于PIFS比DIFS小，所以點協(xié)調能夠優(yōu)先CSMA/CA獲得信道，并把所有的異步幀都推后傳送。（3）MAC管理子層WLAN是開放系統(tǒng)，各站點共享傳輸介質，而且通信站具有移動性，因此，必須解決信息的 同步問題、漫游問題、保密問題和節(jié)能問題。（1）同步問題信標是一種管理幀，由AP定期發(fā)送，用于進行時間同步。同步方式有主動掃描和被動掃描兩種。所謂主動掃描，就是終端在預定的各個頻道上連續(xù)掃描，發(fā)射探試請求幀，并等待各個AP回答的響應幀；收到各AP的響應幀后，工作站將對各個幀中的相關部分進行比較以確定最佳AP。終端獲得同步的另一種方法是被動掃描。如果終端已在BSS區(qū)域，那么它可以收到各個AP周 期性發(fā)射的信標幀，因為幀中含有同步信息，所以工作站對各幀進行比較后，確定最佳AP。（2）移動方式IEEE802.11定義了3種移動方式：無轉移方式、BSS轉移和ESS轉移。無轉移方式是指終端是固定的，或者僅在BSA內部移動。BSS轉移是指終端在同一 ESS內部的多個BSS之間移動。ESS轉移是指從一個ESS移動到另一個ESS。（3）安全管理為了達到與有線網絡同等的安全性能，IEEE 802.11采取了認證和加密措施。IEEE 802.11提供的加密方式采用有線等價協(xié)議（Wired Equivalency Protocol, WEP)。WEP 是一種對稱性的加密技術，即加密和解密都使用同樣的算法和密鑰，其加密算法是RC4流加密協(xié)議， 密鑰長度最初為40位（5個字符），后來增加到128位（13個字符）。使用靜態(tài)WEP加密可以設置4個WEPKey,使用動態(tài)WEP加密時，WEP Key會隨時間變化而變化。2004年6月公布的IEEE 802.lli標準是對WEP協(xié)議的改進。802.11i定義了新的密鑰交換協(xié)議 (Temporal Key Integrity Protocol, TKIP)和高級加密標準（Advanced Encrypt丨on Standard，AES)。 TRIP提供了報文完整性檢查，每個數據包使用不同的混合密鑰（per-packet key mixing),每次建 立連接時生成一個新的基本密鑰（re-keying) ，這些手段的使用使得諸如密鑰共享、碰撞攻擊和重放攻擊等無能為力，從而彌補了WEP協(xié)議的安全隱患。（4）電源管理IEEE 802.11允許空閑站處于睡眠狀態(tài)，在同步時鐘的控制下周期性地喚醒處于睡眠態(tài)的空閑 站，由AP發(fā)送的信標幀中的TIM (業(yè)務指示表）指示是否有數據暫存于AP,若有，則向AP發(fā)探詢幀，從AP接收數據，然后進入睡眠態(tài)；若無，則立即進入睡眠態(tài)。怎么考【試題7-32】 2013年5月真題60在Wi-Fi安全協(xié)議中，WPA與WEP相比，采用了（60)。A.較短的初始化向量 B.更強的加密算法C.共享密鑰認證方案 D.臨時密鑰以減少安全風險解析：WPA的資料是以一把128位元的鑰匙和一個48位元的初向量（IV)的RC4 stream cipher 來加密。WPA超越WEP的主要改進就是在使用中可以動態(tài)改變鑰匙的“臨時鑰匙完整性協(xié)定”（Temporal Key Integrity Protocol, TKIP)，加上更長的初向量，這可以擊敗知名的針對WEP的金鑰匙取攻擊。在Wi-Fi 安全協(xié)議中，WPA與WEP相比，采用了臨時密鑰以減少安全風險。【答案：（60) D】【試題7-33】 2013年5月真題66IEEE 802.11采用CSMA/CA協(xié)議，采用這個協(xié)議的原因是（66)。A.這個協(xié)議比CSMA/CD更安全 B.這種協(xié)議可以引進更多業(yè)務C.這種協(xié)議可以解決隱蔽終端問題 D.這個協(xié)議比其他協(xié)議更有效率解析：IEEE 802.11采用CSMA/CA協(xié)議，采用這個協(xié)議的原因是這種協(xié)議可以解決隱蔽終端問題。【答案(66) C]【試題7-34】2013年11月真題66~67 IEEE802.11標準采用的工作頻段是_(66) ,下列標準中采用雙頻工作模式的是 （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定義了一個在5GHz ISM頻段上的數據傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數據傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數 國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應用。采用雙頻工作模式的是IEEE802.11n。【答案：（66) D、(67) D】【試題7-35】2012年5月真題65~66在無線局域網中，AP的作用是（65)。新標準TRRE 802.11n提供的最高數據諫率可達到（66)。（65）A.無線接入 B.用戶認證 C.路由選擇 D.業(yè)務管理（66）A. 54Mb/s B. 100s C. 200Mb/s D. 300Mb/s解析：AP是無線接入點，IEEE 802.11n使用2.4GHz頻段和5GHz頻段，核心是MIMO (Multiple-Input Multiple-Output,多入多出）和OFDM技術，傳輸速度為300Mb/s,最高可達600Mb/s。【答案：(65) A； (66) D】【試題7-36】 2012年5月真題67IEEE 802.16工作組提出的無線接入系統(tǒng)中的接口標準是（67).(67) A.GPRS B.UMB C.LTE D.WiMAX解析：WiMax即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫802.16無線城域網或802.16。WiMAX是一項新興的 寬帶無線接入技術，能提供面向互聯(lián)網的高速連接，數據傳輸距離最遠可達50km。【答案：（67) D】【試題7-37】 2012年11月真題64關于無線網絡中使用的擴頻技術，下面描述中錯誤的是（64)。A.不同的頻率傳播信號擴大了通信的范圍B.擴頻通信減少了干擾并有利于通信保密C.每一個信號比特可以用N個碼片比特來傳輸D.信號散布到更寬的頻帶上降低了信道阻塞的概率解析：擴展頻譜通信的主要思想是將信號散布到更寬的帶寬上，以減少發(fā)生阻塞和千擾的機會。(1.)頻率跳動在這種方案中，信號按照看似隨機的無線電頻譜發(fā)送，每一個分組采用不同的頻率傳輸。(2)直接序列在這種擴頻方案中，信號源中的每一比特用稱為碼片的N個比特來傳輸，這個過程在擴展器中進行。【答案：（64）A】【試題7-38】 2012年11月真題65物聯(lián)網中使用的無線傳感網絡技術是（65)。A. 802.15.1藍牙個域網 B. 802.11n無線局域網C. 802.15.3 ZigBee微微網 D. 802.l6n無線城域網解析：無線傳感技術是ZigBee。【答案：（65) C]【試題7-39】 2012年11月真題66正在發(fā)展的第4代無線通信技術推出了多個標準，在下面的選項中不屬于4G標準的是（66)A. LTE B. WiMAXH C. WCDMA D. UMB解析：4G技術標準包括LTE、LTE-Advanced、WiMax、Wireless MAN、UMB等。【答案：（66) C】【試題7-40】 2011年.5月真題66Wi-Fi聯(lián)盟制定的安全認證方案WPA (Wi-Fi Protected Access)是 (66) 標準的子集。A. IEEE802.il B. IEEE 802.11aC. IEEE 802.11b D. IEEE 802.lli解析：IEEE 802.11i是IEEE 802.11協(xié)議標準的擴展，于2004年正式被IEEE通過，取代原來脆弱的WEP加密技術。IEEE 802.1 li為使用IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g標準的網絡提供加密技術和安全認證功能，這 樣的網絡被描述為RSN (Robust Security Network,健壯安全的網絡）。【答案：（66) D】【試題7-41】2011年5月真題65在IEEE802.11標準中使用了擴頻通信技術，下面選項中有關擴頻通信技術說法正確的是 （65)。A.擴頻技術是一種帶寬很寬的紅外通信技術B.擴頻技術就是用偽隨機序列對代表數據的模擬信號進行調制C.擴頻通信系統(tǒng)的帶寬隨著數據速率的提高而不斷擴大D.擴頻技術就是擴大了頻率許可證的使用范圍解析：擴頻是指一種在物理層上通過某種機制拓寬信號帶寬，把原本是窄帶的數字信號變成寬帶的傳輸信號的信號調制技術。根據香農公式C=Wlog2 (1+S/N)(其中，C信道容量，W頻帶寬度，S/N信噪比），在信道容量C一定的情況下，增加頻帶寬度可以在較低信噪比的情況下傳輸信息，還可以有效地降低噪聲功率 譜密度，從而提高抗干擾能力。FHSS和DSSS是最常見的擴頻技術。FHSS系統(tǒng)的基本運作過程如下：發(fā)送端首先把信息數據調制成基帶信號，然后進入載波頻率調制階段；此時載波頻率受偽隨機碼發(fā)生器控制，在給定的某帶寬遠大于基帶信號的頻帶內隨機跳變，使基帶信號帶寬 擴展到發(fā)射信號使用的帶寬；接下來，跳頻信號便由天線發(fā)送出去；接收端接收到跳頻信號后，首先從中提 取出同步信息，使本機偽隨機序列控制的頻率跳變與接收到的頻率跳變同步，這樣才能夠得到數據載波，將 載波解調（即擴頻解調）后得到發(fā)射機發(fā)出的信息。DSSS的擴頻方式是：首先用高速率的偽噪聲（PN)碼序列與信息碼序列作模二加（波形相乘）運算，得到一個復合碼序列；然后用這個復合碼序列去控制載波的相位，從而獲得DSSS信號。通過這種方式可將原來較高功率而較窄頻的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率，使系統(tǒng)具有較好的抗噪聲干擾能力。DSSS使用的 偽噪聲碼序列的速率不能低于原>臺數據信息序列的速率。【答案：（65) B】【試題7-42】 2011年5月真題64IEEE 802.11采用了CSMA/CA協(xié)議，下面關于這個協(xié)議的描述中錯誤的是 （64)。A.各個發(fā)送站在兩次幀間隔（IFS)之間進行競爭發(fā)送B.每一個發(fā)送站維持一個后退計數器并監(jiān)聽網絡上的通信C.各個發(fā)送站按業(yè)務的優(yōu)先級獲得不同的發(fā)送機會D.CSMA/CA協(xié)議適用于突發(fā)性業(yè)務.解析：IEEE 802.11標準定義了兩種操作模式，第一種模式是DCF (Distributed Coordination Function,分布式協(xié)調功能），該模式沒有中心控制設備，所有站點都在競爭信道；另一種模式是PCF (Point Coordination Function，點協(xié)調功能),該模式有基站，作為中心控制設備通過輪詢機制控制決定各個站點的傳輸順序。根據1EEE 802.11標準，DCF是必需的而PCF是可選的。CSMA/CA協(xié)議應用于DCF下，目的在于解決在允許競爭的情況下信道如何分配的問題。它支持的操作方式有兩種：第一種操作方式采用延時算法進行訪問控制。當一個要發(fā)送數據的站點檢測到信道空閑時，站 點需繼續(xù)監(jiān)聽與IFS (Interframe Space,幀間間隔)相等的一段時間，若