一、局域網概念
局域網（LAN，Local Area Network）是指將局部地理范圍內的計算機及網絡設備互相連接在一起，構成屬於一個單位或一個部門所有的計算機網絡。
局域網具有組建簡單、維護方便、傳輸速率高、出錯率低、網絡延時小等優點。
二、局域網協議IEEE802
局域網標准化委員會，簡稱IEEE 802委員會，專門負責局域網協議的制定，制定的一系列標准稱為IEEE 802標准，如圖2-1所示。
圖2-1 IEEE 802標准間的關系
如表2-1所示為IEEE 802.x規范，IEEE 802標准系列包括802.3局域網LAN標准、802.11無線局域網WLAN以及其他有線、無線通信標准。802.1標准是MAC層有局域網互聯需求時使用的規范，802.2標准是LLC層使用的規范，均為數據鏈路層標准。
表2- 1 IEEE 802.x規范
| IEEE 802.x規范 | 規范內容 |
|---|---|
| IEEE 802.1 | MAC層使用規范 |
| IEEE 802.2 | LLC子層使用規范 |
| IEEE 802.3 | 載波監聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）控制方法，以及MAC子層和物理層的規范 |
| IEEE 802.4 | 令牌總線網的訪問控制方法，以及MAC子層和物理層的規范 |
| IEEE 802.5 | 令牌環網的訪問控制方法，以及MAC子層和物理層的規范 |
| IEEE 802.6 | 城域網 |
| IEEE 802.7 | 寬帶技術 |
| IEEE 802.8 | 光纖技術 |
| IEEE 802.9 | 綜合語音與數據局域網IVD LAN技術 |
| IEEE 802.10 | 可互操作的局域網安全性規范SILS |
| IEEE 802.11 | 無線局域網技術 |
| IEEE 802.12 | 優先級高速局域網（100Mbps） |
| IEEE 802.14 | 電纜電視（Cable-TV） |
IEEE 802標准的局域網參考模型包含OSI/RM模型中的物理層和數據鏈路層的功能，如圖2-2所示。
局域網的物理層規定了所使用的信號、編碼和傳輸介質，數據鏈路層則為兩個網絡實體之間提供數據鏈路，包括連接鏈路的創建、維持和釋放。
為了邏輯鏈路控制（LLC， Logic Link Control）獨立出來形成一個單獨的子層，使數據幀的傳輸獨立於所采用的物理媒體和介質訪問控制方法，LLC子層與物理介質無關。
介質訪問控制（MAC，Media Access Control）子層依賴於物理介質和介質訪問控制方法。
圖2-2 IEEE 802參考模型及其與OSI參考模型對比
LLC子層向高層提供了一個或多個邏輯接口，這些接口被稱為服務訪問點（SAP，Service Access Point）。
SAP具有幀的接收和發送功能。
MAC子層在支持LLC層完成介質訪問控制功能時，可以提供多個可供選擇的介質訪問控制方式。IEEE 802標准設計了多種介質訪問控制方式，如CSMA/CD（Carrier SenseMultiple Access/Collision Avoidance）、令牌環和令牌總線等。
三、無線局域網
1．無線局域網的應用
無線局域網（WLAN，Wireless Local Area Network）設備主要包括無線接入點、無線網卡、無線路由器、無線網關和無線網橋等。
無線局域網使用無線電波作為數據傳送的媒介，傳送距離一般在幾十米范圍內。
如圖2-3所示，無線局域網的主干網絡通常使用有線電纜，無線局域網用戶通過無線路由器，以ADSL等方式接入因特網。IEEE 802.11協議應用於無線局域網技術。
圖2-3 無線局域網環境
2．無線局域網標准
無線局域網的標准為IEEE 802.11，定義了介質訪問接入控制層和物理層。
IEEE制定了IEEE 802.11的兩個補充版本802.11a和802.11b。其中，802.11a定義了一個在5 GHz ISM頻段上的數據傳輸速率可達54 Mbit/s的物理層；802.11b定義了一個在2.4 GHz的ISM頻段上的數據傳輸速率高達11 Mbit/s的物理層。
如表2-2所示為802.11標准系列中目前使用的4種基本標准的性能對比。
表2- 2 802.11無線標准性能對比
| 性能指標 | 802.11a | 802.11b | 802.11g | 802.11n |
|---|---|---|---|---|
| 數據速率 | 54 Mbit/s | 11 Mbit/s | 54 Mbit/s | 248 Mbit/s |
| 吞吐量 | 23 Mbit/s | 4.3 Mbit/s | 19 Mbit/s | 74 Mbit/s |
| 頻率 | 5 GHz | 2.4 GHz | 2.4 GHz | 2.4 GHz/5 GHz |
| 兼容性 | 無 | 與802.11g兼容 | 與802.11b兼容 | 與802.11a、802.11b和802.11g兼容 |
| 覆蓋范圍 | 35~120 m | 38~140 m | 38~140 m | 70~250m |
| 信道數 | 3 | 最高23 | 3 | 14 |
| 傳輸方式 | OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）正交頻分復用技術 | DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）直接序列擴頻 | DSSS/OFDM正交頻分復用技術/直接序列擴頻 | MIMO（Multiple-Input ultiple-Outpu）多輸入多輸出技術 |
無線網絡最大的問題之一就是安全性較差，用戶需要通過訪問點來訪問WLAN。
為了使用戶終端能夠輕松地找到無線接入點（AP，Access Point），AP會定期廣播信息，通知其服務設置標識符（SSID，Service Set Identifier）、數據速率和其他信息。
IEEE 802.11定義了開放式認證和共享密鑰認證兩種方式對客戶端進行認證。開放式認證沒有安全性，共享密鑰認證使用靜態加密密鑰，雖然具備了一定的安全性，但安全性相對較低。
無線網絡安全協議可以提供加密、認證和入侵防護。
四、常見以太網種類
根據傳輸速率對以太網進行分類：
1．標准以太網
標准以太網的數據傳輸速率通常為10Mbps，采用CSMA/CD協議，主要使用雙絞線與同軸電纜兩種傳輸介質。
根據 IEEE 802.3標准的規定，目前用於10Mbps以太網的線纜包括10Base-5 粗同軸電纜、10Base-2細同軸電纜和10Base -T 雙絞線。
標准以太網遵循IEEE 802.3標准，具體分類如表2-3所示。
表2- 310Mbit/s以太網屬性
| 以太網類型 | 距離限制 | 線纜類型 | 接口類型 | 物理拓撲 | 邏輯拓撲 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10Base-5 | 500m | 粗同軸電纜--50Ω | AUI | 總線 | 總線 |
| 10Base-2 | 185m | 細同軸電纜 | BNC | 總線 | 總線 |
| 10Base-T | 100m | 非屏蔽雙絞線（3類、4類、5類） | RJ-45 | 總線（集線器） | 總線 |
2．快速以太網
傳輸速率為100Mbps的以太網稱為百兆以太網或快速以太網，遵循IEEE 802.3u標准。IEEE 802.3u標准在MAC子層仍采用CSMA/CD協議，並保留了原始的IEEE 802.3標准所規定的數據幀格式。
如表2-4所示，快速以太網可分為三個子類：100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。
表2- 4快速以太網分類
| 以太網類型 | 距離限制 | 線纜類型 | 接口類型 | 物理拓撲 | 邏輯拓撲 |
|---|---|---|---|---|---|
| 100BASE-TX | 100m | UTP 5類 | RJ-45 | 星型（集線器） | 總線 |
| 100BASE-FX | 半雙工400m，全雙工2 000m | MMF 62.5/125μm帶SC或ST連接器 | RJ-45 | 星型（集線器） | 總線 |
| 100BASE-T4 | 100m | UTP 3類、4類、5類 | RJ-45 | 星型（集線器） | 總線 |
3．千兆以太網
千兆以太網，也稱吉比特以太網（Gigabit Ethernet），遵循IEEE 802.3z標准，可以在全雙工及半雙工兩種模式下工作。千兆以太網根據所使用的傳輸介質不同，可細分為：
1）1000BASE-SX：用於承載數據的光信號的波長為850 nm。使用纖芯直徑為50μm的多模光纖時，傳輸距離為550 m；使用纖芯直徑為62.5μm的多模光纖時，傳輸距離為275 m。
2）1000BASE-LX：用於承載數據的光信號的波長在1270~1355 nm。使用纖芯直徑為50μm或62.5μm的多模光纖時，傳輸距離為550 m；使用纖芯直徑為10μm的單模光纖時，傳輸距離為5 km。
3）1000BASE-CX：使用超5類屏蔽雙絞線作為傳輸介質，傳輸距離為25 m。