局域网与介质访问控制：从ALOHA到802.11

"该资源是关于计算机网络的课件，主要讲解了局域网（LAN）以及介质访问控制子层的相关内容，包括多路访问协议、以太网、令牌环、令牌总线网、无线LAN标准802.11、网桥、生成树协议和虚拟局域网（VLAN）等知识点。" 在计算机网络中，局域网是一种在有限地理范围内，如办公室或建筑物内，将多台计算机通过通信设备互连的网络。局域网的特点包括高数据传输速率、低传输延迟、有限的覆盖范围和较低的成本。常见的局域网拓扑结构有星形、环形、总线形和树形。星形网络中，所有设备通过集线器或交换机连接，形成中心节点；环形网络如令牌环网，数据沿着环状结构单向传递；总线网则所有设备共享一条主干线路；树形网络是总线网的扩展形式。 多路访问协议是局域网中解决多个设备同时访问共享介质的关键技术。ALOHA系统是最简单的多址接入协议，但效率较低。CSMA（载波监听多路访问）允许设备在检测到介质空闲时发送数据，但可能导致冲突。CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）是早期以太网采用的协议，当检测到冲突时，设备会停止发送并等待随机时间后重试。CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）用于无线网络，如802.11标准的无线局域网，它通过预测冲突来避免碰撞。 以太网是最广泛使用的局域网技术，包括传统的10Mbps、100Mbps、1Gbps直至现在的10Gbps甚至更高速率的以太网。以太网采用了CSMA/CD协议来处理介质访问控制。另一方面，令牌环和令牌总线网络通过传递令牌来决定哪个设备可以发送数据，从而避免冲突。 无线局域网（WLAN）遵循IEEE 802.11标准，允许设备通过无线信号进行通信，支持多种安全性和速度配置。网桥用于连接两个不同的局域网段，实现不同网络间的通信，而生成树协议（STP）则解决了网桥和交换机在环形拓扑中可能导致的循环路径问题，确保数据包只沿着单一路径传输。 虚拟局域网（VLAN）是一种逻辑上的网络划分技术，它允许将物理网络划分为多个逻辑网络，提高网络管理和安全性。VLANs可以通过交换机端口、MAC地址、IP子网等进行定义。 信道分配是局域网中的核心问题，尤其是广播网络中。静态分配信道将带宽平均分配给每个用户，虽然能避免干扰，但可能导致信道闲置。动态分配信道则更灵活，包括随机访问（如ALOHA和CSMA/CD）和控制访问（如轮转和预约）。随机访问在轻负载网络中适用，而控制访问则提供了更高效的信道利用。