局域网拓扑结构与介质访问控制解析

"计算机网络期末复习题--课后习题" 在计算机网络中，局域网（LAN）的拓扑结构是构建网络的基础，它决定了网络设备如何连接以及数据如何在这些设备间传输。本复习资料主要介绍了三种常见的局域网拓扑结构：总线型、环型和星型。 1. **总线型拓扑结构**：这种结构的特点是所有节点都通过同轴电缆等介质直接连接到一个公共传输介质，即总线上。由于结构简单、成本低且易于扩展，总线型拓扑在早期局域网中较为常见。但是，一旦总线出现问题，整个网络可能瘫痪，这也是其缺点之一。 2. **环型拓扑结构**：在这种结构中，每个节点通过转发器连接形成一个封闭的环状链路。数据沿着环形方向单向传输，每个节点都可以发送和接收数据。环型拓扑的代表是令牌环网络，其中令牌作为发送权限的标志，在环中传递。当节点获取到令牌时，才能发送数据，避免了冲突，但它的扩展性和故障恢复能力相对较弱。 3. **星型拓扑结构**：星型结构是最常见的局域网拓扑，由一个中心节点（通常是交换机或集线器）连接所有其他节点。每个节点只与中心节点通信，降低了冲突的可能性。维护和故障定位相对简单，因为问题通常可以追溯到中心节点或特定的节点链路。 局域网设置介质访问控制（MAC）子层的主要原因是为了管理共享介质的访问。在点对点链路上，数据传输比较简单，而广播链路上，如以太网和无线局域网，多个节点共享同一信道，需要MAC协议来协调传输，避免多个节点同时发送数据导致的冲突。 在冲突检测方面，CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议是总线型局域网中解决冲突的关键。CSMA/CD的工作原理是，节点在发送数据前先监听信道是否空闲，如果空闲则立即发送，若在发送过程中检测到碰撞，则停止发送并等待随机时间后再次尝试。这种方法有效地减少了冲突的发生，但并非完全避免，特别是在高负载情况下。 至于ALOHA协议，纯ALOHA协议允许节点在任何时候开始发送，而分槽ALOHA则将时间划分为固定时隙，节点只能在时隙开始时发送。虽然纯ALOHA的延迟更短，但由于没有预定的发送时机，更容易发生冲突，效率较低。相反，分槽ALOHA通过时隙同步减少了冲突，但引入了半个时隙的延迟。 信道共享机制，如CSMA/CD和ALOHA协议，是局域网中实现多个节点公平、高效使用共享介质的重要手段。理解并掌握这些基本概念对于计算机网络的学习和期末复习至关重要。