任务三 同步训练
知识点
本同步训练位于教材 158–160 页，覆盖模块五 局域网技术全模块内容（项目一 局域网基础、项目二 以太网、项目三 环型网络，并涉及虚拟局域网与无线局域网）。题目按教材原文收录，答案与解析附于每部分之后。
一、填空题
- IEEE 802.5 标准定义了（ ）和（ ）屏蔽双绞线在（ ）和（ ）之间的连接。
- 802.4 主要是一个（ ）的令牌传送总线系统。
- VLAN 是建立在物理网络基础上的一种（ ）。
- 常见的虚拟局域网分类有（ ）、（ ）、（ ）三种。
- 无线局域网的组网模式有（ ）网络和（ ）网络。
- 目前以太网的最高速率为（ ）。
- 从介质访问控制方法的角度，局域网可分为（ ）局域网与（ ）局域网两类。
- 局域网的通信方式可以分为 3 种：（ ）局域网、（ ）局域网、（ ）局域网。
- 对于局域网标准 10BASE-T，其中 10 表示（ ），BASE 表示（ ），T 表示（ ）。
- 局域网的常见传输介质有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
- 在局域网中，硬件地址又称为（ ）或（ ）。
- 建设一个局域网时，局域网的成本主要包括（ ）、（ ）和（ ）。
- 无线接入技术可分为（ ）接入技术和（ ）接入技术两大类。
二、选择题
- 下列选项中（ ）不是决定局域网特性的主要技术要素。 A. 网络拓扑 B. 介质访问控制方法 C. 传输介质 D. 网络应用
- 下面不属于局域网拓扑结构的是（ ）。 A. 总线型 B. 星型 C. 网状型 D. 环型
- IEEE 802.5 与以下（ ）网络体系相关。 A. Token Ring B. Ethernet C. Internet D. 以上都不对
- 下面（ ）叙述是正确的。 A. 星型以太网的物理拓扑、逻辑拓扑均为总线型拓扑 B. 10BASE-T 以太网的物理拓扑、逻辑拓扑均为总线型拓扑 C. 用同轴电缆连接的以太网，其物理拓扑是星型拓扑，逻辑拓扑是总线型拓扑 D. 10BASE-T 以太网的物理拓扑是星型拓扑，逻辑拓扑是总线型拓扑 （说明："物理拓扑"描述其外在形态，指传统意义上的拓扑结构；"逻辑拓扑"描述其工作过程，是指把数据包在网络传输过程中经过的节点连起来所构成的拓扑结构。）
- 下列情况适合采用无线网络接口卡的是（ ）。 A. 当计算机的所有插槽都被其他设备占用时 B. 当计算机成为某一广播域的单个成员时 C. 当计算机需要另外的昂贵的光缆连接时 D. 当计算机需要被移动用户使用但仍然要和网络连接时
- 在 IEEE 802.3 规范中，（ ）技术被标准化。 A. 网络安全性 B. Ethernet 局域网 C. 无线网 D. Token Ring 局域网
- 100BASE-TX 使用（ ）传输介质。 A. 同轴电缆线路 B. 双绞线 C. 光纤 D. 红外线
- 早期为了实现资源共享和方便交流，在较小范围内进行计算机互联，出现了计算机网络研究的新领域，这就是（ ）。 A. Internet B. 城域网 C. 局域网 D. 广域网
- 计算机网络的组成元素可以分为网络节点和通信链路两大类，网络节点的互联模式称为网络的（ ）。 A. 拓扑结构 B. 总线型结构 C. 环型结构 D. 星型结构
- 从介质访问这个角度来考虑，下列（ ）方法不是局域网的介质访问控制方法。 A. CSMA/CD B. 红外线 C. 令牌环 D. 令牌总线
- 无线信道不包括（ ）。 A. 微波通信 B. 激光通信 C. 红外传输 D. 卫星通信
- 组建局域网时，对硬件选择的一般原则是要注重（ ）和经济性。 A. 兼容性 B. 性价比 C. 目的性 D. 长远性
三、问答题
- 请叙述局域网常用的拓扑结构。
- 决定局域网性能的主要因素是什么？
- 局域网的特点是什么？近年来局域网有哪些新的变化和发展？
- 局域网主要有哪些协议？
- 目前局域网常用的介质访问控制方法有哪几种？各有何特点？都用于什么网络？
- CSMA/CD 访问控制方法的工作原理和过程是怎样的？
- 为什么采用 CSMA/CD 方式冲突仍是难以避免的，而采用 Token（令牌）方式不会出现冲突？
- 共享式局域网与交换式局域网的主要区别是什么？
- 高速以太网与标准以太网有哪些异同点？
- 试分析以太网冲突域与广播域的关系。
- 什么是 VLAN？VLAN 的实现是基于什么？VLAN 有哪些优越性？
- 什么是 WLAN？IEEE 802.11 标准的工作模式是什么？
- 在 WLAN 中，采用什么访问控制技术可以完全避免冲突？
- 以太网交换机的主要特点是什么？如何利用以太网交换机组成虚拟局域网？
- 试论述令牌环介质访问控制技术的控制的过程。
- 试论述令牌总线介质访问控制技术的控制的过程。
- 试比较 CSMA/CD、令牌环、令牌总线这三种介质访问控制技术的优缺点。
- 大型的局域网为什么要分成多个网段？
四、参考答案
（一）填空题答案
| 题号 | 答案 |
|---|---|
| 1 | 1Mb/s；4Mb/s；客户机；介质 |
| 2 | 传送令牌（令牌传送） |
| 3 | 逻辑网络（虚拟网络） |
| 4 | 基于端口；基于 MAC 地址；基于协议（基于网络层/基于 IP 地址） |
| 5 | 基础设施（有中心、带 AP）；自组（Ad-Hoc、无中心） |
| 6 | 10Gb/s（万兆以太网；现网主干带宽已达 100Gb/s） |
| 7 | 共享式；交换式 |
| 8 | 单播；组播（多播）；广播 |
| 9 | 传输速率为 10Mb/s；基带传输；双绞线 |
| 10 | 双绞线；同轴电缆；光纤（光缆）；无线介质 |
| 11 | 物理地址；MAC 地址（也可答"链路地址"） |
| 12 | 硬件（设备）费用；软件费用；安装与维护费用 |
| 13 | 固定；移动 |
易错点提示：
- 第 1 题：速率是 1Mb/s 和 4Mb/s 两档（不是 10Mb/s、16Mb/s，那是后来扩展的速率），介质是 屏蔽双绞线（STP）。
- 第 7 题：这里问的是"从介质访问控制方法角度"，答案是共享式与交换式；若问"从拓扑结构角度"，答案才是总线型、星型、环型。
- 第 9 题：三个空要与 802.3 命名规则一一对应——速率 + 信号方式 + 介质代号。
- 第 12 题：成本三项是"硬件 + 软件 + 安装维护"，不要只答设备钱。
（二）选择题答案
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | D | C | A | D | D | B | B | C | A | B | D | A |
逐题解析：
- D 网络应用。决定局域网特性的三个主要技术要素是网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法，"网络应用"是建网后的用途，不是技术要素。
- C 网状型。局域网拓扑结构主要是总线型、星型、环型（可加树型）；网状型用于广域网/骨干网，追求冗余路径，成本高。
- A Token Ring。802.5 = 令牌环。（802.3 = 以太网、802.4 = 令牌总线、802.11 = 无线）
- D。10BASE-T 用双绞线接 Hub，物理上是星型；但 Hub 是共享介质设备、所有端口同处一个冲突域，站点之间仍按 CSMA/CD 争用总线，逻辑上仍是总线型。A、B 把物理拓扑说成总线型，错；C 把同轴电缆以太网说成物理星型，错。
- D。无线网卡解决的是"要移动、但仍需联网"的需求；插槽被占、广播域成员、光缆昂贵都不是选无线的理由（插槽占用可换 USB 网卡，但教材考的是移动性）。
- B Ethernet 局域网。802.3 标准化的就是 CSMA/CD 以太网；网络安全是 802.10、无线是 802.11、令牌环是 802.5。
- B 双绞线。100BASE-TX 用 5 类 UTP 或 STP，网段 100m，用 2 对线；光纤对应 100BASE-FX。
- C 局域网。"较小范围内""资源共享与方便交流"正是局域网产生的动因。
- A 拓扑结构。网络节点的互联模式就是拓扑结构；总线型、环型、星型是拓扑的具体类型。
- B 红外线。红外线是传输介质/无线信道，不是介质访问控制方法；三种访问控制方法是 CSMA/CD、令牌环、令牌总线。
- D 卫星通信。无线信道按传输介质分为无线电波（含微波）、红外线、激光；卫星通信是"微波中继"的一种通信系统/应用方式，不属于独立的无线信道类型。
- A 兼容性。硬件选型原则是"兼容性 + 经济性"——先保证能互通、可扩展，再谈价格。
（三）问答题参考答案
1. 局域网常用的拓扑结构
总线型、星型、环型三种为主（此外还有树型）。
| 拓扑 | 特点 |
|---|---|
| 总线型 | 所有站点挂在一条共享总线上，两端接终端匹配器；结构简单、省线，但故障难隔离、冲突多 |
| 星型 | 以集线器/交换机为中心，站点单独连线到中心；布线方便、故障隔离好，是现代局域网主流 |
| 环型 | 站点经环接口连成闭合环，数据单向逐站传递；时延确定，但一环断开影响全网 |
局域网一般不采用网状型（成本高、布线复杂，用于广域网骨干）。
2. 决定局域网性能的主要因素
三个主要技术要素：网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。
- 拓扑结构决定线路共享方式与可靠性
- 传输介质决定速率上限、传输距离、抗干扰能力
- 介质访问控制方法决定信道利用率、时延、重载下的吞吐率，对网络特性影响最大
（可补充：网络操作系统与联网设备的性能也会影响实际表现。）
3. 局域网的特点与近年新发展
特点：覆盖范围有限（单一组织内部）；数据传输速率高（10~1000Mb/s，甚至 10Gb/s）；传输控制简单（无中间节点、不需路由选择）；延时低、误码率低；支持多种传输介质；拓扑结构简单；可共享昂贵外设与软件、降低成本；易于安装组建维护、保密性好、便于扩展升级。
新发展：
- 速率持续提升：10Mb/s → 100Mb/s → 1000Mb/s → 10Gb/s，主干已达 100Gb/s
- 共享式 → 交换式：交换机取代集线器，实现独享带宽、全双工，冲突域被分割
- 虚拟局域网（VLAN） 广泛应用，用逻辑划分替代物理位置限制
- 无线局域网（802.11） 普及，移动接入成为常态
- 以太网技术向城域网、广域网渗透（万兆以太网进入 MAN/WAN）
- 以太网成为事实上的局域网标准，并向三网融合、工业互联网延伸
4. 局域网主要有哪些协议
| 层次 | 协议 |
|---|---|
| 数据链路层 | IEEE 802.2（LLC）、802.3（CSMA/CD 以太网）、802.4（令牌总线）、802.5（令牌环） |
| 物理层相关 | 802.3 各物理层规范（10BASE-5/2/T/F、100BASE-TX/T4/FX、1000BASE-SX/LX/CX/T）、802.7 宽带、802.8 光纤（FDDI） |
| 无线/其他 | 802.11（无线局域网）、802.12（100VG-AnyLAN）、802.6（城域网） |
| 高层 | TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI、AppleTalk |
5. 常用的三种介质访问控制方法、特点与适用网络
| 方法 | 特点 | 适用网络 |
|---|---|---|
| CSMA/CD | 先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发；争用型，轻载效率高、重载冲突多 | 总线型、星型以太网（802.3） |
| 令牌环（Token Ring） | 持有令牌才能发送，单令牌、无冲突，时延确定，需环维护 | 环型网络（802.5） |
| 令牌总线（Token Bus） | 物理总线 + 逻辑环，按令牌顺序传递，时延确定 | 总线型网络（802.4），如 ARCNet |
共同点：都在共享介质上解决"谁能发、什么时候发"的问题；令牌方式的最大令牌间隔可计算，实时性优于 CSMA/CD。
6. CSMA/CD 的工作原理与过程
四句口诀：先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。
- 监听：站点要发送时先检测线路忙/闲
- 等待：线路忙则持续监听，直到空闲
- 发送：线路空闲立即发送
- 边发边听：把自己的发送波形与线上接收波形比较，相同则无冲突，发完正常结束
- 冲突处理：波形不同即判定冲突，立即停止发送，发出固定格式的阻塞信号强化冲突，然后随机延迟一段时间后重发，循环直到成功
7. 为什么 CSMA/CD 冲突难免，而令牌方式不会冲突
- CSMA/CD：站点依据"我听到的是否空闲"自行决定发送。由于信号在介质上存在传播延时，"我处空闲"不代表"全网空闲"，两个站点可能同时判定空闲并同时发送（或后者尚未听到前者的信号），因此冲突在原理上无法消除，只能靠检测 + 退避来减少损失。
- 令牌方式：发送权是授予的——环/逻辑环中只有一个令牌，只有持有令牌的站点才能发送，同一时刻至多一个站点在发送，因此不会发生冲突。代价是需要复杂的环维护（令牌丢失、多令牌、站点入环退环）。
8. 共享式局域网与交换式局域网的主要区别
| 比较项 | 共享式 | 交换式 |
|---|---|---|
| 核心设备 | 集线器（Hub，物理层） | 交换机（数据链路层） |
| 带宽 | 所有端口共享总带宽 | 每个端口独享带宽 |
| 工作方式 | 半双工（共享介质） | 可全双工 |
| 冲突域 | 全部端口同一个冲突域 | 每端口一个冲突域 |
| 介质访问控制 | 必须运行 CSMA/CD | 全双工时不需要 CSMA/CD |
| 性能 | 站点越多、冲突越多，效率下降 | 站点增多仍能保持较高吞吐 |
9. 高速以太网与标准以太网的异同
相同点：① 相同的帧格式（802.3 MAC 帧）；② 半双工时相同的介质访问控制方法 CSMA/CD；③ 相同的组网方法（星型 + 结构化布线）；④ 均低成本、易扩展；⑤ 完全兼容互通。
不同点：
| 比较项 | 标准以太网 | 高速以太网 |
|---|---|---|
| 速率 | 10Mb/s | 100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s |
| 比特发送时间 | 100ns | 10ns（100BASE-T） |
| 工作频率 | 25MHz | 125MHz（100BASE-TX/FX） |
| 编码 | 曼彻斯特编码 | 4B/5B（100M）、8B/10B（1000M） |
| 介质 | 粗/细同轴、UTP、光缆 | 5 类 UTP/STP、多模/单模光纤 |
| 介质无关接口 | 无 | 有（MII/GMII） |
| 双工 | 半双工为主 | 支持全双工（交换式环境） |
10. 冲突域与广播域的关系
- 冲突域：物理层概念，指同一时刻只能有一个站点发送的区域；其内的数据帧会互相冲突。由集线器连接的所有端口属于同一冲突域；交换机每个端口是一个独立冲突域；路由器隔离冲突域。
- 广播域：数据链路层概念，指一个广播帧能够到达的所有站点集合。**集线器、交换机（未划 VLAN）**都不隔离广播域；路由器（或 VLAN）隔离广播域。
- 关系：一个广播域可以包含多个冲突域（交换机连接时），但一个冲突域不会跨两个广播域。即：广播域 ≥ 冲突域；用交换机可分割冲突域但不分割广播域，用路由器或 VLAN 才能分割广播域。
11. VLAN 是什么、基于什么实现、有什么优越性
- 定义：VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是建立在物理网络基础上的一种逻辑网络，即不改变物理布线，而通过逻辑划分把若干站点组织成若干个"独立的局域网"。
- 实现基础：支持 VLAN 的交换机（802.1Q 帧标记）。常见划分方式有基于端口、基于 MAC 地址、基于协议（网络层/IP 地址）三种，其中基于端口最常用。
- 优越性：
- 隔离广播域，抑制广播风暴，提高带宽利用率
- 增强安全性：不同 VLAN 默认不能直接通信，需经三层设备
- 突破地理限制、灵活组网：按部门/功能划分，不受物理位置约束
- 简化网络管理：人员调动只需改配置，不必重新布线
- 提高网络性能与可扩展性，便于故障隔离
12. WLAN 是什么、802.11 的工作模式
- 定义：WLAN（Wireless Local Area Network，无线局域网）是以无线介质（无线电波、红外等）代替双绞线/光缆，在有限范围内实现移动接入与资源共享的局域网，标准为 IEEE 802.11 系列。
- 工作模式：
- 基础设施模式（Infrastructure）：以 **AP（接入点）**为中心，站点先关联 AP 再访问网络，可进一步接入有线网——有中心、最常用
- 自组网模式（Ad-Hoc）：站点之间对等直连，无 AP、无中心
- MAC 层两种访问方式：DCF（分布式协调功能，基于 CSMA/CA，必选）与 PCF（点协调功能，由 AP 轮询，可选）。
13. WLAN 中采用什么访问控制技术可以完全避免冲突
采用 CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）。
- 无线环境无法像有线那样边发边听检测冲突（自己发射的信号会淹没接收信号，且存在隐藏站问题），所以把"冲突检测"改为"冲突避免"：
- 发送前监听信道，空闲则等待一个 DIFS 再进入退避
- 退避计时到 0 才发送；接收方正确收到后回 ACK
- 可选 RTS/CTS 握手，预约信道，解决隐藏站问题
- 另外，PCF 模式下由 AP 轮询授予发送权，也不会冲突（本质同令牌/轮询的"授予式访问"）。
14. 以太网交换机的特点与组 VLAN 的方法
主要特点：
- 工作在数据链路层，按 MAC 地址表转发，每端口独享带宽
- 支持全双工，全双工时不需要 CSMA/CD
- 每端口一个冲突域，可同时多对端口通信
- 支持 VLAN、端口聚合、生成树（STP） 等功能
- 转发时延小、吞吐量大，可堆叠/级联扩展
组成虚拟局域网的方法：在交换机上创建若干 VLAN，把不同端口划入不同 VLAN（如端口 1–8 划入 VLAN 10、9–16 划入 VLAN 20），同一 VLAN 内端口可二层互通、不同 VLAN 需经**三层设备（路由器/三层交换机）**转发；跨交换机时用 Trunk 链路 + 802.1Q 标签承载多个 VLAN。
15. 令牌环介质访问控制的控制过程
- 环上只有一个令牌，沿物理环单向、逐站传递，顺序与站点排列顺序相同
- 站点有数据要发时，必须等待空闲令牌到达
- 收到空闲令牌后，把令牌的忙/闲标志位由"闲"置为"忙"，随后发送数据帧
- 数据帧沿环逐站转发，各站检查目的地址：非目的站转发，目的站接收并在帧中标志"已被正确接收和复制"
- 数据帧绕环一周回到源站，源站回收该帧，确认传送结果
- 源站把令牌由"忙"改回"闲"，传给下一站，下一站获得发送机会
- 环上设监控站，通过令牌监控位完成环维护（令牌丢失、多令牌、环恢复等）
16. 令牌总线介质访问控制的控制过程
- 站点物理上连接在一条总线上（广播型介质），但协议为各站配置一个逻辑环，规定令牌传递的顺序与范围
- 逻辑环中只有一个令牌，按逻辑顺序依次传递
- 某站只有取得令牌才能向总线发送数据（未取得令牌的站点只能接收，不能发送）
- 数据以广播方式在总线上传输，所有站点都能收到，但只有目的站接收
- 发送结束后，该站把令牌传给逻辑环中的下一站
- 环的建立、站点入环/退环、令牌丢失与多令牌处理等由协议的环维护功能完成
17. CSMA/CD、令牌环、令牌总线三种技术的优缺点比较
| 方法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| CSMA/CD | 协议简单、实现容易、成本低；轻载时延小、效率高；站点增删方便、无需配置 | 重载时冲突剧增，吞吐率下降、时延不可预测；无优先级保证；时延不确定，不适合硬实时 |
| 令牌环 | 无冲突；时延确定（最大令牌间隔可算）；支持优先级；重载时吞吐率高、延迟低 | 需复杂环维护（令牌丢失、多令牌、环恢复）；单点故障可能影响全网；设备与布线成本较高 |
| 令牌总线 | 物理为总线、布线省；逻辑为环、无冲突、时延确定；重载性能好；适合实时、站点多的场合（如 ARCNet） | 同样需复杂环维护；令牌传递带来额外开销；轻载时延大于 CSMA/CD |
选型结论：轻载、突发、成本敏感 → CSMA/CD（以太网）；重载、实时性要求高 → 令牌环/令牌总线。今天因交换式全双工以太网的普及，冲突基本被"消灭"，令牌类网络已退居特定领域。
18. 大型局域网为什么要分成多个网段
- 缩小冲突域：减少同一介质上争用的站点数，降低冲突概率、提高有效带宽
- 缩小广播域：抑制广播风暴，避免广播包占满带宽、消耗主机 CPU
- 提高性能与带宽利用率：分段后各段可并行通信，交换机/路由器实现段间转发
- 故障隔离：某一段故障或环路不影响其他网段，便于定位与恢复
- 安全与管理：按部门/功能分段（配合 VLAN），限制越权访问，简化管理与计费
- 扩展距离与规模：突破单段的最大长度与最大站点数限制（如 10BASE-5 的 500m/100 台）
- 便于策略控制：可在段间设置访问控制、QoS、流量管理
五、考点归纳
| 考点 | 出题形式 | 对应题号 |
|---|---|---|
| 局域网三大技术要素 | 选择、填空、问答 | 选 1；问 2 |
| 局域网拓扑结构 | 选择、问答 | 选 2、9；问 1 |
| 802 系列标准与网络对应 | 选择、填空 | 选 3、6；填 1、2 |
| 物理拓扑与逻辑拓扑 | 选择 | 选 4 |
| 10BASE-T 命名规则 | 填空、问答 | 填 9 |
| 传输介质与硬件地址 | 填空、选择 | 填 10、11；选 7、10 |
| 介质访问控制方法及其特点 | 选择、问答 | 选 10；问 5、6、15、16、17 |
| CSMA/CD 与令牌方式的冲突本质 | 问答 | 问 7、13 |
| 共享式与交换式局域网 | 填空、问答 | 填 7；问 8、14 |
| 高速以太网与标准以太网比较 | 填空、问答 | 填 6；问 9 |
| 冲突域与广播域 | 问答 | 问 10 |
| VLAN 概念、划分与优点 | 填空、问答 | 填 3、4；问 11、14 |
| WLAN 与 802.11 | 填空、选择、问答 | 填 5、13；选 5；问 12、13 |
| 网络分段的意义 | 问答 | 问 18 |
| 局域网成本构成 | 填空 | 填 12 |