一、概述
1、LAN之概念
局域网（LAN，Local Area Network）术语是从网络所提供服务的地理范围的角度而得名。在许多相关标准中都给出了局域网的术语定义，具体详见下表1，虽然它们的表述略有不同，但其含义是相同的，可以加深我们的理解。
表 1：局域网（LAN）的定义
术语“局域网”最早是源自于1980年由美国的施乐公司（Xerox）公司为先导，后来英特（Intel）公司和DEC公司加盟联合开发的一种称为“以太局域系统（Ethernet）”。IEEE 802标准委员会（LMSC）在研究局域网系统时，将该技术作为办公自动化用局域网的基本技术（即CSMA/CD技术）。因此，直到现在，人们将LMSC开发的这个办公自动化用局域网仍然也称之为“以太网（Ethernet）”。
局域网（LAN）出现的初期，通常仅需在小范围内（如建筑物或校园内）连接十几台到几十台计算机，计算机间以传输文本数据为主。为了节约通信媒体和提供广播通信能力，早期的局域网无论采用哪种拓扑结构，几乎都毫无例外地采用共享通信媒体的方式。局域网络提供的基本通信功能都是基于帧（frame-based）的，具有源和目标寻址以及异步定时，在基于帧的系统中，帧格式是可变长度的数据字节序列。
目前的局域网（LAN）或称以太网（Ethernet），其技术标准主要是由IEEE 802标准委员会，即当初的局域网/城域网标准委员会（LMSC，LAN/MAN Standards Committee）研究开发并发布的（称之为IEEE 802标准）。由于其采用了不同的媒体访问控制方法，发布有多套局域网的标准，且大部分较少应用，唯有802.3标准（CSMA/CD-LAN）仍然在不断修订补充更新之中。
欲具体了解IEEE 802.3标准情况介绍的请进入。
2、LAN的媒体访问控制方法
根据IEEE 802标准，局域网的媒体访问控制（MAC）子层采用了不同的MAC协议，这些协议基于不同的媒体访问控制方法，形成了不同的局域网技术的LAN，如最早开发的载波侦听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）技术，是目前LAN使用最多最为普及的一种媒体访问控制方法。以及后来又陆续推出的媒体访问控制方法有：令牌传输总线技术、令牌环技术、分布式队列双总线（DQDB）技术、按需优先技术、集成业务技术、光纤分布式接口（FDDI）技术、等等。采用这些后续开发的媒体访问控制方法的LAN，其市场应用远比CSMA/CD-LAN要逊色的多，因此LMSC已解散了这些标准研制的工作组，唯有802.3工作组（CSMA/CD-LAN）目前仍然十分活跃。下表1-2-1给出了上述各种媒体访问控制方法的基本情况，包括对应的标准编号（含IEEE 802标准、ISO标准和我国标准）、所支撑的数据传输速率及使用的物理媒体等情况；下表1-2-2是对上述各种媒体访问控制方法的介绍。
表 1-2-1：LAN各种媒体访问控制方法对应的基本情况
表 1-2-2：LAN各种媒体访问控制方法介绍
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3、LAN的参考模型（RM）
我们知道，局域网（LAN）是IEEE 802网络家族的一种，因此，LAN的参考模型（RM，Reference Models）与IEEE 802网络的参考模型（RM）一样，它也只涉及到国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互联/基本参考模型（OSI/RM）的最底两层，即层1-物理层（PHY）和层2-数据链路层（DLL）。然而，为了实现不同的局域网技术，对层1和层2进行了子层的分层。
欲详细了解IEEE 802网络及其参考模型（RM）介绍的请进入。
对于层2的数据链路层（DLL），通常从上到下它分为了逻辑链路控制（LLC，Logical Link Control）子层和媒体访问控制（MAC，Medium Access Control）子层，两个子层一起完成在OSI/RM中所定义的数据链路层（DLL）的预期功能。MAC 子层实现不同的媒体访问控制方法，从而形成不同的局域网技术。LLC子层与媒体及访问控制无关，因此，所有IEEE 802网络都遵从一个LLC规范，该规范是由IEEE 802.2标准（GB/T 15629.2）指定的。而LLC使用MAC的服务为网络层提供服务，LLC子层解决常规数据链路层的问题，对网络层提供统一的两类数据链路层服务（无连接服务与有连接服务），从而屏蔽了不同MAC子层间的差异。
欲详细了解IEEE 802.2标准规定的LLC规范的请进入。
对于层1的物理层（PHY）的分层，不同的媒体访问控制方法的局域网有所不同，特别是基于CSMA/CD技术的局域网，为了实现不同的数据传输速率，其物理层的分层变得比较复杂。下图1-3给出了100GMbit/s速率的CSMA/CD技术局域网的参考模型（RM）示例，可见其物理层的分层。
图 1-3：100GMbit/s速率的CSMA/CD技术局域网的参考模型（RM）
二、LAN的MAC子层
1、概述
对于不同媒体访问控制方法的局域网（LAN），其关键区别就在于媒体访问控制（MAC）子层的实现，即MAC协议的不同。然而，各种技术的局域网MAC子层的基本功能是相同的，MAC子层用来处理共享通信媒体使用权限控制，因为局域网大都采用“竞争”或轮流使用“发送权标”（如Token，也译作令牌）的方式来控制共享媒体的使用权。下表2-1列出了局域网MAC层的通用功能。根据IEEE 802的相关局域网技术的标准，MAC子层应规范的内容包括：MAC子层的服务规范；MAC子层的帧结构；MAC的功能、方法与操作等内容。
表 2-1局域网MAC层的通用功能
2、MAC规范内容介绍
MAC子层的服务：通常应包括MAC与LLC层间的服务、PHY层与MAC层间的服务以及与管理层的交互等。这种服务是用抽象的方法描述的，即用“原语”，并不隐含任何的实现或任何外漏接口。
MAC子层的帧结构：我们知道，局域网络都是具有一种基于帧（frame-based）的基本通信功能，这就需要规范MAC子层的帧结构。为了实现不同的媒体访问控制方法，不同的局域网技术的帧格式是有所不同的，即构成的字段不同。但帧结构就是一个数字比特序列（多常用十六进制表示），通常应包括：帧起始部分或称报头部分、MAC地址部分、数据信息部分和帧结束部分或称报尾部分，各部分又有多个字段构成包括字段的比特位数。各部分的作用详见下表2-2的描述。特别指出的是，各48位的源地址和目的地址其分配与管理是由IEEE注册机构（RA，Registration Authority）实施的，以确保世界上每台接入局域网的设备都有唯一的MAC地址。
表 2-2：MAC帧结构各部分的用途
欲具体了解MAC地址及分配管理介绍的请进入。
欲详细了解基于CSMA/CD技术局域网MAC帧结构介绍的请进入。
MAC的功能、方法与操作：其内容是依据不同的媒体访问控制方法，对MAC子层提出具体的功能要求、具体媒体访问的控制方法和操作做出规定。
三、LAN的物理层（PHY）
1、概述
在国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互联/基本参考模型（OSI/RM）分层中，其物理层（PHY）的作用是：为数据链路层提供一个物理连接。在这里，“物理连接”不是永远存在于物理媒体上的，而是需要有物理层去建立、维持和终止。总之，物理层的功能是提供机械、电气、功能和规程特性。物理层的数据传输单位是比特。其物理层的具体功能可详见下表3-1的描述。在IEEE 802的不同局域网技术的标准中，对其物理层的这些功能做出了具体详细规范。
表3-1：物理层的具体功能描述
表中，对于物理层关于物理媒体的选择，可以是有线媒体和无线媒体，如果选择自由空间的无线媒体就成为了无线局域网（WLAN）。应该说，这里所说的局域网多是指采用有线媒体。对于有线媒体，最早的局域网技术采用的是同轴电缆（粗缆）作为传输媒体，后来逐步采用了双绞线线对（屏蔽或非屏蔽）和光纤（单模或多模）。目前基于CSMA/CD技术的局域网，当采用光纤媒体，其支持的数据传输速率可达400Gbit/s甚至更高。
2、CSMA/CD技术局域网的物理层
在我国，目前在网使用的局域网几乎都是基于CSMA/CD技术的局域网（甚至包括WLAN）。对于CSMA/CD-LAN，为了适应多种不同物理媒体、不同的拓扑结构和不同传输速率的需要，IEEE 802.3工作组将其物理层进一步分层，且随着物理层支持的数据传输速率的提高，其分层更多，分层的层间对应有专门的接口，其分层和对应接口完成不同的功能，使得物理层的分层更为复杂。下图3-2示例了10/100/1000Mbit/s物理层分层情况，以助于了解其CSMA/CD-LAN物理层随数据速率的提高的分层变化情况。
图3-2：10/100/1000Mbit/s物理层分层情况示意图
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四、网间互连
对于一个局域网（LAN），大多数情况是网内各端站间的通信，但是，也有网内某端站需与其它LAN（或不同技术的LAN）、或其它IEEE 802网络上的端站进行通信。此时，就需要网间的互联互通，对于局域网的互联互通的方法，IEEE 802标准根据局域网的分层建立了三种机制：一是通过物理层互连（使用通常称为中继器或集线器的设备）；二是通过MAC层互连（使用被称为桥接器的设备）；三是通过网络层互连（使用通常称为路由器的设备）。
欲详细了解局域网互连方法介绍的请进入。
欲进一步了解相关技术LAN的请进入：CSMA/CD-LAN；令牌环LAN；令牌总线LAN
