局域网(LAN)是一种数据通信网络, 它连接建筑物或有限地理区域内的各种终端或计算机。设备之间的连接可以是有线的也可以是无线的。使用IEEE 802.11的以太网, 令牌环和无线LAN是标准LAN技术的示例。
LAN具有以下拓扑：
- 星型拓扑
- 总线拓扑
- 环形拓扑
- 网格拓扑
- 混合拓扑
- 树形拓扑
以太网路：-
以太网是使用最广泛的LAN技术, 它是在IEEE标准802.3下定义的。其广泛可用性的原因在于以太网易于理解, 实施, 维护并允许低成本网络实施。此外, 以太网在允许的拓扑方面提供了灵活性。以太网通常使用总线拓扑。以太网运行在OSI模型的两层中, 即物理层和数据链路层。对于以太网, 由于我们主要处理DLL, 因此协议数据单元为帧。为了处理冲突, 以太网中使用的访问控制机制是CSMA/CD。
曼彻斯特编码技术用于以太网。
由于我们在谈论IEEE 802.3标准以太网, 因此0表示从高到低的转换, 1表示从低到高的转换。在曼彻斯特编码和差分曼彻斯特中, 编码波特率都是比特率的两倍。
Baud rate = 2* Bit rate以太网LAN由网络节点和互连媒体或链接组成。网络节点可以有两种类型：
数据终端设备(DTE)：
通常, DTE是将用户信息转换为信号或重新转换接收到的信号的终端设备。 DTE设备是：个人计算机, 工作站, 文件服务器或打印服务器, 也称为终端站。这些设备是数据帧的源或目标。数据终端设备可以是互连的单台设备或多台设备, 并执行所有必需的功能以允许用户进行通信。用户可以与DTE进行交互, 或者DTE可以是用户。
数据通信设备(DCE)：DCE是在网络上接收和转发帧的中间网络设备。它们可以是独立的设备(例如中继器, 网络交换机, 路由器), 也可以是通信接口单元(例如接口卡和调制解调器)。 DCE执行诸如信号转换, 编码之类的功能, 并且可以是DTE或中间设备的一部分。
当前, 这些数据速率是为在光纤和双绞线电缆上运行而定义的：
i)快速以太网：快速以太网是指可以以100 Mbit/s的速率传输数据的以太网。
ii)千兆以太网：千兆以太网提供1, 000 Mbit/s(1 Gbit/s)的数据速率。
iii)10千兆以太网：10 Gb以太网是最新的一代, 可提供10 Gbit/s(10, 000 Mbit/s)的数据速率。它通常用于需要高数据速率的高端应用中的骨干网。
Aloha：Aloha协议是作为夏威夷大学项目的一部分而设计的。它提供了夏威夷几个岛屿上涉及分组无线网络的计算机之间的数据传输。 Aloha是数据链路层的多路访问协议, 提出了多个终端如何无干扰或无冲突地访问介质。
有两种不同的ALOHA版本：
1.纯净的Aloha
Pure Aloha是无插槽, 分散式且易于实现的协议。在纯ALOHA中, 站点只要希望发送数据就仅发送帧。在传输之前, 它不会检查通道是否繁忙。如果两个或多个站同时发送, 则会发生冲突并破坏帧。每当任何站发送帧时, 它都希望收到接收方的确认。如果未在指定时间内接收到该消息, 则工作站将认为该帧或确认已被破坏。然后, 站点等待随机的时间, 然后再次发送帧。这种随机性有助于避免更多的冲突。该方案在负载不多的小型网络中效果很好。但是在负载较大的网络中, 该方案失败的可能性很小。这导致了开槽Aloha的发展。
确保纯净的aloha：要预测其帧的吞吐量和传输速率。
为此做出一些假设：
i)所有框架的长度应相同。
ii)站在发送或尝试发送帧时无法生成帧。
iii)站的数量尝试根据Poisson分布进行传输(新帧和相冲突的旧帧)。
Vulnerable Time = 2 * Tt纯ALOHA的效率：
Spure= G * e^-2G
where G is number of stations wants to transmit in Tt slot.
Maximum Efficiency:
Maximum Efficiency will be obtained when G=1/2
(Spure)max = 1/2 * e^-1
= 0.184
Which means, in Pure ALOHA, only about 18.4% of the time is used for successful transmissions.2.开槽的阿罗哈
这与Pure Aloha非常相似, 只是传输方式不同。发送者不等待请求时间立即发送, 而是等待一段时间。在时隙ALOHA中, 共享信道的时间分为离散的时间间隔, 称为插槽。这些站仅在时隙的开头有资格发送一帧, 并且每个时隙仅发送一帧。如果任何电台都无法将帧放在该时隙开始处的信道上, 则它必须等到下一个时隙开始。如果两个电台试图在同一时隙的开始发送, 仍然有可能发生冲突。但是, 与Pure Aloha相比, 仍然可以大幅度减少可能发生的碰撞次数, 并且性能变得更好。
冲突仅适用于当前插槽。因此, 脆弱时间为Tt。
开槽ALOHA的效率：
Sslotted = G * e^-G
Maximum Efficiency:
(Sslotted)max = 1 * e^-1
= 1/e = 0.368
Maximum Efficiency, in Slotted ALOHA, is 36.8%.图片参考：维基百科, 慕尼黑工业大学
参考文献：
https://www.cisco.com/c/en/us/tech/lan-switching/ethernet/index.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet
