5第4講 局域網(wǎng)系統(tǒng) 局域網(wǎng)系統(tǒng)是將小區(qū)域內的各種通信設備互連在一起的通信網(wǎng)絡。一、 總線/樹型網(wǎng)絡1 基帶系統(tǒng)2 寬帶系統(tǒng)3 基帶系統(tǒng)和寬帶系統(tǒng)的比較4 IEEE802.3局域網(wǎng)絡5-4-3-2-1規(guī)則“5”指網(wǎng)段的最大個數(shù)“4”指連接網(wǎng)段中的中繼器的最大個數(shù)“3”指只有3個網(wǎng)段上有主機“2”指2個網(wǎng)段上不能接主機“1”指所有的網(wǎng)段處在同一個沖突域中二、 環(huán)型網(wǎng)1環(huán)網(wǎng)工作原理環(huán)形局域網(wǎng)由許多中繼器組成，每個中繼器通過單向傳輸鏈路連接到另兩個中繼器，形成一條閉合通路。數(shù)據(jù)逐比特地順序繞環(huán)傳遞，從一個中繼器到下一個中繼器。每個中繼器對每一比特數(shù)據(jù)進行再生和重新發(fā)送。中繼器在環(huán)網(wǎng)中的作用主要有：使環(huán)能能正常運行，讓經由它的所有數(shù)據(jù)通過；為所連接的站提供發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的訪問點。中繼器在環(huán)網(wǎng)運行中有四個狀態(tài)。（1） 監(jiān)聽狀態(tài)：監(jiān)聽環(huán)上的信息，接收到的每一位在1BIT的延遲后被重新發(fā)送到環(huán)上。延遲期間，中繼器執(zhí)行功能包括地址識別，判定發(fā)送允許權等。（2） 發(fā)送狀態(tài)：當中繼器的站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送，并且根據(jù)控制方法允許該中繼器發(fā)送時，中繼器進入發(fā)送狀態(tài)。從該站點接收數(shù)據(jù)，并向輸出鏈路上重傳這些數(shù)據(jù)。（3） 接收狀態(tài)：當分組地址和本站地址符合，則進入接收狀態(tài)。中繼器復制每傳送來的位，并將它們送給所接收的站點，同時繼續(xù)將每一位重傳到環(huán)上。（4） 旁路狀態(tài)：當該站點發(fā)生故障或關機時，可利用旁路繼電器將該站旁路。一方面提高了環(huán)網(wǎng)的可靠性，同時旁路掉不工作的站，可以減小延遲，改善環(huán)網(wǎng)的性能。須指出的是，環(huán)并不是真正的廣播介質，而是單個的點到點連接的集合形成了一個圓環(huán)。點到點連接技術已為人們透徹了解并為人們所公認，它可以使用雙絞線、同軸電纜和光纖。環(huán)網(wǎng)工程幾乎全都采用數(shù)字技術，但802.3并非如此，比如說為了沖突檢測而采用了很大一部分模擬部件。環(huán)是公平的，信道訪問時間有一個確定的上界?；谏鲜鲈?，IBM選擇環(huán)作為它的局域網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)的優(yōu)點：1）由于在每一節(jié)點上對信號進行再生，覆蓋的范圍比基帶總線結構要長。2）環(huán)形結構能適應光纖鏈路，這種鏈路能提供十分高的數(shù)據(jù)速度和抗干擾性。3）點到事業(yè)線路所需的電子設備和線路維修都比多點線路簡單。2令牌環(huán)網(wǎng)介質訪問控制令牌環(huán)網(wǎng)中數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收過程：（1） 截獲令牌與發(fā)送幀。（2） 接收幀與轉發(fā)幀。當非令牌幀在環(huán)路上傳送時，每經過一站，該站的轉發(fā)器便將幀內的目的地址與本站地址比較，如果兩個地址相符，則復制該幀，送入本站，并在該幀中置入已復制標志，同時將該幀再轉發(fā)到下一個站。如果幀中的目的地址不是本站地址，則轉發(fā)器只將該幀向下轉發(fā)。（3） 撤消幀與重新發(fā)令牌。當非令牌幀沿環(huán)路返回到發(fā)送站時，源站不再轉發(fā)，而是對返回的幀進行檢查，判斷發(fā)送是否成功？若發(fā)送成功，則撤消所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，并立即生成一個新的令牌發(fā)送到環(huán)上。若源站發(fā)現(xiàn)目的站并沒有復制該幀，則重新發(fā)送該幀。IEEE802.5幀格式：如圖。SFS：幀首序列FCS：幀檢驗序列（32位）EFS：幀尾序列SD：幀首定界符（8位）AC：訪問控制（8位）FC：幀控制（8位）DA：目的地址（16或48位）SA：源地址（16或48位）INFO：信息（0或多位）ED：幀尾定界符（8位）FS：幀狀態(tài)（8位）令牌格式：SD AC ED幀首定界符（SD）：J K 0 J K 0 0 0 J：非數(shù)據(jù)J K：非數(shù)據(jù)K 0：二進制0訪問控制（AC）：P P P T M R R R PPP：優(yōu)先級比特T：令牌比特M：監(jiān)控比特RRR：預留比特幀控制（FC）：F F Z Z Z Z Z ZFF：幀型式位00：MAC PDU01：LLC PDU幀尾定界符（ED）：J K 1 J K 1 I EJ K：非數(shù)據(jù)1：二進制1I：中間幀比特E：差錯檢驗比特幀狀態(tài)（FS）：A C r r A C r r A：地址識別比特C：幀已復制比特rr：預留比特MAC基本操作：一個站若欲發(fā)送，要等到一個令牌經過，將令牌中的T比特置為1抓信令牌，并將其余的字段（FC，DA，SA，INFO等）都掛在SD和AC之后，形成一個完整的發(fā)送幀。該站可以用將ED中的I比特置1的方法連續(xù)的發(fā)送多個幀，是后一幀除外。其它站在環(huán)上監(jiān)聽，并轉發(fā)。每個站都能對經過的幀進行差錯檢測，檢驗到錯將E比特置位。檢驗地址和復制置A，C。發(fā)送站負責將該幀從環(huán)上清除。當每個發(fā)出去的幀回到源站時，應被吸收掉，并檢查FS以判斷傳輸?shù)慕Y果。優(yōu)先級機制：一個具有優(yōu)先級高于當前幀的優(yōu)先級的站可以在該幀通過時，在其優(yōu)先級上預留下一個令牌。當前發(fā)送的站完成其發(fā)送時，它就送出一個具有較高優(yōu)先級的令牌，具有較低優(yōu)先級的站不能截住這個令牌，因而令牌就傳遞到發(fā)出請求的站或某個優(yōu)先級等于或高于該優(yōu)先級的有數(shù)據(jù)要發(fā)送的站。這個將優(yōu)先級進行提升的站，在所有具有較高優(yōu)先級的站都發(fā)送完后負責將其回降到它以前的等級上。當該站看到一個令牌處于該較高的優(yōu)先級時，它就可假設不再有較高優(yōu)先級的信息在等待發(fā)送，并在令牌傳出前將其降級。三、 FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（Fiber Distributed Data Interface）是一個高性能的光纖令牌環(huán)LAN，速率為100Mbps，最大距離為200KM，可最多連接1000個站點。常用作主干網(wǎng)，連接各類速率為10M的LAN。如圖。由于網(wǎng)絡只運行在100M，而使用單模光纖需要額外的開銷，所以FDDI使用多模光纖。FDDI使用發(fā)光二極管LED作為光源，而不是激光，出于成本和安全的考慮。FDDI電纜由兩個光纖組成，一個順時針發(fā)送，另一個逆時針發(fā)送。如果其中之一斷路，另一個可替代。若兩者同時在一點斷路，兩個環(huán)可以連成單一的環(huán)，長度為原來的兩倍。每個站點含有中繼線路，可在站點故障時把兩個環(huán)連接起來或對某站旁路。FDDI定義了A，B兩類站點。A類站點連接到兩個環(huán)上，B類便宜一些，只連到一個環(huán)上。根據(jù)容錯的需求，可以全部選用A類或B類站點，也可各選一部分。FDDI采用4B/5B編碼，可以節(jié)約帶寬。5bit碼共有32種組合，但只采用其中的24種，16種對應4bit碼的16種，8種用作控制碼，以表示幀的開始和結束、光纖線路的狀態(tài)（靜止、空閑、暫停）等。FDDI與802.5的區(qū)別之一是在802.5中，除非幀沿著環(huán)移動并轉回來，否則站點不會產生新的令牌。而在FDDI中，在可擁有1000個站點和200KM的光纖網(wǎng)上，用于等待幀環(huán)歷整個環(huán)的時間不能忽略，因此FDDI中允許站點在傳輸完一幀時放置一個新的令牌到環(huán)上。在大型環(huán)網(wǎng)上，很可能同時存在多個幀。四、 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)基礎上發(fā)展的，因此它不僅保持相同的以太幀格式，而且還保留了用于以太網(wǎng)的CSMA/CD介質訪問控制方式。由于快速以太網(wǎng)的速率比普通以太網(wǎng)提高了10倍，所以快速以太網(wǎng)中的橋接器、路由器和交換機都與普通以太網(wǎng)不同，它們具有更快的速度和更小的延時，100BASE-T與10BASE-T的比較見表（1）100BASE-TX 5類UTP，150歐STP；4B/5B編碼方式；最大網(wǎng)段長度為100米；全雙工的數(shù)據(jù)傳輸（2）100BASE-FX 62.5/125um多模光纖；4B/5B編碼方式；最大網(wǎng)段長度為150m、412m、2000m或更長至10公里，這與所使用的光纖類型和工作模式有關；全雙工的數(shù)據(jù)傳輸（3）100BASE-T4 3類UTP 4對；4類UTP4對；5類UTP 4對；最大網(wǎng)段長度為100米（4）100VGAnyLAN 使用共享介質令牌傳遞總線；相當于HP的一種專有技術五、 千兆以太網(wǎng)（1）1000BASEX（8B/10B編碼）1000BASECX（短距離屏蔽銅纜，25M）1000BASELX（使用長波激光做為信號源