第9章

局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量PC機及各種設(shè)備連在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計算機網(wǎng)絡(luò)。本章從介紹局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標準及拓撲結(jié)構(gòu)入手，詳細討論CSMA/CD總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)及令牌總線網(wǎng)的媒體訪問控制方法。通過本章的學(xué)習(xí)，重點掌握和理解以下內(nèi)容：l

理解計算機局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)l

了解常用的局域網(wǎng)標準：IEEE802.3、IEEE802.5各自的特點l

理解載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）的工作過程l

了解高速局域網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)的基本情況1第9章局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量9.1.1局域網(wǎng)的概念、特點

1.局域網(wǎng)的定義與發(fā)展過程

在較小的地理范圍內(nèi)，利用通信線路將許多數(shù)據(jù)設(shè)備連接起來，實現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的系統(tǒng)稱為局域網(wǎng)。它的發(fā)展—般分為三個階段：（1）60年代末至70年代初是萌芽階段。（2）70年代中期是局域網(wǎng)發(fā)展的一個重要階段。

（3）80年代初期是局域網(wǎng)走向大發(fā)展的時期。利用光導(dǎo)纖維作為通信介質(zhì)構(gòu)成的高速主干環(huán)網(wǎng)，是目前許多局域網(wǎng)系統(tǒng)采用的一種結(jié)構(gòu)形式。

9.1局域網(wǎng)概述29.1.1局域網(wǎng)的概念、特點1.局域網(wǎng)的定義與發(fā)展2.局域網(wǎng)特點（1）地理范圍有限。（2）通信速率高。（3）可采用多種通信介質(zhì)。（4）可靠性較高。一般說來，決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)有三個方面：（1）局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)。（2）用以共享媒體的介質(zhì)訪問控制方法（3）用以傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)。由局域網(wǎng)本身的特點決定局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點：（1）能夠方便地共享網(wǎng)內(nèi)資源，包括主機、外部設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)；（2）便于系統(tǒng)擴展；（3）提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護性；（4）各設(shè)備位置可以靈活地調(diào)整和改變；（5）有較快的響應(yīng)速度（數(shù)據(jù)傳輸率較高）。32.局域網(wǎng)特點39.1.2局域網(wǎng)的應(yīng)用

計算機局域網(wǎng)所具有的這些優(yōu)點決定了它在社會各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它可以用于辦公自動化、工業(yè)生產(chǎn)自動化、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)過程實時控制、軍事指揮和控制系統(tǒng)、輔助教學(xué)系統(tǒng)、醫(yī)療管理系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、軟件開發(fā)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)等方面，其中主要作用如下：1.辦公自動化2.工業(yè)生產(chǎn)自動化

3.應(yīng)用于教育領(lǐng)域

4.計算機協(xié)同工作技術(shù)

49.1.2局域網(wǎng)的應(yīng)用計算機局域網(wǎng)所具有的這些9.2.1服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)使用一個專門的結(jié)點共享外圍設(shè)備，該結(jié)點為網(wǎng)上所有的用戶所共知，具有固定的地址，并為網(wǎng)上用戶提供服務(wù)。這種提供服務(wù)的結(jié)點稱為服務(wù)器（Server）。常見的服務(wù)器類型有以下幾種。1.文件服務(wù)器給用戶提供了操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的各種功能。2.打印服務(wù)器接有打印機，提供網(wǎng)絡(luò)打印。3.終端服務(wù)器又稱為終端集中器，終端到其他結(jié)點之間的通信都通過終端集中器。

9.2局域網(wǎng)的組成

59.2.1服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)使用一個專門的結(jié)點共享外圍9.2.2工作站

工作站又稱為客戶機。工作站是指當(dāng)一臺計算機連接到局域網(wǎng)上時，這臺計算機就成為局域網(wǎng)的一個工作站。工作站與服務(wù)器不同，服務(wù)器是為網(wǎng)絡(luò)上許多網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)以共享它的資源，而工作站僅對操作該工作站的用戶提供服務(wù)。工作站是用戶和網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，用戶通過它可以與網(wǎng)絡(luò)交換信息，共享網(wǎng)絡(luò)資源。工作站通過網(wǎng)卡、通信介質(zhì)以及通信設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器?，F(xiàn)在的工作站都用具有一定處理能力的PC（個人計算機）機來承擔(dān)。

9.2局域網(wǎng)的組成

69.2.2工作站工作站又稱為客戶機。工作站是指9.2.3網(wǎng)絡(luò)適配器（NIC）

網(wǎng)絡(luò)適配器NIC（NetworkInterfaceCard）也就是俗稱的網(wǎng)卡。網(wǎng)卡是構(gòu)成計算機局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最基本的、最重要的和必不可少的連接設(shè)備，計算機主要通過網(wǎng)卡接入局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡一方面負責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)上傳過來的數(shù)據(jù)包，解包后，將數(shù)據(jù)通過主板上的總線傳輸給本地計算機；另一方面它將本地計算機上的數(shù)據(jù)打包后送入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡和計算機的連接是通過總線擴展槽，根據(jù)連接的擴展槽不同，可將網(wǎng)卡進行分類。一般分為ISA總線網(wǎng)卡和PCI總線網(wǎng)卡。

9.2局域網(wǎng)的組成

79.2.3網(wǎng)絡(luò)適配器（NIC）網(wǎng)絡(luò)適配器NIC9.3.1局域網(wǎng)參考模型

IEEE802參考模型9.3局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

89.3.1局域網(wǎng)參考模型IEEE802參考模型9.3

IEEE802參考模型的最低層對應(yīng)于OSI模型中的物理層，包括以下功能：信號的編碼/解碼前導(dǎo)的生成/去除（該前導(dǎo)用于同步）比特的傳輸/接收物理層之上的層次主要為局域網(wǎng)的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。它們的主要功能如下：在傳輸時將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組裝成幀，幀中包含有地址和差錯檢測等字段；在接收時，將接收到的幀解包，進行地址識別和差錯檢測；管理和控制對于局域網(wǎng)傳輸媒體的訪問；為高層協(xié)議提供相應(yīng)的接口，即一個或多個服務(wù)訪問點（SAP），并且進行流量和差錯控制。

9IEEE802參考模型的最低層對應(yīng)于OSI模型中的物理IEEE802協(xié)議此標準將數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層和媒體訪問控制子層，邏輯鏈路控制子層主要提供尋址、排序、差錯控制和流量控制等功能。10IEEE802協(xié)議109.3.2邏輯鏈路控制LLC子層

1.LLC向高層提供的服務(wù)有四種類型：

面向連接的服務(wù)確認無連接服務(wù)不確認無連接服務(wù)高速傳送服務(wù)

2.邏輯鏈路控制子層的服務(wù)訪問點LLCSAP在一個主機的LLC子層上面應(yīng)設(shè)有多個服務(wù)訪問點，以便向多個進程提供服務(wù)。需用到兩個地址：（1）MAC（介質(zhì)訪問控制）地址。（2）SAP地址。9.3局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

119.3.2邏輯鏈路控制LLC子層1.LLC向高層提LLC協(xié)議

（1）LLC幀的說明①LLC幀的說明沒有分界符及校驗字段；LLC幀是MAC幀中的數(shù)據(jù)字段；有源地址（源服務(wù)訪問點），這樣適應(yīng)于點—點、點—多點及廣播式通信。②LLC幀控制字段和HDLC中的控制字段一樣，控制字段將LLC幀分為信息幀、管理監(jiān)控）幀、無編號幀，分別完成不同的功能。（2）LLC/MAC的接口用服務(wù)原語實現(xiàn)：MA-DATA.request；MA-DATA.indication；MA-DATA.confirm。

12LLC協(xié)議129.3.3媒體訪問控制MAC子層

媒體訪問控制策略在所有的媒體訪問控制技術(shù)中，最關(guān)鍵的參數(shù)是控制點和控制方法。集中方式具有以下的優(yōu)點：能提供除了對媒體訪問外的其他更高級的功能，如優(yōu)先級控制、可靠性等。每個站點的訪問控制邏輯簡單避免對等實體間進行分布合作可能帶來的問題缺點：在整個網(wǎng)絡(luò)中，如果控制點不能工作，則會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓由于所有對共享媒體的訪問要經(jīng)過控制站點的允許，可能會形成瓶頸，降低效率。分布式媒體訪問控制方式的優(yōu)缺點正好與之相反。

139.3.3媒體訪問控制MAC子層媒體訪問控制策略13一般可以將訪問控制技術(shù)分為兩種：同步和異步。在同步技術(shù)中，整個信道帶寬被分割成許多部分，每一部分被分配給某一個站點。在電路交換中的頻分多路復(fù)用（FDM）和時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)就屬于這種同步機制。異步技術(shù)分為三種：時間片輪轉(zhuǎn)、預(yù)約和競爭。在時間片輪轉(zhuǎn)中，每個節(jié)點按照一定的時間順序得到傳輸時間。預(yù)約技術(shù)更適合于傳輸連續(xù)數(shù)據(jù)的情況。對突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸，競爭是最常用的機制。14一般可以將訪問控制技術(shù)分為兩種：同步和異步。149.4.2CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議1.載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA

以太網(wǎng)將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認為這樣的連接方法既簡單又可靠?？偩€的特點是：當(dāng)一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的所有計算機都能檢測到這個數(shù)據(jù)。這種通信方式是廣播通信。但我們并不總是希望使用廣播通信。為了在總線上實現(xiàn)一對一的通信，可以使每一臺計算機擁有一個與其他計算機都不同的地址。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，在幀的首部寫明接收站的地址?，F(xiàn)在的電子技術(shù)可以很容易地做到：僅當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的目的地址與計算機的地址一致時，該計算機才能接收這個數(shù)據(jù)幀。計算機對不是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀，則一律不接收。

下圖是上述概念的示意圖。159.4.2CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議1.載波偵聽多1616為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種方法第一:采用無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。第二:不要求收到數(shù)據(jù)的目的站發(fā)回確認。不要確認的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。因此，以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。17為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種方法17以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議，即CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測。下面是CSMA/CD的要點。 “多點接入” “載波監(jiān)聽” “碰撞檢測”18以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議因為電磁波在總線上總是以有限的速率傳播的。因此當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非是空閑的。如下圖所示的例子可以說明這種情況。19因為電磁波在總線上總是以有限的速率傳播的。因此當(dāng)某個站監(jiān)聽到2020顯然，在使用CSMA/CD協(xié)議時，一個站不可能同時進行發(fā)送和接收。因此使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。 每一個站在自己發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。以太網(wǎng)的這一特點稱為發(fā)送的不確定性。21顯然，在使用CSMA/CD協(xié)議時，一4．爭用期 以太網(wǎng)的端到端往返時延2稱為爭用期(contentionperiod)。爭用期又稱為碰撞窗口(collisionwindow)。 為了使每個站都能盡可能早地知道是否發(fā)生了碰撞，以太網(wǎng)還采取一種叫做強化碰撞的措施。這就是當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞如圖5-6所示。224．爭用期2223239.4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種，即粗纜、細纜、銅線和光纜。 下圖在MAC層下面給出了對應(yīng)于這四種傳輸媒體的物理層，即10BASE5(粗纜)、10BASE2(細纜)、10BASE-T(雙絞線)和10BASE-F(光纜)。

249.4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的2525用銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖。26用銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖。26粗纜以太網(wǎng)是最初使用的以太網(wǎng)，其網(wǎng)卡通過DB-15型連接器(15針)與收發(fā)器電纜(transceivercable)相連，收發(fā)器電纜的正式名稱是AUI電纜。AUI是連接單元接口(AttachmentUnitInterface)的縮寫。收發(fā)器電纜的另一端連接到收發(fā)器(transceiver)。收發(fā)器電纜的長度不能超過50m。收發(fā)器由兩部分組成，一部分是含有電子元器件的媒體連接單元MAU(MediumAttachmentUnit)，另一部分是沒有電子元器件的插入式分接頭(tap)，稱為媒體相關(guān)接口MDI(MediumDependentInterface)，它直接插入到電纜中(不用切斷電纜)就能和同軸電纜的內(nèi)部導(dǎo)線有良好的接觸連接。27粗纜以太網(wǎng)是最初使用的以太網(wǎng)，其網(wǎng)收發(fā)器的功能如下： （1）從計算機經(jīng)收發(fā)器電纜將數(shù)據(jù)向同軸電纜發(fā)送，或反過來，從同軸電纜接收數(shù)據(jù)經(jīng)收發(fā)器電纜送給計算機。 （2）檢測在同軸電纜上發(fā)生的數(shù)據(jù)幀的碰撞。 （3）在同軸電纜和電纜接口的電子設(shè)備之間進行電氣隔離。 （4）當(dāng)收發(fā)器或所連接的計算機出故障時，保護同軸電纜不受其影響。28收發(fā)器的功能如下：28網(wǎng)卡的功能主要有以下三個： （1）數(shù)據(jù)的封裝與解封，發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層? （2）鏈路管理，主要是CSMA/CD協(xié)議的實現(xiàn)。 （3）編碼與譯碼，即曼徹斯特編碼與譯碼。29網(wǎng)卡的功能主要有以下三個：29集線器的一些特點如下： （1）從表面上看，使用集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個星形網(wǎng)，但由于集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。也就是說，使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議，并共享邏輯上的總線。網(wǎng)絡(luò)中的各個計算機必須競爭對傳輸媒體的控制，并且在一個特定時間至多只有一臺計算機能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，這種10BASE-T以太網(wǎng)又稱為星型總線(star-shapedbus)或盒中總線(businabox)。30集線器的一些特點如下：30（2）一個集線器有許多端口，因此，一個集線器很像一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器。 （3）集線器和轉(zhuǎn)發(fā)器都是工作在物理層，它的每個端口都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。當(dāng)集線器的某個端口接收到工作站發(fā)來的比特時，就簡單地將該比特向所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個端口同時有信號輸入(即發(fā)生碰撞)，那么所有的端口都收不到正確的幀。為了說明上述原理，下圖給出三個端口的集線器的示意圖(實際的集線器不會只有三個端口)。 （4）集線器采用了專門的芯片，進行自適應(yīng)串音回波抵消。31（2）一個集線器有許多端口，因此3232為了比較這三種以太網(wǎng)布線方案的區(qū)別，下圖畫出了一組辦公室用三種不同方案布線的情況。33為了比較這三種以太網(wǎng)布線方案的區(qū)別3434上述的三種以太網(wǎng)的主要指標的比較如表9-1所示。35上述的三種以太網(wǎng)的主要指標的比較如表9-1所示。359.4.4以太網(wǎng)的MAC層1MAC層的硬件地址 在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。 “名字指出我們所要尋找的那個資源，地址指出那個資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_該處。” 嚴格地講，名字應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)的所在地?zé)o關(guān)。 802標準所說的“地址”嚴格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標識符。369.4.4以太網(wǎng)的MAC層1MAC層的硬件地址36現(xiàn)在IEEE的注冊管理委員會RAC(RegistrationAuthorityCommittee)是局域網(wǎng)全球地址的法定管理機構(gòu)，它負責(zé)分配地址字段的六個字節(jié)中的前三個字節(jié)(即高位24bit)。世界上凡要生產(chǎn)局域網(wǎng)網(wǎng)卡的廠家都必須向IEEE購買由這三個字節(jié)構(gòu)成的一個號(即地址塊)，這個號的正式名稱是機構(gòu)惟一標識符OUI(OrganizationallyUniqueIdentifier)，通常也叫做公司標識符(company_id)。目前的價格是1250美元買一個地址塊。例如，3Com公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡的MAC地址的前六個字節(jié)是02-60-8C①。地址字段中的后三個字節(jié)(即低位24bit)則是由廠家自行指派，稱為擴展標識符(extendedidentifier)，只要保證生產(chǎn)出的網(wǎng)卡沒有重復(fù)地址即可。37現(xiàn)在IEEE的注冊管理委員會RAC(Reg3838 下圖表示用網(wǎng)卡上的硬件地址來標識局域網(wǎng)上的計算機和路由器。39 下圖表示用網(wǎng)卡上的硬件地址來標識局域網(wǎng)上的計算機和路由器“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： ·單播(unicast)幀(一對一)，即收到的幀的MAC地址與本站的硬件地址相同。 ·廣播(broadcast)幀(一對全體)，即發(fā)送給所有站點的幀(全1地址)。 ·多播(multicast)幀(一對多)，即發(fā)送給一部分站點的幀。40“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：402兩種不同的MAC幀格式 以太網(wǎng)的MAC幀格式有兩種標準，一種是DIXEthernetV2標準，另一種是IEEE的802.3標準。下圖畫出了這兩種不同的MAC幀格式。412兩種不同的MAC幀格式414242IEEE802.3標準規(guī)定的MAC幀和以太網(wǎng)V2的MAC幀的區(qū)別是： （1）第三個字段是長度/類型字段。根據(jù)長度/類型字段的數(shù)值大小，這個字段可以表示MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度(請注意：不是整個數(shù)據(jù)幀的長度)，也可以等同于以太網(wǎng)V2的類型字段。 （2）當(dāng)長度/類型字段表示類型時，802.3的MAC幀和以太網(wǎng)V2的MAC幀一樣，它的MAC客戶數(shù)據(jù)字段裝的是來自IP層的IP數(shù)據(jù)報。43IEEE802.3標準規(guī)定的MAC幀和以太網(wǎng)V2從MAC子層向下傳到物理層時還要在幀的前面插入八個字節(jié)(由硬件生成)，它由兩個字段構(gòu)成。第一個字段共七個字節(jié)，稱為前同步碼(1和0交替的碼)。前同步碼的作用是使接收端在接收MAC幀時能夠迅速實現(xiàn)比特同步。第二個字段是幀開始定界符，定義為10101011，表示在這后面的信息就是MAC幀了。44從MAC子層向下傳到物理層時還要在幀的前面插802.3標準規(guī)定凡出現(xiàn)下列情況之一的即為無效的MAC幀： （1）MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致； （2）幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)； （3）用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯； （4）收到的幀的MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。45802.3標準規(guī)定凡出現(xiàn)下列情況之一的即為無效的M9.5IEEE802.5標準：令牌環(huán)局域網(wǎng)

469.5IEEE802.5標準：令牌環(huán)局域網(wǎng)469.5.1令牌環(huán)局域網(wǎng)絡(luò)IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上呈星形，但將各工作站連成環(huán)。IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上呈星形，但將各工作站連成環(huán)。環(huán)站是計算機、文件服務(wù)器和終端設(shè)備，設(shè)備入網(wǎng)時均需要帶一個適配器。環(huán)站是計算機、文件服務(wù)器和終端設(shè)備，設(shè)備入網(wǎng)時均需要帶一個適配器。線集中器是一個連接設(shè)備，環(huán)站通過線集中器將傳輸介質(zhì)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纖或?qū)拵щ娎|，或是它們的混合，形成多介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋作為IBM令牌環(huán)之間的連接設(shè)備。信關(guān)實質(zhì)上是一個網(wǎng)間連接器。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)一直用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。479.5.1令牌環(huán)局域網(wǎng)絡(luò)IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)9.5.2令牌環(huán)工作原理

489.5.2令牌環(huán)工作原理48*9.5.3令牌環(huán)MAC子層協(xié)議1.IEEE802.5MAC幀格式PPPTMRRR訪問控制字段格式如下：49*9.5.3令牌環(huán)MAC子層協(xié)議1.IEEE802.（2）數(shù)據(jù)幀格式SD、AC和ED字段同令牌幀F(xiàn)C：幀控制格式：FFRRCCCCDA：目的地址SA：源地址FCS：幀校驗序列。FS：幀狀態(tài)。AC××AC××50（2）數(shù)據(jù)幀格式FFRRCCCCDA：目的地址AC××AC×令牌環(huán)的媒體訪問控制功能

（1）幀發(fā)送

（2）令牌發(fā)送

（3）幀接收

（4）優(yōu)先權(quán)操作51令牌環(huán)的媒體訪問控制功能

（1）幀發(fā)送

（2）令牌發(fā)送

（3*9.5.4令牌總線局域網(wǎng)令牌總線網(wǎng)的工作原理：（1）網(wǎng)絡(luò)在啟動后，只有獲得令牌的站才能向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）令牌在邏輯環(huán)上是根據(jù)地址傳遞的。（3）邏輯環(huán)上任何一個站保持令牌的時間是一定的。（4）邏輯環(huán)在穩(wěn)定狀態(tài)下的操作由數(shù)據(jù)傳送和令牌傳遞兩個階段交替進行。（5）令牌總線型網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先級控制。（6）在非穩(wěn)定狀態(tài)下，邏輯環(huán)上所有使用令牌的站有邏輯環(huán)的維護功能。（7）總線上的站可以加入邏輯環(huán)，也可以不加入邏輯環(huán)。52*9.5.4令牌總線局域網(wǎng)令牌總線網(wǎng)的工作原理：522.令牌總線MAC子層協(xié)議MAC幀格式如下：令牌總線介質(zhì)訪問控制控制方法主要包括：（1）邏輯環(huán)的初始化（2）插入環(huán)算法（3）退環(huán)算法（4）故障控制。532.令牌總線MAC子層協(xié)議令牌總線介質(zhì)訪問控制53*9.6快速以太網(wǎng)與千兆以太網(wǎng)技術(shù)54*9.6快速以太網(wǎng)與千兆以太網(wǎng)技術(shù)54IEEE802.3委員會于1992年提出制定快速以太網(wǎng)標準。在IEEE802.3基礎(chǔ)上，把傳輸速率從10Mbps提高到100Mbps，并于1995年6月，正式把它定為快速以太網(wǎng)標準IEEE802.3u。在IEEE802.3基礎(chǔ)上，把傳輸速率從10Mbps提高到100Mbps，并于1995年6月，正式把它定為快速以太網(wǎng)標準IEEE802.3u。包括：100Base-TX100Base-T4100Base-Fx。*9.6.1快速以太網(wǎng)55IEEE802.3委員會于1992年提出制定快速以太網(wǎng)標準。*9.6.2千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)是IEEE802.3標準的擴展，在保持與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)設(shè)備兼容的同時，提供1000Mbps的數(shù)據(jù)帶寬。千兆位以太網(wǎng)的關(guān)鍵是利用交換式全雙工操作部件構(gòu)建主干網(wǎng)絡(luò)，連接超級服務(wù)器和工作站?？捎卸喾N網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。它基于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保留了IEEE802.3以太網(wǎng)標準幀格式以及IEEE802.3的網(wǎng)絡(luò)管理功能，且網(wǎng)絡(luò)管理原理保持不變，現(xiàn)存的軟件（如LAN協(xié)議）都可運行。

56*9.6.2千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)562.千兆以太網(wǎng)技術(shù)特點傳輸速率高有較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬高仍然采用以太網(wǎng)標準，僅僅是速度快仍然采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法與以太網(wǎng)完全兼容技術(shù)簡單依靠RSVP、IEEE802.1P、IEEE802.1Q技術(shù)標準，提供VLAN服務(wù)，提供質(zhì)量保證，支持多媒體信息傳輸，有很好的網(wǎng)絡(luò)擴充能力，易升級，易擴展對于傳輸數(shù)據(jù)（DATA）業(yè)務(wù)信息有極佳的性能572.千兆以太網(wǎng)技術(shù)特點573.向千兆位以太網(wǎng)遷移遷移方式一般有三種：交換機到交換機的升級交換機到服務(wù)器的升級建筑物和園區(qū)主干網(wǎng)升級583.向千兆位以太網(wǎng)遷移582002年6月12日802.3以太網(wǎng)標準組織批準了10G以太網(wǎng)標準的最后草案。1．萬兆以太網(wǎng)的特點萬兆以太網(wǎng)并非將千兆以太網(wǎng)的速率簡單地提高到10倍，有很多復(fù)雜的技術(shù)問題要解決。萬兆以太網(wǎng)主要具有以下特點：l

萬兆以太網(wǎng)的幀格式與10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s的幀格式完全相同。9.6.3萬兆以太網(wǎng)592002年6月12日802.3以太網(wǎng)標準組織批準了10G以太l

萬兆以太網(wǎng)仍然保留了802.3標準對以太網(wǎng)最小幀和最大幀長度的規(guī)定。這就使得用戶在將已有的以太網(wǎng)升級時，仍便于和較低速率的以太網(wǎng)進行通信。l

由于數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Gb/s，因此萬兆以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)不再使用銅質(zhì)的雙絞線，而只使用光纖。它使用長距離的光收發(fā)器與單模光纖接口，以便于能夠在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的范圍內(nèi)工作。它也可以使用較便宜的多模光纖，但傳輸距離限制在65~300m。l

萬兆以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此不存在爭用問題。由于不使用CSMA/CD協(xié)議，這就使得萬兆以太網(wǎng)的傳輸距離不再受沖突檢測的限制。l

標準中采用了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩種物理層模型，從而使以太網(wǎng)技術(shù)方便被引入廣域網(wǎng)中，進而使LAN、MAN和WAN網(wǎng)絡(luò)可采用同一種以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)。這樣，也方便對各網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理和維護，并避免了繁瑣的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了LAN、MAN和WAN網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。9.6.3萬兆以太網(wǎng)60l

萬兆以太網(wǎng)仍然保留了802.3標準對以9.6.3萬兆以太網(wǎng)2．萬兆以太網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)619.6.3萬兆以太網(wǎng)2．萬兆以太網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)619.6.4交換式局域網(wǎng)629.6.4交換式局域網(wǎng)629.6.4交換式局域網(wǎng)1．局域網(wǎng)交換機工作原理局域網(wǎng)交換機（此處指第二層的網(wǎng)絡(luò)交換機）的原理很簡單,它是依據(jù)第二層的地址傳送網(wǎng)絡(luò)幀。第二層的地址又稱硬件地址（MAC地址），第二層交換機通常提供很高的吞吐量（線速）、低延時（10μｓ左右），每端口的價格比較經(jīng)濟。第二層的交換機對于路由器和主機是“透明的”，主要遵從802.1ｄ標準。639.6.4交換式局域網(wǎng)1．局域網(wǎng)交換機工作原理639.6.4交換式局域網(wǎng)649.6.4交換式局域網(wǎng)649.7無線局域網(wǎng)9.7.1無線局域網(wǎng)概述WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)。WLAN的常見形式是把一個（遠程）計算機以無線方式聯(lián)入一個計算機網(wǎng)絡(luò)中，作為網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點，使之具有網(wǎng)上工作站所具有的同樣的功能，獲得網(wǎng)絡(luò)上的所有服務(wù)；或把數(shù)個（有線或無線）局域網(wǎng)聯(lián)成一個區(qū)域網(wǎng).659.7無線局域網(wǎng)9.7.1無線局域網(wǎng)概述659.7無線局域網(wǎng)9.7.2無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點（1）可移動性無線局域網(wǎng)使用戶工作站和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源不局限在一定的物理連接上,可以滿足用戶在移動中保持網(wǎng)絡(luò)連接。（2）降低成本無線局域網(wǎng)用無線信道作為傳輸媒介，徹底避免了由于線纜故障造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題，同時節(jié)省了線纜成本和布線或重新布線開支。尤其在物理布線困難的地方選用無線網(wǎng)絡(luò)會極大地降低組網(wǎng)成本。669.7無線局域網(wǎng)9.7.2無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點669.7無線局域網(wǎng)9.7.3無線局域網(wǎng)的協(xié)議標準目前,無線局域網(wǎng)有很多協(xié)議標準,如IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11e、藍牙（Bluetooth，又稱為IEEE802.15）、HomeRF、OpenAir等。雖然標準眾多,但大致可分為兩大發(fā)展方向：以高速傳輸應(yīng)用發(fā)展為主（IEEE802.11ｂ、IEEE802.11a）；以低速短距離的應(yīng)用為主（藍牙和HomeRF）。679.7無線局域網(wǎng)9.7.3無線局域網(wǎng)的協(xié)議標準67第9章

局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量PC機及各種設(shè)備連在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計算機網(wǎng)絡(luò)。本章從介紹局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標準及拓撲結(jié)構(gòu)入手，詳細討論CSMA/CD總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)及令牌總線網(wǎng)的媒體訪問控制方法。通過本章的學(xué)習(xí)，重點掌握和理解以下內(nèi)容：l

理解計算機局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)l

了解常用的局域網(wǎng)標準：IEEE802.3、IEEE802.5各自的特點l

理解載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）的工作過程l

了解高速局域網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)的基本情況68第9章局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量9.1.1局域網(wǎng)的概念、特點

1.局域網(wǎng)的定義與發(fā)展過程

在較小的地理范圍內(nèi)，利用通信線路將許多數(shù)據(jù)設(shè)備連接起來，實現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的系統(tǒng)稱為局域網(wǎng)。它的發(fā)展—般分為三個階段：（1）60年代末至70年代初是萌芽階段。（2）70年代中期是局域網(wǎng)發(fā)展的一個重要階段。

（3）80年代初期是局域網(wǎng)走向大發(fā)展的時期。利用光導(dǎo)纖維作為通信介質(zhì)構(gòu)成的高速主干環(huán)網(wǎng)，是目前許多局域網(wǎng)系統(tǒng)采用的一種結(jié)構(gòu)形式。

9.1局域網(wǎng)概述699.1.1局域網(wǎng)的概念、特點1.局域網(wǎng)的定義與發(fā)展2.局域網(wǎng)特點（1）地理范圍有限。（2）通信速率高。（3）可采用多種通信介質(zhì)。（4）可靠性較高。一般說來，決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)有三個方面：（1）局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)。（2）用以共享媒體的介質(zhì)訪問控制方法（3）用以傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)。由局域網(wǎng)本身的特點決定局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點：（1）能夠方便地共享網(wǎng)內(nèi)資源，包括主機、外部設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)；（2）便于系統(tǒng)擴展；（3）提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護性；（4）各設(shè)備位置可以靈活地調(diào)整和改變；（5）有較快的響應(yīng)速度（數(shù)據(jù)傳輸率較高）。702.局域網(wǎng)特點39.1.2局域網(wǎng)的應(yīng)用

計算機局域網(wǎng)所具有的這些優(yōu)點決定了它在社會各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它可以用于辦公自動化、工業(yè)生產(chǎn)自動化、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)過程實時控制、軍事指揮和控制系統(tǒng)、輔助教學(xué)系統(tǒng)、醫(yī)療管理系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、軟件開發(fā)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)等方面，其中主要作用如下：1.辦公自動化2.工業(yè)生產(chǎn)自動化

3.應(yīng)用于教育領(lǐng)域

4.計算機協(xié)同工作技術(shù)

719.1.2局域網(wǎng)的應(yīng)用計算機局域網(wǎng)所具有的這些9.2.1服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)使用一個專門的結(jié)點共享外圍設(shè)備，該結(jié)點為網(wǎng)上所有的用戶所共知，具有固定的地址，并為網(wǎng)上用戶提供服務(wù)。這種提供服務(wù)的結(jié)點稱為服務(wù)器（Server）。常見的服務(wù)器類型有以下幾種。1.文件服務(wù)器給用戶提供了操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的各種功能。2.打印服務(wù)器接有打印機，提供網(wǎng)絡(luò)打印。3.終端服務(wù)器又稱為終端集中器，終端到其他結(jié)點之間的通信都通過終端集中器。

9.2局域網(wǎng)的組成

729.2.1服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)使用一個專門的結(jié)點共享外圍9.2.2工作站

工作站又稱為客戶機。工作站是指當(dāng)一臺計算機連接到局域網(wǎng)上時，這臺計算機就成為局域網(wǎng)的一個工作站。工作站與服務(wù)器不同，服務(wù)器是為網(wǎng)絡(luò)上許多網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)以共享它的資源，而工作站僅對操作該工作站的用戶提供服務(wù)。工作站是用戶和網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，用戶通過它可以與網(wǎng)絡(luò)交換信息，共享網(wǎng)絡(luò)資源。工作站通過網(wǎng)卡、通信介質(zhì)以及通信設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器?，F(xiàn)在的工作站都用具有一定處理能力的PC（個人計算機）機來承擔(dān)。

9.2局域網(wǎng)的組成

739.2.2工作站工作站又稱為客戶機。工作站是指9.2.3網(wǎng)絡(luò)適配器（NIC）

網(wǎng)絡(luò)適配器NIC（NetworkInterfaceCard）也就是俗稱的網(wǎng)卡。網(wǎng)卡是構(gòu)成計算機局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最基本的、最重要的和必不可少的連接設(shè)備，計算機主要通過網(wǎng)卡接入局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡一方面負責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)上傳過來的數(shù)據(jù)包，解包后，將數(shù)據(jù)通過主板上的總線傳輸給本地計算機；另一方面它將本地計算機上的數(shù)據(jù)打包后送入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡和計算機的連接是通過總線擴展槽，根據(jù)連接的擴展槽不同，可將網(wǎng)卡進行分類。一般分為ISA總線網(wǎng)卡和PCI總線網(wǎng)卡。

9.2局域網(wǎng)的組成

749.2.3網(wǎng)絡(luò)適配器（NIC）網(wǎng)絡(luò)適配器NIC9.3.1局域網(wǎng)參考模型

IEEE802參考模型9.3局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

759.3.1局域網(wǎng)參考模型IEEE802參考模型9.3

IEEE802參考模型的最低層對應(yīng)于OSI模型中的物理層，包括以下功能：信號的編碼/解碼前導(dǎo)的生成/去除（該前導(dǎo)用于同步）比特的傳輸/接收物理層之上的層次主要為局域網(wǎng)的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。它們的主要功能如下：在傳輸時將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組裝成幀，幀中包含有地址和差錯檢測等字段；在接收時，將接收到的幀解包，進行地址識別和差錯檢測；管理和控制對于局域網(wǎng)傳輸媒體的訪問；為高層協(xié)議提供相應(yīng)的接口，即一個或多個服務(wù)訪問點（SAP），并且進行流量和差錯控制。

76IEEE802參考模型的最低層對應(yīng)于OSI模型中的物理IEEE802協(xié)議此標準將數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層和媒體訪問控制子層，邏輯鏈路控制子層主要提供尋址、排序、差錯控制和流量控制等功能。77IEEE802協(xié)議109.3.2邏輯鏈路控制LLC子層

1.LLC向高層提供的服務(wù)有四種類型：

面向連接的服務(wù)確認無連接服務(wù)不確認無連接服務(wù)高速傳送服務(wù)

2.邏輯鏈路控制子層的服務(wù)訪問點LLCSAP在一個主機的LLC子層上面應(yīng)設(shè)有多個服務(wù)訪問點，以便向多個進程提供服務(wù)。需用到兩個地址：（1）MAC（介質(zhì)訪問控制）地址。（2）SAP地址。9.3局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

789.3.2邏輯鏈路控制LLC子層1.LLC向高層提LLC協(xié)議

（1）LLC幀的說明①LLC幀的說明沒有分界符及校驗字段；LLC幀是MAC幀中的數(shù)據(jù)字段；有源地址（源服務(wù)訪問點），這樣適應(yīng)于點—點、點—多點及廣播式通信。②LLC幀控制字段和HDLC中的控制字段一樣，控制字段將LLC幀分為信息幀、管理監(jiān)控）幀、無編號幀，分別完成不同的功能。（2）LLC/MAC的接口用服務(wù)原語實現(xiàn)：MA-DATA.request；MA-DATA.indication；MA-DATA.confirm。

79LLC協(xié)議129.3.3媒體訪問控制MAC子層

媒體訪問控制策略在所有的媒體訪問控制技術(shù)中，最關(guān)鍵的參數(shù)是控制點和控制方法。集中方式具有以下的優(yōu)點：能提供除了對媒體訪問外的其他更高級的功能，如優(yōu)先級控制、可靠性等。每個站點的訪問控制邏輯簡單避免對等實體間進行分布合作可能帶來的問題缺點：在整個網(wǎng)絡(luò)中，如果控制點不能工作，則會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓由于所有對共享媒體的訪問要經(jīng)過控制站點的允許，可能會形成瓶頸，降低效率。分布式媒體訪問控制方式的優(yōu)缺點正好與之相反。

809.3.3媒體訪問控制MAC子層媒體訪問控制策略13一般可以將訪問控制技術(shù)分為兩種：同步和異步。在同步技術(shù)中，整個信道帶寬被分割成許多部分，每一部分被分配給某一個站點。在電路交換中的頻分多路復(fù)用（FDM）和時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)就屬于這種同步機制。異步技術(shù)分為三種：時間片輪轉(zhuǎn)、預(yù)約和競爭。在時間片輪轉(zhuǎn)中，每個節(jié)點按照一定的時間順序得到傳輸時間。預(yù)約技術(shù)更適合于傳輸連續(xù)數(shù)據(jù)的情況。對突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸，競爭是最常用的機制。81一般可以將訪問控制技術(shù)分為兩種：同步和異步。149.4.2CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議1.載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA

以太網(wǎng)將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認為這樣的連接方法既簡單又可靠?？偩€的特點是：當(dāng)一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的所有計算機都能檢測到這個數(shù)據(jù)。這種通信方式是廣播通信。但我們并不總是希望使用廣播通信。為了在總線上實現(xiàn)一對一的通信，可以使每一臺計算機擁有一個與其他計算機都不同的地址。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，在幀的首部寫明接收站的地址?，F(xiàn)在的電子技術(shù)可以很容易地做到：僅當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的目的地址與計算機的地址一致時，該計算機才能接收這個數(shù)據(jù)幀。計算機對不是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀，則一律不接收。

下圖是上述概念的示意圖。829.4.2CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議1.載波偵聽多8316為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種方法第一:采用無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。第二:不要求收到數(shù)據(jù)的目的站發(fā)回確認。不要確認的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。因此，以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。84為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種方法17以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議，即CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測。下面是CSMA/CD的要點。 “多點接入” “載波監(jiān)聽” “碰撞檢測”85以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議因為電磁波在總線上總是以有限的速率傳播的。因此當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非是空閑的。如下圖所示的例子可以說明這種情況。86因為電磁波在總線上總是以有限的速率傳播的。因此當(dāng)某個站監(jiān)聽到8720顯然，在使用CSMA/CD協(xié)議時，一個站不可能同時進行發(fā)送和接收。因此使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。 每一個站在自己發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。以太網(wǎng)的這一特點稱為發(fā)送的不確定性。88顯然，在使用CSMA/CD協(xié)議時，一4．爭用期 以太網(wǎng)的端到端往返時延2稱為爭用期(contentionperiod)。爭用期又稱為碰撞窗口(collisionwindow)。 為了使每個站都能盡可能早地知道是否發(fā)生了碰撞，以太網(wǎng)還采取一種叫做強化碰撞的措施。這就是當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞如圖5-6所示。894．爭用期2290239.4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種，即粗纜、細纜、銅線和光纜。 下圖在MAC層下面給出了對應(yīng)于這四種傳輸媒體的物理層，即10BASE5(粗纜)、10BASE2(細纜)、10BASE-T(雙絞線)和10BASE-F(光纜)。

919.4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的9225用銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖。93用銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖。26粗纜以太網(wǎng)是最初使用的以太網(wǎng)，其網(wǎng)卡通過DB-15型連接器(15針)與收發(fā)器電纜(transceivercable)相連，收發(fā)器電纜的正式名稱是AUI電纜。AUI是連接單元接口(AttachmentUnitInterface)的縮寫。收發(fā)器電纜的另一端連接到收發(fā)器(transceiver)。收發(fā)器電纜的長度不能超過50m。收發(fā)器由兩部分組成，一部分是含有電子元器件的媒體連接單元MAU(MediumAttachmentUnit)，另一部分是沒有電子元器件的插入式分接頭(tap)，稱為媒體相關(guān)接口MDI(MediumDependentInterface)，它直接插入到電纜中(不用切斷電纜)就能和同軸電纜的內(nèi)部導(dǎo)線有良好的接觸連接。94粗纜以太網(wǎng)是最初使用的以太網(wǎng)，其網(wǎng)收發(fā)器的功能如下： （1）從計算機經(jīng)收發(fā)器電纜將數(shù)據(jù)向同軸電纜發(fā)送，或反過來，從同軸電纜接收數(shù)據(jù)經(jīng)收發(fā)器電纜送給計算機。 （2）檢測在同軸電纜上發(fā)生的數(shù)據(jù)幀的碰撞。 （3）在同軸電纜和電纜接口的電子設(shè)備之間進行電氣隔離。 （4）當(dāng)收發(fā)器或所連接的計算機出故障時，保護同軸電纜不受其影響。95收發(fā)器的功能如下：28網(wǎng)卡的功能主要有以下三個： （1）數(shù)據(jù)的封裝與解封，發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層? （2）鏈路管理，主要是CSMA/CD協(xié)議的實現(xiàn)。 （3）編碼與譯碼，即曼徹斯特編碼與譯碼。96網(wǎng)卡的功能主要有以下三個：29集線器的一些特點如下： （1）從表面上看，使用集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個星形網(wǎng)，但由于集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。也就是說，使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議，并共享邏輯上的總線。網(wǎng)絡(luò)中的各個計算機必須競爭對傳輸媒體的控制，并且在一個特定時間至多只有一臺計算機能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，這種10BASE-T以太網(wǎng)又稱為星型總線(star-shapedbus)或盒中總線(businabox)。97集線器的一些特點如下：30（2）一個集線器有許多端口，因此，一個集線器很像一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器。 （3）集線器和轉(zhuǎn)發(fā)器都是工作在物理層，它的每個端口都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。當(dāng)集線器的某個端口接收到工作站發(fā)來的比特時，就簡單地將該比特向所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個端口同時有信號輸入(即發(fā)生碰撞)，那么所有的端口都收不到正確的幀。為了說明上述原理，下圖給出三個端口的集線器的示意圖(實際的集線器不會只有三個端口)。 （4）集線器采用了專門的芯片，進行自適應(yīng)串音回波抵消。98（2）一個集線器有許多端口，因此9932為了比較這三種以太網(wǎng)布線方案的區(qū)別，下圖畫出了一組辦公室用三種不同方案布線的情況。100為了比較這三種以太網(wǎng)布線方案的區(qū)別10134上述的三種以太網(wǎng)的主要指標的比較如表9-1所示。102上述的三種以太網(wǎng)的主要指標的比較如表9-1所示。359.4.4以太網(wǎng)的MAC層1MAC層的硬件地址 在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。 “名字指出我們所要尋找的那個資源，地址指出那個資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_該處?！? 嚴格地講，名字應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)的所在地?zé)o關(guān)。 802標準所說的“地址”嚴格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標識符。1039.4.4以太網(wǎng)的MAC層1MAC層的硬件地址36現(xiàn)在IEEE的注冊管理委員會RAC(RegistrationAuthorityCommittee)是局域網(wǎng)全球地址的法定管理機構(gòu)，它負責(zé)分配地址字段的六個字節(jié)中的前三個字節(jié)(即高位24bit)。世界上凡要生產(chǎn)局域網(wǎng)網(wǎng)卡的廠家都必須向IEEE購買由這三個字節(jié)構(gòu)成的一個號(即地址塊)，這個號的正式名稱是機構(gòu)惟一標識符OUI(OrganizationallyUniqueIdentifier)，通常也叫做公司標識符(company_id)。目前的價格是1250美元買一個地址塊。例如，3Com公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡的MAC地址的前六個字節(jié)是02-60-8C①。地址字段中的后三個字節(jié)(即低位24bit)則是由廠家自行指派，稱為擴展標識符(extendedidentifier)，只要保證生產(chǎn)出的網(wǎng)卡沒有重復(fù)地址即可。104現(xiàn)在IEEE的注冊管理委員會RAC(Reg10538 下圖表示用網(wǎng)卡上的硬件地址來標識局域網(wǎng)上的計算機和路由器。106 下圖表示用網(wǎng)卡上的硬件地址來標識局域網(wǎng)上的計算機和路由器“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： ·單播(unicast)幀(一對一)，即收到的幀的MAC地址與本站的硬件地址相同。 ·廣播(broadcast)幀(一對全體)，即發(fā)送給所有站點的幀(全1地址)。 ·多播(multicast)幀(一對多)，即發(fā)送給一部分站點的幀。107“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：402兩種不同的MAC幀格式 以太網(wǎng)的MAC幀格式有兩種標準，一種是DIXEthernetV2標準，另一種是IEEE的802.3標準。下圖畫出了這兩種不同的MAC幀格式。1082兩種不同的MAC幀格式4110942IEEE802.3標準規(guī)定的MAC幀和以太網(wǎng)V2的MAC幀的區(qū)別是： （1）第三個字段是長度/類型字段。根據(jù)長度/類型字段的數(shù)值大小，這個字段可以表示MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度(請注意：不是整個數(shù)據(jù)幀的長度)，也可以等同于以太網(wǎng)V2的類型字段。 （2）當(dāng)長度/類型字段表示類型時，802.3的MAC幀和以太網(wǎng)V2的MAC幀一樣，它的MAC客戶數(shù)據(jù)字段裝的是來自IP層的IP數(shù)據(jù)報。110IEEE802.3標準規(guī)定的MAC幀和以太網(wǎng)V2從MAC子層向下傳到物理層時還要在幀的前面插入八個字節(jié)(由硬件生成)，它由兩個字段構(gòu)成。第一個字段共七個字節(jié)，稱為前同步碼(1和0交替的碼)。前同步碼的作用是使接收端在接收MAC幀時能夠迅速實現(xiàn)比特同步。第二個字段是幀開始定界符，定義為10101011，表示在這后面的信息就是MAC幀了。111從MAC子層向下傳到物理層時還要在幀的前面插802.3標準規(guī)定凡出現(xiàn)下列情況之一的即為無效的MAC幀： （1）MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致； （2）幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)； （3）用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯； （4）收到的幀的MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。112802.3標準規(guī)定凡出現(xiàn)下列情況之一的即為無效的M9.5IEEE802.5標準：令牌環(huán)局域網(wǎng)

1139.5IEEE802.5標準：令牌環(huán)局域網(wǎng)469.5.1令牌環(huán)局域網(wǎng)絡(luò)IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上呈星形，但將各工作站連成環(huán)。IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上呈星形，但將各工作站連成環(huán)。環(huán)站是計算機、文件服務(wù)器和終端設(shè)備，設(shè)備入網(wǎng)時均需要帶一個適配器。環(huán)站是計算機、文件服務(wù)器和終端設(shè)備，設(shè)備入網(wǎng)時均需要帶一個適配器。線集中器是一個連接設(shè)備，環(huán)站通過線集中器將傳輸介質(zhì)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纖或?qū)拵щ娎|，或是它們的混合，形成多介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋作為IBM令牌環(huán)之間的連接設(shè)備。信關(guān)實質(zhì)上是一個網(wǎng)間連接器。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)一直用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。1149.5.1令牌環(huán)局域網(wǎng)絡(luò)IBM令牌環(huán)是一種星形—環(huán)形結(jié)9.5.2令牌環(huán)工作原理

1159.5.2令牌環(huán)工作原理48*9.5.3令牌環(huán)MAC子層協(xié)議1.IEEE802.5MAC幀格式PPPTMRRR訪問控制字段格式如下：116*9.5.3令牌環(huán)MAC子層協(xié)議1.IEEE802.（2）數(shù)據(jù)幀格式SD、AC和ED字段同令牌幀F(xiàn)C：幀控制格式：FFRRCCCCDA：目的地址SA：源地址FCS：幀校驗序列。FS：幀狀態(tài)。AC××AC××117（2）數(shù)據(jù)幀格式FFRRCCCCDA：目的地址AC××AC×令牌環(huán)的媒體訪問控制功能

（1）幀發(fā)送

（2）令牌發(fā)送

（3）幀接收

（4）優(yōu)先權(quán)操作118令牌環(huán)的媒體訪問控制功能

（1）幀發(fā)送

（2）令牌發(fā)送

（3*9.5.4令牌總線局域網(wǎng)令牌總線網(wǎng)的工作原理：（1）網(wǎng)絡(luò)在啟動后，只有獲得令牌的站才能向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）令牌在邏輯環(huán)上是根據(jù)地址傳遞的。（3）邏輯環(huán)上任何一個站保持令牌的時間是一定的。（4）邏輯環(huán)在穩(wěn)定狀態(tài)下的操作由數(shù)據(jù)傳送和令牌傳遞兩個階段交替進行。（5）令牌總線型網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先級控制。（6）在非穩(wěn)定狀態(tài)下，邏輯環(huán)上所有使用令牌的站有邏輯環(huán)的維護功能。（7）總線上的站可以加入邏輯環(huán)，也可以不加入邏輯環(huán)。119*9.5.4令牌總線局域網(wǎng)令牌總線網(wǎng)的工作原理：522.令牌總線MAC子層協(xié)議MAC幀格式如下：令牌總線介質(zhì)訪問控制控制方法主要包括：（1）邏輯環(huán)的初始化（2）插入環(huán)算法（3）退環(huán)算法（4）故障控制。1202.令牌總線MAC子層協(xié)議令牌總線介質(zhì)訪問控制53*9.6快速以太網(wǎng)與千兆以太網(wǎng)技術(shù)121*9.6快速以太網(wǎng)與千兆以太網(wǎng)技術(shù)54IEEE802.3委員會于1992年提出制定快速以太網(wǎng)標準。在IEEE802.3基礎(chǔ)上，把傳輸速率從10Mbps提高到100Mbps，并于1995年6月，正式把它定為快速以太網(wǎng)標準IEEE802.3u。在IEEE802.3基礎(chǔ)上，把傳輸速率從10Mbps提高到100Mbps，并于1995年6月，正式把它定為快速以太網(wǎng)標準IEEE802.3u。包括：100Base-TX100Base-T4100Base-Fx。*