計算機網(wǎng)絡第7章局域網(wǎng)技術

1、1數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡第七章 局域網(wǎng)技術2第7章 局域網(wǎng)技術主要學習內(nèi)容 ：7.1 局域網(wǎng)概述7.2 局域網(wǎng)體系結構7.3 以太網(wǎng)技術7.4 令牌傳遞網(wǎng)7.5 高速局域網(wǎng)技術7.6 無線局域網(wǎng)技術7.7 其它類型的局域網(wǎng)37.1 局域網(wǎng)概述7.1.1 局域網(wǎng)的概念和特點局域網(wǎng)是一種在較小的地理范圍內(nèi)將許多計算機及各種數(shù)據(jù)設備連在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計算機網(wǎng)絡。20世紀60年代后期，人們開始研究局域網(wǎng)技術。20世紀70年代中期起先后推出了：實驗以太網(wǎng)Ethernet Xerox公司劍橋環(huán)網(wǎng)Cambridge Ring 劍橋大學ARCnet網(wǎng)DataPoint20世紀80年代初，局域網(wǎng)技術

2、迅速發(fā)展，成為計算機網(wǎng)絡研究與應用的熱點問題，也是技術發(fā)展最快的領域之一。 4局域網(wǎng)的技術特點覆蓋較小的地理范圍；提供高的數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s10Gb/s）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；一般屬于一個單位所有，易于建立、維護與擴展；從傳輸介質(zhì)的使用角度，局域網(wǎng)可分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。5局域網(wǎng)的主要技術要素 局域網(wǎng)技術主要涉及OSI模型的最低兩層，其技術要素是：拓撲結構：局域網(wǎng)在網(wǎng)絡拓撲結構上主要采用總線型、環(huán)型、星型三種結構。 傳輸介質(zhì)：局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)以雙絞線、同軸電纜、光纖為主，無線介質(zhì)為輔。 介質(zhì)訪問控制方法：局域網(wǎng)中任何一段物理信道在一個時間段內(nèi)只能被一個站點占

3、用來傳輸信息。由誰占用信道？如何避免沖突？又如何能使網(wǎng)絡具有最好的工作效率以及最佳的可靠性？這些問題就是靠所謂介質(zhì)訪問控制方法來解決。 6局域網(wǎng)的拓撲結構星形結構環(huán)形結構混合結構總線結構7局域網(wǎng)的應用7.1.2 局域網(wǎng)的應用計算機局域網(wǎng)在社會各個領域有著廣泛的應用，它可以用于以下各方面：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。8局域網(wǎng)的組成 7.1.3 局域網(wǎng)的組成服務器（Server）工作站(Workstation)網(wǎng)絡適配器（NIC）集線器（Hub)97.2 局域網(wǎng)的體系結構 198

4、0年2月美國的IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）成立了802局域網(wǎng)標準委員會，專門從事局域網(wǎng)的標準化研究工作。該委員會相繼推出了一系列局域網(wǎng)標準，稱之為IEEE 802標準系列。該標準被美國國家標準局（ANSI）接收為美國國家標準，并得到了ISO的認可，于84年3月被ISO推為國際標準，稱為ISO 8802。IEEE 802標準對局域網(wǎng)的標準化起到了巨大的作用。目前，幾乎所有著名的微機網(wǎng)絡產(chǎn)品，盡管其高層軟件和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)各不相同，但由于低層采用了標準協(xié)議，均可實現(xiàn)互連。 10IEEE 802標準的體系結構7.2.1

5、IEEE802參考模型遵循OSI參考模型的原則，IEEE 802標準主要解決局域網(wǎng)的最低三層的功能，并且將數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層(LLC)和介質(zhì)訪問控制子層(MAC)。 高層軟件7.應用層6.表示層5.會話層4.傳輸層3.網(wǎng)絡層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層802.1（網(wǎng)際層）802.2（邏輯鏈路控制子層LLC） 802.3 802.4 802.5 802.6 802.7 802.12物 理 層 技 術 規(guī) 范介質(zhì)訪問控制子層11IEEE 802標準的物理層LLC 子層MAC子層物理介質(zhì)物理介質(zhì)連接設備物理信號PLS物理層定義了四個部分：物理介質(zhì)PM介質(zhì)訪問單元(MAU) 訪問單元接口(AU

6、I) 物理收發(fā)信號(PLS)數(shù)據(jù)鏈路層物理層訪問單元接口AUI介質(zhì)訪問單元MAU介質(zhì)相關接口MDI物理介質(zhì)訪問接口PMA12物理層的功能物理層定義了物理接口的機械、電氣、功能和過程（同步）特性；提供信號的編碼和解碼、時鐘提取、發(fā)送和接收比特流、載波檢測等功能；指定了傳輸速率、基帶傳輸或寬帶傳輸、拓撲結構、傳輸介質(zhì)和連接設備。13數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層 7.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層由于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)是多點共享傳輸介質(zhì)，因此必須提供相應機制來控制對傳輸介質(zhì)的訪問。由于局域網(wǎng)中傳輸介質(zhì)的多樣性，為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應多種局域網(wǎng)標準，802 將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制 LLC

7、 (Logical Link Control)子層媒體訪問控制 MAC (Medium Access Control)子層。與接入到傳輸媒體有關的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸介質(zhì)無關，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的 14局域網(wǎng)對LLC子層是透明的 局 域 網(wǎng)網(wǎng)絡層物理層站點 1網(wǎng)絡層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點 2LLC 子層看不見下面的局域網(wǎng)15介質(zhì)訪問控制子層MACMAC子層負責基于各種介質(zhì)的鏈路上的通信：在發(fā)送數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)裝配成幀，在接收數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)幀拆封；選擇介質(zhì)的訪問控制方式(如：CSMA/CD、To

8、ken Bus、Token Ring、FDDI等)，以解決信道上的信號碰撞；使用循環(huán)冗余校驗（CRC）檢驗鏈路上傳輸?shù)恼_性。 各種MAC子層向LLC子層提供一致的接口服務，使得LLC子層對各種物理介質(zhì)的訪問在MAC子層完全透明 。 MAC子層和物理層功能的全部內(nèi)容都反映在網(wǎng)卡上。 16邏輯鏈路控制子層LLC局域網(wǎng)的LLC子層協(xié)議與其它的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議相似，主要提供尋址、排序、差錯控制和流量控制等功能。但它具有自身的特點： 由于多個站點共享傳輸介質(zhì)，不是采用點到點的鏈路結構，必須支持多點訪問。LLC子層包含有關鏈路訪問的內(nèi)容，與MAC子層配合來規(guī)范對鏈路的訪問。LLC子層向高層提供一至多個邏輯

9、接口，稱為服務訪問點SAP。17IEEE 802.2LLC子層由IEEE 802.2定義，其幀格式類似于HDLC，也具有信息幀、控制幀和無編號幀三種類型。IEEE 802.2基于HDLC的異步平衡模式作了若干修改，地址和控制字段采用擴展格式，增加了目標地址，并對一些幀類型作了增刪。PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength802.2header DataFCSDSAPSSAPContrlNetworkData18LLC幀的說明沒有幀定界符及校驗字段；LLC幀是MAC幀中的數(shù)據(jù)字段；有源地址（源服務訪問點），這樣適應于點點、點多點及廣播式通信

10、。LLC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、監(jiān)控幀和無編號幀，分別完成不同的功能。PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength802.2header DataFCSDSAPSSAPContrlNetworkData19LLC子層提供的服務LLC子層向網(wǎng)際層提供三種形式的服務： 無確認無連接方式數(shù)據(jù)報服務在不建立數(shù)據(jù)鏈路連接的情況下，提供網(wǎng)絡實體之間交換LSDU（鏈路服務數(shù)據(jù)單元）的手段。支持點到點、多點式或廣播式數(shù)據(jù)傳輸。 有確認無連接方式 對每個接收到的數(shù)據(jù)單元提供立即確認功能。服務提供者每次只發(fā)送一個數(shù)據(jù)單

11、元，得到確認后再發(fā)送下一個數(shù)據(jù)單元。 面向連接方式虛電路服務 LLC子層為局域網(wǎng)的相鄰節(jié)點提供建立、使用、復位以及終止數(shù)據(jù)鏈路層連接的手段。這些連接為LLC服務訪問點之間的點到點式連接，并提供鏈路傳輸數(shù)據(jù)的定序、流量控制和差錯控制。 20IEEE 802系列標準7.2.3 IEEE802系列標準IEEE 802.1定義體系結構、網(wǎng)際互連標準。IEEE 802.1A綜述和體系結構。IEEE 802.1B網(wǎng)際互連、網(wǎng)絡管理及尋址。IEEE 802.1D生成樹協(xié)議。IEEE 802.1QVLAN標記協(xié)議。IEEE 802.2定義邏輯鏈路控制層LLC標準。21IEEE 802系列標準IEEE 802.

12、3 CSMA/CD訪問法及其物理層技術規(guī)范(10BASE-5)；IEEE 802.3a10 BASE-2的技術規(guī)范；IEEE 802.3b10 BROAD36的技術規(guī)范；IEEE 802.3i10 BASE-T的技術規(guī)范；IEEE 802.3j10 BASE-F的技術規(guī)范；IEEE 802.3u100 BASE-T的技術規(guī)范；IEEE 802.3z， IEEE 802.3ab 1000 BASE-X的技術規(guī)范IEEE 802.4 定義Token Passing Bus訪問法及其物理層技術規(guī)范；IEEE 802.5 定義Token Passing Ring訪問法及其物理層技術規(guī)范；22IEEE

13、802標準系列IEEE 802.6定義城域網(wǎng)的訪問法及其物理層技術規(guī)范。IEEE 802.7定義寬帶時間片環(huán)(Time-Slot)訪問控制法及其物理層技術規(guī)范。IEEE 802.8 光纖網(wǎng)的介質(zhì)訪問法及其物理層技術規(guī)范；IEEE 802.9定義綜合數(shù)據(jù)/電話語音網(wǎng)絡通信的各種桌面接口；IEEE 802.10定義局域網(wǎng)安全性技術；IEEE 802.11定義無線局域網(wǎng)的訪問法及其物理層技術規(guī)范；IEEE 802.12定義100VG-AnyLAN的訪問法及其物理層技術規(guī)范。 237.3 以太網(wǎng)技術 1980年9月，DEC公司、Intel公司和Xerox公司聯(lián)合推出了世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品標準DIX

14、Ethernet V1。1982年修訂為DIX Ethernet V2這是真正的以太網(wǎng)標準。1983年IEEE 802委員會推出第一個用于局域網(wǎng)的IEEE 802.3 標準。DIX Ethernet V2 標準與 IEEE 的 802.3 標準只有很小的差別。 24IEEE 802.3定義了帶沖突檢測的載波偵聽多點訪問法CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection）及其物理層的技術規(guī)范。適用于總線布局和星形布局。 IEEE 802.3與Ethernet的區(qū)別25以太網(wǎng)的工作原理 7.3.1 CSMA/CD介質(zhì)訪問法

15、IEEE 802.3定義了帶沖突檢測的載波偵聽多點訪問法CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection）及其物理層的技術規(guī)范。適用于總線布局 。收發(fā)器26CSMA/CD訪問法載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD) 采用分布式控制方法?？偩€上的各個節(jié)點通過競爭的方式，獲得總線的使用權。載波偵聽：節(jié)點在發(fā)送信息幀之前，必須偵聽媒體是否處于空閑狀態(tài)。多路訪問：具有兩種含義，既表示多個節(jié)點可以同時訪問介質(zhì)，也表示一個節(jié)點發(fā)送的信息幀可以被多個節(jié)點所接收。沖突檢測：發(fā)送節(jié)點在發(fā)出信息幀的同時，還必須監(jiān)聽介質(zhì)，判斷是否發(fā)生

16、沖突（同一時刻，有無其他節(jié)點也在發(fā)送信息幀）。27共享介質(zhì)的廣播技術28以太網(wǎng)廣播29以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計算機（B和CE）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。 30以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生

17、差錯的概率是很小的。 31以太網(wǎng)提供的服務 以太網(wǎng)提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯的糾正由高層來決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 32CSMA/CD訪問法的基本思想先聽后發(fā)（偵聽總線CSMA）網(wǎng)上任一節(jié)點在向總線發(fā)送信息之前，首先偵聽總線是否空閑。如果信道是空閑的，立即搶占總線發(fā)送信息。如果信道忙，則退避一段時間再嘗試（非堅持型）。 邊發(fā)邊聽（沖突檢測CD）當一個節(jié)點將開始發(fā)送數(shù)據(jù)后，在傳送的過程中不斷檢測信道中的數(shù)據(jù)傳輸情況。如果從信道上檢測到

18、的信息與發(fā)出的不一致，說明發(fā)生了沖突，則停止發(fā)送，并發(fā)送一串阻塞信號以加強沖突。延遲一個隨機時間片后再去偵聽總線，延遲時間短的節(jié)點先搶占總線。如果未發(fā)生沖突，說明搶占成功。則繼續(xù)將信息發(fā)送完。 33CSMA算法分類非堅持型如果信道空閑，立即發(fā)送信息。如果信道忙，則隨機等待一段時間再嘗試。1-堅持型如果信道空閑，立即發(fā)送信息。如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽總線，等到空閑再發(fā)送。P-堅持型如果信道空閑，則以概率P發(fā)送信息，以概率1-P等待。如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽總線，等到空閑再以概率P發(fā)送。34沖突檢測“沖突檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號

19、電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。35沖突的定義36檢測到?jīng)_突后強化沖突 在發(fā)生碰撞沖突時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時，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(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已

20、經(jīng)發(fā)生了碰撞。37沖突檢測38AB檢出沖突的保障由于整個幀的發(fā)送時間即為用于檢測的時間，因此對于基帶總線而言，幀的發(fā)送時間應當不小于信號在網(wǎng)中“傳播距離最大”的兩個節(jié)點之間傳播時間的兩倍，分別對應信號到達“最遠”的節(jié)點，以及沖突信號從“最遠”的節(jié)點返回本節(jié)點。沖突39傳輸時延和傳播時延傳輸時延T（發(fā)送時延）：發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從節(jié)點進入到傳輸介質(zhì)（開始發(fā)送第一位到最后一位發(fā)送完）所需要的時間。傳播時延t： 信號在信道中傳播一定的距離而花費的時間。AB傳播時延 = 信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）Tt40幀的最小長度的要求最小幀長要求： 保證發(fā)送節(jié)點可以對可能產(chǎn)生的沖突進行有效的沖

21、突檢測。由于傳輸時延即為用于檢測的時間，因此對于基帶總線而言，一個站點的最小傳輸時延必須達到總線的傳播時延的兩倍(T2t)，方可檢測到所有的沖突。41最小幀長度和最大幀長度對于10Mbps的基帶以太網(wǎng)，Xerox把網(wǎng)絡的最大來回程傳輸時間（即2倍的傳播時延）設置成50微秒。這個時間內(nèi)以10Mbps可傳輸500位，即62.5字節(jié)。為了保證檢出沖突，最小幀長必須達到62.5字節(jié)。 Xerox把最小幀長擴展到了64字節(jié)。另外，為了防止一個站點占用介質(zhì)作過長的傳輸，并限制發(fā)送與接收站點中對緩沖區(qū)容量的要求， Xerox規(guī)定了最大幀長為1518字節(jié)。42最短有效幀長 如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 6

22、4 字節(jié)之內(nèi)。 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 43爭用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2t （兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延 2t 稱為爭用期，或沖突窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到?jīng)_突，就能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生沖突。 44重要特性使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇沖突的可能性

23、。 這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 45退避算法降低再次沖突概率的措施為了減少再次沖突的可能性，一個站點在檢測到?jīng)_突而停止發(fā)送后必須隨機等待一段時間，才能重新嘗試發(fā)送。這種處理方法稱為退避處理，把計算等待的隨機時間的算法稱為退避算法。退避算法的計算步驟：令k = min (沖突次數(shù),10)；取隨機數(shù) r，r(0，1， ，2k-1 )；重傳的時間間隔 T = r2t，t為網(wǎng)絡的傳播時延。最大重傳次數(shù)為16次，最大退避指數(shù)10次。46CSMA/CD 的幀結構DIX Ethernet V2 ：712/62/624615004PreambleSOFDestinat

24、ionaddressSourceaddressTypeDataFCS712/62/624615004PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCSIEEE 802.3 ：47CSMA/CD幀的字段712/62/624615004PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS10101010 10101010|10101011幀開始定界符SOF：10101011B。最后二位11表示SOF結尾。前導碼：是

25、幀同步信號，每個字節(jié)均為二進制數(shù)10101010。48CSMA/CD幀的字段712/62/624615004PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS目標地址DA和源地址SA：16位或48位的值。I/G位用來區(qū)別是單個地址（為0）還是組地址（為1），全1的地址為廣播地址。注意：SA總是單個地址。G/L位用來區(qū)別是全局地址（為0）還是局部地址（為1）。注意：全局地址由廠商指定。49000100000000000000000100001101010111101100010010802.3802.4

26、CSMA/CD幀的字段712/62/624615004PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS地址字段采用局域網(wǎng)全球地址EUI（Extended Unique Identifier）例：08-00-20-AC-DE-48000010000000000000100000101011001101111001001000機構唯一標識OUI擴展標識123456802.5802.6I/G位I/G位G/L位G/L位50CSMA/CD幀的字段712/62/624615004PreambleSOFDesti

27、nationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS長度/類型域： 16位。當該值1500時，表示數(shù)據(jù)域的長度；當該值1536（0 x0600）時表示上層的協(xié)議類型；如： 0 x0800表示上層為IP協(xié)議。51CSMA/CD幀的字段712/62/624615004PreambleSOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS數(shù)據(jù)域Data： 461500字節(jié)，是上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。52CSMA/CD幀的字段712/62/624615004Preamble

28、SOFDestinationaddressSourceaddressLength/Type802.2header DataFCS幀校驗序列FCS：32位CRC碼作用域：DAData。FCS的作用域53以太網(wǎng)的通信過程CSMA/CD幀的發(fā)送流程(1-堅持型)偵聽信道空閑？發(fā)送前64字節(jié)沖突？加強沖突發(fā)送成功開始沖突次數(shù)+1次數(shù)太多？失敗延時YNYNYNY發(fā)送后續(xù)字節(jié)54CSMA/CD幀的發(fā)送過程 構造待發(fā)送幀。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先進行載波監(jiān)聽。一直等到介質(zhì)空閑時方可發(fā)送(1堅持型)。如果監(jiān)聽到總線空閑，則搶占總線，將信息幀發(fā)送出去。在發(fā)送幀的同時，進行沖突檢測。一旦監(jiān)聽到發(fā)生沖突，則停止發(fā)送，

29、并向總線上發(fā)出一串堵塞信號來加強沖突（堵塞信號為4字節(jié)長的任意數(shù)據(jù)）。然后隨機延時（退避）一段時間后，再重新爭用介質(zhì)，重發(fā)該幀。一幀最多重發(fā)16次。 55為了使接收站點在收到數(shù)據(jù)幀之后有一定的時間清理接收緩存，以便接收下一幀，以太網(wǎng)規(guī)定幀間最小間隔為 9.6 s，相當于 96 位 的發(fā)送時間。此外，一個站在檢測到總線空閑后，也要等待空閑狀態(tài)保持9.6 s 后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。幀間最小間隔 56注意：以太網(wǎng)不負責重傳丟棄的幀。若檢查出無效的MAC幀就將其丟棄。無效的MAC幀：數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；CRC檢出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 字節(jié)之間

30、。無效的 MAC 幀 57CSMA/CD幀的接收過程 濾除幀碎片（總長度1518字節(jié)）和不完整的幀（總長度位數(shù)不是8的完整倍數(shù)）進行幀的CRC校驗。如果CRC校驗有錯，則丟棄該幀。最后將有效的幀的數(shù)據(jù)提交給上層（LLC子層或網(wǎng)絡層）。58以太網(wǎng)的主要技術參數(shù)各種類型的以太網(wǎng)均采用CSMA/CD介質(zhì)訪問法，并具有以下參數(shù)：時隙（slottime）：512位時；最小幀長：64字節(jié)；最大幀長：1518字節(jié)；地址長度：48位；阻塞信號長度：32位；最大重傳次數(shù)：16次；最大退避指數(shù)：10次。59CSMA/CD訪問法的特點優(yōu)點：原理簡單，易于實現(xiàn)；網(wǎng)上各個節(jié)點地位均等，無需集中控制。 缺點：不能提供優(yōu)先

31、級控制，需要沖突檢測。當網(wǎng)上節(jié)點較多時負載增大，沖突概率高，傳輸速率會降得很低，不適用于大型局域網(wǎng)。 60作業(yè)一、設有一總線 LAN，總線長度為1000米，數(shù)據(jù)率為10 Mbps，數(shù)字信號在總線上的傳播速度為2C/3（C為光速，C=300000km/s），采用CSMA/CD（非IEEE 802.3標準）訪問方式。若只考慮數(shù)據(jù)幀而忽略其它一切因素，求：每個信號占據(jù)的介質(zhì)長度為多少米（比特間距）？最小時間片的長度為多少微秒？最小幀長度是多少位？二、標準以太網(wǎng)最多可采用四個中繼器，允許達到的最大跨距是2500米。電子信號在銅質(zhì)電纜上的傳播速度約為每秒20萬km。以太網(wǎng)幀的技術指標是為了保證在最壞情形

32、下也能檢出所有的沖突而設計的。忽略其它一切因素，求出每個中繼器轉發(fā)比特的平均時延（微秒）。61以太網(wǎng)組網(wǎng)配置7.3.2 以太網(wǎng)的物理實現(xiàn)以太網(wǎng)的主要技術特征：拓撲結構為總線布局或星狀總線布局；采用CSMA/CD訪問法；符合IEEE 802.3標準；傳輸速率：理論值為10100Mbps（實際上為23Mbps）；采用基帶傳輸?shù)穆鼜厮固鼐幋a。6210M以太網(wǎng)技術10M傳輸速率的基帶以太網(wǎng)技術分類如下：標準類型接口傳輸介質(zhì)線纜最大長度802.310 Base-5AUI粗同軸電纜500米802.3a10 Base-2BNC細同軸電纜185米802.3i10 Base-TRJ-45UTP100米802.3

33、j10 Base-F光纖接口光纖2000米63標準以太網(wǎng)（10 Base-5） 傳輸介質(zhì)使用RG-11 50粗纜；外接收發(fā)器、50終結器、AUI/DIX接口； 電纜段最大距離500米，最多5個網(wǎng)段、4個中繼器，可連接5個網(wǎng)段，其中兩個網(wǎng)段用于擴展距離；每段最多100個節(jié)點，節(jié)點間距最小2.5米；AUI纜線最大長度50米。 收發(fā)器64細纜以太網(wǎng)（10 Base-2） 由IEEE 802.3a定義；傳輸介質(zhì)使用RG-58A/U 50細纜；50終結器、BNC頭、T形頭；電纜段最大距離185米，最多5個網(wǎng)段、4個中繼器，可連接5個網(wǎng)段，其中兩個網(wǎng)段用于擴展距離；每段最多30個節(jié)點。節(jié)點間距最小0.5米

34、。 T型頭65雙絞線以太網(wǎng)（10 Base-T） 由IEEE 802.3i定義；傳輸介質(zhì)：使用Cat 3 UTP雙絞線；集線器HUB連接、RJ-45連接器； 節(jié)點與集線器最大間距100米，最多4個集線器，集線器最大間距100米。 66其它類型的以太網(wǎng)寬帶以太網(wǎng)：10 BROAD36由IEEE802.3b定義光纜以太網(wǎng)：10 BASE-F由IEEE802.3j定義快速以太網(wǎng)：100 BASE-T由IEEE802.3u定義千兆以太網(wǎng)：1000 BASE-T由IEEE802.3z和IEEE802.3ab定義萬兆以太網(wǎng)：由IEEE802. 3ae定義67寬帶以太網(wǎng)10 BROAD36這是IEEE802

35、.3系列標準中唯一針對寬帶電纜的標準( 802.3b) :使用標準的75 CATV同軸電纜作為傳輸介質(zhì)； AUI頭，外接收發(fā)器； 電纜段最大距離1800米，端到端最大跨度3600米；采用擾頻與解擾技術。數(shù)據(jù)的發(fā)送過程如下：MACPLSAUIMAU二進制數(shù)據(jù)曼徹斯特編碼器曼徹斯特譯碼器擾頻器射頻調(diào)制器曼徹斯特碼NRZNRZDPSK68光纜以太網(wǎng)10 BASE-F使用多模光纖作為傳輸介質(zhì)，LED光源，ST插件，曼徹斯特編碼。 802.3j包含三個標準：10 BASE-FP（Passive，無源光纖）定義了可連接33個站點到一個無源中心的星狀網(wǎng)段，網(wǎng)段最大長度500m。10 BASE-FL（Link

36、，光纖鏈路）定義了可連接兩塊網(wǎng)卡，或兩個中繼器，或一塊網(wǎng)卡和一個中繼器，或兩個交換機的點到點鏈路，鏈路長度可達2km。10 BASE-FB（Backbone，光纖主干）定義了在跨越遠距離的中繼主干網(wǎng)絡系統(tǒng)中連接同步信令中繼器的點到點鏈路，鏈路長度可達2km。697.4 令牌傳遞網(wǎng)令牌傳遞(Token Passing) 法是一類確定性的受控訪問法。受控訪問的特點是網(wǎng)絡上的站點不能隨機地訪問介質(zhì)而必須服從一定的控制。令牌傳遞法是通過令牌控制站點對介質(zhì)的訪問?；诓煌愋臀锢砭W(wǎng)絡的拓撲結構，定義了多種令牌傳遞訪問法。典型的令牌傳遞網(wǎng)絡有Token Ring、Token Bus和FDDI。70IEEE

37、 802.5類型的網(wǎng)絡 7.4.1 令牌環(huán)網(wǎng)IEEE 802.5定義了令牌環(huán)網(wǎng)的技術規(guī)范。令牌環(huán)網(wǎng)是IBM公司在八十年代設計出的網(wǎng)絡，是IBM公司局域網(wǎng)的主要技術，其市場份額僅次于以太網(wǎng)。它使用令牌傳遞環(huán)訪問法（Token Passing Ring），編碼格式為差分曼徹斯特編碼，適用于環(huán)形拓撲。 71令牌環(huán)的令牌傳遞訪問法72令牌環(huán)訪問法的基本思想使用一個特殊的幀作為信息傳送的“令牌”。 “令牌”有“忙”、“空”兩種狀態(tài)。當一個站點準備發(fā)送信息時，首先要等待“令牌”的到來。當獲得“空令牌” 時，將“令牌”的狀態(tài)置為“忙”，并將信息搭載在令牌之后發(fā)出。各個站點檢測并轉發(fā)經(jīng)過的信息幀，只有目標站點

38、在轉發(fā)的同時復制信息幀。源站點回收并檢查信息幀，判斷發(fā)送是否成功，若不成功，報告上層。只有當源站點發(fā)送完畢，將“令牌”的狀態(tài)置為“空”，其他站點才能發(fā)送。 73ABCDEF令牌環(huán)原理A站構造好待發(fā)數(shù)據(jù)幀，等待空令牌。74ABCDEF令牌環(huán)原理A站將“令牌”的狀態(tài)置為“忙”，并將數(shù)據(jù)搭載在令牌之后發(fā)出。75ABCDEF令牌環(huán)原理目標站點E接收數(shù)據(jù)，并繼續(xù)轉發(fā)。76ABCDEF令牌環(huán)原理源站點A回收并刪除數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生空令牌。77令牌傳遞訪問法的特點 由于網(wǎng)絡上只有一個“令牌”，同一時刻，環(huán)上只有一個數(shù)據(jù)幀在傳輸（一個站點在傳輸數(shù)據(jù)），故不可能產(chǎn)生碰撞沖突；傳遞方法十分可靠，傳送幀的最大延遲是可確定

39、的，因此，數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點的時間是可計算的；可以進行優(yōu)先級控制；有最小的傳輸延遲時間（令牌傳輸需要時間）。 78令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 信息幀：令牌幀：1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus111StartdelimiterAccesscontrolFramestatus79令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramesta

40、tus幀開始定界符SD：格式為JK0JK000其中J、K分別是數(shù)字0和1的差分曼徹斯特編碼的違例編碼80令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus訪問控制字符AC：格式為PPPTMRRR。其中： PPP是令牌的優(yōu)先級，取值000111，111為最高。 T是令牌位，T=0為空令牌，T=1為忙令牌； M是監(jiān)視位，發(fā)送站將忙令牌的該位置為0，監(jiān)視站將忙令牌的該位置為1，并撤消該位為1的幀； RRR是預約優(yōu)先級，取值范圍000111。用來預約較高優(yōu)先級的令

41、牌，預約值必須高于RRR的原有值，復位空令牌時用RRR的值賦予PPP。81令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus幀控制字符FC：前兩位表示幀類型，后6位為控制位 。前兩位為00，表示本幀為MAC控制幀，其后6位即為控制信息； 前兩位為01，表示本幀為LLC數(shù)據(jù)幀，其后數(shù)據(jù)域中有來自LLC子層的用戶數(shù)據(jù)。82令牌環(huán)控制幀00000000重復地址測試幀檢測重復地址00000010警示幀（信標幀）定位環(huán)錯誤00000011發(fā)布令牌幀推選一個新的監(jiān)控站

42、00000100清除幀清除環(huán)00000101活動監(jiān)控站存在幀告知監(jiān)控站可操作并初始化鄰居確認過程00000110備用監(jiān)控站出現(xiàn)幀執(zhí)行鄰居確認過程83令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus目標地址DA和源地址SA：48或16位的值。數(shù)據(jù)域D：該域長度可以為0，上限僅受令牌輪轉一周的時間限制。幀循環(huán)冗余校驗位FCS：32位CRC碼。作用域FCData。 84令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscont

43、rolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus幀結束定界符ED：格式為JK1JK1IE。 I 后繼幀位，若I=0，則該幀為最后一幀，否則后面還有待發(fā)的幀。E 差錯檢測位，發(fā)送站把該位置為0，其它站點在檢測到差錯時就將該位置為1。85令牌環(huán)網(wǎng)的幀格式 1112/62/60411StartdelimiterAccesscontrolFramecontrolDASADataFCSEnddelimiterFramestatus幀狀態(tài)FS：格式為ACr rACr r，r為保留位。A 地址識別指示位，目標站將該位置為1，說明目標站存在；C 幀已復制指示位

44、，若目標站將該幀復制下來了，就將該位置為1，說明該幀已被收取。86令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送：構造待發(fā)數(shù)據(jù)幀 ，等待空令牌的到來； 預約令牌 ；獲取空令牌，發(fā)送數(shù)據(jù)幀 。令牌幀的發(fā)送：恢復空令牌，先設置預約優(yōu)先級，再發(fā)送令牌幀。數(shù)據(jù)幀的接收：檢測數(shù)據(jù)幀的正確性 ； 判斷本站是否為目標站點； 先檢測所接收的幀的類型，再轉發(fā)。 優(yōu)先級控制87幀的發(fā)送過程構造待發(fā)數(shù)據(jù)幀 適當設置FC、DA、SA等字段的值，等待空令牌的到來。 預約令牌 若有數(shù)據(jù)幀經(jīng)過，或空令牌的優(yōu)先級高于待發(fā)數(shù)據(jù)幀的，則需預約令牌。設置幀預約優(yōu)先級RRR 。獲取空令牌，發(fā)送數(shù)據(jù)幀若有令牌幀經(jīng)過，其優(yōu)先級不高于待發(fā)數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級，

45、則獲取該令牌。先將AC中的令牌位置為1，表示“忙”，再將數(shù)據(jù)幀的FC字段以及其后的。內(nèi)容搭載在令牌的AC字段之后，刪除原令牌的ED字段如果還有未發(fā)送數(shù)據(jù)幀，將ED字段的后繼幀位I置為1。 恢復空令牌 當源站點收回其發(fā)送的最后一幀數(shù)據(jù)幀時，要恢復空令牌。當源站點收回的非最后數(shù)據(jù)幀中的預約優(yōu)先級高于待發(fā)數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級，也必須停止發(fā)送，恢復空令牌?？樟钆频膬?yōu)先級必須根據(jù)預約優(yōu)先級的值來設置。 88幀的接收過程檢測數(shù)據(jù)幀的正確性 每個站點均對經(jīng)過的數(shù)據(jù)幀進行檢測，若發(fā)現(xiàn)有差錯，將ED字節(jié)的E位置為1。 判斷本站是否為目標站點 檢測數(shù)據(jù)幀的信宿地址是否與本站相符。若是且該幀無差錯，則復制幀的有關內(nèi)容到本

46、站的緩沖區(qū)中。否則不接收該幀。 檢測所接收的幀的類型 若接收的是MAC控制幀，則按控制位的含義執(zhí)行相應的動作；若接收的是LLC數(shù)據(jù)幀，則將LLC數(shù)據(jù)域的內(nèi)容上傳給LLC子層。 轉發(fā)幀無論本站是否為尋址的目標站點，都必須轉發(fā)經(jīng)過的幀。 89令牌環(huán)網(wǎng)的物理實現(xiàn)拓撲結構：環(huán)形布局；介質(zhì)訪問控制：Token Passing Ring訪問法，物理拓撲與邏輯拓撲完全一致； 符合IEEE 802.5通信標準； 傳輸介質(zhì)：使用IBM標準的1、2類STP雙絞線（最大距離100m）或3類UTP雙絞線（最大距離45m）；令牌環(huán)網(wǎng)集線器：多站訪問部件MAU或SMAU。令牌環(huán)網(wǎng)卡：4Mbps和16Mbps兩種。 90令

47、牌環(huán)網(wǎng)的物理連接91IEEE 802.4類型的網(wǎng)絡 7.4.2 令牌總線網(wǎng)IEEE 802.4定義了令牌總線網(wǎng)的技術規(guī)范。它使用令牌傳遞總線訪問法（Token Passing Bus），適用于總線布局和星形布局。 令牌數(shù)據(jù)92工作原理在總線的基礎上，通過在網(wǎng)絡節(jié)點之間有序地傳遞令牌（特定短幀）來分配各節(jié)點對共享型總線的訪問權利，形成閉合的邏輯環(huán)路。完全采用半雙工的操作方式，只有獲得令牌的結點才能發(fā)送信息，其它節(jié)點只能接收信息，或者被動地發(fā)送信息（在擁有令牌的結點要求下，發(fā)送信息）。為了保證邏輯閉合環(huán)路的形成，每個節(jié)點都動態(tài)地維護著一個連接表，該表記錄著本節(jié)點在環(huán)路中的前趨、后繼和本節(jié)點的地址，

48、每個節(jié)點根據(jù)后繼地址確定下一占有令牌的節(jié)點。93令牌傳遞總線訪問法的基本思想網(wǎng)上各個節(jié)點的物理布局雖然并非環(huán)形，但它們按一定的順序形成一個邏輯環(huán)。每個節(jié)點在環(huán)上有一個邏輯位置，此邏輯位置與節(jié)點的物理位置無關。令牌在此邏輯環(huán)上傳遞，但數(shù)據(jù)信息的幀仍是在總線上雙向傳送。一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須持有令牌。持有令牌的站點發(fā)送完數(shù)據(jù)幀或發(fā)送的幀達到限定個數(shù)時，必須將令牌轉移給邏輯環(huán)上的后繼節(jié)點。網(wǎng)上只能有一個令牌。 94令牌傳遞總線訪問法的特點 該方法是用令牌控制對介質(zhì)的訪問。避免了爭用介質(zhì)而可能產(chǎn)生的沖突；數(shù)據(jù)并不按邏輯環(huán)路傳送，而是直接沿物理信道傳送，傳輸時延較短，因而傳輸效率較高?？梢赃M行優(yōu)先級控

49、制。缺點：算法較為復雜。 95令牌傳遞總線的幀格式 前導碼PA：是幀同步信號，最小持續(xù)時間2s，長度為8位組的倍數(shù)。幀開始定界符SD：表示幀開始。 1112/62/6041PAStartdelimiterFramecontrolDASADataFCSEnddelimiter96令牌傳遞總線的幀格式 幀控制字符FC：格式為FFMMMPPP。含義如下：FF ：幀類型。FF=00，MAC控制幀；FF=01，LLC數(shù)據(jù)幀；FF=10，站管理數(shù)據(jù)幀；FF=11，特殊用途數(shù)據(jù)幀。 MMM：MAC動作，MMM=000表示無響應請求。PPP 本幀的優(yōu)先級，取值范圍000111，111為最高。 信宿地址DA和信

50、源地址SA ：48或16位的值。 數(shù)據(jù)域Data：可以是LLC數(shù)據(jù)、MAC站管理控制或數(shù)據(jù)MAC幀的數(shù)據(jù)。 循環(huán)冗余校驗碼：32位CRC碼。作用域FCData。 幀結束定界符 ED：表示幀結束。 97令牌傳遞總線的幀類型 宣稱令牌幀（Claim-Token）：用來爭用令牌。 征求后繼站1（Solicit-Successor-1）：用來邀請其它新站加入邏輯環(huán)。 征求后繼站2（Solicit-Successor-2）：當傳遞令牌時，若發(fā)現(xiàn)后繼站出故障，且兩次發(fā)送“誰接替幀”仍未找到接替者時，用該幀來邀請其它站加入邏輯環(huán)，以重建邏輯環(huán)。誰接替幀（Who-Follows）：當傳遞令牌時，若發(fā)現(xiàn)后繼站出

51、故障，用該幀來征求接替者。解決爭用幀（Resolve-Contention）：當有兩個以上的站點請求加入邏輯環(huán)時，使用該幀來解決爭用，以得到一個正確的響應。 令牌幀（Token）： 置后繼站幀（Set- Successor）：用來請求插入邏輯環(huán)。 LLC數(shù)據(jù)幀：用來傳送LLC數(shù)據(jù)。 98令牌總線訪問法的基本操作 邏輯環(huán)的初始化爭用令牌 插入邏輯環(huán)建立邏輯環(huán) 退出邏輯環(huán)令牌傳遞 故障處理 ARCnet是DataPoint公司于1977年推出的附加資源計算機網(wǎng)絡（Attached Resource Computer Network）。 它是令牌總線網(wǎng)的典型代表。99光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI7.4.

52、3 FDDI網(wǎng)絡FDDI是美國國家標準學會ANSI的X3T9.5委員會于1982年主持制定的一系列高速光纖網(wǎng)標準。1993年，F(xiàn)DDI系列標準被ISO采納為ISO9314標準。FDDI兼容于IEEE802.2標準，與IEEE802.5相似。1007.5 高速局域網(wǎng)技術傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術是建立在“共享介質(zhì)”的基礎上；介質(zhì)訪問控制方法保證每個站點都能夠“公平”地使用公共傳輸介質(zhì)；每個站點平均能分配到的帶寬隨著節(jié)點數(shù)的不斷增加而急劇減少；網(wǎng)絡通信負荷加重時，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡傳輸延遲隨之增長，網(wǎng)絡效率和服務質(zhì)量將會下降?？傊?，共享式LAN的性能將隨著連在其上的設備數(shù)量或介質(zhì)長度的增加而降低

53、。101如何改善局域網(wǎng)的傳輸性能用網(wǎng)橋對LAN進行物理分段，劃分成多個更小的沖突域以獲得更好的性能；用局域網(wǎng)交換機代替網(wǎng)橋和集線器，將LAN劃分成更小的微網(wǎng)段（microsegmentation），把“共享介質(zhì)方式”改為“交換方式”，形成交換式局域網(wǎng)；改變傳輸介質(zhì)的類型和物理信號的碼型，直接提高局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率：10Mb/s100Mb/s 1Gb/s 10Gb/s。102傳統(tǒng)的局域網(wǎng)可用中繼器（集線器）進行有限的擴展。問題：覆蓋范圍增大了，但總的吞吐量并未提高。中繼器（集線器）不能連接不同類型的物理網(wǎng)絡（即使僅僅是具有不同的數(shù)據(jù)傳輸速率）。共享式局域網(wǎng)的擴展問題1037.5.1 局域網(wǎng)分段

54、技術傳統(tǒng)的局域網(wǎng)分段技術是使用網(wǎng)橋進行局域網(wǎng)擴展。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的端口轉發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉發(fā)到哪一個端口。 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng) 104集線器是多端口中繼器，工作在物理層，僅對位信號進行整理、再生放大后直接轉發(fā)，不對傳輸介質(zhì)進行檢測。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在轉發(fā)幀之前必須執(zhí)行 MAC 子層的相應算法。由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉發(fā)的幀的源地址。 網(wǎng)橋和集線器（或轉發(fā)器）不同 105網(wǎng)橋的工作原理該幀走過網(wǎng)段中的所有節(jié)點。 該幀到達

55、目標節(jié)點，但沒有廣播到其他網(wǎng)段。主機V向Xc發(fā)送一個幀網(wǎng)橋起到了攔截的作用106設站點V向Hh發(fā)送一個幀網(wǎng)橋根據(jù)橋接表進行轉發(fā)網(wǎng)橋的過濾功能107用網(wǎng)橋進行局域網(wǎng)分段產(chǎn)生多個沖突域站點可獲得更大的帶寬仍是一個廣播域108網(wǎng)橋過濾了通信量，能隔離沖突。 擴大了物理范圍。提高了可靠性。可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 網(wǎng)橋的優(yōu)點 109存儲轉發(fā)增加了時延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接互連時時延更大。網(wǎng)橋不能隔離廣播，當網(wǎng)絡中的節(jié)點太多時，可能會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生廣播風暴。 網(wǎng)

56、橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋的缺點 1101990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為第二層交換機（表明它作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機就是典型的第二層交換機，它通常具有十幾個端口。以太網(wǎng)交換機允許在各個端口同時有多個以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議進行工作，因而可以減少潛在的沖突。多端口網(wǎng)橋第二層交換機 111局域網(wǎng)交換機地址表MAC幀DA=節(jié)點CDAMAC幀DA=節(jié)點BDA節(jié)點A：00-01-0C-12-D1-28節(jié)點B節(jié)點E節(jié)點C節(jié)點D:01-31-00-0C-12-D1123456轉發(fā)機構緩沖器

57、端口第二層交換機的工作原理 112第二層交換的實現(xiàn)113交換式局域網(wǎng)用第二層交換機代替網(wǎng)橋和集線器，就成為交換式局域網(wǎng)。第二層交換機的每個端口都是一個獨立的沖突域。當只有一個節(jié)點連接到端口上時，交換機的效率最高。這種情況稱為微網(wǎng)段（microsegmentation）。如果交換機和節(jié)點的網(wǎng)卡都支持全雙工（full duplex）傳輸，那么實際帶寬就是原來的兩倍，并且不會產(chǎn)生沖突。第二層交換機使用專用的交換結構芯片來處理數(shù)據(jù)報文的MAC包頭(MAC幀頭)，其交換速率相對較高，使網(wǎng)絡性能大幅度提高。114網(wǎng)絡微化115多端口橋隔離沖突基于第二層MAC地址進行交換對上層透明LAN交換機116三種交換

58、方式直通方式(cut-throught)交換器端口接收到數(shù)據(jù)幀的目的地址，就立即將數(shù)據(jù)幀發(fā)往目的地端口，“邊收邊發(fā)”。存儲-轉發(fā)方式(store-forward)交換器端口等數(shù)據(jù)幀全部接收到后，檢查是否出錯，如無錯才送往目的端口。改良的直通交換方式(自由分段)交換機僅在轉發(fā)幀的前64個字節(jié)時進行沖突檢測。117第二層交換機與網(wǎng)橋的異同第二層交換機和網(wǎng)橋相比具有以下特點：端口的數(shù)量和類型均多于網(wǎng)橋。轉發(fā)的速度要比網(wǎng)橋快。既可進行存儲轉發(fā)，又可支持直通交換?？芍С志W(wǎng)絡管理?？芍С諺LAN技術，有效地避免了廣播風暴。交換機環(huán)接時，必須采用生成樹實現(xiàn)節(jié)點間的唯一通路。118快速以太網(wǎng)（100 Base

59、-T） 7.5.2 快速以太網(wǎng)技術IEEE802.3委員會于1992年開始制定快速以太網(wǎng)的標準，并于1995年6月，正式把它定為IEEE 802.3u。它繼承了802.3的MAC訪問控制技術(CSMA/CD)、幀格式、接口以及退避算法，只是將傳輸速度從10Mbps提高到100Mbps。支持共享式、交換式、半雙工和全雙工的操作。它可以直接利用原有的線纜設施，從而支持10Mbps至100Mbps的無縫連接和自然過渡。119100 Base-X100 Base-FX使用兩對62.5m多模光纖時，若采用半雙工通信方式，節(jié)點最大間距為412米；若采用全雙工通信方式，最大傳輸距離為2千米；使用單模光纖時，

60、若采用全雙工通信方式，最大傳輸距離為10千米；采用4B/5B NRZI編碼方案。1204B/5B編碼技術 在光纖通信種常用的編碼為mB/nB碼，如4B/5B碼:它把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每4位分成一組，加上一個冗余位，轉換為5位數(shù)據(jù)。5位符號的選擇要求每個符號中至少應有2個“1”比特出現(xiàn)?？刂品柧幋aQ線路靜止I線路空閑H線路暫停J幀首定界符K幀首定界符T幀尾定界符R重置S設置0000011111001001100010001011010011111001數(shù)據(jù)編碼00000001001000110100010101100111111100100110100101010101001011011100111