局域網(wǎng)技術(shù)課件

1、2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系1第3章 局域網(wǎng)技術(shù)本章內(nèi)容：3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)3.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)3.4 以太網(wǎng)設(shè)備與相關(guān)技術(shù)3.5 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)3.6 其它局域網(wǎng)技術(shù)3.7 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系23.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)鏈路層最重要的作用就是通過(guò)一些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 數(shù)據(jù)鏈路層要完成許多特定的功能。這些功能包括為網(wǎng)絡(luò)層提供設(shè)計(jì)良好的服務(wù)接口，處理幀同步，處理傳輸差錯(cuò)，調(diào)整幀的流速，不至于使慢速接收方被快速發(fā)送方淹沒(méi)。(1)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) 數(shù)據(jù)鏈路層的功能是為網(wǎng)絡(luò)層提供

2、服務(wù)。其基本服務(wù)是將源機(jī)器中來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸給目的機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)層。 數(shù)據(jù)鏈路層一般都提供3種基本服務(wù)，即無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)、有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)、有確認(rèn)的面向連接的服務(wù)。（a）無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù) 無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)是源機(jī)器向目的機(jī)器發(fā)送獨(dú)立的幀，而目的機(jī)器對(duì)收到的幀不作確認(rèn)。如果由于線(xiàn)路上的噪聲而造成幀丟失，數(shù)據(jù)鏈路層不作努力去恢復(fù)它，恢復(fù)工作留給上層去完成。這類(lèi)服務(wù)適用于誤碼率很低的情況，也適用于像語(yǔ)音之類(lèi)的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)時(shí)傳輸情況下有時(shí)數(shù)據(jù)延誤比數(shù)據(jù)損壞影響更嚴(yán)重。大多數(shù)局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層都使用無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系33.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)（b）有確認(rèn)的無(wú)連接

3、服務(wù) 這種服務(wù)仍然不建立連接，但是所發(fā)送的每一幀都進(jìn)行單獨(dú)確認(rèn)。以這種方式，發(fā)送方就會(huì)知道幀是否正確地到達(dá)。如果在某個(gè)確定的時(shí)間間隔內(nèi)，幀沒(méi)有到達(dá)，就必須重新發(fā)此幀。（c）有確認(rèn)的面向連接的服務(wù) 采用這種服務(wù)，源機(jī)器和目的機(jī)器在傳遞任何數(shù)據(jù)之前，先建立一條連接。在這條連接上所發(fā)送的每一幀都被編上號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層保證所發(fā)送的每一幀都確實(shí)已收到。而且，它保證每幀只收到一次，所有的幀都是按正確順序收到的。面向連接的服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程間提供了可靠地傳送比特流的服務(wù)。(2). 鏈路管理鏈路管理就是進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除。(3)幀同步 在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)的傳送單位是幀。所謂幀，是指從物理層送來(lái)的比特流信

4、息按照一定的格式進(jìn)行分割后形成的若干個(gè)信息塊。數(shù)據(jù)一幀一幀地傳送，就可以在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，將有差錯(cuò)的幀再重傳一次，從而避免了將全部數(shù)據(jù)都重傳。幀同步是指接收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出一幀的開(kāi)始和結(jié)束在什么地方。 把比特流分成幀，目前常用的有以下4種方法。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系43.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)（1）字符計(jì)數(shù)法它是在幀頭部中使用一個(gè)字段來(lái)標(biāo)明幀內(nèi)字符的數(shù)量。如圖3-10所示。圖3-10 一個(gè)字符流 （a）無(wú)差錯(cuò) （b）有一個(gè)差錯(cuò)這個(gè)方法的問(wèn)題是：計(jì)數(shù)值有可能由于傳輸差錯(cuò)而被修改，從而造成收發(fā)雙方不同步。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系53.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)（2）帶字符

5、填充的首尾界符法 它在每一幀中以字符序列DLE STX開(kāi)頭，以DLE ETX結(jié)束（DLE的ASCII碼為0010000，STX的ASCII碼為0000010，ETX的ASCII碼為0000011）。 用這種方法，目的機(jī)器一旦丟失幀邊界，它只需查找DLE STX或DLE ETX字符序列，就可以找到它所在的位置。 這個(gè)方法的問(wèn)題是：當(dāng)傳送像目標(biāo)程序或浮點(diǎn)數(shù)這樣的二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，DLE STX或DLE ETX字符可能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中，這種情況會(huì)干擾幀邊界的確定。 一種解決辦法是使發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中的每個(gè)偶然遇到的DLE字符前，插入一個(gè)DLE的ASCII碼。接收方的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)交給網(wǎng)絡(luò)層之前丟

6、掉這個(gè)DLE字符，這種技術(shù)叫做字符填充。 用這種方法成幀的主要缺點(diǎn)是幀內(nèi)容要完全依賴(lài)于8位字符，特別是ASCII字符。（3）帶位填充的首尾標(biāo)志法 這種方法允許數(shù)據(jù)幀包含任意個(gè)數(shù)的比特，而且也允許每個(gè)字符的編碼包含任意個(gè)數(shù)的比特。 它的工作方式如下：每一幀使用一個(gè)特殊的位模式，即01111110作為開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志字節(jié)。 當(dāng)發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中遇到5個(gè)連續(xù)的1時(shí)，它自動(dòng)在其后插入一個(gè)0到輸出比特流中。這種位填充技術(shù)類(lèi)似于字符填充技術(shù)。 當(dāng)接收方看到5個(gè)連續(xù)的1后面跟著一個(gè)0時(shí)，自動(dòng)將此0刪去。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系63.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 如果用戶(hù)數(shù)據(jù)中包含著與位模式相同的數(shù)據(jù)0

7、1111110，則將以011111010的形式傳送出去，但是仍然以01111110的形式存放在接收方的存儲(chǔ)器中。 采用位填充技術(shù)，兩幀間的邊界就可以通過(guò)位模式唯一地識(shí)別。如果接收方失去同步，它只需在輸入流中掃描標(biāo)志序列，即可重新獲得同步。（4）物理層違例編碼法 這種方法只適用于那些在物理介質(zhì)的編碼策略中采用冗余編碼的網(wǎng)絡(luò)。 例如，曼徹斯特編碼方案中，將數(shù)據(jù)位1編碼成“高低”電平對(duì)，將數(shù)據(jù)位0編碼成“低高”電平對(duì)，而“高高”電平對(duì)和“低低”電平對(duì)在數(shù)據(jù)編碼中是違例的?？梢越栌眠@些違例編碼序列來(lái)定界幀的開(kāi)始和終止。 局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中就采用了這種方法。 違例編碼法不需要任何填充技術(shù)，便能實(shí)

8、現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明性，但它只適用于采用冗余編碼的特殊編碼環(huán)境。 很多數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議使用字符計(jì)數(shù)與其他方法相結(jié)合來(lái)提高可靠性。當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，其計(jì)數(shù)字段被用來(lái)確定幀尾的位置。只有當(dāng)幀界定符出現(xiàn)在幀尾的位置，而且校驗(yàn)和是正確的時(shí)候，這個(gè)幀才會(huì)被接收為有效幀。否則，將繼續(xù)掃描輸入流直到下一個(gè)界定符。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系73.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)4差錯(cuò)控制 傳送幀時(shí)可能出現(xiàn)的差錯(cuò)有：位出錯(cuò)，幀丟失，幀重復(fù)，幀順序錯(cuò)。 位出錯(cuò)的分布規(guī)律及出錯(cuò)位的數(shù)量很難限制在預(yù)定的簡(jiǎn)單模式中，一般采用漏檢率及其微小的CRC檢錯(cuò)碼再加上反饋重傳的方法來(lái)解決。 為了保證可靠傳送，常采用的方法是向數(shù)據(jù)發(fā)送方提供有關(guān)接收方

9、接收情況的反饋信息。一個(gè)否定性確認(rèn)意味著發(fā)生了某種差錯(cuò)，相應(yīng)的幀必須被重傳。這種做法即是反饋重傳。 更復(fù)雜的情況是，一個(gè)幀可能完全丟失（比如，消失在突發(fā)性噪聲中）。在這種情況下，發(fā)送方將會(huì)永遠(yuǎn)等下去。 這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在數(shù)據(jù)鏈路層中引入計(jì)時(shí)器來(lái)解決，當(dāng)發(fā)送方發(fā)出一幀時(shí)，通常也啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。該計(jì)時(shí)器計(jì)到設(shè)置值的時(shí)間時(shí)清為零。 如果所傳出的幀或者確認(rèn)信息被丟失了，則計(jì)時(shí)器會(huì)發(fā)出超時(shí)信號(hào)，提醒發(fā)送方可能出現(xiàn)了問(wèn)題，最明顯的解決方法是重傳此幀。 但是多次傳送同一幀的危險(xiǎn)是接收方可能兩次甚至多次收到同一幀，為了防止這種情況發(fā)生，通常有必要對(duì)發(fā)出的各幀編號(hào)，這樣接收方就能辨別出是重復(fù)幀還是新幀，還能分辨出幀

10、順序錯(cuò)。 采用定時(shí)器和編號(hào)的主要目的是保證每幀都能最終正確地傳給目的地網(wǎng)絡(luò)層。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系83.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)5流量控制 在數(shù)據(jù)鏈路層及較高層中另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)問(wèn)題是：如何處理發(fā)送方的傳送能力比接收方接收能力大的問(wèn)題？ 通常的解決辦法是引入流量控制來(lái)限制發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不要超過(guò)接收方能處理的速率。6. 將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)。7. 透明傳輸。 所謂透明傳輸就是不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)該能夠在鏈路上傳送。8. 尋址。 必須保證每一個(gè)幀都能發(fā)送到正確的目的站.收方也應(yīng)知道發(fā)送方是哪個(gè)站.2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系93.1 數(shù)據(jù)鏈路層

11、基礎(chǔ)1、停止等待協(xié)議為了使接收方的接收緩存在任何情況下都不會(huì)溢出，流量控制的最簡(jiǎn)單辦法就是發(fā)送方每發(fā)送一幀就暫時(shí)停下來(lái)。接收方收到數(shù)據(jù)幀交付主機(jī)后發(fā)送一個(gè)信息給發(fā)送方，表示接收任務(wù)已經(jīng)完成。這時(shí)，發(fā)送方才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。解決差錯(cuò)控制的方法是接收方在收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀后，即交付主機(jī)，同時(shí)向發(fā)方發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK。當(dāng)發(fā)方收到確認(rèn)幀ACK后才能發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)數(shù)據(jù)幀在傳達(dá)室輸過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)，接收方是很容易檢測(cè)出收到的數(shù)據(jù)幀是否有差錯(cuò)，一旦發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，收方會(huì)將該幀丟棄，同時(shí)向發(fā)方發(fā)送一個(gè)否認(rèn)幀NAK，以表示發(fā)方應(yīng)當(dāng)重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的那個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果出現(xiàn)幀丟失，則在發(fā)送端設(shè)置一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器，若時(shí)

12、間到了仍收不到任何確認(rèn)幀，則重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。但這會(huì)帶來(lái)重復(fù)幀問(wèn)題，解決的辦法就是給每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號(hào)。DATADATA送主機(jī)送主機(jī)簡(jiǎn)單的流量控制AB2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系103.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)時(shí)間DATA0DATA1送主機(jī)送主機(jī)ABACKACK(a)DATA0DATA0出錯(cuò)送主機(jī)ABNAKACK(b)重傳(c)DATA0DATA0丟失送主機(jī)ABACK重傳(d)DATA0DATA0送主機(jī)丟棄ABACK重傳丟失ACK2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系113.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)2、連續(xù)ARQ協(xié)議為了提高效率，就可采用連續(xù)ARQ的方式，即在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不

13、是停止等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果這時(shí)收到了接收端發(fā)來(lái)的確認(rèn)幀，那就還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA0DATA5DATA2DATA3DATA4DATA5送主機(jī)ACK0ACK1ACK2ACK3出錯(cuò)丟棄送主機(jī)AB2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系123.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)3、滑動(dòng)窗口協(xié)議在所有的滑動(dòng)窗口協(xié)議中，每一個(gè)要發(fā)出的幀都包含一個(gè)序列號(hào)，范圍是0到某個(gè)最大值。 任何時(shí)刻發(fā)送過(guò)程都保持著一組序列號(hào)，對(duì)應(yīng)于允許發(fā)送的幀。這些幀在發(fā)送窗口之內(nèi)。類(lèi)似地，接收過(guò)程也維持一個(gè)接收窗口，對(duì)應(yīng)于一組允許接收的幀。發(fā)送過(guò)程的窗口和接收過(guò)程的窗

14、口不需要有相同的窗口上限和下限，甚至不必具有相同的窗口大小。在某些協(xié)議中，窗口的大小是固定的，但在另外一些協(xié)議中，窗口可以根據(jù)幀的發(fā)送、接收而變大和縮小。 滑動(dòng)窗口的基本思想是：發(fā)送方要預(yù)約一個(gè)窗口，窗口尺寸（以W表示）值表示能進(jìn)入窗口的分組個(gè)數(shù)。例如，W=4，則表示發(fā)送方可有4個(gè)要發(fā)送的分組進(jìn)入窗口，進(jìn)入窗口的分組可一次連續(xù)發(fā)送。窗口是滑動(dòng)的，在發(fā)送出一個(gè)或多個(gè)分組獲得確認(rèn)后，窗口相應(yīng)滑動(dòng)，移出已獲得確認(rèn)的分組，移入下面新的待發(fā)分組。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系133.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 發(fā)送窗口中的序列號(hào)代表已經(jīng)發(fā)送了的但尚未確認(rèn)的分組。來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)新分組無(wú)論何時(shí)到達(dá)，都會(huì)給此分

15、組下一個(gè)最高的序列號(hào)，而且此窗口的上限加1，當(dāng)確認(rèn)到來(lái)，窗口的下限加1。用這種方法，窗口可維持一系列未確認(rèn)的分組。 如果窗口一旦達(dá)到最大值，發(fā)送過(guò)程的數(shù)據(jù)鏈路層必須強(qiáng)制關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)層的傳送，直到有一個(gè)緩沖區(qū)空閑出來(lái)為止。如圖3-11所示，W=4。圖3-11 發(fā)送方滑動(dòng)窗口2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系143.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 接收方對(duì)分組的確認(rèn)是逐個(gè)進(jìn)行的，但分組到達(dá)的順序可能是隨機(jī)的。接收方在4號(hào)分組先得到確認(rèn)，而3號(hào)分組尚未獲得確認(rèn)之前發(fā)送窗口是不能滑動(dòng)的。只有在3、4號(hào)分組都獲得確認(rèn)后才一起移出。這樣就可以保證按發(fā)送方的傳送順序傳輸所有的幀給接收方機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)層。 如設(shè)置W=1，則成了簡(jiǎn)

16、單的停頓協(xié)議，即每發(fā)送一個(gè)分組后需獲得對(duì)方確認(rèn)后才能發(fā)下一個(gè)分組，顯然這種方式信道利用率較低。 接收方滑動(dòng)窗口內(nèi)的分組表示允許接收的分組，移出窗口的分組為已確認(rèn)的分組。當(dāng)序列號(hào)等于窗口的下限的幀收到后，把它交給網(wǎng)絡(luò)層，產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)，且窗口整個(gè)向前移動(dòng)一個(gè)位置，移出后空缺的部分（序列號(hào)最大的部分）可移入新的允許接受的分組。不像發(fā)送方的窗口，接收方窗口總是保持初始時(shí)的大小。 滑動(dòng)窗口技術(shù)限制了信息流突發(fā)性的過(guò)量輸入，并對(duì)停頓協(xié)議作了改進(jìn)，提高了信道有效利用率。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系153.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)3.1.2 HDLC 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制 HDLC是一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它廣泛應(yīng)用

17、于X.25及許多其他網(wǎng)絡(luò)中。1、HDLC適用環(huán)境與數(shù)據(jù)傳輸方式HDLC可適用于鏈路的兩種基本配置，即非平衡配置和平衡配置。非平衡配置的特點(diǎn)是由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工作。平衡配置鏈路兩端都是復(fù)合站。HDLC有三種數(shù)據(jù)傳送模式。非平衡配置（1）正常響應(yīng)方式NRM；（2）異步響應(yīng)方式平衡配置：異步平衡方式ABM2、 HDLC的幀結(jié)構(gòu) HDLC是一種面向位的協(xié)議，而且使用位填充來(lái)保證數(shù)據(jù)的透明性。所有面向位的協(xié)議所使用的幀的結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議舉例圖3-12 面向位的協(xié)議的幀格式幀是用一標(biāo)志序列（01111110）來(lái)分隔的。在空閑的點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路上，標(biāo)志序列不斷地進(jìn)行傳輸。2022/8/

18、9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系163.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)（1）標(biāo)志字段F為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的幀同步問(wèn)題。長(zhǎng)度為8個(gè)比特位。如：01111110（2）地址字段A 占8位。（3）信息字段I一般信息字段長(zhǎng)度是8位的倍數(shù)。（4）幀檢驗(yàn)序列FCS。該字段占16位，其作用是進(jìn)行差錯(cuò)控制。（5）控制字段C共8位。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系173.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)控制字段有三種類(lèi)型的幀：信息幀，監(jiān)控幀和無(wú)序號(hào)幀。在圖3-13中給出了這三種幀的控制字段的內(nèi)容。協(xié)議使用了具有3位序列號(hào)的滑動(dòng)窗口。在任何時(shí)刻，最多可以有7幀待確認(rèn)。圖3-13 （a） 信息幀的控制字段 （b） 一個(gè)監(jiān)控幀的控制字段 （c） 一個(gè)無(wú)序

19、號(hào)幀的控制字段2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系183.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 在圖3-13（a）中， Seq（序號(hào)）字段是幀的序列號(hào)。 Next（下一個(gè)）字段是一個(gè)確認(rèn)，它不是正確接收到的最后一幀的序號(hào)，而是未收到的第一幀的序號(hào)（即下一個(gè)希望收到的幀）。 P/F位代表Poll/Final（查詢(xún)/最后）。 在計(jì)算機(jī)（或集中器）查詢(xún)一組終端時(shí)使用。 監(jiān)控幀的各種類(lèi)型是由Type（類(lèi)型）字段進(jìn)行區(qū)分的。 類(lèi)型0是用來(lái)指示希望收到下一個(gè)幀的一個(gè)確認(rèn)幀。 類(lèi)型1是否定性確認(rèn)幀。 類(lèi)型2是接收準(zhǔn)備尚未就緒。 類(lèi)型3是選擇性拒絕。它只要求指定的幀重傳。 幀的第3種類(lèi)型為無(wú)序號(hào)幀。它有時(shí)用于控制目的，但也可以在

20、不可靠非連接服務(wù)中用來(lái)攜帶數(shù)據(jù)。 控制幀就像數(shù)據(jù)幀一樣，可能丟失或損壞，因此它們也必須確認(rèn)。為此提供了一種特殊的控制幀用于此目的。這種特殊的控制幀稱(chēng)為無(wú)序號(hào)確認(rèn)UA（Unnumbered Acknowledgement） 。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系193.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)LAN(Local Area Network),是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量PC機(jī)及各種設(shè)備互連在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。社會(huì)對(duì)信息資源的廣泛需求及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及，促進(jìn)了局域網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了十分重要的地位。 2022/8/9汾陽(yáng)師范

21、信息技術(shù)系203.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)（1）網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍比較小 （2）高傳輸速率和低誤碼率 （3）局域網(wǎng)一般為一個(gè)單位所建，網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營(yíng)權(quán)和管理權(quán)屬于某個(gè)單位 （4）局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)側(cè)重點(diǎn)不完全一樣，局域網(wǎng)側(cè)重共享信息的處理，而廣域網(wǎng)一般側(cè)重共享位置準(zhǔn)確無(wú)誤及傳輸?shù)陌踩浴?在LAN和WAN之間的是城市區(qū)域網(wǎng)MAN(Metropolitan Area Network)簡(jiǎn)稱(chēng)城域網(wǎng)。MAN是一個(gè)覆蓋整個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)，但它使用LAN的技術(shù)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系213.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.1 局域網(wǎng)參考模型（或?qū)哟文Ｐ停?在ISO的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型（OSI/R

22、M）中，其下三層主要涉及的是通信功能。在這方面局域網(wǎng)有自身的特點(diǎn)。 首先，局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)以幀為單位傳輸； 其次，局域網(wǎng)內(nèi)一般不需要中間交換，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線(xiàn)形、星形和環(huán)形，故路徑選擇功能可大大簡(jiǎn)化，通常不設(shè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)層。 結(jié)合局域網(wǎng)自身特點(diǎn)，參考OSI/RM，IEEE 802提出了局域網(wǎng)的參考模型（LAN/RM），如圖3-27所示。圖3-27 LAN/RM與OSI/RM對(duì)比2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系223.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)圖3-27 LAN/RM與OSI/RM對(duì)比與OSI/RM相比，LAN/RM只相當(dāng)于OSI的最低兩層。物理層用來(lái)物理連接是必需的，數(shù)據(jù)鏈路層把數(shù)據(jù)構(gòu)成編址幀形式傳輸，

23、并實(shí)現(xiàn)幀的排序控制、差錯(cuò)控制及流量控制功能，使不可靠的鏈路成為可靠鏈路，因此也是必需的。由于局域網(wǎng)沒(méi)有路由問(wèn)題，任何兩點(diǎn)之間可用一條直線(xiàn)鏈路進(jìn)行傳輸，所以不需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系233.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由于局域網(wǎng)的種類(lèi)繁多，其介質(zhì)訪問(wèn)的方法也各不相同，為了使局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層不致過(guò)于復(fù)雜，LAN/RM將其劃分為兩個(gè)子層，即介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）子層和邏輯鏈路控制（LLC）子層。 與訪問(wèn)各種傳輸介質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題都放在MAC子層，當(dāng)介質(zhì)存取方法改變時(shí)，不致于影響其他較高層協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層中與介質(zhì)訪問(wèn)無(wú)關(guān)的部分都集中在LLC子層。 LAN/RM中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的

24、功能如下：1物理層 物理層提供在物理層實(shí)體間發(fā)送和接收比特的能力，一對(duì)物理層實(shí)體能確認(rèn)出兩個(gè)介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC子層實(shí)體間同等層比特單元的交換。物理層也要實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械、功能和規(guī)程四大特性的匹配。2數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層的功能分別由其LLC子層和MAC子層承擔(dān)。 LLC子層向高層提供一個(gè)或多個(gè)邏輯接口（具有發(fā)送幀和接收幀的功能）。還具有幀順序控制及流量控制等功能。LLC子層還包括某些網(wǎng)絡(luò)層功能，如數(shù)據(jù)報(bào)、虛電路控制和多路復(fù)用等，由于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)是按編址的幀傳送，沒(méi)有中間交換，因而不需要路由選擇。 MAC子層支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路功能，并為L(zhǎng)LC子層提供服務(wù)。支持CSMA/CD，令牌環(huán)、令牌總線(xiàn)等介質(zhì)訪問(wèn)

25、控制方式。它判斷哪一個(gè)設(shè)備具有享用介質(zhì)的權(quán)力以及介質(zhì)操作所需要的尋址。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系243.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.2 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列 在局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化中，IEEE起了很大的作用。許多IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)已成為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802委員會(huì)公布的標(biāo)準(zhǔn)有：1.802.1A：局域網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：綜述和體系結(jié)構(gòu)。2.802.1B：局域網(wǎng)絡(luò)的尋址、網(wǎng)絡(luò)互連及其管理。3.802.2：邏輯鏈路控制。4.802.3：CSMA/CD及100BaseX訪問(wèn)方法及物理層規(guī)范。5.802.4：令牌總線(xiàn)訪問(wèn)方法及物理層規(guī)范。6.802.5：令牌環(huán)訪問(wèn)方法及物理層規(guī)范。7.

26、802.6：城域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。8.802.7：寬帶局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。9.802.8：光纖局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。10.802.9：綜合話(huà)音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。11.802.10：可互操作的局域網(wǎng)絡(luò)的安全。12.802.11：無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。13.802.12：新型高速局域網(wǎng)絡(luò)（100VG-AnyLAN）標(biāo)準(zhǔn)。14.802.14: 基于有線(xiàn)電視的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在IEEE802.1802.6已成為ISO的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8802.18802.6。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系253.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式是一種方法，網(wǎng)絡(luò)站利用它使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通道，以便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)文。

27、 下列是用于局域網(wǎng)通信中最常用的訪問(wèn)方式。 1.查詢(xún)（Polling）； 2.令牌環(huán)（Token Ring）； 3.載波檢測(cè)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection, 簡(jiǎn)寫(xiě)為CSMA/CD）； 4.令牌總線(xiàn)（Token Bus）。(1) 查詢(xún) 在查詢(xún)方案中，用戶(hù)按照下列步驟取得對(duì)網(wǎng)絡(luò)通道的訪問(wèn)。1.中心結(jié)點(diǎn)有規(guī)律地查詢(xún)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)站，以獲悉它是否有報(bào)文要發(fā)送。2.每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)站有報(bào)文要發(fā)送，就清除通道，網(wǎng)絡(luò)站得到通道的專(zhuān)用權(quán)并發(fā)送報(bào)文。 這個(gè)方案最適用于有中心控制結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，如星形拓?fù)洹?022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系26

28、3.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式(2) 令牌環(huán) 在用于環(huán)形和總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的令牌傳遞方案中，令牌沿網(wǎng)絡(luò)通道傳送，有規(guī)律地經(jīng)過(guò)每個(gè)結(jié)點(diǎn)，令牌通常是一個(gè)8位的包。 以下是令牌傳遞過(guò)程的簡(jiǎn)述：1.當(dāng)有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時(shí)，它首先檢測(cè)令牌是否有空，如果有空，它奪取令牌并將其數(shù)據(jù)幀附在令牌上。2.當(dāng)攜帶數(shù)據(jù)幀的令牌繼續(xù)環(huán)行時(shí)，后面的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀。3.目的設(shè)備辨認(rèn)出此數(shù)據(jù)幀，接收它，并將一個(gè)收據(jù)信號(hào)附在令牌上，隨后令牌繼續(xù)環(huán)行。4.當(dāng)源設(shè)備收到收據(jù)信號(hào)后，它就解除令牌的忙狀態(tài)，于是令牌自由環(huán)行，過(guò)程又重新開(kāi)始。 圖3-28表示令牌在環(huán)上傳送過(guò)程。圖3-28 令牌環(huán)2022/

29、8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系273.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式圖3-28中（a）表示結(jié)點(diǎn)A要求獲得令牌發(fā)送數(shù)據(jù)；（b）表示結(jié)點(diǎn)A把數(shù)據(jù)送到環(huán)上，結(jié)點(diǎn)C開(kāi)始拷貝數(shù)據(jù)至自己的緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)進(jìn)行沿環(huán)傳輸；（c）表示數(shù)據(jù)回到結(jié)點(diǎn)A，它把數(shù)據(jù)從環(huán)上移去，再發(fā)出空閑令牌。 令牌環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)在于它提供的訪問(wèn)方式的可調(diào)整性和確定性，且各站具有同等訪問(wèn)環(huán)的權(quán)力，但也可以有優(yōu)先權(quán)操作和帶寬保護(hù)。適合使用光纖通信介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高速傳輸，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于分布控制應(yīng)用環(huán)境。 令牌環(huán)主要缺點(diǎn)是有較復(fù)雜的令牌維護(hù)要求。空閑令牌的丟失，將降低環(huán)路的利用率，令牌重復(fù)也會(huì)破壞網(wǎng)的正常運(yùn)行，故必須選一個(gè)工作站作為監(jiān)

30、控站。 如果監(jiān)控站失效，競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議將保證很快地選出另一站點(diǎn)作為監(jiān)控站（每個(gè)站點(diǎn)都具有成為監(jiān)控站的能力）。當(dāng)監(jiān)控站正常運(yùn)行時(shí)，它單獨(dú)負(fù)責(zé)判斷整個(gè)環(huán)的工作是否正確。 環(huán)網(wǎng)潛在的問(wèn)題是，一個(gè)結(jié)點(diǎn)連接出問(wèn)題都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)失效，可靠性差。另外，結(jié)點(diǎn)入環(huán)、退環(huán)都要暫停環(huán)網(wǎng)工作，靈活性差。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系283.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式(3) 載波檢測(cè)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD） CSMA/CD允許所有網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行同等訪問(wèn)，并無(wú)中央結(jié)點(diǎn)來(lái)控制通道的訪問(wèn)，也沒(méi)有令牌。這一方案用于總線(xiàn)拓?fù)渖陷^多。 下面是CSMA/CD的工作過(guò)程簡(jiǎn)述：1.要發(fā)送報(bào)文的結(jié)點(diǎn)

31、必須監(jiān)視通道以辨別何時(shí)通道是可用的（該時(shí)刻沒(méi)有其他網(wǎng)絡(luò)站在發(fā)送），這是載波檢測(cè)。2.當(dāng)結(jié)點(diǎn)檢測(cè)到通道有空時(shí)，它就發(fā)送報(bào)文，并以接收設(shè)備的地址進(jìn)行標(biāo)志。3.所有空閑的網(wǎng)絡(luò)站（未進(jìn)行傳輸?shù)恼荆├^續(xù)監(jiān)視通道報(bào)文。4.被標(biāo)記的結(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文，并返回一個(gè)確認(rèn)幀。5.當(dāng)發(fā)送通道檢測(cè)到?jīng)_突，它們就停止傳輸，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后重新發(fā)送。6.網(wǎng)絡(luò)站在通知用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)太忙之前，典型地重發(fā)16次。 由于傳輸線(xiàn)上不可避免的傳輸延遲，有可能多個(gè)站同時(shí)偵聽(tīng)到線(xiàn)上空閑并開(kāi)始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突，故每個(gè)工作站發(fā)送信息之后，還要繼續(xù)偵聽(tīng)線(xiàn)路，判定是否有其他站正與本站同時(shí)向傳輸線(xiàn)發(fā)送，一旦發(fā)現(xiàn)，便中止當(dāng)前發(fā)送，并向傳輸線(xiàn)發(fā)送一串阻塞信號(hào)

32、，讓傳輸線(xiàn)上其他各站均能感知沖突已經(jīng)發(fā)生，這就是“沖突檢測(cè)”。 發(fā)送沖突的信息必須重發(fā)。參與沖突的各站分別延遲不同時(shí)間（稱(chēng)為后退）后重新發(fā)送。為公平起見(jiàn)，各站后退一隨機(jī)時(shí)間周期再去搶占線(xiàn)路發(fā)送。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系293.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式 一般采用稱(chēng)作“二進(jìn)制指數(shù)后退算法”，確定后退時(shí)間周期。方法是：i次沖突后，等待時(shí)隙數(shù)就從02i-1中隨機(jī)選出。最小后退周期至少是一個(gè)時(shí)隙（一個(gè)時(shí)隙是信息在網(wǎng)上傳輸往返一次所需的時(shí)間）。如果沖突次數(shù)高，表明網(wǎng)絡(luò)繁忙，發(fā)送站應(yīng)增加后退時(shí)間，以降低再次產(chǎn)生沖突的可能性。 當(dāng)達(dá)到10次沖突后，隨機(jī)等待的最大時(shí)隙數(shù)就被

33、固定在1023。16次沖突后，控制器將不再動(dòng)作，并向計(jì)算機(jī)報(bào)告發(fā)送失敗。進(jìn)一步的恢復(fù)留待高層進(jìn)行。 圖3-29示出以太網(wǎng)采用CSMA/CD控制方式的發(fā)送流程，這種方式已列為IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。圖3-29 CSMA/CD發(fā)送過(guò)程 CSMA/CD的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、傳輸延遲小且成本低，但它不能適用實(shí)時(shí)控制的需要，傳輸效率不高，只能在負(fù)載不太重的局域網(wǎng)中使用。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系303.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式(4) 令牌總線(xiàn) 這種方式和CSMA/CD方式一樣，采用總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但不同的是網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個(gè)邏輯環(huán)。每個(gè)工作站在環(huán)中均有一

34、個(gè)指定邏輯位置，末站的后站就是首站（即首尾相連），每站都了解其先行站和后繼站的地址, 總線(xiàn)上各站的物理位置與邏輯位置無(wú)關(guān)，如圖3-30所示。圖3-30 令牌總線(xiàn)2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系313.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3 局域網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)方式 站點(diǎn)連到電纜上的實(shí)際順序并不重要。因?yàn)殡娎|是固有的廣播介質(zhì)，所以每個(gè)站點(diǎn)都可以收到所有的幀，但把不是發(fā)給它的幀丟掉。當(dāng)站點(diǎn)傳遞令牌時(shí)，只要向環(huán)上的邏輯鄰居發(fā)送一令牌幀，無(wú)需考慮該鄰居實(shí)際上位于電纜何處。 稱(chēng)為令牌的控制幀調(diào)整訪問(wèn)的權(quán)利。令牌幀包含目的地址，收到令牌的工作站在一段規(guī)定的時(shí)間內(nèi)被授予對(duì)介質(zhì)的控制權(quán)，因而該站可以發(fā)送一幀或多幀信息。

35、 這種方式要求一定的維護(hù)工作量。至少，應(yīng)完成以下幾種維護(hù)操作：1環(huán)的初始化；2加入環(huán)路；3退出環(huán)路；4恢復(fù)2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系324.2.2 介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 1帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多點(diǎn)訪問(wèn)法(CSMA/CD) CSMA/CD是英文Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection 的縮寫(xiě), 含有兩方面的內(nèi)容:即載波偵聽(tīng)（CSMA）和碰撞檢測(cè)（CD）。CSMA/CD訪問(wèn)控制方式主要用于總線(xiàn)形和樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基帶傳輸系統(tǒng)。信息傳輸是以“包”為單位，簡(jiǎn)稱(chēng)信包，發(fā)展為IEEE 802.3基帶CSMA/CD局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。 20

36、22/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系33CSMA/CD的設(shè)計(jì)思想 （1）偵聽(tīng)（監(jiān)聽(tīng)）總線(xiàn) 用來(lái)測(cè)試總線(xiàn)上有無(wú)其他工作站正在發(fā)送信息（也稱(chēng)為載波識(shí)別） （2）沖突檢測(cè)（碰撞檢測(cè)） 結(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)應(yīng)該進(jìn)行沖突檢測(cè)。沖突檢測(cè)的方法有兩種：比較法和編碼違例判決法。 任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)都要通過(guò)CSMA/CD方法去爭(zhēng)取總線(xiàn)使用權(quán)，從它準(zhǔn)備發(fā)送到成功發(fā)送的發(fā)送等待延遲時(shí)間是不確定的。因此人們將Ethernet所使用的CSMA/CD方法定義為一種隨機(jī)爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系34CSMA/CD方式的主要特點(diǎn) 原理比較簡(jiǎn)單，技術(shù)上較易實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中各工作站處于同等地位，不要集中

37、控制，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時(shí)效率較高。但這種方式不能提供優(yōu)先級(jí)控制，各結(jié)點(diǎn)爭(zhēng)用總線(xiàn)，不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)程控制所需要的確定延時(shí)和絕對(duì)可靠性的要求。此方式效率高，但當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，發(fā)送信息的等待時(shí)間較長(zhǎng)。為了克服以上特點(diǎn)，產(chǎn)生了CSMA/CD的改進(jìn)方式，如帶優(yōu)先權(quán)的CSMA/CD訪問(wèn)方式，帶回答包的CSMA/CD訪問(wèn)方式，避免沖突的CSMA/CD訪問(wèn)方式等。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系352令牌環(huán)訪問(wèn)控制法(Token Ring ) Token Ring是令牌通行環(huán)(Token Passing Ring)的簡(jiǎn)寫(xiě)。其主要技術(shù)指標(biāo)是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榄h(huán)形布局，基帶網(wǎng)，采用單個(gè)令牌（或雙令牌）的令牌傳遞方法。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的主

38、要特點(diǎn)是：只有一條環(huán)路，信息單向沿環(huán)流動(dòng)，無(wú)路徑選擇問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只有獲得令牌才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。因而，在令牌環(huán)網(wǎng)中不會(huì)發(fā)生沖突。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系36令牌環(huán)工作原理 （c）數(shù)據(jù)循環(huán)一周后，節(jié)點(diǎn)A將其收回 （d）產(chǎn)生新的令牌發(fā)送到環(huán)路中（a）節(jié)點(diǎn)A截獲令牌并準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù) （b）節(jié)點(diǎn)A將數(shù)據(jù)發(fā)送到節(jié)點(diǎn)C2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系37令牌環(huán)訪問(wèn)控制法的特點(diǎn) 令牌方式在輕負(fù)載時(shí)，由于發(fā)送信息之前必須等待令牌，加上規(guī)定由源站收回信息，大約有50%的環(huán)路在傳送無(wú)用信息，所以效率較低。然而在重負(fù)載環(huán)路中，令牌以“循環(huán)”方式工作，故效率較高，各站機(jī)會(huì)均等。令牌環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)在于它提供

39、的訪問(wèn)方式的可調(diào)整性，它可提供優(yōu)先權(quán)服務(wù)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。其主要缺點(diǎn)是需有令牌維護(hù)要求，避免令牌丟失或令牌重復(fù)，故這種方式控制電路較復(fù)雜。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系383令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制法(Token Bus) Token Bus是令牌通行總線(xiàn)(Token Passing Bus)的簡(jiǎn)寫(xiě)。這種方式主要用于總線(xiàn)型或樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。1976年美國(guó)Data Point公司研制成功的ARCnet(Attached Resource Computer)網(wǎng)絡(luò)，它綜合了令牌傳遞方式和總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，在物理總線(xiàn)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)令牌傳遞控制方法從而構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)路。此方式也是目前微機(jī)局域中的主流介質(zhì)訪問(wèn)控

40、制方式。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系39令牌總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系40令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制法的特點(diǎn) Token Bus方式的最大優(yōu)點(diǎn)是具有極好的吞吐能力，且吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的增高而增加并隨介質(zhì)的飽和而穩(wěn)定下來(lái)但并不下降；各工作站不需要檢測(cè)沖突，故信號(hào)電壓容許較大的動(dòng)態(tài)范圍，聯(lián)網(wǎng)距離較遠(yuǎn)；有一定實(shí)時(shí)性，在工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系414.3 以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng) 4.3.1 IEEE802.3與以太網(wǎng) 目前應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)局域網(wǎng)是以太網(wǎng)Ethernet。它是由美國(guó)施樂(lè)（Xerox）公司于1975年研制成功并獲得專(zhuān)利。此后，Xerox

41、公司與DEC公司、Intel公司合作，提出了Ethernet規(guī)范，成為第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)范，這個(gè)規(guī)范后來(lái)成為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系42Ethernet 典型的總線(xiàn)型局域網(wǎng)，其連接情況如圖所示，它的傳輸速率為10Mbps。Ethernet的核心技術(shù)是它的隨機(jī)爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，即帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方法。 以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法CSMA/CD的基本工作原理可以從MAC幀結(jié)構(gòu)、發(fā)送流程及接收流程三方面結(jié)合進(jìn)行討論 2022/8/

42、9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系431MAC幀結(jié)構(gòu) 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)如圖所示 前導(dǎo)碼：前導(dǎo)碼由7個(gè)字節(jié)的“10101010”比特串組成，其作用是使發(fā)送方和接收方同步。幀定界符：幀定界符包括一個(gè)字節(jié)，其位組合是10101011。其作用是標(biāo)志著一幀的開(kāi)始。目的地址：為發(fā)送幀的目的接收站地址，由2或6個(gè)字節(jié)（48位）組成，對(duì)10Mbps的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為6字節(jié)。如果目的地址是全1，目的站為網(wǎng)絡(luò)上的所有站，即為廣播地址。源地址：標(biāo)志發(fā)送站的地址，也由2或6個(gè)字節(jié)組成.。長(zhǎng)度：長(zhǎng)度字段由兩個(gè)字節(jié)組成，用來(lái)指示數(shù)據(jù)有多少個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)：真正在收發(fā)兩站之間要傳遞的數(shù)據(jù)塊。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)塊最多只能包括1500個(gè)字節(jié)，最少也不能少于4

43、6個(gè)字節(jié)，如果實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于46個(gè)字節(jié)，則必須加以填充。校驗(yàn)位：幀校驗(yàn)采用32位CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)范圍是目的地址、源地址、長(zhǎng)度及數(shù)據(jù)塊。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系442幀的發(fā)送流程 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系453幀的接收過(guò)程 在以太網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)要送數(shù)據(jù)需要通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)才能取得總線(xiàn)的使用權(quán)。不發(fā)送的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該一直處于接收狀態(tài)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收完一幀后。首先檢查幀長(zhǎng)度，如果幀長(zhǎng)度小于規(guī)定的最小長(zhǎng)度，說(shuō)明一定是發(fā)生沖突后廢棄的幀，接收節(jié)點(diǎn)丟棄已收到的幀，重新進(jìn)入等待接收狀態(tài)。如果幀長(zhǎng)度正常，則接收節(jié)點(diǎn)接著檢查幀的目的地址，如果目的地址是本節(jié)點(diǎn)地址，則接收該幀。如果目的地址不是本節(jié)點(diǎn)地址，則丟棄

44、該幀。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系464.3.2 交換式以太網(wǎng) 1共享式以太網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系47 帶雙卡服務(wù)器的共享式以太網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系48交換式以太網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系49共享式交換以太網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系504.4 虛擬局域網(wǎng) 4.4.1 虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念和作用 虛擬網(wǎng)絡(luò)(Virtual Network)的概念是由于工作組(Workgroup)的需要而產(chǎn)生，伴隨高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的。它將邏輯的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c物理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施相分離，將網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)按照工作性質(zhì)與需要?jiǎng)澐譃槿舾蓚€(gè)“邏輯工作組”，一個(gè)邏輯工作組就被

45、稱(chēng)為一個(gè)虛擬局域網(wǎng)(VLAN，Virtual LAN)。 在大型局域網(wǎng)和校園、企業(yè)網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，VLAN的規(guī)劃和劃分是網(wǎng)絡(luò)是否可以安全、方便地管理和運(yùn)行的重要保證條件。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系51劃分為不同VLAN的計(jì)算機(jī) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系524.4.2 虛擬局域網(wǎng)的劃分方法 1基于交換機(jī)端口的虛擬局域網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系532基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng) MAC地址是連接在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備網(wǎng)卡的物理地址.由于MAC地址屬于數(shù)據(jù)鏈路層，以此作為劃分VLAN的依據(jù)能很好地獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)層上的各種應(yīng)用。當(dāng)某一用戶(hù)節(jié)點(diǎn)從一物理網(wǎng)段移動(dòng)到虛擬網(wǎng)絡(luò)的其它物理網(wǎng)

46、段時(shí)，由于它的MAC地址不變，所以該節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)保持原來(lái)的VLAN成員的地位，對(duì)用戶(hù)端無(wú)需作任何改動(dòng)，真正做到了基于用戶(hù)的虛擬局域網(wǎng)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系543基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬局域網(wǎng) 基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬局域網(wǎng)也稱(chēng)為隱性標(biāo)志(ImplicitlyTagged)的方法，主要通過(guò)第3層的協(xié)議信息來(lái)區(qū)別不同的虛擬局域網(wǎng)。劃分的依據(jù)則主要是協(xié)議類(lèi)型或地址信息等，這非常有利于組成基于具體應(yīng)用或服務(wù)的虛擬局域網(wǎng)；同時(shí)，用戶(hù)成員可以隨意移動(dòng)工作站而無(wú)需重新配置網(wǎng)絡(luò)地址，這對(duì)于了TCPIP協(xié)議的用戶(hù)是特別有利的。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系554IP廣播組虛擬局域網(wǎng) 這種虛擬局域網(wǎng)的建立是動(dòng)

47、態(tài)的，它代表一組IP地址。由虛擬局域網(wǎng)中叫做代理的設(shè)備對(duì)虛擬局域網(wǎng)中的成員進(jìn)行管理。當(dāng)IP廣播包要送達(dá)多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，就動(dòng)態(tài)建立虛擬局域網(wǎng)代理；這個(gè)代理和多個(gè)IP節(jié)點(diǎn)組成IP廣播組虛擬局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)用廣播信息通知各IP站，表明網(wǎng)絡(luò)中存在IP廣播組，節(jié)點(diǎn)如果響應(yīng)信息，就可以加入IP廣播組，成為虛擬局域網(wǎng)中的一員，與虛擬局域網(wǎng)中的其他成員通信。IP廣播中的所有節(jié)點(diǎn)屬于同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，但它們只是特定時(shí)間段內(nèi)特定IP廣播組的成員。IP廣播組虛擬局域網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性提供了很高的靈活性，可以根據(jù)服務(wù)靈活地組建，而且它可以跨越路由器形成與廣域網(wǎng)的互連。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系564.4.3 虛擬網(wǎng)絡(luò)

48、的優(yōu)點(diǎn) 使用VLAN技術(shù)，通過(guò)合理地劃分VLAN來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)具有許多優(yōu)點(diǎn) 1控制網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴 2增加網(wǎng)絡(luò)的安全性 3提高了網(wǎng)絡(luò)的性能 4易于網(wǎng)絡(luò)管理 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系574.5 高速局域網(wǎng)技術(shù) 4.5.1 快速以太網(wǎng) 隨著通信技術(shù)的發(fā)展以及用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的增加，原有的10Mbps傳輸速率的LAN已難以滿(mǎn)足通信要求，為了提高網(wǎng)絡(luò)速率，加大網(wǎng)絡(luò)帶寬，出現(xiàn)了快速以太網(wǎng)，或者說(shuō)100M傳輸速率的以太網(wǎng)。 快速以太網(wǎng)有兩種，一種叫100Base-T，另一種是100VG-AnyLAN。下面分別加以介紹。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系581100Base-T 100Base-T是10

49、Base-T的擴(kuò)展，其物理布局如圖所示，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形。MAC層仍采用CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方式。100Base-T目前被IEEE定為正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其代號(hào)為IEEE802.3U 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系59100Base-T物理層規(guī)范 （1）100Base-Tx用于2對(duì)五類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）或2對(duì)一類(lèi)屏蔽雙絞線(xiàn)（STP） （2）100Base-T4用于4對(duì)三類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)UTP （3）100Base-FX用于2芯的多?；騿文９饫w 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系602. 100VG-AnyLAN 100VG-AnyLAN是一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，被IEEE公司正式確認(rèn)為IEEE

50、802.12標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)提供100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，支持100Base-T以太網(wǎng)及令牌環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 100VG-AnyLAN與100Base-T之間技術(shù)上最大的區(qū)別在于介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的不同。100Base-T采用了用于10Mbps以太網(wǎng)的CSMA/CD方式，而100VG-AnyLAN采用一種新的介質(zhì)訪問(wèn)方式請(qǐng)求優(yōu)先（demand priority）。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系61請(qǐng)求優(yōu)先（demand priority） 在這種方式中，集線(xiàn)器Hub擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)通信管理員的角色。集線(xiàn)器順序掃描每個(gè)端口，尋找要傳送的數(shù)據(jù)，這樣就消除了沖突。 對(duì)于每一個(gè)站點(diǎn)來(lái)講，當(dāng)有傳送請(qǐng)求時(shí)就向Hu

51、b提出請(qǐng)求，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑的時(shí)候，Hub將允許該站點(diǎn)進(jìn)行傳送；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)忙的時(shí)候，Hub便通知該站點(diǎn)等待發(fā)送。一旦網(wǎng)絡(luò)空閑，Hub首先處理具有高優(yōu)先權(quán)的請(qǐng)求，然后處理一般請(qǐng)求。一般請(qǐng)求等待到達(dá)一定時(shí)間后，便會(huì)升為高優(yōu)先權(quán)請(qǐng)求。這種方法避免了在基于競(jìng)爭(zhēng)的局域網(wǎng)中，負(fù)載重的站點(diǎn)占用大部分帶寬的問(wèn)題，而且在重負(fù)載情況下，網(wǎng)絡(luò)性能也不會(huì)受到較大影響。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系62100VG-AnyLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系63100VG-AnyLAN具有如下特點(diǎn) 請(qǐng)求優(yōu)先技術(shù)，對(duì)那些延時(shí)敏感的應(yīng)用，如多媒體、電視會(huì)議等，特別有效。 具有較好的帶寬利用率，信道上幾乎不存在沖突，

52、因此比較適合于重負(fù)載應(yīng)用。 可以在3類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)上傳輸，這就意味著，用戶(hù)不需要更換原來(lái)的雙較線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)從10Mpbs向100Mpbs的升級(jí)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系64 快速交換以太網(wǎng) 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系654.5.3 千兆以太網(wǎng) 千兆以太網(wǎng)使用原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)、幀長(zhǎng)及CSMA/CD協(xié)議，只是在低層將數(shù)據(jù)速率提高到了1Gbps。因此，它與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbps）及快速以太網(wǎng)（100Mbps）兼容。用戶(hù)能在保留原有操作系統(tǒng)、協(xié)議結(jié)構(gòu)、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)與工具的同時(shí)、通過(guò)簡(jiǎn)單的修改，使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)工作站廉價(jià)地升級(jí)到千兆位速率。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)

53、系661千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議 （1）1000BASE-SX。（2）1000BASE-LX。（3）1000BASE-CX。（4）1000BASE-T。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系672千兆以太網(wǎng)的MAC子層 MAC子層的主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝/御載、幀的尋址與識(shí)別,幀的接收與發(fā)送,鏈路的管理、幀的差錯(cuò)控制及MAC協(xié)議的維護(hù)。 千兆以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)相同，其最大幀長(zhǎng)為1518字節(jié)，最小幀長(zhǎng)為64字節(jié)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系68載波擴(kuò)展和數(shù)據(jù)報(bào)分組技術(shù) 為了確保最小幀長(zhǎng)為64字節(jié)，同時(shí)維持網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為100m，千兆以太網(wǎng)采用了載波擴(kuò)展和數(shù)據(jù)報(bào)分組兩種技術(shù)

54、。 載波擴(kuò)展技術(shù)用于半雙工的CSMA/CD方式，實(shí)現(xiàn)方法是對(duì)小于512字節(jié)的幀進(jìn)行載波擴(kuò)展，使這種幀所占用的時(shí)間等同與長(zhǎng)度為512字節(jié)的幀所占用的時(shí)間。 數(shù)據(jù)包分組技術(shù)允許站點(diǎn)每次發(fā)送多幀，而不是一次發(fā)送一幀。若多個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)幀短于512字節(jié)，僅其中的第一幀需要添加載波擴(kuò)展信號(hào)。一旦第一幀發(fā)送成功，則說(shuō)明發(fā)送信道已打通，其后續(xù)幀就可不加載波擴(kuò)展連續(xù)發(fā)送，只需幀間保持12字節(jié)的間期即可。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系693.千兆以太網(wǎng)的特點(diǎn) （1）簡(jiǎn)易性。（2）技術(shù)過(guò)渡的平滑性。（3）網(wǎng)絡(luò)可靠性。（4）可管理性和可維護(hù)性。（5）網(wǎng)絡(luò)成本降低。（6）支持新應(yīng)用與新數(shù)據(jù)類(lèi)型。2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系704.6 局域網(wǎng)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接口，它管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，如網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、大容量外設(shè)等，為用戶(hù)提供文件共享、打印共享等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及電子郵件、WWW等專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)。 2022/8/9汾陽(yáng)師范信息技術(shù)系714.6.1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的類(lèi)型 依處理信息的方式不同，局域網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程中的三種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型分別為：（1）基于服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又分為專(zhuān)用服務(wù)器結(jié)構(gòu)和客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)