介質(zhì)訪問子層課件

第四章介質(zhì)訪問子層信道分配問題多路訪問協(xié)議IEEE802標準和局域網(wǎng)局域網(wǎng)互連和網(wǎng)橋高速局域網(wǎng)計算機電纜兩種廣播式網(wǎng)絡(a)(b)計算機10Mb/s4Mb/s或16Mb/s1Mb=1000000bit第四章介質(zhì)訪問子層信道分配問題計算機電纜兩種廣播式網(wǎng)1廣播式網(wǎng)絡局域網(wǎng)大多采用廣播傳輸技術（共享信道）。廣播信道（broadcastchannel）或多路訪問信道（multiaccesschannel）或隨機訪問信道（randomaccesschannel）中，所有站點共享一個傳輸信道，任何時候只允許一個站點使用信道（向信道上發(fā)送數(shù)據(jù)）。若有兩個或多個站點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，則信號在信道上就會發(fā)生碰撞或沖突（collision），導致數(shù)據(jù)發(fā)送的失敗。廣播式網(wǎng)絡局域網(wǎng)大多采用廣播傳輸技術（共享信道）。2介質(zhì)訪問控制（MAC）解決沖突的辦法就是采用一套信道分配的策略來控制各個站點如何使用信道，即介質(zhì)（信道）訪問（使用）控制MAC（MediumAccessControl）。由于網(wǎng)絡中使用的傳輸介質(zhì)及拓撲結(jié)構的不同，使得介質(zhì)訪問控制的策略也不相同，因此在局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層底部特別設置一個介質(zhì)訪問控制子層來專門負責信道分配的問題。介質(zhì)訪問控制（MAC）解決沖突的辦法就是采用一套信道分配的策3§4.1信道分配問題信道分配策略可分為兩大類：靜態(tài)分配：如傳統(tǒng)的FDM和TDM，將頻帶或時間片固定地分配給各個站點。適用于站點數(shù)量少且固定的場所，控制簡單。動態(tài)分配：異步時分多路復用。分為兩種：隨機訪問（爭用，contention）：只要有數(shù)據(jù)，就可直接發(fā)送，發(fā)生沖突后再采取措施解決沖突。適用于負載輕的網(wǎng)絡，負載重時效率低?？刂圃L問：發(fā)送站點必須先獲得發(fā)送的權利，再發(fā)送數(shù)據(jù)，不會發(fā)生沖突。在負載重的網(wǎng)絡中可獲得很高的信道利用率。主要有輪轉(zhuǎn)（round-robin）和預約（reservation）兩種方式。§4.1信道分配問題信道分配策略可分為兩大類：4靜態(tài)分配靜態(tài)分配無法適應用戶數(shù)的動態(tài)變化。突發(fā)性通信造成信道的閑置，使利用率降低。平均時延： 設信道容量為C比特/秒，數(shù)據(jù)到達率為λ幀/秒，平均每幀長度服從指數(shù)概率密度函數(shù)分布1/μ比特/幀，則平均時延為：

1 T=————

μC-λ

若將單個信道分為N個獨立分布的FDM子信道，則平均時延為：

1 N TFDM=———————=————=NT

μ(C/N)-(λ/N) μC–λ

是單個信道時延的N倍。TDM也有類似問題。靜態(tài)分配靜態(tài)分配無法適應用戶數(shù)的動態(tài)變化。5動態(tài)分配模型一些假設：站模型：由N個獨立的站組成，每站在Δt時間內(nèi)生成新幀的概率為λΔt，λ為一常量。單通道假設：所有通信都通過單個信道進行。沖突假設：如果兩幀同時發(fā)送，產(chǎn)生沖突，所有的站都能檢測到?jīng)_突。除沖突外沒有其他錯誤。連續(xù)時間：幀能在任何時候開始發(fā)送。時隙：時間被分為離散的區(qū)間（時隙），幀總是在時隙開始的瞬間發(fā)送。載波偵聽：所有的站都能檢測到信道是否正在使用。非載波偵聽：各站在使用信道前不檢測信道是否空閑。動態(tài)分配模型一些假設：6§4.2多路訪問協(xié)議爭用協(xié)議一：ALOHA協(xié)議20世紀70年代，美國夏威夷大學的ALOHA網(wǎng)通過無線廣播信道將分散在各個島嶼上的遠程終端連接到本部的主機上，是最早采用爭用協(xié)議的網(wǎng)絡。有兩個版本：純ALOHA協(xié)議（PureALOHA）：時間是連續(xù)的，不需要時間同步。時隙ALOHA協(xié)議（SlottedALOHA）：時間是離散的，需要時間同步?！?.2多路訪問協(xié)議爭用協(xié)議一：ALOHA協(xié)議7純ALOHA協(xié)議每個站點只要有數(shù)據(jù)就可發(fā)送；通過監(jiān)聽信道來發(fā)現(xiàn)是否發(fā)生沖突；若沖突，則等待一段隨機時間，再重新發(fā)送。研究發(fā)現(xiàn)，各個幀的長度相同，就可獲得最大的吞吐量（單位時間內(nèi)能夠成功發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的平均數(shù)量）。純ALOHA協(xié)議每個站點只要有數(shù)據(jù)就可發(fā)送；通過監(jiān)聽信道來發(fā)8純ALOHA系統(tǒng)中的易損時間區(qū)在下圖中可以看出，在時間區(qū)t0~t0+2t內(nèi)，只要有除陰影幀外的其它數(shù)據(jù)幀開始發(fā)送，都會產(chǎn)生沖突，這個時間區(qū)（即2t，兩個幀時）稱為易損時間區(qū)（vulnerableperiod）。純ALOHA系統(tǒng)中的易損時間區(qū)在下圖中可以看出，在時間區(qū)t09純ALOHA信道的分析一個爭用系統(tǒng)一方面不斷生成新的數(shù)據(jù)幀發(fā)送，另一方面由于沖突造成老的數(shù)據(jù)幀的重發(fā)。若在一個幀時Tframe（frametime，一個數(shù)據(jù)幀占有的時間長度）內(nèi)平均有T個新幀生成，顯然，必須滿足0<T<1。再加上一些重發(fā)的老幀，該時間內(nèi)實際發(fā)送的幀的平均數(shù)為G。當負載很小時，幾乎不發(fā)生沖突，可認為S≈G。當負載增大而產(chǎn)生沖突時，G>S。在各種負荷下，設傳送成功的概率為P0，則存在S=GP0的關系，這里S即為吞吐量，G為網(wǎng)絡負載。在任一幀時內(nèi)生成k幀的概率服從泊松分布（Poissondistributed）：

Gk

e-G

Pr

[K]=—————

K!純ALOHA信道的分析一個爭用系統(tǒng)一方面不斷生成新的數(shù)據(jù)幀發(fā)10純ALOHA信道的效率生成0幀的概率=G0e-G/0!=e-G由于兩個幀時內(nèi)產(chǎn)生的幀數(shù)平均為2G，則在易損時間區(qū)內(nèi)只有一個數(shù)據(jù)幀（無任何其它幀產(chǎn)生）的概率為：P0=e

-2G代入S=G

P0可得：S=G

e

-2G當G=0.5時，可獲得最大的吞吐量Smax=1/2e≈18.4%純ALOHA信道的效率生成0幀的概率=G0e-G/011時隙ALOHA協(xié)議1972年提出了可將純ALOHA的利用率提高一倍的方法，即時隙ALOHA系統(tǒng)。將信道時間分為離散的時間片，每個時間片可以用來發(fā)送一個幀。一個站點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，必須等到下個時間片的開始才能發(fā)送。這種時間的同步是通過設置一個可定時發(fā)送時鐘信號的特殊站點來實現(xiàn)的。時隙ALOHA的易損時間區(qū)是純ALOHA的一半（即t，一個幀時），因此可得：S=Ge

-G當G=1時，可獲得最大的吞吐量Smax=1/e≈36.8%時隙ALOHA協(xié)議1972年提出了可將純ALOHA的利用率提12爭用協(xié)議二：CSMA協(xié)議載波偵聽多路訪問（CarrierSenseMultipleAccess）協(xié)議中，各站點不是隨意發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而是先要監(jiān)聽一下信道，根據(jù)信道的狀態(tài)來調(diào)整自己的動作，只有發(fā)現(xiàn)信道空閑后才可發(fā)送數(shù)據(jù)。即“講前先聽”可大大減少沖突，獲得遠大于1/e的利用率，廣泛應用于LAN中。常見的四種CSMA協(xié)議：1-堅持式CSMA（1-persistentCSMA）非堅持式CSMA（non-persistent）p-堅持式CSMA（p-persistentCSMA）帶有沖突檢測的CSMA（CSMAwithCollisionDetection）爭用協(xié)議二：CSMA協(xié)議載波偵聽多路訪問（CarrierS131-堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就堅持監(jiān)聽，一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1）。若發(fā)生沖突，就等待一隨機時間，再重新開始監(jiān)聽信道。兩種發(fā)生沖突的可能：信號傳輸?shù)难舆t造成的沖突。多個站點在監(jiān)聽到信道空閑時，同時發(fā)送。此協(xié)議的性能高于ALOHA協(xié)議。1-堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信14非堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就隨機等待一段時間后再開始監(jiān)聽信道（非堅持）；一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。延遲增大。非堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道15p-堅持式CSMA用于時隙信道。當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙則等到下個時間片再開始監(jiān)聽信道；若信道空閑便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，而以概率q=1-p推遲到下個時間片再重復上述過程，直到數(shù)據(jù)被發(fā)送。概率p的目的就是試圖降低1-堅持式協(xié)議中多個站點同時發(fā)送而造成沖突的概率。采用堅持監(jiān)聽是試圖克服非堅持式協(xié)議中造成的時間延遲。p的選擇直接關系到協(xié)議的性能。p-堅持式CSMA用于時隙信道。當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先16各種隨機訪問協(xié)議的信道利用率與負載的關系圖各種隨機訪問協(xié)議的信道利用率與負載的關系圖17CSMA/CDCS協(xié)議的“講前先聽”對ALOHA系統(tǒng)進行了有效的改進，但在發(fā)送過程中若發(fā)生沖突，仍要將剩余的無效數(shù)據(jù)發(fā)送完，既浪費了時間又浪費了帶寬。CD協(xié)議的“邊講邊聽”可對CSMA作進一步改進。發(fā)送過程中，仍然監(jiān)聽信道，通過檢測回復信號的能量或脈沖寬度并將之與發(fā)送的信號作比較，就可判斷是否發(fā)生沖突。一旦發(fā)生沖突，立即取消發(fā)送，等待一隨機時間后再重新嘗試發(fā)送。CSMA/CD有三種狀態(tài)：競爭、傳輸和空閑周期。CSMA/CDCS協(xié)議的“講前先聽”對ALOHA系統(tǒng)進行了有18CSMA/CD協(xié)議中的競爭時間片競爭時間片（contentionslot）的長度為信道最大傳輸延遲（propagationdelay）的2倍（即2τ，圖中為2Tprop）。表示一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)后，最多需經(jīng)2τ的時間才能確認是否“抓住”（seized）了電纜。例如，對于1公里長 的同軸電纜，τ約 為5μs，則其競爭時 間片為2τ，即10μs。CSMA/CD協(xié)議中的競爭時間片競爭時間片（contenti19競爭時間片的理解競爭時間片也叫沖突檢測時間。使用特殊的編碼用于沖突檢測。幀的最小長度？較大的τ（長的信道）和短幀對沖突檢測的影響。競爭時間片的理解競爭時間片也叫沖突檢測時間。20無沖突（collision-free）協(xié)議顧名思義無沖突協(xié)議就是不會產(chǎn)生沖突的協(xié)議。兩種無沖突協(xié)議：位圖（bit-map）協(xié)議也叫比特映像協(xié)議二進制倒計數(shù)（binarycountdown）協(xié)議也叫二進制地址相加協(xié)議無沖突（collision-free）協(xié)議顧名思義無沖突協(xié)議21位圖協(xié)議假設有N個站點（編號為0~N-1），下圖中N=8。將信道時間劃分成一系列交替的預約周期（位圖）和數(shù)據(jù)傳輸周期：一個預約周期由N個1比特的競爭時隙組成，每個時隙對應一個站點。任何一個站點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，必須在它的競爭時隙期間發(fā)送“1”進行預約。預約周期結(jié)束后，預約過的站點按編號順序進行發(fā)送，永不沖突。最后一站點發(fā)完數(shù)據(jù)后，開始新一輪的預約周期。位圖協(xié)議假設有N個站點（編號為0~N-1），下圖中N=822位圖協(xié)議的性能低負荷時，數(shù)據(jù)發(fā)送少，基本重復預約周期。對于低編號的站點，平均需等待N/2時隙（本次預約周期）外加N時隙（下一輪預約周期），共1.5N時隙后才可發(fā)送。對于高編號的站點，平均只需等待N/2時隙（本次預約周期）就可發(fā)送。因此，所有站點平均等待時間為N個時隙。則低負荷下的效率為d/(N+d)，其中d為一個數(shù)據(jù)幀的比特量。高負荷時，基本上N比特競爭時隙按比例平均分配給N幀數(shù)據(jù)，即每幀需要一比特的額外開銷，則效率為d/(d+1)。位圖協(xié)議的性能低負荷時，數(shù)據(jù)發(fā)送少，基本重復預約周期。23位圖協(xié)議的改進小時隙輪換優(yōu)先權協(xié)議：對位圖協(xié)議稍加改進，一個站點在預約后可立即發(fā)送，發(fā)送后緊接著又進入預約周期，由后繼站點進行預約發(fā)送。改善了位圖協(xié)議在低負荷下的效率，每個站點的平均等待時間都為N/2個時隙。01234567012345671113171115位圖協(xié)議的改進小時隙輪換優(yōu)先權協(xié)議：對位圖協(xié)議稍加改進，一個24二進制倒計數(shù)協(xié)議每個站點的地址用等長的二進制數(shù)表示。每個要發(fā)送數(shù)據(jù)的站點先廣播發(fā)送它們的二進制地址（按高位到低位的順序）。這些地址在信道上被按位相加（邏輯或）。各站點在發(fā)送 地址時監(jiān)聽信道，當 發(fā)現(xiàn)自己地址中的某 個“0”在信道上變?yōu)?“1”時，即退出競爭。 最后參與競爭的地址 最高的站點獲得發(fā)送 權。發(fā)送結(jié)束后，重 新進入下一輪競爭。二進制倒計數(shù)協(xié)議每個站點的地址用等長的二進制數(shù)表示。每個要發(fā)25二進制倒計數(shù)協(xié)議的效率及改進對共有N個站點的系統(tǒng)中，地址長度為ceil(log2N)，每個站點為獲得信道所需的額外開銷也就是ceil(log2N)

，則其協(xié)議效率應為d/(d+ceil(log2N))。將幀的第一個字段改為地址字段，則協(xié)議效率可達100%。顯然，各站點具有不同的優(yōu)先級，地址越高，優(yōu)先級也越高。為了公平，采用一種虛擬站編號并輪換優(yōu)先級的改進方案，編號可變，發(fā)送完數(shù)據(jù)的站點將其地址編號降到最低0，其它編號低于該站點的站點編號都加1。二進制倒計數(shù)協(xié)議的效率及改進對共有N個站點的系統(tǒng)中，地址長度26有限爭用（limited-contention）協(xié)議爭用協(xié)議在輕負荷時延遲特性好，但重負荷時信道效率低；而無沖突協(xié)議在輕負荷時延遲特性差，但重負荷時信道效率高。將爭用協(xié)議和無沖突協(xié)議結(jié)合起來，在輕負荷時使用爭用策略，而在重負荷時使用無沖突策略，即有限爭用協(xié)議。有限爭用（limited-contention）協(xié)議爭用協(xié)議27對稱（symmetric）式爭用的分析在對稱的爭用協(xié)議中，每個站點都以相同的概率p竟爭使用信道，假設共有k個站點參與信道竟爭，則在一競爭時隙內(nèi)一個站點獲取信道的成功概率為kp(1-p)k-1，通過對p的微分可得最優(yōu)值p=1/k，即

Pr[最優(yōu)p的成功率]=[(k-1)/k]k-1

當k增大時，競爭成功概率Pr急劇下降，當k=5時接近其極限1/e。對稱（symmetric）式爭用的分析在對稱的爭用協(xié)議中，每28非對稱（asymmetric）爭用方式只要減少參與競爭的站點數(shù)，就可增加每一競爭時隙內(nèi)站點獲取信道的概率。有限爭用協(xié)議的指導思想：根據(jù)網(wǎng)絡的負荷情況，對所有的站點進行動態(tài)分組（負荷輕時，每組中的站點數(shù)多一些；負荷重時，站點數(shù)就少一點），每個競爭時隙內(nèi)只允許某個組中的站點進行競爭。非對稱（asymmetric）爭用方式只要減少參與競爭的站點29自適應步進樹協(xié)議自適應步進樹（adaptivetreewalk）協(xié)議是有限爭用協(xié)議的一個典型例子。把所有站點看作是一棵二叉樹的樹葉，樹中的其它節(jié)點作為不同的組別。自頂開始采用深度優(yōu)先搜索方式，將競爭時隙順序地分配給不同的組別。若發(fā)生沖突，則對其左子樹和右子樹繼續(xù)搜索，直到?jīng)]有站點發(fā)送或某個站點競爭獲得成功。自適應步進樹協(xié)議自適應步進樹（adaptivetreew30自適應步進樹協(xié)議示例站點C、D和G有數(shù)據(jù)發(fā)送：時隙0：組1中碰撞，移到組2。時隙1：組2中碰撞，移到組4。時隙2：組4中無站點發(fā)送，移到組5。時隙3：組5中碰撞，移到C。時隙4：C競爭成功，移到D。時隙5：D競爭成功，移到組3。時隙6：組3中無沖突，G競爭成功。自適應步進樹協(xié)議示例站點C、D和G有數(shù)據(jù)發(fā)送：31自適應步進樹協(xié)議的改進負荷越重，初次搜索的層次就應該越低。假設通過實時監(jiān)視網(wǎng)絡流量可較準確地估算出有q個站點準備發(fā)送數(shù)據(jù)，則可推算出應從第log2q層開始搜索。其它的優(yōu)化?？紤]站點G和H要發(fā)送數(shù)據(jù)：常規(guī)需7個時隙：1、2、3、6、7、G、H。采用log2q層開始搜索需6個時隙：2、3、6、7、G、H。更優(yōu)化方法只需4個時隙：2、6、G、H。自適應步進樹協(xié)議的改進負荷越重，初次搜索的層次就應該越低。假32波分多路訪問協(xié)議光纖網(wǎng)中一種無源星形連接波分多路訪問協(xié)議光纖網(wǎng)中一種無源星形連接33波分多路訪問協(xié)議每個站點都有2個發(fā)送端和2個接收端：一個波長固定不變的接收端，用來偵聽本站點的控制信道。一個波長可調(diào)的發(fā)送端，用于向其他站點的控制信道發(fā)送幀。一個波長固定不變的發(fā)送端，用于輸出數(shù)據(jù)。一個波長可調(diào)的接收端，用來選擇要偵聽的數(shù)據(jù)發(fā)送端波分多路訪問協(xié)議每個站點都有2個發(fā)送端和2個接收端：34波分多路訪問協(xié)議每個站點分配2個信道：控制信道（窄），輸出數(shù)據(jù)幀信道（寬）波分多路訪問協(xié)議每個站點分配2個信道：控制信道（窄），輸出數(shù)35無線局域網(wǎng)（WirelessLAN）協(xié)議WLAN中通過有線介質(zhì)將一些基站（basestation）連接起來，每個基站通過微波或紅外信號與移動的計算機進行通信，一個基站同時只能與一臺計算機通信。WLAN最基本使用CSMA協(xié)議，但由于各個站點發(fā)出的信號范圍有限（不像有線網(wǎng)絡中一個站點發(fā)出的信號可到達所有的站點），因此會造成：隱藏站點問題（hiddenstationproblem）：圖(a)中，A向B發(fā)送時，由于C聽不到誤以為可發(fā)送數(shù)據(jù)，造成B接收失敗。暴露站點問題（exposedstationproblem）：圖(b)中，B向A發(fā)送時，C聽到信道忙誤認為它不能向D發(fā)送數(shù)據(jù)，實際上并不影響A和D兩站的接收。無線局域網(wǎng)（WirelessLAN）協(xié)議WLAN中通過有線36MultipleAccesswithCollisionAvoidanceMACA（帶沖突避免的多路訪問協(xié)議）是WLAN采用的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，其相應的國際標準為IEEE802.11。發(fā)送方先激發(fā)（RTS）接收方發(fā)送一個短幀（CTS），使接收方周圍的站點不會在即將到來的數(shù)據(jù)幀期間發(fā)送數(shù)據(jù)而導致沖突（避免沖突）。當多個站點同時向一個站點激發(fā)時仍會發(fā)生沖突，在預定時間內(nèi)沒有收到CTS的發(fā)送方采用二進制指數(shù)退避算法，在等待一隨機時間后再次重試。MultipleAccesswithCollision37MACAA首先向B發(fā)送一包含后繼數(shù)據(jù)幀長度的RTS短幀（30字節(jié)）。B回復一個也包含數(shù)據(jù)幀長度（從RTS中得到）的CTS短幀。A一旦收到CTS，就開始發(fā)送數(shù)據(jù)。偵聽到RTS的其它站點均向A關閉，并保持足夠長的沉默時間使A可無沖突地收到CTS。偵聽到CTS的其它站點均向B關閉，并在后繼數(shù)據(jù)到來期間（從CTS中可知）保持沉默。C位于A范圍內(nèi)，B范圍外：聽不到CTS，可隨意地在A發(fā)送數(shù)據(jù)幀時發(fā)送自己的幀。D和E都位于B范圍內(nèi)：聽到CTS后，關閉所有的發(fā)送，直到A到B的幀被認為發(fā)送完畢。MACAA首先向B發(fā)送一包含后繼數(shù)據(jù)幀長度的RTS短幀（3038§4.3IEEE802標準與局域網(wǎng)IEEE于1980年2月成立了一個局域網(wǎng)標準化委員會，叫作802委員會，專門從事局域網(wǎng)標準的制定，其制定的一系列標準稱作IEEE802標準。IEEE802標準被ANSI接收為美國國家標準，于1984年3月被ISO采納作為局域網(wǎng)的國際標準，稱為ISO8802標準?！?.3IEEE802標準與局域網(wǎng)IEEE于1980年39OSI參考模型和802工程模型的關系從OSI參考模型的角度來看，IEEE802標準主要涉及物理層和數(shù)據(jù)鏈路層及網(wǎng)絡層的一部分，其中數(shù)據(jù)鏈路層被分為介質(zhì)訪問控制（MAC）子層和邏輯鏈路控制（LLC，LogicalLinkControl）子層。物理層和介質(zhì)訪問控制子層：局域網(wǎng)可采用多種傳輸介質(zhì)和拓撲結(jié)構，相應需要多種不同的介質(zhì)訪問控制方式。邏輯鏈路控制子層：完成通常意義下的數(shù)據(jù)鏈路層的功能，使網(wǎng)絡的上層可完全獨立于各種不同的物理底層。網(wǎng)際（network）層：由于局域網(wǎng)基本使用廣播信道，各節(jié)點之間無需路有選擇。但當涉及多個局域網(wǎng)互連時，就必須設置一網(wǎng)際層來實現(xiàn)路由選擇的問題，相當于網(wǎng)絡層的一個子層。OSI參考模型和802工程模型的關系從OSI參考模型的角度來40NetworkLayerDataLinkLayerPhysicalLayerNetworkLLCMACPhysicalOSI參考模型802工程模型NetworkLayerNetworkOSI參考模型80241IEEE802標準系列IEEE802.1A：概述及網(wǎng)絡體系結(jié)構IEEE802.1B：尋址、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)際互聯(lián)IEEE802.2：邏輯鏈路控制協(xié)議IEEE802.3：CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法和物理層技術規(guī)范（以太網(wǎng)）IEEE802.4：令牌總線介質(zhì)訪問控制方法和物理層技術規(guī)范IEEE802.5：令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法和物理層技術規(guī)范IEEE802.6：DQDB介質(zhì)訪問控制方法和物理層技術規(guī)范（MAN）IEEE802.7：寬帶LAN（時分劍橋環(huán)網(wǎng)）IEEE802.8：光纖局域網(wǎng)（FDDI）IEEE802.9：綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)（ISDN）IEEE802.10：可互操作的局域網(wǎng)的安全機制（VirtualLAN）IEEE802.11：CSMA/CA（WLAN）IEEE802.12：優(yōu)先級請求訪問局域網(wǎng)（100VoiceGrade-AnyLAN）IEEE802.14：有線電視網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸IEEE802.15：WPAN（WirelessPersonalAreaNetworks）IEEE802.16：Broadbandwireless（WirelessMAN）IEEE802.17：堅固型分組環(huán)（RPR，ResilientPacketRing）IEEE802.18：RadioRegulatoryTAG（TechnicalAdvisoryGroup）IEEE802.19：CoexistenceTechnicalAdvisoryGroupIEEE802標準系列IEEE802.1A：概述及網(wǎng)絡體42IEEE802標準系列圖示802.3MAC802.3物理層802.4MAC802.4物理層802.5MAC802.5物理層802.6MAC802.6物理層802.2LLC802.1A概述及體系結(jié)構802.1B尋址、管理802.1B網(wǎng)際互聯(lián)物理層鏈路層網(wǎng)際層IEEE802標準系列圖示802.3MAC802.4M43從以太網(wǎng)到IEEE802.31976年，Xerox公司建成世界上第一個CSMA/CD局域網(wǎng)（2.94Mbps），在一公里長的粗同軸電纜上連接了100多個個人工作站，此系統(tǒng)被稱作以太網(wǎng)（Ethernet）。以太網(wǎng)的成功促使Xerox、DEC和Intel聯(lián)合開發(fā)該產(chǎn)品，并制定了一個10Mbps的以太網(wǎng)標準。IEEE802.3標準正是建立在此標準之上。IEEE802.3和以太網(wǎng)的區(qū)別：IEEE802.3描述了運行在各種介質(zhì)上的從1Mbps~10Mbps的整個1-堅持式CSMA/CD系統(tǒng)的家族。兩者幀的頭部字段定義也有所不同。從以太網(wǎng)到IEEE802.31976年，Xerox公司建成44IEEE802.3標準的協(xié)議IEEE802.3標準采用1-堅持式CSMA/CD協(xié)議：當站點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，先監(jiān)聽信道，若信道忙就堅持監(jiān)聽直到信道空閑，一旦信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時仍繼續(xù)監(jiān)聽信道，若發(fā)生沖突就終止數(shù)據(jù)發(fā)送（實際上會再發(fā)送4到6個字節(jié)的干擾串（jam），以便加強沖突，使所有站點都能盡早發(fā)現(xiàn)沖突，退出數(shù)據(jù)發(fā)送，這叫作沖突強化措施（collisionconsensusenforcement）），等待一隨機時間后，再重新嘗試發(fā)送。IEEE802.3標準的協(xié)議IEEE802.3標準采用145IEEE802.3的四種介質(zhì)規(guī)范按歷史的發(fā)展順序依次為：10Base5（粗纜以太網(wǎng)）10Base2（細纜以太網(wǎng)）10Base-T（雙絞線以太網(wǎng)）10Base-F（光纖以太網(wǎng)）含義：“10”：速率為10Mbps“Base”：基帶信號傳輸“5”：單段的最大長度為5個100米“2”：單段的最大長度為2個100米，實際為600英尺，約182.88米“T”：Twistedpair，使用雙絞線介質(zhì)“F”：Fiberoptics使用光纖介質(zhì)IEEE802.3的四種介質(zhì)規(guī)范按歷史的發(fā)展順序依次為：4610Base5和10Base2所有站點都連接共享一條同軸電纜總線。10Base5使用粗纜收發(fā)器連接介質(zhì)，通過收發(fā)器電纜（AUI電纜）將粗纜收發(fā)器和網(wǎng)卡相連。收發(fā)器電纜采用STP（發(fā)送數(shù)據(jù)一對，接收數(shù)據(jù)一對，碰撞信號傳輸一對，+15電源和地一對，外加一根屏蔽的保護地），最大長度不能超過50米。10Base2使用T型頭及BNC連接器來連接介質(zhì)和網(wǎng)卡。其收發(fā)器不再單獨在外，直接集成在網(wǎng)卡上。925m50.53020010505細同軸電纜10Base22.5km52.5100500105010粗同軸電纜10Base5最長距離最大段數(shù)節(jié)點間距最小值(m)每段最大節(jié)點數(shù)單段最大長度(m)速率(Mbps)阻抗()直徑(mm)介質(zhì)組網(wǎng)方式10Base5和10Base2所有站點都連接共享一條同軸電纜47各種組網(wǎng)技術的連接各種組網(wǎng)技術的連接48介質(zhì)訪問子層課件4910Base-T和10Base-F10Base-T：所有站點都通過獨立的雙絞線連接到一個中央集線器（HUB）的各個接口上。集線器內(nèi)部電路將所有的接口都連接在一起，構成共享信道。雙絞線的連接使用標準的RJ45連接器，最大長度不超過100米。雙絞線中只使用其中的兩對，一對用于數(shù)據(jù)發(fā)送（1和2腳分別為TxD+和TxD-），另一對用于數(shù)據(jù)接收（3和6腳分別為RxD+和RxD-）。HUB可以用各種線纜進行級聯(lián)，以便實現(xiàn)更長距離的連接。10Base-T為星型拓撲結(jié)構，符合結(jié)構化設計，是以太網(wǎng)中最常用的組網(wǎng)技術。10Base-F使用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有極好的抗干擾能力，距離可達2公里，適用于室外樓宇之間的連接。10Base-T和10Base-F10Base-T：50曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼（Manchesterencoding）和差分曼徹斯特編碼（differentialManchesterencoding）都為自同步歸零碼。曼徹斯特編碼屬絕對相位編碼，而差分曼徹斯特編碼屬相對相位編碼。所有的802.3系統(tǒng)都采用曼徹斯特編碼，實現(xiàn)比較簡單。其信號的高電平為+0.85V，低電平為-0.85V。由于在每個1/2位周期處都會發(fā)生跳變，不僅可提供用于同步的時鐘信號（但編碼效率降低），也為信道偵聽提供了可能。曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼（Manchesterencodi51802.3MAC幀的結(jié)構前導碼：7個字節(jié)（10101010），用于收發(fā)雙方的時鐘同步。幀起始定界符：1個字節(jié)（10101011），標志幀的開始。目的地址和源地址：可為2或6個字節(jié)，但10Mbps的基帶系統(tǒng)只用6字節(jié)地址。目的地址可分為：單地址：最高比特位為“0”，用于單播（unicast）。組地址：最高比特位為“1”，用于組播（multicast）。廣播地址：全“1”，用于廣播（broadcast）。 通過次高位的不同來區(qū)分全局地址和局部地址：局部地址：次高位為“1”，由網(wǎng)絡管理員指定，只用于本網(wǎng)中。全局地址：次高位為“0”，由IEEE統(tǒng)一分配，保證在世界上的唯一性。共有248-2≈71013（70萬億個）。802.3MAC幀的結(jié)構前導碼：7個字節(jié)（10101010）52長度字段：2個字節(jié)（0~1500），用于指明數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)域：0~1500個字節(jié)，用于存放被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（LLCPDU）。填充域：0~46個字節(jié)，802.3規(guī)定有效幀從目的地址到校驗和字段的最短長度為64字節(jié)（固定部分為18字節(jié)），當數(shù)據(jù)域長度小于46個字節(jié)時，就使用本字段的填充來滿足最短幀的要求。校驗和：4個字節(jié)，使用32位CRC校驗，

G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x5+x4+x2+x+1長度字段：2個字節(jié)（0~1500），用于指明數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)。53802.3MAC最短幀的限制對最短幀的限制主要有兩個原因：區(qū)分出有效幀和碎片幀（由于沖突而中斷發(fā)送的殘缺幀，長度短）。更為重要的原因是短幀可能會造成沖突檢測失敗。競爭時間片2τ=2*(總的DTE延遲+總的Repeater延遲+總的MAU延遲+傳輸延遲)，決定了半雙工CSMA/CD系統(tǒng)（共享信道）中的最大沖突域（collisiondomain）直徑。802.3MAC最短幀的限制對最短幀的限制主要有兩個原因：54802.3基帶系統(tǒng)在2.5公里長（包含4個中繼器）的信道上的2τ為51.2μs。對于10Mbps的速率來說， 幀長=51.2μs10Mbps=512bit=64Byte隨著網(wǎng)絡速度的提高，相應地必須增大最短幀的長度或縮小電纜的最大長度：對于100Mbps：512位時間（bit-time）的2τ為5.12μs，則網(wǎng)絡跨度（span）約為250米（基于雙絞線，包含2個II類中繼器）。對于1000Mbps：512位時間的2τ為0.512μs，則網(wǎng)絡跨度為25米（640字節(jié)，250米）。實際的千兆以太網(wǎng)通過一種載波擴展的機制延長一個幀信號在半雙工系統(tǒng)上的活動時間（在幀后使用擴展位讓幀信號最少在系統(tǒng)上停留512個字節(jié)，即4096位時間），因此其競爭時間片為4.096μs，相應的網(wǎng)絡直徑達到200米（使用一個中繼器）。但大大地降低了信道的效率。802.3基帶系統(tǒng)在2.5公里長（包含4個中繼器）的信道上的55二進制指數(shù)退避算法沖突發(fā)生后隨機等待時間的產(chǎn)生遵循二進制指數(shù)退避算法（binaryexponentiationbackoffalgorithm），它可以將等待的時間動態(tài)地與試圖發(fā)送的站點數(shù)相匹配，具體為：以競爭時隙（2τ）作為基本的等待時間單位，在i次沖突后，等待的時隙數(shù)為0~2i-1中的隨機之一。達到10次沖突后，隨機等待的最大時隙數(shù)就被固定在1023（210-1）。16次沖突后，宣布發(fā)送失敗，進一步的恢復留待高層進行。二進制指數(shù)退避算法沖突發(fā)生后隨機等待時間的產(chǎn)生遵循二進制指數(shù)56回答以太網(wǎng)（acknowledgingethernet）以太網(wǎng)采用正向應答方式。收到正確幀就返回一個肯定確認；收到錯誤幀，不作確認。各種類型的幀（包括數(shù)據(jù)幀、確認幀等）都要參加發(fā)送競爭，這種網(wǎng)絡稱為原型網(wǎng)。確認幀（短幀）發(fā)生沖突會大大降低網(wǎng)絡效率。為了使確認幀能快速正確地發(fā)送，在每次數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功后，將第一個競爭時隙（基本等待時間，BWT，BasicWaitTime）留給目的站點，用作確認幀無沖突傳輸，這種方式叫作回答以太網(wǎng)?；卮鹨蕴W(wǎng)（acknowledgingethernet）以57802.3MAC子層的功能802.3MAC子層除了要完成介質(zhì)訪問管理（包括介質(zhì)分配和沖突解決）的功能外，另外還要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的封裝與解封，包括組幀、尋址和錯誤檢測。發(fā)送數(shù)據(jù)封裝接收數(shù)據(jù)解封發(fā)送介質(zhì)訪問管理發(fā)送數(shù)據(jù)編碼接收數(shù)據(jù)解碼接收介質(zhì)訪問管理LLC子層MAC子層物理層802.3MAC子層的功能802.3MAC子層除了要完成58交換式（switched）以太網(wǎng)網(wǎng)絡交換機（switch）源自于多端口網(wǎng)橋（bridge），采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式在各端口之間進行數(shù)據(jù)幀（802.3MAC幀）的交換，遵循IEEE802.1D規(guī)范。交換機的每個端口都為一個獨立的沖突域。不僅可將不同運行速度的網(wǎng)段連接起來實現(xiàn)增大網(wǎng)絡距離的目的，而且由于可同時提供多條數(shù)據(jù)傳輸路徑（非共享），從而使網(wǎng)絡的整體吞吐量大為提高。交換機內(nèi)維護著一張地址表，將各端口同與之相連的節(jié)點（MAC）地址關聯(lián)起來。它是數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)。端口1端口2端口4端口3節(jié)點A節(jié)點B節(jié)點C節(jié)點DSwitch4D3C2B1A端口地址地址查詢表交換式（switched）以太網(wǎng)網(wǎng)絡交換機（switch）源59交換式以太網(wǎng)的三種轉(zhuǎn)發(fā)技術存儲轉(zhuǎn)發(fā)式：完全接收存儲了一個幀后，再進行轉(zhuǎn)發(fā)。延時大。切入式：只接收到幀頭中的目的地址后，就可據(jù)此進行轉(zhuǎn)發(fā)。大大降低了延時，但可能會轉(zhuǎn)發(fā)壞幀。改進的切入式：接收完幀的頭64個字節(jié)（基本可檢測出是否壞幀）后再進行轉(zhuǎn)發(fā)。在交換延遲和錯誤校驗之間取得較好折衷。存儲轉(zhuǎn)發(fā)式的轉(zhuǎn)發(fā)點改進型切入式的轉(zhuǎn)發(fā)點切入式的轉(zhuǎn)發(fā)點交換式以太網(wǎng)的三種轉(zhuǎn)發(fā)技術存儲轉(zhuǎn)發(fā)式：完全接收存儲了一個幀后60IEEE802.5令牌環(huán)（tokenring）網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)1969年出現(xiàn)于貝爾實驗室，1985年10月IBM公司推出了IBM令牌環(huán)網(wǎng)，后來形成IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)標準。環(huán)并不是真正的廣播介質(zhì)，而是由一系列點到點的連接構成的一個圓環(huán)?？梢造`活使用雙絞線、同軸電纜、光纖等多種傳輸介質(zhì)。IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)使用STP，速率為1Mbps或4Mbps，采用差分曼徹斯特編碼，其高、低電平分別為+3.0V~+4.5V和-4.5V~-3.0V。不要求使用星型環(huán)結(jié)構，但大多數(shù)802.5局域網(wǎng)都采用星型環(huán)結(jié)構。IEEE802.5令牌環(huán)（tokenring）網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)61令牌環(huán)工作原理站點通過環(huán)接口連到網(wǎng)上，數(shù)據(jù)以幀的形式在環(huán)上單方向流動。環(huán)上存在一個稱為令牌的特殊標記，令牌也象數(shù)據(jù)一樣在環(huán)上單向傳遞，只有獲得令牌的站點才有權利發(fā)送數(shù)據(jù)。不會發(fā)送沖突。各站點邊收邊發(fā)，所有站點都會收到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)返回到發(fā)送站被取消。令牌環(huán)工作原理站點通過環(huán)接口連到網(wǎng)上，數(shù)據(jù)以幀的形式在環(huán)上單62環(huán)的比特長度環(huán)的長度至少要能容納整個令牌在其上周游，因此環(huán)的長度有最小值限制。設環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸速率為R

Mbps，則每1/Rμs發(fā)送1比特。由于電纜上信號的典型傳播速率為200m/μs，則環(huán)上一個比特的物理長度為200/Rm。例如對于一個速率為1Mbps的環(huán)網(wǎng)，則每比特物理長度就為200m?？紤]每個環(huán)接口都有1個比特的延遲，若在一個周長為1000m的環(huán)上有10個站點，則整個環(huán)可容納1000/200+10=15比特。用環(huán)上能同時容納的比特數(shù)來表示環(huán)的長度稱為環(huán)的比特長度。為了使一個環(huán)能容納一個完整的令牌，當環(huán)的周長太短或站點太少而造成環(huán)的比特長度不夠時，可在環(huán)接口處引入額外的延遲。環(huán)的比特長度環(huán)的長度至少要能容納整個令牌在其上周游，因此環(huán)的63星型環(huán)結(jié)構IBM令牌環(huán)采用一種星型環(huán)結(jié)構，可以很好地解決環(huán)路中斷或環(huán)接口故障的問題。從而改善了網(wǎng)絡的可靠性和可維護性。星型環(huán)結(jié)構IBM令牌環(huán)采用一種星型環(huán)結(jié)構，可以很好地解決環(huán)路64802.5MAC幀結(jié)構有兩種幀：令牌幀和數(shù)據(jù)幀。起始和結(jié)束定界符采用物理編碼違例碼法：J為“1”的違例碼，K為“0”的違例碼。I表示后繼幀位：“1”表示后面還有待發(fā)的幀?！?”表示是最后一幀。E為差錯檢測位：發(fā)送站置為“0”，環(huán)上所有站點對經(jīng)過的該幀進行檢驗，若出錯則置E為“1”，否則不變。802.5MAC幀結(jié)構有兩種幀：令牌幀和數(shù)據(jù)幀。65JK0JK000JK1JK1IESDEDJK0JK000JK1JK1IESDED66訪問控制：T為令牌忙/閑標志位：令牌幀為“0”，數(shù)據(jù)幀中為“1”。PPP為優(yōu)先級位：表示空令牌的優(yōu)先級，只有優(yōu)先級大于或等于PPP的數(shù)據(jù)幀才能發(fā)送。RRR為優(yōu)先級預約位：當信道忙時，可將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級寫入RRR進行預約。M為監(jiān)控位：監(jiān)控站用來檢測那些未被發(fā)送站取消的數(shù)據(jù)幀。發(fā)送站發(fā)M為“0”，經(jīng)過監(jiān)控站被置為“1”。監(jiān)控站若發(fā)現(xiàn)為“1”，則從環(huán)上刪除該幀。幀狀態(tài)：r為保留位。由于FS不在校驗之列，所以A和C出現(xiàn)兩次以增加可靠性，它們可作為幀的應答。A為地址識別比特：發(fā)送站發(fā)A為“0”，當一個站點發(fā)現(xiàn)該幀的目的地址與自己相符，則置A為“1”。C為幀復制比特：發(fā)送站發(fā)C為“0”，當接收站收下該幀后，置C為“1”。目的地址和源地址同802.3。數(shù)據(jù)域的長度只要不超出令牌持有時間即可。校驗和字段校驗從幀控制域到數(shù)據(jù)域范圍，同802.3。PPPTMRRRACrrACrrACFS訪問控制：PPPTMRRRACrrACrrACFS67802.5的控制幀及環(huán)的維護幀控制：FF表示幀的類型，“00”表示MAC幀，由CCCC進一步標識具體控制幀；“01”表示用戶數(shù)據(jù)幀，CCCC無意義。rr為保留位。環(huán)上總是有且僅有一個監(jiān)控站（monitorstation）用來管理維護全環(huán)，每個站點都可能成為監(jiān)控站。監(jiān)控站要處理令牌丟失和環(huán)中斷，要檢測并清除環(huán)中的壞幀和孤兒幀，要保證環(huán)的最小比特長度等。廣播潛在監(jiān)控站的存在Standbymonitorpresent00000110被監(jiān)控站周期性調(diào)用Activemonitorpresent00000101重新初始化環(huán)Purge00000100試圖成為監(jiān)控站Claimtoken00000011用于在環(huán)中確定斷點Beacon00000010測試是否有兩個站使用相同的地址Duplicateaddresstest00000000說明名稱幀控制字段FFrrCCCCFC802.5的控制幀及環(huán)的維護幀控制：FF表示幀的類型，“0068令牌的優(yōu)先級控制數(shù)據(jù)的優(yōu)先級由發(fā)送站根據(jù)數(shù)據(jù)對實時性的要求自行規(guī)定。優(yōu)先級控制包括優(yōu)先級的預約、優(yōu)先發(fā)送的實現(xiàn)、優(yōu)先級的復原等過程優(yōu)先級的預約請求新令牌的發(fā)出優(yōu)先發(fā)送的實現(xiàn)優(yōu)先級的復原令牌的優(yōu)先級控制數(shù)據(jù)的優(yōu)先級由發(fā)送站根據(jù)數(shù)據(jù)對實時性的要求69令牌的優(yōu)先級控制設令牌當前的優(yōu)先級為P0，有三個站有數(shù)據(jù)等待發(fā)送，按位置先后順序依次為S1，S2，S3，其待發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級分別為P1，P2，P3，且滿足P0<P1<P2<P3。站點S1首先等到令牌，通過優(yōu)先級比較，它可以利用這個令牌發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。站點S2，S3在轉(zhuǎn)發(fā)站點S1的數(shù)據(jù)幀的同時，對下一個令牌的優(yōu)先級進行預約。過程如下：站點S2在轉(zhuǎn)發(fā)S1的數(shù)據(jù)幀時將自己待發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級P2與AC字段的預約位值R0進行比較，如R0<P2，則將P2寫入預約位。（假設原預約位的優(yōu)先級為R0<P2），站點S3在轉(zhuǎn)發(fā)S1的數(shù)據(jù)幀時將自己待發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級P2與AC字段的當前預約位進行比較，因為P2<P3，將P3寫入預約位。即高優(yōu)先級數(shù)據(jù)可以剝奪低優(yōu)先級數(shù)據(jù)的預約請求。令牌的優(yōu)先級控制設令牌當前的優(yōu)先級為P0，有三個站有數(shù)據(jù)等待70令牌的優(yōu)先級控制站點S1的數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周后，返回源發(fā)站，由源發(fā)站將其從環(huán)上清楚，并產(chǎn)生一個新的令牌往下游傳遞。新令牌的優(yōu)先級取預約位的優(yōu)先級P3、站點S1保存的令牌原優(yōu)先級P0、以及S1當前待發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級P1（如果還有的話）三者中的最大值：P3。新令牌經(jīng)過S2時，由于P2<P3，S2的數(shù)據(jù)不能發(fā)送；經(jīng)過S3時，由于P3=P3，所以S3的數(shù)據(jù)可以發(fā)送，優(yōu)先級預約成功。當高優(yōu)先級沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時，由原來將優(yōu)先級抬高的站點負責將優(yōu)先級恢復到原來較低的水平。令牌的優(yōu)先級控制站點S1的數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周后，返回源發(fā)站，由源71IEEE802.4令牌總線（tokenbus）網(wǎng)工廠自動化系統(tǒng)要求一種在物理上采用總線結(jié)構（適合于自動化的裝配生產(chǎn)線的線性結(jié)構）以獲得較高的網(wǎng)絡可靠性；而在邏輯上采用令牌環(huán)的工作原理，使各站點的數(shù)據(jù)發(fā)送得到預知的保證。這就是IEEE802.4令牌總線網(wǎng)。采用75的寬帶同軸電纜，速度有1Mbps，5Mbps和10Mbps三種。IEEE802.4令牌總線（tokenbus）網(wǎng)工廠自動72令牌總線網(wǎng)的工作原理所有站點在物理上掛在一根總線上，邏輯上構成一個環(huán)（按地址從高到低的順序進行排列，最低地址后緊接最高地址），每個站點知道它的直接前趨站和直接后繼站的地址。令牌按地址從高到低的順序在邏輯環(huán)中進行傳遞。當一個站點發(fā)完數(shù)據(jù)后，在令牌中填入其后繼站的地址，并傳給后繼站。采用優(yōu)先級策略，有從高到低4個優(yōu)先級別為6，4，2和0。并規(guī)定了一個最大的令牌持有時間。令牌總線網(wǎng)的工作原理所有站點在物理上掛在一根總線上，邏輯上構73令牌總線幀的結(jié)構前導碼用于接收方的時鐘同步。起始定界符和結(jié)束定界符用于確定幀的邊界，使用模擬編碼，不會和數(shù)據(jù)沖突。幀控制用于區(qū)分數(shù)據(jù)幀（攜帶幀的優(yōu)先級及要求接收站應答的指示）和控制幀（令牌幀或維護幀）。目的地址和源地址同802.3，但可混用2字節(jié)和6字節(jié)地址。數(shù)據(jù)域：當使用2字節(jié)地址時，長度8182個字節(jié)；使用6字節(jié)地址時，長度8174個字節(jié)。校驗和同802.3。令牌總線幀的結(jié)構前導碼用于接收方的時鐘同步。74令牌總線的控制幀設置后繼者：站點退出邏輯環(huán)Set_successor00001100令牌幀：用于傳遞令牌Token00001000解決競爭：當多個站希望加入環(huán)中時用于解決競爭Resolve_contention00000100誰跟隨：處理令牌丟失Who_follows00000011請求后繼者_2：允許站插入環(huán)中Solicit_successor_200000010請求后繼者_1：允許站插入環(huán)中Solicit_successor_100000001要求令牌：在環(huán)初始化時競爭令牌Claim_token00000000說明名稱幀控制字段令牌總線的控制幀設置后繼者：站點退出邏輯環(huán)Set_succe75邏輯環(huán)的維護令牌傳遞（Who_follows，Set_successor，Solicit_successor_2）站插入環(huán)（Solicit_successor，Resolve_contention）站退出環(huán)（Set_successor）邏輯環(huán)的初始化（Claim_token）故障排除多個令牌錯下游站失效邏輯環(huán)的維護令牌傳遞（Who_follows，Set_suc76優(yōu)先級控制定義了四種優(yōu)先級0，2，4和6，最高為6。每個優(yōu)先級對應一個發(fā)送隊列，數(shù)據(jù)幀根據(jù)其優(yōu)先級分別在送入不同的發(fā)送隊列。當有新令牌來到，從最高優(yōu)先級開始，依次發(fā)送各優(yōu)先級隊列中的數(shù)據(jù)幀。每個優(yōu)先級定義了一個令牌持有時間，在這個時間內(nèi)可以發(fā)送任意多個幀。前一個優(yōu)先級沒有用完的時間可以順延給下一個優(yōu)先級使用?？偭钆瞥钟袝r間等于各優(yōu)先級的令牌持有時間之和。通過合理設置時鐘，可以保證總令牌持有時間的一定比例被分配給優(yōu)先級為6的隊列使用。優(yōu)先級控制定義了四種優(yōu)先級0，2，4和6，最高為6。每個優(yōu)先77802.3，802.4及802.5的比較802.3優(yōu)點使用最為廣泛；算法簡單；站點可以在網(wǎng)絡運行中安裝；使用無源電纜；輕負載時，延遲為0。缺點使用模擬器件，每個站點在發(fā)送的同時要檢測沖突；最短幀長64字節(jié)，對于短數(shù)據(jù)來講開銷太大；無優(yōu)先級，發(fā)送是非確定性的，不適合于實時工作；電纜最長2500米（使用中繼器）；802.3，802.4及802.5的比較802.378802.3，802.4及802.5的比較速率提高時，幀傳輸時間減少，競爭時間不變（2），效率降低；重負載時，沖突嚴重。802.4優(yōu)點發(fā)送具有確定性，支持優(yōu)先級，可處理短幀；使用寬帶電纜，支持多信道；重負載時，吞吐量和效率較高。缺點:使用大量的模擬裝置；協(xié)議復雜；輕負載時，延遲大；很難用光纖實現(xiàn)。802.3，802.4及802.5的比較速率提高時，幀傳輸時79802.3，802.4及802.5的比較802.5優(yōu)點使用點到點連接，完全數(shù)字化；使用線路中心，自動檢測和消除電纜故障；支持優(yōu)先級，允許短幀，但受令牌持有時間限制，不允許任意長的幀；重負載時，吞吐量和效率較高。缺點中央監(jiān)控；輕負載時，延遲大。802.3，802.4及802.5的比較802.580802.3，802.4及802.5的比較廣泛很小非常廣泛應用范圍好（依賴監(jiān)控站）非常好好可靠性好好差重負荷性能有（不公平）有無優(yōu)先級有有無確定性幾乎沒有很多有模擬部件是否是工程簡單性好好好性能802.5802.4802.3802.3，802.4及802.5的比較廣泛很小非常廣泛應用81IEEE802.6標準：分布式隊列雙總線網(wǎng)絡物理結(jié)構兩條平行的單向總線連接所有的站點所有站點都和這兩個總線連接首端產(chǎn)生穩(wěn)定的53字節(jié)的信元流,由首端到末端計算機頭端總線A總線B總線B上的流向總線A上的流向DQDB城域網(wǎng)的結(jié)構IEEE802.6標準：分布式隊列雙總線網(wǎng)絡物理結(jié)構計算機頭82DQDB的訪問控制提供兩種訪問控制方式排隊仲裁QA（QueuedArbitrated）訪問預先仲裁PA（Pre-Arbitrated）訪問分布式排隊訪問技術每個時隙都含有一個訪問控制域（AC），其中包括一個忙閑標志位和三個請求位（其中每一位代表一個優(yōu)先級）。在IEEE802.6標準中定義了三種優(yōu)先級，每個優(yōu)先級構成一個隊列，這個隊列是通過一種計數(shù)操作來實現(xiàn)建立的。當某個站有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，根據(jù)上下游關系很容易確定數(shù)據(jù)應走哪條總線，稱該總線為前向總線。相應的另一條總線被稱為反向總線。發(fā)送前先要在反向總線上送出一個寫有請求位REQ的分組。DQDB的訪問控制提供兩種訪問控制方式83分布式排隊訪問技術單優(yōu)先級的分布式排隊算法每個接口內(nèi)設置兩個計數(shù)器：請求計數(shù)器RQ和倒計數(shù)器CD。反向總線上的請求分組每經(jīng)過一個站，該站的RQ計數(shù)器加1。對于一個不打算發(fā)送的站，每當一個空時隙在前向總線上經(jīng)過時，該站的RQ計數(shù)器減1。某個欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站，先在其反向總線上發(fā)出REQ請求分組，然后將自己的RQ計數(shù)器的值拷貝至自己的CD計數(shù)器，然后將RQ計數(shù)器清零。此后，對于在反向總線上經(jīng)過的每一個請求分組都會使該RQ計數(shù)器加1，而正向總線上所經(jīng)過的每一個空時隙都會使該站的CD計數(shù)器減1。這樣，CD計數(shù)器的值表示該站提出發(fā)送申請至今仍沒有發(fā)送的站點個數(shù)，即在該申請隊列中，排在前面還未發(fā)送的站點個數(shù)；而RQ計數(shù)器的值表示晚于該站提出請求的站點個數(shù)。對于一個等待發(fā)送的站，只有等到其CD計數(shù)器減為零后的下一個空時隙在前向總線上到來時，才能使用它發(fā)送。分布式排隊訪問技術單優(yōu)先級的分布式排隊算法84分布式排隊訪問技術分布式排隊訪問技術85分布式排隊訪問技術分布式排隊訪問技術86分布式排隊訪問技術分布式排隊訪問技術87分布式排隊訪問技術多優(yōu)先級的排隊算法分別為每個優(yōu)先級設置一對RQ和CD計數(shù)器。待發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級通過將相應REQ位置位來標明。如某一優(yōu)先級沒有提出發(fā)送請求，該優(yōu)先級的RQ對同級或更高級的REQ分組都要計數(shù)。如某一優(yōu)先級已提出排隊申請，則該優(yōu)先級的RQ只對同優(yōu)先級的REQ分組計數(shù)，對于經(jīng)過的較高優(yōu)先級的REQ分組，則直接在其CD上進行計數(shù)。分布式排隊訪問技術多優(yōu)先級的排隊算法88預先仲裁訪問控制每個PA時隙允許多個站來共享。每個站可以一次寫入多個8位位組到PA時隙中去。指派PA時隙及有關操作均由總線頭部的結(jié)點來完成。通過VCI（虛擬信道標識）域來標識各個時隙?？偩€頭部結(jié)點保證周期性地提供每一種VCI值的PA時隙。各站對PA時隙的訪問是從檢查時隙的VCI值開始的。每個站能訪問那些VCI時隙是事先定好的。預先仲裁訪問控制每個PA時隙允許多個站來共享。每個站可以一次89IEEE802.2標準：LLCIEEE802.2標準：LLC90IEEE802.2標準：LLCLLC負責處理諸如數(shù)據(jù)鏈路層所做的流量控制等問題，并向上提供統(tǒng)一的接口，從而屏蔽了底層（MAC和物理層）各種不同的物理網(wǎng)絡的實現(xiàn)細節(jié)。LLC提供3種服務：不確認的無連接服務確認的無連接服務確認的面向連接服務IEEE802.2標準：LLCLLC負責處理諸如數(shù)據(jù)鏈路層91LLC的幀結(jié)構802.2基于HDLC數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，其幀結(jié)構類似HDLC。沒有首尾標志，沒有校驗和字段。將地址字段改為DSAP和SSAP，以適應局域網(wǎng)站上的用戶或進程的尋址。在局域網(wǎng)多點鏈路中，為了區(qū)分多個源點向同一個目的站發(fā)送信息，故需源地址?？刂谱侄螢?字節(jié)時，用于無序號幀；2字節(jié)時，用于帶有序號的信息幀和監(jiān)控幀，格式同HDLC的擴展模式。信息字段為8的整數(shù)倍，下限為0，上限取決于所用MAC的方法。標志地址DSAPSSAP控制信息校驗和標志控制信息HDLCLLC1B1B1/2BnBI/GDDDDDDDC/RSSSSSSS0：單地址1：組地址0：命令1：響應LLC的幀結(jié)構802.2基于HDLC數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，其幀結(jié)構類92§4.4局域網(wǎng)互聯(lián)和網(wǎng)橋網(wǎng)絡互聯(lián)的層次方案物理層互聯(lián)（中繼器，轉(zhuǎn)發(fā)信號）數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)（網(wǎng)橋，轉(zhuǎn)發(fā)幀）網(wǎng)絡層互聯(lián)（路由器，轉(zhuǎn)發(fā)分組）高層互聯(lián)（網(wǎng)關，轉(zhuǎn)發(fā)高層PDU）§4.4局域網(wǎng)互聯(lián)和網(wǎng)橋網(wǎng)絡互聯(lián)的層次方案93使用網(wǎng)橋的理由互聯(lián)多個局域網(wǎng)為調(diào)節(jié)載荷，將一個LAN分成多個LAN延長網(wǎng)絡的通信距離增加網(wǎng)絡的整體可靠性增加網(wǎng)絡通信的安全性使用網(wǎng)橋的理由互聯(lián)多個局域網(wǎng)94使用網(wǎng)橋的原因使用網(wǎng)橋的原因95網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)橋是在LLC子層上存儲-轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的設備。網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)橋是在LLC子層上存儲-轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的設備。96網(wǎng)橋所需解決的問題網(wǎng)橋必須對不同的MAC協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，具體需解決以下問題：不同的幀格式不同的數(shù)據(jù)速率（802.5速率較低）最大幀的長度（802.3不支持長幀）優(yōu)先策略（802.3不支持優(yōu)先級）應答機制（802.5的應答機制只能用于單網(wǎng)）不是所有的問題都可解決的。網(wǎng)橋所需解決的問題網(wǎng)橋必須對不同的MAC協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，具體需97從802.x到802.y的網(wǎng)橋的問題

操作：

1.重新格式化幀，并計算新的校驗和。2.反轉(zhuǎn)比特順序。 3.復制優(yōu)先權值，不管有無意義。 4.產(chǎn)生一個假想的優(yōu)先權。 5.丟棄優(yōu)先權。 6.耗盡環(huán)。 7.設置A位和C位。 8.擔心擁塞（快速LAN到慢速LAN）。 9.擔心令牌傳遞ACK的延遲或不可能。10.害怕幀對目的LAN太長而被丟棄。

設定的參數(shù)： 802.3：1500字節(jié)幀 10Mb/s（減去碰撞次數(shù)） 802.4：8191字節(jié)幀 10Mb/s 802.5：5000字節(jié)幀 4Mb/s6,71,2,3,6,71,2,5,6,7,10802.51,2,3,8,9,1091,5,8,9,10802.4源LAN1,2,4,81,4802.3802.5(Tokenring)802.4(Tokenbus)802.3(CSMA/CD)目的LAN從802.x到802.y的網(wǎng)橋的問題6,71,2,3,98IEEE的網(wǎng)橋規(guī)范當很多LAN互聯(lián)時，涉及到路徑選擇問題。IEEE設計了兩種路徑選擇算法，實現(xiàn)這兩種算法的網(wǎng)橋分別為：透明網(wǎng)橋（transparentbridge）源路由選擇網(wǎng)橋（sourceroutingbridge）IEEE的網(wǎng)橋規(guī)范當很多LAN互聯(lián)時，涉及到路徑選擇問題。99透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的存在對網(wǎng)絡用戶是透明的。透明網(wǎng)橋以混雜方式工作（promiscuousmode），接收與之相連的網(wǎng)上傳送的全部數(shù)據(jù)，篩選出需要轉(zhuǎn)發(fā)的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)是網(wǎng)橋內(nèi)的一張路徑選擇表，該表記錄了網(wǎng)橋已知的所有目的站點所屬的輸出線路。透明網(wǎng)橋通過逆向?qū)W習法（backwardlearning）來獲知路經(jīng)并逐步建立起路徑表，即通過檢查收到幀的源地址及其輸入線路，從而發(fā)現(xiàn)目的站點及所屬輸出線路。對長久（幾分鐘）未被訪問的目的站點的記錄自動刪除，以適應網(wǎng)絡的變化。透明網(wǎng)橋?qū)τ谖粗哪康恼军c（不在路徑表中），采用擴散算法（floodingalgorithm）進行轉(zhuǎn)發(fā)，即將該幀在除輸入線路外的所有輸出線路上發(fā)送。透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的存在對網(wǎng)絡用戶是透明的。100

4個局域網(wǎng)和2個網(wǎng)橋的配置 1.如果源LAN和目的LAN相同，則丟棄該幀。 2.如果源LAN和目的LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀。 3.如果目的LAN未知，則進行擴散。介質(zhì)訪問子層課件101并行（parallel）透明網(wǎng)橋的問題為了提高可靠性，可設置并行的兩個或多個網(wǎng)橋，但會在拓撲結(jié)構上產(chǎn)生回路，導致阻塞。解決的辦法是采用生成樹算法。初始幀B2復制的幀B1復制的幀網(wǎng)橋并行（parallel）透明網(wǎng)橋的問題為了提高可靠性，可設置102生成樹（spanningtree）網(wǎng)橋通過網(wǎng)橋之間的相互通信，去掉一些會造成回路的冗余鏈路，構造一棵可覆蓋每個LAN的生成樹去取代實際的拓撲結(jié)構。確保任意兩個LAN之間只有唯一的一條路徑。首先每個網(wǎng)橋廣播其序列號（唯一），選取序列號最小的網(wǎng)橋作為生成樹的根。然后再按根到每個網(wǎng)橋的最短路徑來構造生成樹。此算法一直工作，自動地檢查拓撲結(jié)構的變化并更新生成樹。生成樹（spanningtree）網(wǎng)橋通過網(wǎng)橋之間的相互通103源路由選擇網(wǎng)橋每個發(fā)送站都知道所發(fā)送的幀是送給本地局域網(wǎng)還是別的局域網(wǎng)。如發(fā)往不同的局域網(wǎng)，則將目的地址的最高比特置“1”，并將幀傳遞的確切路徑放入幀頭內(nèi)。路徑實際上是由網(wǎng)橋號和局域網(wǎng)號交替組成的一個序列，其中網(wǎng)橋號為一個4比特的標識號，在它的LAN中是唯一的；局域網(wǎng)號是一個12比特的標識號，在所有的網(wǎng)絡中是唯一的。網(wǎng)橋只檢查地址最高比特為“1”的幀，先從幀頭的路徑中找到發(fā)來該幀的局域網(wǎng)號，然后檢查緊跟其后的網(wǎng)橋號是否是自己的網(wǎng)橋號，如不是則將該幀丟棄，如是則將幀發(fā)往緊跟在后的那個局域網(wǎng)中。每個站點必須知道到所有其它站點的最佳路徑。通過向未知路徑的目的站點發(fā)送一種叫作查找?guī)╠iscoveryframe）的廣播幀，被所有網(wǎng)橋接收轉(zhuǎn)發(fā)到所有的LAN，目的站點收到后發(fā)回一個應答幀，應答幀途徑的每個網(wǎng)橋都在幀中填入自己的網(wǎng)橋號，發(fā)送站從眾多的路徑中找出一條最佳路徑記入路徑表中。易造成幀爆發(fā)。源路由選擇網(wǎng)橋每個發(fā)送站都知道所發(fā)送的幀是送給本地局域網(wǎng)還是104802網(wǎng)橋的比較在主機中在網(wǎng)橋中復雜性由主機處理由網(wǎng)橋處理失效處理發(fā)現(xiàn)幀反向?qū)W習定位優(yōu)化次優(yōu)化路由手工自動配置方式不透明完全透明透明性面向連接無連接面向源路由選擇網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋特點802網(wǎng)橋的比較在主機中在網(wǎng)橋中復雜性由主機處理由網(wǎng)橋處理失105§4.5高速局域網(wǎng)FDDI光纖分布數(shù)據(jù)接口百兆以太網(wǎng)100VG-AnyLAN100Base-TX，100Base-FX千兆以太網(wǎng)1000Base-SX，1000Base-LX，1000Base-LH1000Base-CX，1000Base-T萬兆以太網(wǎng)IEEE802.3ae§4.5高速局域網(wǎng)FDDI光纖分布數(shù)據(jù)接口106光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）特點使用多模光纖作為傳輸介質(zhì)MAC協(xié)議與TokenRing類似100M的速率采用4B5B編碼方法32種組合中的16種表示數(shù)據(jù)，3種表示定界符，2種表示控制，3種表示硬件信號，8種保留。最大距離200公里最多1000個站點通常作為連接LAN的主干網(wǎng)絡光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistribute107介質(zhì)訪問子層課件108FDDI的數(shù)據(jù)編碼曼徹斯特碼只有50%的效率,因為每一比特都要求線路上有2次狀態(tài)變化(即2Baud)。如果采用曼徹斯特碼,那么100Mbps傳輸速率就要求200MBaud的調(diào)制速率。換言之,曼徹斯特碼需要發(fā)送數(shù)據(jù)的2倍寬帶。ANSI設計了一種稱為4B/5B的代碼。在這種編碼技術中,每次對4位數(shù)據(jù)進行編碼,每4位數(shù)據(jù)編碼成5位符號,用光的存在和不存在表示5位符號中每一位是1還是0。這樣，對于100Ｍbps的光纖網(wǎng)只需125MBaud的元件就可實現(xiàn)，使效率提高到80%。為了得到信號同步，采用二級編碼的方法。即先按4B/5B編碼，然后再利用一種稱為倒相的不歸零制NRZI編碼。該編碼確保無論4比特符號為何種組合(包括全“0”)，其對應的5比特編碼中至少有2位“1”，從而保證在光纖中傳輸?shù)男盘栔辽侔l(fā)生兩次跳變，以利于接收端的時鐘提取。5比特編碼的32種組合中，實際只使用了24種，其中的16種用做數(shù)據(jù)符合，其余8種用做控制符號(如幀的起始和結(jié)束符號等)。FDDI的數(shù)據(jù)編碼曼徹斯特碼只有50%的效率,因為每一比特都109時鐘偏移問題在一般的環(huán)形網(wǎng)中，采用只有一個主時鐘的集中式時鐘方案，在繞環(huán)運行時，時鐘信號會偏移。為了消除這種時鐘偏移現(xiàn)象，采用一種彈性緩沖器來消除這種偏移。但即使采用了這種措施，由于偏移積累的緣故，也限制了環(huán)網(wǎng)的規(guī)模。這種集中式時鐘方案，對100Mbps高速率的光纖網(wǎng)來說是不適用的。FDDI標準規(guī)定使用分布式時鐘方案，即在每個站點都配有獨立的時鐘和彈性緩沖器。進入站點緩沖器數(shù)據(jù)時鐘是按照輸入信號的時鐘確定的，而從緩沖器輸出的信號時鐘則根據(jù)站點的時鐘確定，這種方案使環(huán)路中中繼器的數(shù)目不受時鐘偏移因素的限制。時鐘偏移問題在一般的環(huán)形網(wǎng)中，采用只有一個主時鐘的集中式時鐘110FDDI的雙環(huán)操作FDDI的雙環(huán)操作111FDDI定義了兩類站：A類站連接雙環(huán)，B類站連接單環(huán)。為提高信道利用率，站點發(fā)完數(shù)據(jù)后立即產(chǎn)生新令牌，環(huán)上可能同時存在多個幀；幀格式FDDI定義了兩類站：A類站連接雙環(huán)，B類站連接單環(huán)。112Caption:ThebackoftwoFDDIconcentrators(hubs)(seephotoimg4_013).Thetopconcentratorhas10portswhilethebottomonehas20.

Caption:ThebackoftwoFDDI113兩個100Mbps以太網(wǎng)的標準100VG-AnyLAN，需求優(yōu)先級訪問方法（DemandPriorityAccessMethod）：綜合采用了以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)的技術，最早由HP和AT&T公司開發(fā)，后成為IEEE802.12標準。擺脫了標準以太網(wǎng)簡單、低效的訪問控制方式（CSMA/CD），性能大為提高，但不兼容傳統(tǒng)的以太網(wǎng)。100Base-T，即快速以太網(wǎng)（fastethernet）。由大多數(shù)公司等組成的快速以太網(wǎng)聯(lián)盟（FEA）倡導，于1995年5月正式以IEEE802.3u的規(guī)范推出，是802.3的擴展?？焖僖蕴W(wǎng)只是簡單地將位時縮小到10Mbps以太網(wǎng)的1/10（從100ns到10ns），而以太網(wǎng)的其它重要方面（包括幀格式及MAC機制）都保持不變。采用10Base-T的星型結(jié)構。100Base-T有3種介質(zhì)規(guī)范： 100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 后來又補充了100Base-T2的IEEE802.3y規(guī)范。兩個100Mbps以太網(wǎng)的標準100VG-AnyLAN，需求114100Base-TX和100Base-FX100Base-TX和100Base-FX都遵循一套共同的信號規(guī)范（來自于FDDI的ANSI標準），以125MBd的碼元速率傳輸4B/5B編碼，因此將它們稱為100Base-X。100Base-TX：使用2對5類UTP或2對1類STP，一對發(fā)送，一對接收。最大網(wǎng)段長度為100米，使用與10Base-T相同的RJ-45連接器，完全兼容10Base-T。是100Base-T中應用最廣泛的標準。100Base-FX：使用兩條多模光纖（MMF），一條發(fā)送，一條接收。在半雙工模式下由于受到循環(huán)計時的限制，距離最長為412米。在全雙工模式下，距離可達2公里；若使用單模光纖（SMF），則距離可達20公里以上?？墒褂肧C或ST或MIC-M連接器，其中SC最為常用。100Base-FX多用于室外連接。100Base-TX和100Base-FX100Base-T115千兆以太網(wǎng)（GigabitEthernet）1998年6月千兆以太網(wǎng)的標準IEEE802.3z正式發(fā)布，它是以1000Base-X的標識加以描述的。將位時減小到快速以太網(wǎng)的1/10，保持與100Base-T和10Base-T的兼容，僅為了使其在半雙工模式下的網(wǎng)絡直徑能達到可以接受的200米，而對CSMA/CD作了一些改動（載波擴展）。采用8B/10B光纖信號編碼系統(tǒng)以1.25GBd的波特率發(fā)送信號。千兆以太網(wǎng)主要工作在全雙工模式下，有三種物理層規(guī)范： 1000Base-LX1000Base-SX1000Base-CX1999年6月正式批準IEEE802.3z標準，即1000Base-T。還有一種非IEEE標準的多廠商（multi-vendor）的光纖收發(fā)器（transceiver）規(guī)范1000Base-LH，但不同廠家互連必須經(jīng)過兼容性測試。千兆以太網(wǎng)（GigabitEthernet）1998年6月1161000Base-X1000Base-LX：基于長波（波長為1270~1355nm）激光（LWL）在單模光纖上（距離可達5公里）和多模光纖上（距離可達550米）的傳輸。1000Base-SX：基于短波（波長為770~860nm）激光（SWL）在多模光纖上（50μm纖芯直徑：距離可達550米；62.5μm纖芯直徑：距離為220~300米）的傳輸。SX和LX基本上都使用SC連接器，主要用于網(wǎng)絡主干的鏈路匯聚。當然SX的相關設備要便宜得多。1000Base-CX：在一種高質(zhì)量的150的屏蔽雙絞線上的傳輸，最大距離為25米，主要用于交換機之間的短銅介質(zhì)跳線，使用一個小的9針D型連接器。1000Base-X1000Base-LX：基于長波（波長為1171000Base-T和1000Base-LH1000Base-T：使用了全部4對5類或更好的UTP，傳輸距