《计算机网络技术》局域网.doc

5第4讲 局域网系统 局域网系统是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。一、 总线/树型网络1 基带系统2 宽带系统3 基带系统和宽带系统的比较4 IEEE802.3局域网络5-4-3-2-1规则“5”指网段的最大个数“4”指连接网段中的中继器的最大个数“3”指只有3个网段上有主机“2”指2个网段上不能接主机“1”指所有的网段处在同一个冲突域中二、 环型网1环网工作原理环形局域网由许多中继器组成，每个中继器通过单向传输链路连接到另两个中继器，形成一条闭合通路。数据逐比特地顺序绕环传递，从一个中继器到下一个中继器。每个中继器对每一比特数据进行再生和重新发送。中继器在环网中的作用主要有：使环能能正常运行，让经由它的所有数据通过；为所连接的站提供发送和接收数据的访问点。中继器在环网运行中有四个状态。（1） 监听状态：监听环上的信息，接收到的每一位在1BIT的延迟后被重新发送到环上。延迟期间，中继器执行功能包括地址识别，判定发送允许权等。（2） 发送状态：当中继器的站点有数据要发送，并且根据控制方法允许该中继器发送时，中继器进入发送状态。从该站点接收数据，并向输出链路上重传这些数据。（3） 接收状态：当分组地址和本站地址符合，则进入接收状态。中继器复制每传送来的位，并将它们送给所接收的站点，同时继续将每一位重传到环上。（4） 旁路状态：当该站点发生故障或关机时，可利用旁路继电器将该站旁路。一方面提高了环网的可靠性，同时旁路掉不工作的站，可以减小延迟，改善环网的性能。须指出的是，环并不是真正的广播介质，而是单个的点到点连接的集合形成了一个圆环。点到点连接技术已为人们透彻了解并为人们所公认，它可以使用双绞线、同轴电缆和光纤。环网工程几乎全都采用数字技术，但802.3并非如此，比如说为了冲突检测而采用了很大一部分模拟部件。环是公平的，信道访问时间有一个确定的上界。基于上述原因，IBM选择环作为它的局域网。环网的优点：1）由于在每一节点上对信号进行再生，覆盖的范围比基带总线结构要长。2）环形结构能适应光纤链路，这种链路能提供十分高的数据速度和抗干扰性。3）点到事业线路所需的电子设备和线路维修都比多点线路简单。2令牌环网介质访问控制令牌环网中数据帧的发送和接收过程：（1） 截获令牌与发送帧。（2） 接收帧与转发帧。当非令牌帧在环路上传送时，每经过一站，该站的转发器便将帧内的目的地址与本站地址比较，如果两个地址相符，则复制该帧，送入本站，并在该帧中置入已复制标志，同时将该帧再转发到下一个站。如果帧中的目的地址不是本站地址，则转发器只将该帧向下转发。（3） 撤消帧与重新发令牌。当非令牌帧沿环路返回到发送站时，源站不再转发，而是对返回的帧进行检查，判断发送是否成功？若发送成功，则撤消所发送的数据帧，并立即生成一个新的令牌发送到环上。若源站发现目的站并没有复制该帧，则重新发送该帧。IEEE802.5帧格式：如图。SFS：帧首序列FCS：帧检验序列（32位）EFS：帧尾序列SD：帧首定界符（8位）AC：访问控制（8位）FC：帧控制（8位）DA：目的地址（16或48位）SA：源地址（16或48位）INFO：信息（0或多位）ED：帧尾定界符（8位）FS：帧状态（8位）令牌格式：SD AC ED帧首定界符（SD）：J K 0 J K 0 0 0 J：非数据J K：非数据K 0：二进制0访问控制（AC）：P P P T M R R R PPP：优先级比特T：令牌比特M：监控比特RRR：预留比特帧控制（FC）：F F Z Z Z Z Z ZFF：帧型式位00：MAC PDU01：LLC PDU帧尾定界符（ED）：J K 1 J K 1 I EJ K：非数据1：二进制1I：中间帧比特E：差错检验比特帧状态（FS）：A C r r A C r r A：地址识别比特C：帧已复制比特rr：预留比特MAC基本操作：一个站若欲发送，要等到一个令牌经过，将令牌中的T比特置为1抓信令牌，并将其余的字段（FC，DA，SA，INFO等）都挂在SD和AC之后，形成一个完整的发送帧。该站可以用将ED中的I比特置1的方法连续的发送多个帧，是后一帧除外。其它站在环上监听，并转发。每个站都能对经过的帧进行差错检测，检验到错将E比特置位。检验地址和复制置A，C。发送站负责将该帧从环上清除。当每个发出去的帧回到源站时，应被吸收掉，并检查FS以判断传输的结果。优先级机制：一个具有优先级高于当前帧的优先级的站可以在该帧通过时，在其优先级上预留下一个令牌。当前发送的站完成其发送时，它就送出一个具有较高优先级的令牌，具有较低优先级的站不能截住这个令牌，因而令牌就传递到发出请求的站或某个优先级等于或高于该优先级的有数据要发送的站。这个将优先级进行提升的站，在所有具有较高优先级的站都发送完后负责将其回降到它以前的等级上。当该站看到一个令牌处于该较高的优先级时，它就可假设不再有较高优先级的信息在等待发送，并在令牌传出前将其降级。三、 FDDI网光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）是一个高性能的光纤令牌环LAN，速率为100Mbps，最大距离为200KM，可最多连接1000个站点。常用作主干网，连接各类速率为10M的LAN。如图。由于网络只运行在100M，而使用单模光纤需要额外的开销，所以FDDI使用多模光纤。FDDI使用发光二极管LED作为光源，而不是激光，出于成本和安全的考虑。FDDI电缆由两个光纤组成，一个顺时针发送，另一个逆时针发送。如果其中之一断路，另一个可替代。若两者同时在一点断路，两个环可以连成单一的环，长度为原来的两倍。每个站点含有中继线路，可在站点故障时把两个环连接起来或对某站旁路。FDDI定义了A，B两类站点。A类站点连接到两个环上，B类便宜一些，只连到一个环上。根据容错的需求，可以全部选用A类或B类站点，也可各选一部分。FDDI采用4B/5B编码，可以节约带宽。5bit码共有32种组合，但只采用其中的24种，16种对应4bit码的16种，8种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。FDDI与802.5的区别之一是在802.5中，除非帧沿着环移动并转回来，否则站点不会产生新的令牌。而在FDDI中，在可拥有1000个站点和200KM的光纤网上，用于等待帧环历整个环的时间不能忽略，因此FDDI中允许站点在传输完一帧时放置一个新的令牌到环上。在大型环网上，很可能同时存在多个帧。四、 快速以太网快速以太网是在传统以太网基础上发展的，因此它不仅保持相同的以太帧格式，而且还保留了用于以太网的CSMA/CD介质访问控制方式。由于快速以太网的速率比普通以太网提高了10倍，所以快速以太网中的桥接器、路由器和交换机都与普通以太网不同，它们具有更快的速度和更小的延时，100BASE-T与10BASE-T的比较见表（1）100BASE-TX 5类UTP，150欧STP；4B/5B编码方式；最大网段长度为100米；全双工的数据传输（2）100BASE-FX 62.5/125um多模光纤；4B/5B编码方式；最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关；全双工的数据传输（3）100BASE-T4 3类UTP 4对；4类UTP4对；5类UTP 4对；最大网段长度为100米（4）100VGAnyLAN 使用共享介质令牌传递总线；相当于HP的一种专有技术五、 千兆以太网（1）1000BASEX（8B/10B编码）1000BASECX（短距离屏蔽铜缆，25M）1000BASELX（使用长波激光做为信号源