《数据链路层_令牌环》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据链路层_令牌环（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、局域网令牌环网,令牌环网最初是IBM在20世纪70年代创建的私有的网络规范。令牌环网和稍后发展的IEEE 802.5规范几乎一样和兼容，其中后者建立在IBM的令牌环网的基础之上。,IBM的令牌环网和IEEE 802.5标准的比较,令牌环网结构,令牌环网的逻辑拓扑结构,令牌环网结构,IBM的令牌环网物理上采用星型网络拓扑结构，所有的终端站都连接到一种被称为多站访问单元（Multistation Access Unit，简称MAU）的设备上，多台MSAU设备连接在一起形成一个大的圆形环路。MSAU中包括旁路中继电路，可以将工作站从网络环路中断开。,令牌传递协议,令牌环网络是一种基于令牌传递协议用来
2、进行媒体访问控制的局域网技术。 令牌传递协议的基本原理：持有令牌的结点可以访问介质。与随机访问协议不同，由于令牌的持有控制了对介质的访问，消除了争用的可能性，因此，令牌传递方案是无争用无冲突的协议。 环并不是真正的广播媒体，而是一个个点到点线路的集合形成的一个环。,协议的比较,争用的和无冲突协议的比较,令牌环网工作方式,令牌传递使用小的特殊格式的帧，称为令牌。 令牌从环上的一个结点传递到另一个结点。当结点占有令牌时，允许它传送数据。如果没有数据需要传送，则结点将令牌发送到下一个结点上。 当一个结点确实有数据需要传送时，它修改令牌的某一位，将其变成帧起始字段，然后将数据添加在上面，并向前传递。,
3、令牌环网工作方式,令牌环网工作方式,在令牌环网中有一种方法称为令牌捕获(或访问优先)。 为结点设置优先级别，这样优先级高的可以更加频繁地使用网络。 一个结点的优先级别等于或大于包含在令牌中的优先值，则它可以捕获这个令牌以供自己使用。在这样做后，它提高令牌的优先级别，并在下一次传送时，将其恢复到原始的优先级别。,令牌环网帧的结构,令牌环和IEEE 802.5支持两种帧格式：令牌帧和数据/命令帧。令牌为3字节，包括开始标记，访问位和结束标记；数据/命令帧因信息域的不同而大小不一，数据帧为上层协议传送数据，而命令帧则传送控制命令，并没有包括提供给上层协议的数据，格式如下图所示：,令牌环网帧的结构,T
4、,M,令牌环网帧的结构,令牌帧的三个域，它们的意义如下：,令牌环网帧的结构,数据/命令帧的格式意义如下表：,令牌环网帧的结构,“帧状态”的作用：地址识别标记和帧复制标记令牌环中处理确认的方法： A=0,C=0 A=1,C=0 A=0,C=1 A=1,C=1 地址经过验证；数据被复制（传输成功）。,传输不成功,令牌环网帧的结构,源结点：具有自由令牌的源结点将令牌比特置为1，添加数据，将令牌帧变成数据帧,发送； 非目的结点：检查帧的目的地址，将帧重新放回环上，如需要，设置预留比特； 目的结点：检查帧的目的地址，将帧复制到内存，将帧状态的A与C比特置1，将帧重新放回环上； 回到源结点检查帧状态的A与
5、C比特的值，若A与C比特的值都为1，则说明发送成功，否则帧将被重新发送。若发送成功，结点将数据从帧中去掉，并将令牌比特置为0（从数据帧转变回令牌帧），若源结点没有其它数据要发送或时间限制超期，令牌帧将发送到下一结点。(IEEE802.5规定站点拥有令牌的时间长度是10毫秒),令牌环网,令牌环网的实现 单令牌协议 优先级 预留 监控站,令牌环网,优先级 令牌具有几个不同的优先级水平，从0到7。 当结点收到自由令牌时，它必须首先将令牌中的优先级与它要传送数据的优先级进行比较； 若结点的优先级高或与令牌的优先级相同，则结点可以传送数据； 若结点的优先级低于令牌的优先级，则结点不能传送数据，而必须将令
6、牌传给下一结点。,令牌环网,预留 任何结点如果有比当前传送的帧的优先级更高的数据要传送都可以在当前帧传递到它时，改变令牌的访问控制字段的预留比特位。（即为高优先级预留了一个令牌）在下一个令牌发布时，令牌将具有先前预留比特位所设置的优先级。,令牌环网,监控站令牌环网使用一个监控站来对环进行监视，保证环的正常工作，但是监控站具有高优先级。 主要作用：解决令牌的丢失的问题监视环传送有效帧维护环的主时钟 缺点：监控站无法检测环的中断,局域网FDDI,在2 0世纪8 0年代，美国国家标准化组织( A N S I ) X 3 T 9 . 5标准委员会创建了光纤分布式数据接口( F D D I )，它发展以
7、解决网络系统中分配不断增长的带宽需求。A N S I将F D D I提交到国际标准化组织，然后创建了一个兼容的F D D I标准。F D D I标准规定了令牌传递的数据链路层的物理和M A C部分。 光纤比铜缆具有以下的优点： 抗电子干扰 高吞吐量 传输安全 可以用于长距离,局域网FDDI,FDDI是光纤数据在200公里内局域网内传输的标准。FDDI协议基于令牌环协议。它不但可以支持长距离传输，而且还支持多用户。 FDDI网络包括两个令牌环，一个环是主要的，用于数据传输，另一个用于备份以备主环失败时使用。主环提供100 Mbps 的速率。如果副环不需要进行备份，那么传输速率可以达到200 Mb
8、ps。单环可以延伸到最大距离，而双环却只能延伸到100 km。,局域网FDDI,FDDI主要用于距离比较远的网络结构。其主要特点有：100Mbps数据传输率；双环和树状网络拓扑结构；适合作远程主干；协议复杂、价格贵、成本高； 只支持共享和半双工方式 ；,局域网FDDI,两种连接方式：DAS (双连接位置)是具有两个FDDI端口，因而能直接与双环相连的工作站；SAS (单连接位置)只有一个FDDI端口,要与FDDI环相连必须经过集中器。 FDDI具有“自愈”能力：如果在双环的拓扑上单点出现故障，FDDI具有“自愈”能力，检测到故障的站点将两个环连在一起（自动回绕）。如果在环上的断点超过一个，则可
9、能产生多个独立的环。,局域网FDDI,FDDI的“自愈”能力,局域网FDDI,FDDI作为主干网互连多个局域网的结构,局域网FDDI,FDDI主要技术特点 使用 802.5的单令牌环网介质访问控制协议； 使用 802.2协议，与符合 802标准局域网兼容； 数据传输速率为100Mb/s，连网的结点数最大为1000，环路长度为100km ； 可以使用双环结构，具有容错能力； 可以使用多模或单模光纤； 具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据传输。,局域网FDDI,FDDI的应用 计算机机房网 办公室或建筑物群的主干网 校园网的主干网 多校园的主干网,无线局域网,WLAN为Wireless L
10、AN的简称，即无线局域网。 以无线电波、激光、红外线等来代替有线局域网中的部分或全部传输媒介就构成了无线局域网。 无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。,无线局域网,无线局域网的特点： 可移动性：提供了不受限制的应用，用户可以随时上网； 安装便捷：无需布线，大大节约建网时间； 组网灵活，即插即用：网络管理人员可以迅速而容易地将它加入到现有的网络中运行。在某种环境下，无线通信是唯一可行的通信方式 拥有成本低：特别适合变化频繁的工作场合,无线局域网,无线局域网的应用环境 1、频繁变动的环境：移动办公 2、难于布线的环境：金融机构、历史建筑、大型仓库等
11、3、临时场合的局域网：展览/会议 4、军事领域,无线局域网协议,IEEE80211协议族 IEEE80211标准 1997年6月公布，是第一代无线局域网标准。 IEEE80211工作在24GHz开放频段 支持1Mbps和2Mbps的数据传输速率。 它定义了物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）层规范，允许无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。标准中物理层定义了数据传输的信号特征和调制。,无线局域网协议,目前的主流：IEEE80211b。 IEEE80211b工作在24GHz2483GHz频段。 数据速率可以为11Mbps、55Mbps、2Mbps、1Mbps或更低，根据噪音状况自动调
12、整。当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从11Mbps自动降到55Mbps，或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和1Mbps。 80211b使用CSMACA作为MAC介质访问方法，物理层调制方式为DSSS。,无线局域网协议,更高的速率：IEEE80211a 和80211b相比，IEEE80211a在整个覆盖范围内提供了更高的速度，其速率高达54Mbps。 它工作在5GHz频段， 与80211b一样采用CSMACA协议。物理层采用正交频分复用OFDM代替80211b的DSSS来传输数据。,无线局域网协议,沟通的桥梁：IEEE802.11g 为了解决IEEE802
13、11a与80211b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题，IEEE又在2001年11月批准了新的80211g标准。 80211g既适应传统的80211b标准，在24GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率；也符合80211a标准，在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。,无线局域网协议,Wi-Fi联盟自从实行IEEE 802.11b以来，无线网络的产品也逐渐多了起来，解决各厂商产品之间的兼容性问题就显得非常必要。因为IEEE并不负责测试IEEE 802.11b无线产品的兼容性，所以这项工作就由厂商自发组成的非赢利性组织Wi-Fi联盟来担任。Wi-Fi认证凡是通过WiFi联盟
14、兼容性测试的产品， 都被准予打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。,无线局域网协议,其它无线局域网标准 蓝牙（BLUETOOTH） 起源：1998年5月，瑞典爱立信、芬兰诺基亚、日本东芝（Toshiba）、美国IBM和Intel公司等五家厂商，在联合开展一项旨在实现网络中各类数据及语音设备互连的计划；1999年下半年，微软（Microsoft）、摩托罗拉、3Com、朗讯与蓝牙特别小组(Bluetooth SIG)的五家公司共同发起成立了“蓝牙”技术推广组织。 对于802.11来说，蓝牙的出现不是为了竞争而是相互补充。蓝牙比802.11更具移动性，蓝牙成本低、体积小，可用于更多的设备。,无
15、线局域网协议,但是，蓝牙主要是点对点的短距离无线发送技术，而且，蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用，严格来讲，不算是真正的局域网技术。本质上说它是一种代替线缆的技术。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，并且克服了红外技术的缺陷可穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。 蓝牙技术的应用范围相当广泛，可以广泛应用于局域网络中各类数据及语音设备，如PC、HPC（掌上型计算机）、拨号网络、笔记本电脑、移动电话和高品质耳机等。,无线局域网协议,HomeRF HomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE 802.11与DE
16、CT（数字无绳电话标准）的结合，旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术，工作在2.4GHz频带，能同步支持4条高质量语音信道。HomeRF的传输速率较低只有12Mbps。,无线局域网协议,欧洲标准：HiperLAN HiperLAN由欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)小组着手制定，已推出HiperLAN1和HiperLAN2。 HiperLAN1对应1EEE802.11b，HiperLAN2与1EEE082.11a具有相同的物理层。 HiperLAN2的主要特征如下： 高速数据传输：物理层最高可达54Mb/s，网络层可达32Mb/s。 高传输质量 自动频率分配 良好的安全性 网络与应用的独立性,无线局域网协议,各种局域网标准的比较,IEEE802.11,802.11层次模型结构,IEEE802.11,802.11的物理层定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法。 RF传输方法采用扩频调制技术。在该标准中RF传输标准是跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)，工作在2.40002.4835GHz频段。支持12Mbps数据速率。 红外线传输方法工作在850950nm频段，峰值功率为2W，支持数据速率为1Mb/s和2Mb/s。,
