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1、 第 7 页 第1页本学期第1个教案 授课时间：2004年 2 月28 日教 学内 容常用网络技术教 学目 的通过本次课的学习，使学生掌握传统局域网中令牌环网、令牌总线网的工作原理、组网方式以及帧格式，了解X.25网的工作原理教 学重 点令牌环网、令牌总线网的工作原理、组网方式教 学难 点令牌环网、令牌总线网的工作原理、组网方式教 学方 法讲授教 学用 具粉笔参 考资 料无教 学 过 程时间分配内 容备注10分40分45分复习：微型计算机的广泛使用促进了局域网的普及。当今的网络技术精彩纷呈，常用的局域网有以太网、令牌环网、令牌总线网等。导入：当网络中的通信量负载较大时，采用以太网的冲突检测方式
2、，会有大量的时间用在了检测冲突上，而采用令牌网技术，在高负载的情况下也可以有较好的性能。新课：第三章 常用网络技术312 令牌环网令牌环技术最早可追溯到60年代末贝尔实验室所进行的研究，即所谓的Newhall环路。1985年，IBM公司推出了IBM令牌网作为其局域网络产品。令牌环标准在IEEE 803. 5中定义。令牌环网使用屏蔽双绞线或无屏蔽双绞线作为传输介质，速率为4Mbps或16Mbps。多数令牌环网采用星型环结构，在逻辑上所有站点构成一个闭合的环路。1令牌环工作原理令牌环网采用沿环传递令牌的方法来实现对介质的访问控制，只有获得令牌的站才具有发送数据帧的权利。数据发送完毕后，再将令牌释放
3、以供其他站使用。工作原理概括如下：1） 当网络空闲时，只有令牌在环路上不停流动。2） 当一个站想发送数据时，必须首先截获空令牌。3） 每个站检测所经过的数据帧中的目的地址，如果与本站地址相符，则复制该帧，然后将该帧转发下一个站，否则仅转发该数据帧。4） 数据帧回到发送站时，发送站在检测该帧是否已被目的站接收的同时，清除该帧，产生一个新的令牌，并将它发送给下一个站，使环路中有令牌继续流动。2帧格式802.5的MAC帧分为令牌帧和数据帧两种。令牌帧包括帧首定界符、访问控制字段、帧尾定界符；数据帧包括帧首定界符、访问控制字段、帧控制、目的地址、源地址、数据、FCS、帧尾定界符、帧状态。帧首定界符：指
4、示帧的开始。访问控制：其中的T比特（令牌比特）为0时表示令牌，为 时表示数据帧。访问控制中的P和R比特在无优先级的环路中不起作用，都被置为0。在有优先级的环路中，PPP是优先级比特，RRR是预约比特。只有优先级高于令牌优先级的站才允许截获令牌，这就保证了高优先级的站有更多的机会发送数据。当一个站想发送数据但信道又不为空时，可以在数据帧经过时将自己想要发送的帧的优先级定到预定比特中，如果预约比特已经被其他站预约了更高的优先级，就不能预约了。当一帧数据发完后，新产生的令牌就具有了已预约的优先级。将令牌的优先级提升了的站在发送完数据之后，还要负责将令牌的优先级将下来，这样就使优先级较低的站也有机会发
5、送数据。访问控制字段的M比特是监控比特，由监控站以来检测那些未被发送站取消的数据帧，若环路出现异常，该帧未被发送站取消，于是监控站将其从环上删除，避免数据帧在环上永远流动。帧控制：前两个比特表示帧的类型。01表示数据帧，00表示MAC控制帧，后6未表示控制帧的种类，控制帧中没有数据字段，它发送给环路上的所有站。帧状态：在这一字段中设置了2个A比特和2个C比特。当一个站发送完数据时，将A和C都置为0。目的站若识别了这一帧，则将A置为1，若将此帧复制下来了，则将C置为1。帧尾定界符：在帧尾定界符中的最后一个比特为E比特，即差错比特。一个帧在发送时，置E为0，以后若任何一个站转发时通过FCS发现此帧
6、中出现了差错，都可以将E比特置为1。313 令牌总线网令牌总线网按与令牌环网同样的原理进行工作，但在物理上却是一个总线网。它遵循IEEE 802.4协议。1令牌总线网工作原理在令牌总线网中，物理总线上的站点在逻辑上被组织成一个环。令牌在它们之间传递，一个站点想要发送数据就必须等待令牌的到达。每个站知道它的前驱和后继，一个站从其前驱那里获得一个令牌，并将令牌传递给它的后继。令牌在逻辑环上的传递顺序与站的物理位置无关。令牌总线网的操作比较复杂，它必须解决如下问题：环初始化；站的动态插入与删除；故障处理。2帧格式IEEE 802.4 的MAC帧格式包括：前同步码、帧首定界符和帧尾定界符、帧控制、目的
7、地址、源地址、数据、FCS等。3令牌总线与CSMA/CD的比较CSMA/CD 和令牌总线是总线拓扑局域网中主要采用的媒体访问控制技术。CSMA/CD的主要优点为协议简单、可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议给用户提供均等的访问权，在一定负载下，CSMA/CD有良好的延迟特性和吞吐那里。其主要缺点是必须进行冲突检测，而且对最小帧长度有一定限制，因而对短报文存在带宽浪费现象。CSMA/CD的性能随负载的增加而迅速下降。令牌总线网具有良好的吞吐能力，而且其吞吐量随数据传输速率增加而增加，并随介质饱和而稳定下降。它不许冲突检测，可以调节对介质的访问权，既可以公平低访问，又可以提供优先级，而且可以
8、预知数据在网中的最大延迟，适用于实时系统，令牌总线的最大缺陷是要进行逻辑环的维护，而且物理层规范复杂，在轻负载情况，可能要等待许多的无用的令牌帧传递，从而减少了对信道的利用率。从应用情况看，采用CSMA/CD 协议的以太网拥有广阔的市场，而令牌网则用户适用的比较少。32 X.25 和帧中继321 X.25网X.25 建议是CCITT 提出的在公用数据网上分组式终端和分组交换网之间的接口规范，它对推动分组交换网的发展作出了很大的贡献。X.25 建议并不涉及网络内部的具体实现细节，因此“X.25网”只是指该网络与外部数据终端设备DTE的接口之间遵循的是X.25标准，不同厂家生产的X.25网可能有很
9、大的差别。X.25 协议包括3个层次。最下面的物理层接口标准采用X.21 建议，由于X.21 建议基于数字信道，作为过度，实际上使用较多的是一个类似于RS-232的标准X.21 bis 。第二层是数据链路层，其接口标准采用平衡型链路接入规程LAPB，它是HDLC的一个子集。第三层是分组层，在这一层上DTE和DCE之间可以建立多条逻辑信道，使一个DTC同时和网上其他多个DTE建立虚电路并进行通信。从第一层道第三层，数据传送的单位分别是“比特”、“帧”和“分组”。X.25中的虚电路服务有虚呼叫和永久虚电路两种形式。前者通过呼叫才能建立虚电路，数据传输完毕后要进行释放。后者类似于专线连接，可随时发送
10、和接收数据，不需要建立和拆除过程。采用虚呼叫虚电路进行工作时，整个通信过程可分为呼叫建立、数据传送、虚电路释放3个阶段。X.25网络要求进入网络的数据或控制信息必须是X.25规定的分组。这些分组以同步方式进入X.25网络，然后又以同样方式离开网络传到另一主机，这类终端称为X.25终端或分组式终端。但实际上还有许多终端不具备直接与X.25网络相连的能力。为此，CCITT 定义了关于分组装拆设备PAD的3个协议，以帮助非X.25终端通过PAD 进入分组交换网。其中X.3定义了PAD的功能以及控制它工作的一些参数，X.28定义了非X.25终端和PAD之间的接口协议，X.29定义了PAD和分组式终端之间的数据传输规程。小 结：本次课主要讲解了传统局域网中令牌环网、令牌总线网的工作原理、组网方式以及帧格式以及X.25网的工作原理，大家要重点掌握令牌环网、令牌总线网的工作原理、组网方式。作业： 1P72页 3-3。 课后分析：板 书 设 计第三章 常用网络技术31 传统局域网312 令牌环网1 令牌环工作原理 2 组网方式 3 帧格式313 令牌总线网1 令牌总线网工作原理2 帧格式3 令牌总线与CSMA/CD的比较32 X.25和帧中继321 X.25网
