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1、第3章、局域网31、引 言 局域网是指传输距离有限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目功的网络系统。 IEEE802委员会所制定的IEEE 802局域网标准。 IEEE 802委员会分成三个分会， 。通信介质(或称媒体)分会。 。信号存取控制分会。 。高层接口分会。 IEEE 802局域网标准是一个标准系列，它们之间的关系如P66图 31所示。 现有的IEEE 802局域网标准：P67 IEEE 802标准主要规定了物理层和数据链路层两个层次，并将数据链路层分成逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个子层，P67 图32。1、 物理层涉及从一个节点向另一个节点传送比特的细节，包括信
2、号电平、调制技术、测试电路和控制协议等功能：编码/译码、提取时钟 发送/接收、载波检测 向链路层提供服务组成：四个部分提供服务。协议中规定了物理链路操作的电气和机械特性参数。2、数据链路层两个子层：逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层。(1)MAC层 控制对传输介质访问。 MAC层协议与网络的拓扑形式及传输介质的类型直接相关 例如，广播式竞争型MAC协议如CSMACD适宜于基带总线（或树形） 信道的广播特性，关键在于如何有效地避免碰撞，提高系统的吞吐量 令牌传递、环路时间分片等协议如Token Ring适宜于环型局域网。 信道的闭合环流特性，关键在于如何选择正确的数据接入时刻
3、，如何将 数据从环路上摘下与撤消，尽量提高信道的利用率(2)LLC层 完成在网络的两个节点之间一条点-点或多点链路上的数据帧传输控制。 提供了两种连接服务类型：面向连接的服务和不连接的服务 提供可靠的通信。 它提供的主要功能是数据帧的封装和拆封，为高层提供网络服务 的逻辑接口LLC层为所有的局域网提供公共的服务，而每一种局域网都定义了各自的MAC层和物理层。32、以太网络 世界上第一个局域网工业标准。 IEEE 8023国际标准是在Ethernet标准的基础上制定的。 分成10Mbs Ethernet、100Mbs Ethernet和1000 Mbs Ethernet， 根据不同的物理介质有多
4、种物理子标准，形成了一个IEEE802.3标准系列。 其MAC层均采用争用型的介质访问控制协议，即CSMACD (Carrier Sense Multiple AccessCollision Detect，载波监听多路访问/冲突检测)。 321、CSMACD介质访问控制方法 CSMACD是一种争用型的介质访问控制协议。 CSMACD也是一种分布式介质访问控制协议网中的各个节点都能独立地决定数据帧的发送与接收。1、 CSMA/CD的帧格式P692、 CSMA/CD的帧发送过程P70-713、 CSMA/CD的帧接收过程P724、 MAC层与相邻层的接口1） MAC与LLC之间的接口帧发送帧接收2
5、） MAC与PLS之间的接口位发送位接收322、 10 Mb/s Ethernet自习：P73-78323、 100 Mb/s Ethernet（快速以太网、100BASE-T） 特点：1）MAC层采用CSMA/CD协议 2）物理层提供100 Mb/s的传输速率 3231、物理层规范 定义三种物理层标准：100BASE-T4 100BASE-TX100BASE-FX传输介质4对UTP-3、4、5类2对STP-12对UTP-52芯光纤线信号技术8B6T，NRZ4B5B，NRZI4B5B，NRZI4B5B，NRZI数据速率100Mb/s100Mb/s100Mb/s100Mb/s最大长度100m10
6、0m100m200m网络跨度200m200m200m400m8B6T编码技术1） 8位二进制码组编码为6位三进制码组2） 经NRZ(不归零)编码后输出到3对数据线上3*33.3Mb/s=100Mb/s3） 4对线中1对用于冲突检测 10/100M自动协商 在链路初始化阶段，通过FLP（快速连接脉冲）序列测试链路容量， 若得到响应， 链路容量自动设置为100Mb/s 若得不到响应，重新发送NLP（正常连接脉冲）序列 链路容量自动设置为10Mb/s 3232、网络组成技术 P81 324、千兆位以太网 对MAC层规范进行了重新定义，以维持适当的网络传输距离， 但介质存取控制方法仍采用CSMA/CD
7、协议 重新制定了物理层标准，使之能提供1000Mb/s的原始带宽 3241、千兆位以太网标准 1998年初，关于光纤和同轴电缆的全双工链路标准（802.3z标准） 1999年初，关于UTP电缆的半双工链路标准（802.3ab标准） 3242、网络组成技术 采用以交换机为中心的星型拓扑结构 P82为用户提供更大的网络带宽又不致阻塞主干网络1） 交换机与交换机之间的联接交换机上安装千兆位以太网的网络端口模块 2）交换机与服务器之间的联接分别在交换机和服务器上安装千兆位以太网的网络端口模块和千兆位以太网卡33、 令牌环网络 发展史： 1969年，贝尔实验室研制Newhall 环 1985年，IBM用
8、于其局域网（IBM令牌环） 结构： 典型的是一个环状结构 各计算机通过缆线联接环形 IBM采用星状结构 各计算机通过缆线联接到一个令牌环网集线器上 在集线器内部形成一个物理环 在环路上采用令牌传送访问方法B令牌 转发器ACD 介质： IBM专用的屏蔽电缆（可连接250个节点） 非屏蔽双绞线（72个节点） 传输速率： 4Mb/s, 16Mb/s 环长度： 小于366米 特点： 采用令牌传递（Token Passing）介质控制方法 实现点-点的传输 一般在传输距离远、负载重、实时要求严格的应用环境下，优于以太网 331、Token Ring介质访问控制方法1、 Token Ring基本原理1）
9、令牌环进行初始化后， 若各站都没有帧要发送，只有空令牌在环上流动2）发送 若某一个站要发送帧，必须等待空令牌的到来 获得空令牌后， 将空令牌改为忙令牌 紧跟着忙令牌后将数据帧发送到环上 3）接收 当发送的帧经过某站的转发器时，转发器将帧内的目的地址与本地的地址相比较 若地址相符 复制该帧并送入本站 将帧转发至下一个站 若地址不相符 将帧转发至下一个站 4）收尾 当帧沿环路返回到发送站时， 发送站： 将其撤消 将忙令牌改为空令牌，继续发送到环上 2、 Token Ring帧格式IEEE 802.5标准规定了令牌环网MAC有两类基本的帧格式令牌帧SD （起始定界符）AC（存取控制）ED（帧结束定界
10、符） 数据帧SDACFCDASALLCFCSEDFS1112/62/60411 AC（存取控制） 格式：PPPTMRRR PPP（优先级） 8级（000最低，不用优先级时为000） T（令牌位） 在令牌帧中，T=0：空令牌 T=1：忙令牌 当待发数据的站检测一个空令牌的优先级待发数据帧的优先级时： 将空令牌改为忙令牌 紧跟忙令牌之后将数据帧发送出去 M（监视位，防止忙令牌在环上无限循环） 当该令牌第一次经过环上监视站时， 监视站将该令牌帧的M置1 发送站发送一个忙令牌帧时，将M置0 当监视站检测到M=1的帧，认为该帧已经绕环一周而没有释放 将该帧去掉 RRR（优先级预约，在优先级高的站预约发送
11、权时使用） 容许希望发送较高优先级帧的站申请下一个令牌 将所要求的优先级置入正在运行帧的RRR中 FC（帧控制） 指明该帧是否为LLC数据帧 DA（目的地址） SA（源地址） LLC（信息） FCS（帧校验） FS（帧状态） ACrrACrr A: 地址识别指示位 C：帧是否复制指示位 rr: 保留位 发送站： 发送帧时：将A，C置0 接收站： 检测到帧上目标地址是其本身地址时：将A置1 若该站有足够的存储空间：复制该帧，将C置1 发送站： 该帧返回到发送站时，依据A，C区分三种状态 环上不存在寻址的站或站不工作 寻址的站存在，但帧未被复制 寻址的站存在且帧被复制（接收） 3、 Token Ring优先级访问控制完成帧的发送和接收工作1） 数据帧的发送准备阶段：请求发送数据帧时，该站MAC子层按照帧格式形成合适的FC，DA，SA等字段，以构成待发的数据帧，然后等待获得令牌等待阶段：待发数据帧有优先级，若有一数据帧经过，在转发该数据帧时就将待发数据帧的优先级置入正在传送帧的AC字段的RRR中
