第3章局域網(wǎng)技術(shù)

1、1第第 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)韶關(guān)學(xué)院信息工程學(xué)院韶關(guān)學(xué)院信息工程學(xué)院駱耀祖駱耀祖第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn) 本章從介紹局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及拓?fù)浔菊聫慕榻B局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)入手，詳細(xì)討論結(jié)構(gòu)入手，詳細(xì)討論CSMA/CD總線網(wǎng)、令牌環(huán)總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)及令牌總線網(wǎng)的媒體訪問控制方法，光纖分布網(wǎng)及令牌總線網(wǎng)的媒體訪問控制方法，光纖分布數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接口FDDI和局域網(wǎng)的操作系統(tǒng)。最后了介和局域網(wǎng)的操作系統(tǒng)。最后了介紹局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互連以及無線局域網(wǎng)的基本知識。紹局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互連以及無線局域網(wǎng)的基本知識。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技

2、術(shù)3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述 3.1.1 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.2 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN(Local Area Network)LAN(Local Area Network)，是一種在有，是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量限的地理范圍內(nèi)將大量PCPC機(jī)及各種設(shè)備互連一起機(jī)及各種設(shè)備互連一起實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。社會(huì)對實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。社會(huì)對信息資源的廣泛需求及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及，信息資源的廣泛需求及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及，促進(jìn)了局域網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)促進(jìn)了局域網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展

3、。在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了十分重要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了十分重要的地位。地位。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.1.1 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 在確定局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到局域網(wǎng)的在確定局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到局域網(wǎng)的兩個(gè)特點(diǎn)，一是傳輸媒體是共享的，因而不存在兩個(gè)特點(diǎn)，一是傳輸媒體是共享的，因而不存在中間節(jié)點(diǎn)和交換的問題，二是數(shù)據(jù)以幀尋址的方中間節(jié)點(diǎn)和交換的問題，二是數(shù)據(jù)以幀尋址的方式工作。物理層顯然是需要的，因?yàn)槲锢磉B接以式工作。物理層顯然是需要的，因?yàn)槲锢磉B接以及按位在媒體上傳輸都需要物理層。局域網(wǎng)不存及按位在媒體上傳輸都需要

4、物理層。局域網(wǎng)不存在路由選擇問題，可以不要網(wǎng)絡(luò)層。因此，和在路由選擇問題，可以不要網(wǎng)絡(luò)層。因此，和OSI參考模型相比，局域網(wǎng)的參考模型就只相當(dāng)參考模型相比，局域網(wǎng)的參考模型就只相當(dāng)于于OSI最低的兩層。最低的兩層。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)由于局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入控制的方法也各不由于局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入控制的方法也各不相同。為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過于復(fù)雜，將相同。為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過于復(fù)雜，將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即：媒體接入控局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即：媒體接入控制或媒體訪問控制制或媒體訪問控制MAC（Medium Ac

5、cess Control）子層）子層和邏輯鏈路控制和邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Control）子層。數(shù)）子層。數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體接入無關(guān)的部分都集中在邏輯鏈路控?fù)?jù)鏈路層中與媒體接入無關(guān)的部分都集中在邏輯鏈路控制制LLC子層。子層。LLC子層的主要功能是：建立和釋放數(shù)據(jù)子層的主要功能是：建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接，由軟件譯碼成實(shí)際的數(shù)據(jù)，提供與鏈路層的邏輯連接，由軟件譯碼成實(shí)際的數(shù)據(jù)，提供與高層的接口，差錯(cuò)控制，給幀加上序號等。在高層的接口，差錯(cuò)控制，給幀加上序號等。在 LLC不變不變的條件下，只需改變的條件下，只需改變(媒體訪問控制媒體訪問控制MAC便可適應(yīng)不同的便可適

6、應(yīng)不同的媒體和訪問方法。使媒體和訪問方法。使LAN體系結(jié)構(gòu)能適應(yīng)多種傳輸媒體。體系結(jié)構(gòu)能適應(yīng)多種傳輸媒體。而網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)訪問點(diǎn)而網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)訪問點(diǎn)SAP則在則在LLC子層與高層的交界面子層與高層的交界面上。如圖上。如圖3.1所示。所示。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)圖圖3.1 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)與接入各種傳輸媒體有關(guān)的問題都放在與接入各種傳輸媒體有關(guān)的問題都放在MAC子層。子層。MAC描述在共享媒體環(huán)境中如何進(jìn)行站的調(diào)度，發(fā)送和接收描述在共享媒體環(huán)境中如何進(jìn)行站的調(diào)度，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。MAC子層的主要功能是：將上層交下來的數(shù)據(jù)封子

7、層的主要功能是：將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送（接收時(shí)進(jìn)行相反的過程，將幀拆卸），裝成幀進(jìn)行發(fā)送（接收時(shí)進(jìn)行相反的過程，將幀拆卸），實(shí)現(xiàn)和維護(hù)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議，位差錯(cuò)檢測和尋址等。協(xié)議，位差錯(cuò)檢測和尋址等。MAC子層還負(fù)責(zé)在物理層的基礎(chǔ)上進(jìn)行無差錯(cuò)的通信。子層還負(fù)責(zé)在物理層的基礎(chǔ)上進(jìn)行無差錯(cuò)的通信。MAC確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行同步，確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行同步，識別錯(cuò)誤和控制數(shù)據(jù)的流向。識別錯(cuò)誤和控制數(shù)據(jù)的流向。MAC的實(shí)例是令牌環(huán)網(wǎng)的實(shí)例是令牌環(huán)網(wǎng)（802.5）或以太網(wǎng)（）或以太網(wǎng)（802.3）。一般來說，）。一般來說，MAC只在共只在共享環(huán)境中才是

8、重要的，因?yàn)橹挥性诠蚕砻襟w環(huán)境中多個(gè)享環(huán)境中才是重要的，因?yàn)橹挥性诠蚕砻襟w環(huán)境中多個(gè)節(jié)點(diǎn)才能連接到同一傳輸媒體上。節(jié)點(diǎn)才能連接到同一傳輸媒體上。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)LAN的體系結(jié)構(gòu)中的物理層確定了兩個(gè)接口：的體系結(jié)構(gòu)中的物理層確定了兩個(gè)接口：（1)連接單元接口連接單元接口(Attachment Unit Interface，AUI)在計(jì)在計(jì)算機(jī)的物理層與網(wǎng)絡(luò)媒體之間提供連接。算機(jī)的物理層與網(wǎng)絡(luò)媒體之間提供連接。（2)媒體連接單元媒體連接單元(Medium Attachment Unit，MAU)由由物理媒體連接物理媒體連接(Physical Medium Attachmen

9、t，PMA)和媒和媒體相關(guān)接口體相關(guān)接口MDI兩部分組成。媒體相關(guān)接口兩部分組成。媒體相關(guān)接口MDI隨媒體隨媒體而改變，但不影響而改變，但不影響LLC和和MAC的工作。的工作。MAU負(fù)責(zé)管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)與LAN媒體的連接，提供基本數(shù)據(jù)集成檢測和網(wǎng)媒體的連接，提供基本數(shù)據(jù)集成檢測和網(wǎng)絡(luò)媒體監(jiān)視。絡(luò)媒體監(jiān)視。MAU還能檢測網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量及測試、檢查還能檢測網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量及測試、檢查網(wǎng)絡(luò)工作是否正常。連接單元接口網(wǎng)絡(luò)工作是否正常。連接單元接口AUI，也就是在粗纜，也就是在粗纜Ethernet情況下的收發(fā)器。這種接口在標(biāo)準(zhǔn)中定為選項(xiàng)，情況下的收發(fā)器。這種接口在標(biāo)準(zhǔn)中定為選項(xiàng)，因?yàn)樵诩?xì)纜和因?yàn)樵诩?xì)

10、纜和10Base-T情況下，情況下，AUI已不復(fù)存在。已不復(fù)存在。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.1.2 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE在在1980年年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)會(huì)(簡稱簡稱IEEE802 委員會(huì)委員會(huì))，專門從事局域網(wǎng)的協(xié)，專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制定，并形成了一套標(biāo)準(zhǔn)，稱為議制定，并形成了一套標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)已被該標(biāo)準(zhǔn)已被ISO采納，作為局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)系采納，作為局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)系列，稱為列，稱為ISO 8802標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)局域網(wǎng)的多種類型，規(guī)定了各自的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、媒體訪問控多種類

11、型，規(guī)定了各自的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、媒體訪問控制方法、幀格式等內(nèi)容。制方法、幀格式等內(nèi)容。 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系如圖系如圖3.2所示。所示。 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)圖圖3.2 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)其中，其中，IEEE 802.1是局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)是局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)際互連協(xié)議。際互連協(xié)議。IEEE 802.2說明了數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體無說明了數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體無關(guān)的關(guān)的LLC協(xié)議。涉及與媒體訪問有關(guān)的協(xié)議，則根據(jù)具協(xié)議。涉及與媒體訪問有關(guān)的協(xié)議，則根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制訪問分別處理，其中主要的體

12、網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制訪問分別處理，其中主要的MAC協(xié)議有：協(xié)議有：IEEE 802.3載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測CSMA/CD訪問方法和物理層協(xié)議、訪問方法和物理層協(xié)議、IEEE 802.4令牌總線令牌總線（Token Bus）訪問方法和物理層的協(xié)議、）訪問方法和物理層的協(xié)議、IEEE 802.5令令牌環(huán)（牌環(huán)（Token Ring）訪問方法和物理層協(xié)議，）訪問方法和物理層協(xié)議，IEEE 802.6關(guān)于城域網(wǎng)的分布式隊(duì)列總線關(guān)于城域網(wǎng)的分布式隊(duì)列總線DQDB（Distributed Queue Dual Bus）的標(biāo)準(zhǔn)等。此外，）的標(biāo)準(zhǔn)等。此外，IEEE802.7 和和I

13、EEE 802.8分分別是寬帶技術(shù)和光纖技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，別是寬帶技術(shù)和光纖技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.9描述了綜合描述了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)技術(shù)，業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)技術(shù)，IEEE802.10 是局域網(wǎng)安全技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是局域網(wǎng)安全技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.11說明了無線局域網(wǎng)技術(shù)。說明了無線局域網(wǎng)技術(shù)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)表表3.1 OSI七層模型與七層模型與IEEE802體系結(jié)構(gòu)的層次對應(yīng)關(guān)系體系結(jié)構(gòu)的層次對應(yīng)關(guān)系第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 3.2.1 IEEE 802.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 3.2.2 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和IE

14、EE 802的物理層的物理層3.2.3 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)適配器以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)適配器3.2.4 以太網(wǎng)的邏輯鏈路控制和幀格式以太網(wǎng)的邏輯鏈路控制和幀格式3.2.5 CSMA/CD訪問控制方式訪問控制方式第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2.1 IEEE 802.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEEE 802.3委員會(huì)在定義可選的物理配置方面委員會(huì)在定義可選的物理配置方面表現(xiàn)了極大的多樣性和靈活性。為了區(qū)分各種可表現(xiàn)了極大的多樣性和靈活性。為了區(qū)分各種可選用的實(shí)現(xiàn)方案，該委員會(huì)給出了一種簡明的表選用的實(shí)現(xiàn)方案，該委員會(huì)給出了一種簡明的表示方法：示方法： 如如10BASE5、10BASE2、10BR

15、OAD36。但。但10BASE-T和和10BASE-F有些例外，其中的有些例外，其中的T和和F分別表示雙絞線、光纖。分別表示雙絞線、光纖。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)（1）10BASE5和和10BASE2。前面介紹。前面介紹IEEEE 802.3時(shí)所涉及的物理范圍，實(shí)際上所說的就是時(shí)所涉及的物理范圍，實(shí)際上所說的就是基于以太網(wǎng)的基于以太網(wǎng)的10BASE5。與與10BASE5一樣，一樣，10BASE2也使用也使用50歐姆同軸電歐姆同軸電纜和曼切斯特編碼。數(shù)據(jù)速率為纜和曼切斯特編碼。數(shù)據(jù)速率為10Mbps。兩者。兩者的區(qū)別在于的區(qū)別在于10BASE5使用粗纜使用粗纜(50mm)，10B

16、ASE2使用細(xì)纜使用細(xì)纜(5mm)。由于兩者數(shù)據(jù)傳輸率。由于兩者數(shù)據(jù)傳輸率相同，所以可以使用相同，所以可以使用10BASE2電纜段和電纜段和10BASE5電纜段共存于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。電纜段共存于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)（2）10BASE-T。10BASE-T定義了一個(gè)物理上定義了一個(gè)物理上的星形拓?fù)渚W(wǎng)，其中央節(jié)點(diǎn)是一個(gè)集線器，每個(gè)的星形拓?fù)渚W(wǎng)，其中央節(jié)點(diǎn)是一個(gè)集線器，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一對雙絞線與集線器相連。集線器的作節(jié)點(diǎn)通過一對雙絞線與集線器相連。集線器的作用類似于一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，它接收來自一條線上的信用類似于一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，它接收來自一條線上的信號并向其他的所有線轉(zhuǎn)發(fā)號并向其他的

17、所有線轉(zhuǎn)發(fā).由于任意一個(gè)站點(diǎn)發(fā)由于任意一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的信號都能被其他所有站點(diǎn)接收，若有兩個(gè)站出的信號都能被其他所有站點(diǎn)接收，若有兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)要求傳輸，沖突就必然發(fā)生。所以，盡管點(diǎn)同時(shí)要求傳輸，沖突就必然發(fā)生。所以，盡管10BASE-T在物理上是一個(gè)星形結(jié)構(gòu)，但從邏輯在物理上是一個(gè)星形結(jié)構(gòu)，但從邏輯上看與上看與CSMA/CD總線拓?fù)涞墓δ苁且粯拥摹？偩€拓?fù)涞墓δ苁且粯拥摹５诘?3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)（3）10BROAD36。10BROAD36是是802.3中為一針對寬中為一針對寬帶系統(tǒng)的規(guī)范，它采用雙電纜帶寬或中分帶寬的帶系統(tǒng)的規(guī)范，它采用雙電纜帶寬或中分帶寬的75歐姆歐姆CATV同軸

18、電纜。從端出發(fā)的段的最大長度為同軸電纜。從端出發(fā)的段的最大長度為1800m，由，由于是單向傳輸，所以最大的端到端距離為于是單向傳輸，所以最大的端到端距離為3600m。（4）10BASE-F。10BASE-F是是802.3中關(guān)于以光纖作為中關(guān)于以光纖作為媒體的系統(tǒng)的規(guī)范。該規(guī)范中，每條傳輸線路均使用一媒體的系統(tǒng)的規(guī)范。該規(guī)范中，每條傳輸線路均使用一條光纖，每條光纖采用曼切斯特編碼傳輸一個(gè)方向上的條光纖，每條光纖采用曼切斯特編碼傳輸一個(gè)方向上的信號。每一位數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后，轉(zhuǎn)換為一對光信號元素信號。每一位數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后，轉(zhuǎn)換為一對光信號元素(有有光表示高、無光表示低光表示高、無光表示低)，所以，一個(gè)，所

19、以，一個(gè)10Mbps的數(shù)據(jù)流實(shí)的數(shù)據(jù)流實(shí)際上需要際上需要20Mbps的信號流。的信號流。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2.2 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和IEEE 802的物理層的物理層 以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語一般指以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語一般指DEC公司、公司、 Intel公司和公司和Xerox公公司聯(lián)合在司聯(lián)合在1982年公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。此規(guī)范提交給年公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。此規(guī)范提交給IEEE(電電子電氣工程師協(xié)會(huì)子電氣工程師協(xié)會(huì))802委員會(huì)，經(jīng)過委員會(huì)，經(jīng)過IEEE成員的修改并成員的修改并通過，變成了通過，變成了IEEE的正式標(biāo)準(zhǔn)，并編號為的正式標(biāo)準(zhǔn)，并編號為IEEE802.3。Ethernet和和IEEE

20、802.3雖然有很多規(guī)定不同，但術(shù)語雖然有很多規(guī)定不同，但術(shù)語Ethernet通常認(rèn)為與通常認(rèn)為與802.3是兼容的。是兼容的。IEEE802.3在制定時(shí)突出的一個(gè)基本思想是將系統(tǒng)進(jìn)行邏在制定時(shí)突出的一個(gè)基本思想是將系統(tǒng)進(jìn)行邏輯劃分，并研究如何將它們連接在一起。它是當(dāng)今輯劃分，并研究如何將它們連接在一起。它是當(dāng)今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)，采用采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)，采用CSMA/CD訪問訪問方式，使用方式，使用48位的硬件地址。老式以太網(wǎng)的速率為位的硬件地址。老式以太網(wǎng)的速率為10 Mbps，目前常見的快速以太網(wǎng)的速率為，目前常見的快速以太網(wǎng)的速率為100 Mbps，使用，使用光纖的

21、千兆位以太網(wǎng)可達(dá)到光纖的千兆位以太網(wǎng)可達(dá)到1000 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。的數(shù)據(jù)傳輸速率。本節(jié)討論以太網(wǎng)的本節(jié)討論以太網(wǎng)的MAC標(biāo)準(zhǔn)和幾個(gè)主要的物理層規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)和幾個(gè)主要的物理層規(guī)范。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)1. 802.3標(biāo)準(zhǔn)802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制方標(biāo)準(zhǔn)定義了帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制方式，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線或星形。式，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線或星形。表表3.2 是以太網(wǎng)及是以太網(wǎng)及802.3規(guī)范說明。在第一列中，開始的數(shù)規(guī)范說明。在第一列中，開始的數(shù)字表示傳輸速度，中間單詞表示網(wǎng)絡(luò)媒體信號傳輸?shù)姆阶直硎緜鬏斔俣龋虚g單詞表示網(wǎng)絡(luò)媒體信號傳輸?shù)姆绞?，?/p>

22、：式，如：BASE表示基帶傳輸；表示基帶傳輸；Board表示寬帶傳輸方式；表示寬帶傳輸方式；后面的字母和數(shù)字表示傳輸媒體的類型和編號；后面的字母和數(shù)字表示傳輸媒體的類型和編號；5表示粗表示粗的的50歐同軸電纜；歐同軸電纜；T表示雙絞線；表示雙絞線；36表示表示75同軸電纜，同軸電纜，最后的數(shù)字表示在最后的數(shù)字表示在100米內(nèi)的最大段長。例如米內(nèi)的最大段長。例如10Board36需要兩段，每段的最大長度為需要兩段，每段的最大長度為1800（2*1800=3600），而），而10BASE2 中的中的2是把是把185米舍入到米舍入到200米得來的。米得來的。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)表

23、表3.2 以太網(wǎng)及以太網(wǎng)及802.3規(guī)范說明規(guī)范說明 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)2. 802.3U 和和100BASET 100BASET是以是以100Mbps傳輸以太網(wǎng)幀的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一。傳輸以太網(wǎng)幀的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一。它由它由IEEE 802.3U委員會(huì)開發(fā)。它是傳統(tǒng)委員會(huì)開發(fā)。它是傳統(tǒng)10Mbps以太網(wǎng)以太網(wǎng)的發(fā)展，它將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的帶寬擴(kuò)寬了的發(fā)展，它將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的帶寬擴(kuò)寬了10倍，達(dá)到倍，達(dá)到100Mbps，從而為工作站提供了一種快速、可靠、有效，從而為工作站提供了一種快速、可靠、有效的傳輸媒體。的傳輸媒體。100BASE-TX規(guī)范主要使用規(guī)范主要使用5類類UTP和和I類屏

24、蔽雙絞線類屏蔽雙絞線STP作為作為100BASET的傳輸電纜。在目前，的傳輸電纜。在目前，5類類UTP是網(wǎng)絡(luò)布是網(wǎng)絡(luò)布線中使用最為廣泛的傳輸媒體。因此，在傳統(tǒng)的線中使用最為廣泛的傳輸媒體。因此，在傳統(tǒng)的10 Mbps以太網(wǎng)向高速網(wǎng)升級時(shí)，已敷設(shè)以太網(wǎng)向高速網(wǎng)升級時(shí)，已敷設(shè)5類類UTP線的網(wǎng)絡(luò)，其布線的網(wǎng)絡(luò)，其布線一般可加以采用。線一般可加以采用。100BASE-T4規(guī)范則使規(guī)范則使100BASET可在可在3類類UTP（聲音級（聲音級UTP）上傳輸。規(guī)范要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須敷設(shè)）上傳輸。規(guī)范要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須敷設(shè)4對對UTP電纜，電纜，主要是為了降低信號衰減并符合主要是為了降低信號衰減并符合FCC要求

25、。表要求。表3.3是是802.3U 和和100BASET規(guī)范說明。規(guī)范說明。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)100BASE-FX將現(xiàn)有的將現(xiàn)有的FDDI物理層規(guī)范綜合到物理層規(guī)范綜合到100Mbps以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的MAC層。層。100BASE -FX使用使用和和FDDI相同的相同的2股股64.5/125多模光纖。多模光纖。根據(jù)節(jié)點(diǎn)使用的設(shè)備不同，根據(jù)節(jié)點(diǎn)使用的設(shè)備不同，100BASET可分為共可分為共享式快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)。享式快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3. 千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng) 802.3z 千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議包括千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)

26、議包括1000BASESX、1000BASE-LX、1000BASE-CE、和、和1000BASE-T等標(biāo)準(zhǔn)。等標(biāo)準(zhǔn)。（1）1000BASE-SX。使用芯徑為。使用芯徑為50及及6.2微米，工作波長為微米，工作波長為850nm的多模光纖，采用的多模光纖，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為編碼方式，傳輸距離分別為525米和米和260米，米，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。（2）1000BASELX。使用芯徑為。使用芯徑為50及及64.5微米的多?；騿文９饫w，微米的多?；騿文９饫w，工作波長為工作波長為1300m，采用，采用8B10B編碼方式，傳輸距離分

27、別是編碼方式，傳輸距離分別是525米、米、550米和米和3000米，主要用于校園主干網(wǎng)。米，主要用于校園主干網(wǎng)。（3）1000BASE-CE。使用。使用15歐姆平衡屏蔽雙絞線（歐姆平衡屏蔽雙絞線（STP），），8B/10B編碼方式，傳輸速率為編碼方式，傳輸速率為1.25Gbps, 傳輸距離為傳輸距離為25米，主要用于集群設(shè)米，主要用于集群設(shè)備的連接，如一個(gè)交換機(jī)房的設(shè)備互聯(lián)。備的連接，如一個(gè)交換機(jī)房的設(shè)備互聯(lián)。（4）1000BASE-T。使用。使用4對對5類非平衡屏蔽雙絞線（類非平衡屏蔽雙絞線（UTP），傳輸），傳輸距離為距離為100米米,主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，從而可以主要用于

28、結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，從而可以利用已鋪設(shè)的以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)利用已鋪設(shè)的以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)UTP。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2.3 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)適配器節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)適配器要執(zhí)行多種任務(wù)。因此，每節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)適配器要執(zhí)行多種任務(wù)。因此，每塊網(wǎng)卡要有自己的控制器，用以確定何時(shí)發(fā)送數(shù)塊網(wǎng)卡要有自己的控制器，用以確定何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，何時(shí)從網(wǎng)絡(luò)上接受數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)執(zhí)行據(jù)，何時(shí)從網(wǎng)絡(luò)上接受數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)執(zhí)行IEEE802.3所規(guī)定的規(guī)程，如構(gòu)成幀，計(jì)算幀檢所規(guī)定的規(guī)程，如構(gòu)成幀，計(jì)算幀檢驗(yàn)序列、執(zhí)行編碼譯碼轉(zhuǎn)換等。驗(yàn)序列、執(zhí)行編碼譯碼轉(zhuǎn)換等。網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器(也稱網(wǎng)卡也稱網(wǎng)卡)由幾部

29、分組成，如圖由幾部分組成，如圖3.3所所示。示。 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)圖圖3.3 網(wǎng)絡(luò)適配器的組成網(wǎng)絡(luò)適配器的組成 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)1. LAN管理部分和微處理器管理部分和微處理器 LAN的管理部分是網(wǎng)卡的核心，負(fù)責(zé)執(zhí)行所有規(guī)程和數(shù)的管理部分是網(wǎng)卡的核心，負(fù)責(zé)執(zhí)行所有規(guī)程和數(shù)據(jù)處理。微處理器部分包括微處理器芯片，據(jù)處理。微處理器部分包括微處理器芯片，RAM芯片和芯片和ROM芯片。這一部分在芯片。這一部分在PC機(jī)和機(jī)和LAN管理部分之間提供管理部分之間提供鏈接。當(dāng)鏈接。當(dāng)PC機(jī)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，便中斷微處理器部分，機(jī)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，便中斷微處理器部分，并

30、將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微處理器部分的并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微處理器部分的RAM芯片中，命令它發(fā)芯片中，命令它發(fā)送數(shù)據(jù)。微處理器還將來自送數(shù)據(jù)。微處理器還將來自PC機(jī)的信號轉(zhuǎn)換為機(jī)的信號轉(zhuǎn)換為LAN管理管理部分可接受的格式，隨后命令部分可接受的格式，隨后命令LAN管理部分將數(shù)據(jù)發(fā)送管理部分將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。到網(wǎng)絡(luò)上。微處理器監(jiān)視發(fā)送過程，經(jīng)常訪問微處理器監(jiān)視發(fā)送過程，經(jīng)常訪問LAN管理部分，以檢管理部分，以檢查發(fā)送是否成功。有些網(wǎng)卡不含有微處理器部分，這時(shí)查發(fā)送是否成功。有些網(wǎng)卡不含有微處理器部分，這時(shí)PC機(jī)直接控制和監(jiān)視機(jī)直接控制和監(jiān)視LAN管理部分的工作。管理部分的工作。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)

31、技術(shù)2. 曼徹斯特編譯碼器曼徹斯特編譯碼器 IEEE802.3或或Ethernet規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸必須用曼規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸必須用曼徹斯特編碼進(jìn)行。當(dāng)徹斯特編碼進(jìn)行。當(dāng)PC機(jī)希望將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)機(jī)希望將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，總是以并行方式逐字節(jié)地傳給絡(luò)上時(shí)，總是以并行方式逐字節(jié)地傳給LAN管理管理部分，然后由部分，然后由LAN管理部分串行傳給不歸零管理部分串行傳給不歸零(NRZ)曼徹斯特編碼器，曼徹斯特編碼器， 進(jìn)行曼徹斯特編碼。曼進(jìn)行曼徹斯特編碼。曼徹斯特的編碼過程如圖徹斯特的編碼過程如圖3.4所示。所示。NRZ曼徹斯特曼徹斯特編碼器收到編碼器收到NRZ信號后，將其進(jìn)行編碼進(jìn)而傳給信號后，將其進(jìn)行編碼

32、進(jìn)而傳給發(fā)送器發(fā)送。當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)上接收到曼徹斯特編碼時(shí)，發(fā)送器發(fā)送。當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)上接收到曼徹斯特編碼時(shí)，接收器將這些編碼傳給曼徹斯特接收器將這些編碼傳給曼徹斯特NRZ轉(zhuǎn)換器，反轉(zhuǎn)換器，反轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為NRZ信號，這種過程也稱為時(shí)鐘恢復(fù)。信號，這種過程也稱為時(shí)鐘恢復(fù)。LAN質(zhì)量的高低取決于時(shí)鐘恢復(fù)的精確度。質(zhì)量的高低取決于時(shí)鐘恢復(fù)的精確度。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)圖圖3.4 曼徹斯特的編碼過程曼徹斯特的編碼過程 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3. 發(fā)送和發(fā)送控制幀的發(fā)送工作由網(wǎng)卡的發(fā)送控制部分負(fù)責(zé)。圖幀的發(fā)送工作由網(wǎng)卡的發(fā)送控制部分負(fù)責(zé)。圖3.3中，發(fā)中，發(fā)送部分接受來自送部分接

33、受來自“NRZ曼徹斯特轉(zhuǎn)換器曼徹斯特轉(zhuǎn)換器”的曼徹斯特碼的曼徹斯特碼的數(shù)據(jù)，并在發(fā)送控制部分允許的條件下將數(shù)據(jù)發(fā)送到的數(shù)據(jù)，并在發(fā)送控制部分允許的條件下將數(shù)據(jù)發(fā)送到媒體。媒體。發(fā)送控制部分判定是否進(jìn)行發(fā)送，這種判定基于發(fā)送控制部分判定是否進(jìn)行發(fā)送，這種判定基于LAN基基于管理部分和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行。于管理部分和發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行。 4. 接收和接收控制幀的接收工作由網(wǎng)卡的接收和接收控制部分負(fù)責(zé)。這一幀的接收工作由網(wǎng)卡的接收和接收控制部分負(fù)責(zé)。這一部分產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)是否有載波存在的信號，產(chǎn)生的依據(jù)是從部分產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)是否有載波存在的信號，產(chǎn)生的依據(jù)是從RxD中獲得。因此，網(wǎng)絡(luò)上來的信號一方面饋送給接收中獲得。因

34、此，網(wǎng)絡(luò)上來的信號一方面饋送給接收器，另一方面要饋送給接收控制部分。接收控制部分根器，另一方面要饋送給接收控制部分。接收控制部分根據(jù)據(jù)LAN管理部分和媒體上接收的信號判定是否使接收器管理部分和媒體上接收的信號判定是否使接收器工作。工作。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)5. 網(wǎng)卡與媒體的連接網(wǎng)卡與媒體的連接取決于所用的媒體。在媒體為網(wǎng)卡與媒體的連接取決于所用的媒體。在媒體為粗纜情況下，通常使用收發(fā)器，在標(biāo)準(zhǔn)中稱為粗纜情況下，通常使用收發(fā)器，在標(biāo)準(zhǔn)中稱為MAU。在細(xì)纜和雙絞線的情況下，。在細(xì)纜和雙絞線的情況下，MAU的功能的功能已集成到網(wǎng)卡上，沒有外加的已集成到網(wǎng)卡上，沒有外加的MAU。細(xì)

35、纜使用。細(xì)纜使用BNC連接器將網(wǎng)卡連接到總線上，雙絞線使用連接器將網(wǎng)卡連接到總線上，雙絞線使用RJ45連接器與網(wǎng)卡或連接器與網(wǎng)卡或Hub相連。相連。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2.4 以太網(wǎng)的邏輯鏈路控制和幀格式以太網(wǎng)的邏輯鏈路控制和幀格式 802.2 是邏輯鏈路控制指南，說明數(shù)據(jù)鏈路層的上半部即是邏輯鏈路控制指南，說明數(shù)據(jù)鏈路層的上半部即邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC的功能，并包含數(shù)據(jù)和全聯(lián)接兩種服的功能，并包含數(shù)據(jù)和全聯(lián)接兩種服務(wù)，務(wù)，LLC規(guī)范由三部分組成：規(guī)范由三部分組成：（1）與站點(diǎn)間的接口。規(guī)定了）與站點(diǎn)間的接口。規(guī)定了LLC向網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體提供的服務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體提供

36、的服務(wù)，（2）LLC功能。功能。LLC是是HDLC協(xié)議的模型化，對幀格式的應(yīng)用做了協(xié)議的模型化，對幀格式的應(yīng)用做了一些修改。一些修改。（3）與）與MAC的接口。規(guī)定了完成的接口。規(guī)定了完成LLC功能所需的功能所需的MAC服務(wù)。服務(wù)。802.2標(biāo)準(zhǔn)與從標(biāo)準(zhǔn)與從802.3到到802.6MAC子層協(xié)議一起工作。子層協(xié)議一起工作。FDDI盡管是盡管是ANSI標(biāo)準(zhǔn)，但它在標(biāo)準(zhǔn)，但它在LLC子層也使用子層也使用802.2標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)1. 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。LLC通過使通過使用服務(wù)訪問點(diǎn)用服務(wù)訪問點(diǎn)S

37、AP來加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)層的處理，網(wǎng)絡(luò)層通過使來加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)層的處理，網(wǎng)絡(luò)層通過使用用SAP來向來向LLC提交所需要的服務(wù)信息。提交所需要的服務(wù)信息。LLC提供的錯(cuò)誤控制由端對端鏈結(jié)保證提供，提供的錯(cuò)誤控制由端對端鏈結(jié)保證提供，MAC子層子層負(fù)責(zé)循環(huán)冗余校驗(yàn)（負(fù)責(zé)循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）測試。）測試。LLC負(fù)責(zé)由于一些網(wǎng)負(fù)責(zé)由于一些網(wǎng)絡(luò)異常，就鏈路能否建立進(jìn)行報(bào)告。如果由于噪聲而引絡(luò)異常，就鏈路能否建立進(jìn)行報(bào)告。如果由于噪聲而引起鏈接失敗，起鏈接失敗，LLC也可以重新進(jìn)行鏈接。也可以重新進(jìn)行鏈接。LLC層流控制可以使用停止層流控制可以使用停止-等待方式和滑動(dòng)窗口兩種方等待方式和滑動(dòng)窗口兩種方式之一。在停止式之

38、一。在停止-等待方式中，由于發(fā)送者必須在每個(gè)等待方式中，由于發(fā)送者必須在每個(gè)PDU發(fā)送以后等待應(yīng)答，因此這不是最有效的方式。在發(fā)送以后等待應(yīng)答，因此這不是最有效的方式。在滑動(dòng)窗口方式中，接收者設(shè)置窗口的大小，發(fā)送者可以滑動(dòng)窗口方式中，接收者設(shè)置窗口的大小，發(fā)送者可以提前得到提前得到PDU的具體數(shù)目，如果窗口大小為的具體數(shù)目，如果窗口大小為0 ，則發(fā)送者，則發(fā)送者在等待一個(gè)應(yīng)答之前可以連續(xù)發(fā)送在等待一個(gè)應(yīng)答之前可以連續(xù)發(fā)送8個(gè)個(gè)PDU，滑動(dòng)窗口協(xié)，滑動(dòng)窗口協(xié)議是全雙工的。議是全雙工的。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)LLC支持面向連接的服務(wù)（虛電路服務(wù)）和面向支持面向連接的服務(wù)（虛電路服

39、務(wù)）和面向無連接服務(wù)（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)）。面向連接服務(wù)在數(shù)無連接服務(wù)（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)）。面向連接服務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸之前必須建立一個(gè)可靠的邏輯連接。無連據(jù)傳輸之前必須建立一個(gè)可靠的邏輯連接。無連接服務(wù)不需要預(yù)定的路徑，且不要求應(yīng)答，所以接服務(wù)不需要預(yù)定的路徑，且不要求應(yīng)答，所以傳輸較快，但被認(rèn)為是不可靠的。傳輸較快，但被認(rèn)為是不可靠的。LLC提供以下提供以下服務(wù)，用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)：服務(wù)，用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)：（1）無確認(rèn)的無連接服務(wù)。）無確認(rèn)的無連接服務(wù)。（2）面向連接的服務(wù)。）面向連接的服務(wù)。（3）有確認(rèn)的無連接服務(wù)。上述三種服務(wù)方式）有確認(rèn)的無連接服務(wù)。上述三種服務(wù)方式可以組合使用?？梢越M合使用。LLC定

40、義了四種可能的組合。定義了四種可能的組合。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)2. Ethernet幀的格式幀的格式 Ethernet上發(fā)送的數(shù)據(jù)是按一定格式進(jìn)行的，此數(shù)據(jù)格式上發(fā)送的數(shù)據(jù)是按一定格式進(jìn)行的，此數(shù)據(jù)格式稱為幀，稱為幀，IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)定義了標(biāo)準(zhǔn)定義了LLC子層和子層和MAC子層的幀子層的幀格式。數(shù)據(jù)傳輸過程中，格式。數(shù)據(jù)傳輸過程中，LLC子層將高層遞交的報(bào)文分子層將高層遞交的報(bào)文分組作為組作為LLC的信息字段，再加上的信息字段，再加上LLC子層目的服務(wù)訪問子層目的服務(wù)訪問點(diǎn)（點(diǎn)（DSAP）、源服務(wù)訪問點(diǎn)（）、源服務(wù)訪問點(diǎn)（SSAP）及相應(yīng)的控制信）及相應(yīng)的控制信息以構(gòu)成

41、息以構(gòu)成LLC幀。幀。LLC幀的格式及其控制字段定義如圖幀的格式及其控制字段定義如圖3.5所示。所示。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3. Ethernet幀的地址字段幀的地址字段IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Ethernet幀信源地址字段中第幀信源地址字段中第1位恒為位恒為“0” 。信宿地址字段有較多的規(guī)定，原因是一個(gè)幀有可能發(fā)給某一工作站，信宿地址字段有較多的規(guī)定，原因是一個(gè)幀有可能發(fā)給某一工作站，也可能發(fā)送給一組工作站，還有可能發(fā)送給所有工作站，后兩種情也可能發(fā)送給一組工作站，還有可能發(fā)送給所有工作站，后兩種情況分別稱為組播和廣播。信宿地址字段的格式如圖況分別稱為組播和廣

42、播。信宿地址字段的格式如圖3.6所示。當(dāng)該字所示。當(dāng)該字段第一位為段第一位為“0”時(shí)，表示幀要發(fā)送給某一工作站，即所謂單站地址。時(shí)，表示幀要發(fā)送給某一工作站，即所謂單站地址。當(dāng)該字段第一位為當(dāng)該字段第一位為“1”時(shí)，表示幀發(fā)送給一組工作站，即所謂組地時(shí)，表示幀發(fā)送給一組工作站，即所謂組地址。全址。全“1”的組地址表示廣播地址。的組地址表示廣播地址。幀長除有最小要求外，最大長度也有限制，這是由于發(fā)送站和接收幀長除有最小要求外，最大長度也有限制，這是由于發(fā)送站和接收站的緩沖器容量總有一限度，同時(shí)如果一個(gè)工作站發(fā)送的幀太長，站的緩沖器容量總有一限度，同時(shí)如果一個(gè)工作站發(fā)送的幀太長，將妨礙其它站對媒體

43、的使用。將妨礙其它站對媒體的使用。 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)4. 千兆以太網(wǎng)的千兆以太網(wǎng)的MAC子層子層 MAC子層的主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝卸載、幀的尋子層的主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝卸載、幀的尋址與識別、幀的接收與發(fā)送、鏈路的管理、幀的差錯(cuò)控址與識別、幀的接收與發(fā)送、鏈路的管理、幀的差錯(cuò)控制及制及MAC協(xié)議的維護(hù)。協(xié)議的維護(hù)。千兆以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)相同，其最千兆以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)相同，其最大幀長為大幀長為1518字節(jié)，最小幀長為字節(jié)，最小幀長為46字節(jié)。千兆以太網(wǎng)對字節(jié)。千兆以太網(wǎng)對媒體的訪問采用全雙工和半雙工兩種方式。全雙工方式媒體的訪問采用

44、全雙工和半雙工兩種方式。全雙工方式適用于交換機(jī)到交換機(jī)或交換機(jī)到站點(diǎn)之間的點(diǎn)到點(diǎn)連適用于交換機(jī)到交換機(jī)或交換機(jī)到站點(diǎn)之間的點(diǎn)到點(diǎn)連接，不存在共享信道的爭用問題。半雙工協(xié)議則適用于接，不存在共享信道的爭用問題。半雙工協(xié)議則適用于共享媒體的連接方式，仍要解決信道的爭用問題。共享媒體的連接方式，仍要解決信道的爭用問題。千兆以太網(wǎng)目前定義了以光纖和銅線傳輸?shù)膬煞N標(biāo)準(zhǔn)。千兆以太網(wǎng)目前定義了以光纖和銅線傳輸?shù)膬煞N標(biāo)準(zhǔn)。千兆以太網(wǎng)（千兆以太網(wǎng)（IEEE 802.3）采用了最初的）采用了最初的IEEE 802. 3以太網(wǎng)規(guī)范和以太網(wǎng)規(guī)范和ANSI X3T11光纜信道（光纜信道（Fiber Channel）規(guī)）

45、規(guī)范中成熟協(xié)議的組合。范中成熟協(xié)議的組合。2002年，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐年，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。漸進(jìn)入了實(shí)用階段。 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.2.5 CSMA/CD訪問控制方式訪問控制方式 CSMA/CD是一種常用爭用的方法來決定對媒體是一種常用爭用的方法來決定對媒體訪問權(quán)的協(xié)議，這種爭用協(xié)議只適用于邏輯上屬訪問權(quán)的協(xié)議，這種爭用協(xié)議只適用于邏輯上屬于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。在總線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。在總線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)立地決定幀的發(fā)送，若兩個(gè)或多個(gè)站同點(diǎn)都能獨(dú)立地決定幀的發(fā)送，若兩個(gè)或多個(gè)站同時(shí)發(fā)送幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致所發(fā)送的幀都出

46、時(shí)發(fā)送幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致所發(fā)送的幀都出錯(cuò)。因此，一個(gè)用戶發(fā)送信息成功與否，在很大錯(cuò)。因此，一個(gè)用戶發(fā)送信息成功與否，在很大程度上取決于監(jiān)測總線是否空閑的算法，以及當(dāng)程度上取決于監(jiān)測總線是否空閑的算法，以及當(dāng)兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的分組發(fā)生沖突后所使用兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的分組發(fā)生沖突后所使用的中斷傳輸?shù)姆椒?。總線爭用技術(shù)可分為載波監(jiān)的中斷傳輸?shù)姆椒?。總線爭用技術(shù)可分為載波監(jiān)聽多路訪問聽多路訪問CSMA和具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多和具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問路訪問CSMA/CD兩大類。兩大類。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)1. 載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問CSMA 載波監(jiān)聽多路

47、訪問載波監(jiān)聽多路訪問CSMA的技術(shù)，也稱先聽后說的技術(shù)，也稱先聽后說LBT(Listen Before Talk)。要傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對媒體。要傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對媒體上有無載波進(jìn)行監(jiān)聽，以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)上有無載波進(jìn)行監(jiān)聽，以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。如果媒體空閑，該站點(diǎn)便可傳輸數(shù)據(jù)；否則，該站據(jù)。如果媒體空閑，該站點(diǎn)便可傳輸數(shù)據(jù)；否則，該站點(diǎn)將避讓一段時(shí)間后再做嘗試。這就需要有一種退避算點(diǎn)將避讓一段時(shí)間后再做嘗試。這就需要有一種退避算法來決定避讓的時(shí)間，常用的退避算法有非堅(jiān)持、法來決定避讓的時(shí)間，常用的退避算法有非堅(jiān)持、1堅(jiān)堅(jiān)持、持、P堅(jiān)持三種。堅(jiān)持三種。在在CSMA中，由

48、于信道傳播時(shí)延的存在，即使總線上兩中，由于信道傳播時(shí)延的存在，即使總線上兩個(gè)站點(diǎn)沒有監(jiān)聽到載波信號而發(fā)送幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生個(gè)站點(diǎn)沒有監(jiān)聽到載波信號而發(fā)送幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生沖突。由于沖突。由于CSMA算法沒有沖突檢測功能，即使沖突已算法沒有沖突檢測功能，即使沖突已發(fā)生，仍然將已破壞的幀發(fā)送完，使總線的利用率降低。發(fā)生，仍然將已破壞的幀發(fā)送完，使總線的利用率降低。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)2. 載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD 一種一種CSMA的改進(jìn)方案是使發(fā)送站點(diǎn)傳輸過程中仍繼續(xù)的改進(jìn)方案是使發(fā)送站點(diǎn)傳輸過程中仍繼續(xù)監(jiān)聽媒體，以檢測是否存在沖突。如果發(fā)生沖突，信道監(jiān)聽媒體，

49、以檢測是否存在沖突。如果發(fā)生沖突，信道上可以檢測到超過發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號的幅度，上可以檢測到超過發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號的幅度，由此判斷出沖突的存在。一旦檢測到?jīng)_突，就立即停止由此判斷出沖突的存在。一旦檢測到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，用以通知總線上其發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，用以通知總線上其它各有關(guān)站點(diǎn)。這樣，通道容量就不致因白白傳送已受它各有關(guān)站點(diǎn)。這樣，通道容量就不致因白白傳送已受損的幀而浪費(fèi)，可以提高總線的利用率。該方案稱作載損的幀而浪費(fèi)，可以提高總線的利用率。該方案稱作載波監(jiān)聽多路訪問波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測協(xié)議，簡寫為沖突檢測協(xié)議，簡寫為CSMA

50、/CD，這，這種協(xié)議已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。種協(xié)議已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。IEEE 802.3就是一個(gè)使就是一個(gè)使用用CSMA/CD媒體訪問控制方法的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。媒體訪問控制方法的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)CSMA/CD的代價(jià)是用于檢測沖突所花費(fèi)的時(shí)間。對于基的代價(jià)是用于檢測沖突所花費(fèi)的時(shí)間。對于基帶總線來說，最壞情況下用于檢測一個(gè)沖突的時(shí)間等于帶總線來說，最壞情況下用于檢測一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間傳播時(shí)延的兩倍。從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送任意兩個(gè)站之間傳播時(shí)延的兩倍。從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)，也即載波信號從一端數(shù)據(jù)到另一個(gè)站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)，也即載波

51、信號從一端傳播到另一端所需的時(shí)間，稱為信號傳播時(shí)延。信號傳傳播到另一端所需的時(shí)間，稱為信號傳播時(shí)延。信號傳播時(shí)延播時(shí)延(s)=兩站點(diǎn)的距離兩站點(diǎn)的距離(m)/信號傳播速度信號傳播速度(200m/s)。假定假定A、B兩個(gè)站點(diǎn)位于總線兩端，兩站點(diǎn)之間的最大傳兩個(gè)站點(diǎn)位于總線兩端，兩站點(diǎn)之間的最大傳播時(shí)延為播時(shí)延為tp。當(dāng)。當(dāng)A站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后，經(jīng)過接近于最大傳播站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后，經(jīng)過接近于最大傳播時(shí)延時(shí)延tp時(shí)，時(shí)，B站點(diǎn)正好也發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)沖突便發(fā)生。發(fā)站點(diǎn)正好也發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)沖突便發(fā)生。發(fā)生沖突后，生沖突后，B 站點(diǎn)立即可檢測到該沖突，而站點(diǎn)立即可檢測到該沖突，而A站點(diǎn)需再經(jīng)站點(diǎn)需再經(jīng)過一份最大傳

52、播時(shí)延過一份最大傳播時(shí)延tp后，才能檢測出沖突。也即最壞后，才能檢測出沖突。也即最壞情況下，對于基帶情況下，對于基帶CSMA/CD來說，檢測出一個(gè)沖突的時(shí)來說，檢測出一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍(2tp)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀發(fā)送完數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢所需的時(shí)間和為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延；同理，數(shù)據(jù)傳畢所需的時(shí)間和為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延；同理，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延也表示一個(gè)接收站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)幀，到輸時(shí)延也表示一個(gè)接收站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)幀，到該數(shù)據(jù)幀接收完畢所需的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延該

53、數(shù)據(jù)幀接收完畢所需的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延(s)=數(shù)據(jù)幀長度數(shù)據(jù)幀長度(bit)/數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)。若不考。若不考慮中繼器引入的延遲，數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)慮中繼器引入的延遲，數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送到該數(shù)據(jù)幀被另一個(gè)站點(diǎn)全部接收所需的總時(shí)送到該數(shù)據(jù)幀被另一個(gè)站點(diǎn)全部接收所需的總時(shí)間等于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延與信號傳播時(shí)延之和。間等于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延與信號傳播時(shí)延之和。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)由上述分析可知，為了確保發(fā)送數(shù)據(jù)站點(diǎn)在傳輸時(shí)能檢測到可能存由上述分析可知，為了確保發(fā)送數(shù)據(jù)站點(diǎn)在傳輸時(shí)能檢測到可能存在的沖突，數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延至少要兩倍于傳播時(shí)延。換句話說，在的沖突，數(shù)據(jù)

54、幀的傳輸時(shí)延至少要兩倍于傳播時(shí)延。換句話說，要求分組的長度不短于某個(gè)值，否則在檢測出沖突之前傳輸已經(jīng)結(jié)要求分組的長度不短于某個(gè)值，否則在檢測出沖突之前傳輸已經(jīng)結(jié)束，但實(shí)際上分組已被沖突所破壞。由此引出了束，但實(shí)際上分組已被沖突所破壞。由此引出了CSMA/CD總線網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)中最短幀長的計(jì)算關(guān)系式：中最短幀長的計(jì)算關(guān)系式：計(jì)算時(shí)要注意單位統(tǒng)一。計(jì)算時(shí)要注意單位統(tǒng)一。 由于單向傳輸?shù)脑颍瑢τ趯拵Э偩€而言，沖突檢測時(shí)間等于任意由于單向傳輸?shù)脑颍瑢τ趯拵Э偩€而言，沖突檢測時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的4倍。所以，對于寬帶倍。所以，對于寬帶CSMA/CD來說，來說，要求

55、數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延至少要求數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延至少4倍于傳播時(shí)延。倍于傳播時(shí)延。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)在在CSMA/CD算法中，一旦檢測到?jīng)_突并發(fā)完阻塞信號后，算法中，一旦檢測到?jīng)_突并發(fā)完阻塞信號后，為了降低再次沖突的概率，需要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然為了降低再次沖突的概率，需要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然后再使用后再使用CSMA方法試圖傳輸。為了保證這種退避操作方法試圖傳輸。為了保證這種退避操作維持穩(wěn)定采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)退避和算法，其規(guī)維持穩(wěn)定采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)退避和算法，其規(guī)則如下：則如下：（1）對每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置一個(gè)參）對每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)

56、置一個(gè)參量量L=2；（2）退避間隔?。┩吮荛g隔取1到到L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，1個(gè)小個(gè)小時(shí)片等于兩站之間的最大傳播時(shí)延的兩倍；時(shí)片等于兩站之間的最大傳播時(shí)延的兩倍；（3）當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，由將參量）當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，由將參量L加倍；加倍；（4）設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，）設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。并報(bào)告出錯(cuò)。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)二進(jìn)制指數(shù)退避算法是按后進(jìn)先出二進(jìn)制指數(shù)退避算法是按后進(jìn)先出LIFO(List In First Out)的次序控制的，即未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的數(shù)的次序控制的，

57、即未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率；而發(fā)生過多次沖突的數(shù)據(jù)據(jù)幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率；而發(fā)生過多次沖突的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送成功的概率就更少。幀，發(fā)送成功的概率就更少。IEEE 802.3采用二進(jìn)制指數(shù)退避和采用二進(jìn)制指數(shù)退避和1-堅(jiān)持算法的堅(jiān)持算法的CSMA/CD媒體訪問控制方法。這種方法在低負(fù)荷時(shí)，如媒體訪問控制方法。這種方法在低負(fù)荷時(shí)，如媒體空閑時(shí)，要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)能立即發(fā)送；在重負(fù)媒體空閑時(shí)，要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)能立即發(fā)送；在重負(fù)荷時(shí)，仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于在媒體上傳播的信荷時(shí)，仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于在媒體上傳播的信號會(huì)衰減，為確保能檢測出沖突信號，號會(huì)衰減，為確保能

58、檢測出沖突信號，CSMA/CD總線網(wǎng)總線網(wǎng)限制一段無分支電纜的最大長度為限制一段無分支電纜的最大長度為500米。米。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3 令牌環(huán)和令牌環(huán)和FDDI網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如圖令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如圖3.7（a）所示，構(gòu)成令牌）所示，構(gòu)成令牌環(huán)物理傳輸媒體可以是屏蔽雙絞線（環(huán)物理傳輸媒體可以是屏蔽雙絞線（STP）或無）或無屏蔽雙絞線（屏蔽雙絞線（UTP），工作站以串行方式順序相），工作站以串行方式順序相連，形成一個(gè)封閉的環(huán)路結(jié)構(gòu)，網(wǎng)板與媒體的連連，形成一個(gè)封閉的環(huán)路結(jié)構(gòu)，網(wǎng)板與媒體的連接通過接口電纜和干線耦合器（接通過接口電纜和干線耦合器（Trunk Co

59、upling Unit，TCU）實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)順序通過每一工作站，）實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)順序通過每一工作站，直至到達(dá)數(shù)據(jù)的原發(fā)者才停止。圖直至到達(dá)數(shù)據(jù)的原發(fā)者才停止。圖3.7（b）是基）是基本環(huán)形結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型，在此結(jié)構(gòu)中，工作站未直本環(huán)形結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型，在此結(jié)構(gòu)中，工作站未直接與物理環(huán)相連，而是連接到一種多站訪問單元接與物理環(huán)相連，而是連接到一種多站訪問單元（MAU）。）。第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)圖圖3.7 令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu) 第第 3 3 章章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)2. 令牌訪問控制方式令牌令牌(Token Passing)通行協(xié)議有兩種，一種是通行協(xié)議有兩種，一種是IEEE8

60、02.5規(guī)定的令牌環(huán)規(guī)定的令牌環(huán)(Token-Ring)，另一種則是，另一種則是IEEE802.4規(guī)定規(guī)定的令牌總線的令牌總線(Token-Bus)方式，其中后者為邏輯環(huán)。本書方式，其中后者為邏輯環(huán)。本書只討論前者。只討論前者。令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的信息發(fā)送是通過令牌傳遞方式來控制的。令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的信息發(fā)送是通過令牌傳遞方式來控制的。令牌是一種令牌是一種“通行證通行證，整個(gè)環(huán)路上只有一個(gè)令牌，只有，整個(gè)環(huán)路上只有一個(gè)令牌，只有獲得令牌的站點(diǎn)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲得令牌的站點(diǎn)只獲得令牌的站點(diǎn)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲得令牌的站點(diǎn)只能等待。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一個(gè)被指定的站點(diǎn)產(chǎn)生一能等待。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一個(gè)被指