几种常见的局域网

共享信道的广播通信方式 注意：通信的地址问题和冲突问题
刘备 张飞 赵云 关羽
关羽，我是刘备，荆州守得住吗？ 刘备，我是关羽，守住荆州没问题。
马超
黄忠
• “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要 检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据， 如果有，则暂时不要发送数据，以免发生冲突。 • “多路访问”表示许多计算机以多点接入的方式 连接在一根总线上，总线可以多路访问。 • “冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道 上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送 数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互 相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超 过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站 同时在发送数据，表明产生了冲突。在发生冲突 时，总线上传输的信号产生了严重的失真，就无 法从中恢复出有用的数据。
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4.2.3 光纤分布式数据接口（FDDI）
• IEEE802.8标准，20世纪90年代流行 • FDDI也采用令牌环传输协议，但有两点不同。 一是采用双环拓扑结构，二是以光缆为传输介 质。FDDI双环结构如图所示。
光纤分布数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）是计算机网络技术向高速发展阶段的第一种 高速网络技术，它的传输速率为100Mbps，符合美国标 准ANSI X3T9.5，后被ISO接收为国际标准ISO 9314。FDDI 网络在设计上沿用了IEEE 802系列局域网的设计规范， 上层仍采用与其它局域网相同的逻辑链路控制LLC子层 的标准结构，并对已经成熟的，在重负荷情况下仍能保 持高吞吐量的IEEE 802.5 Token Ring令牌环网络技术加以 改进，以多增加一条光纤链路为代价，构成一种被称为 反向双环（Dual Counter-Rotating Ring）的特殊结构， 弥补了环型网络拓扑结构的缺陷，提高了FDDI网络系统 的可靠性。
令牌环网工作原理
• 通信协议通过网络线路上一个高速 逆时针旋转的令牌对信道进行控制。 • 令牌T占一个自己，有忙01111111 、 闲两种标志01111110 • 想要发送必须得到令牌，得到后把 T的标志改为忙的标志 • 各种都监听令牌，当接收点发现报 文是发送给自己的时候，立刻接收 信息，在令牌上加上正确的标志， 令牌回到发送站，发送站将令牌标 志改为闲标志
• 总线是一根线形的电缆，其上连接着各个节点，令 牌的传递通过总线以广播方式进行，每个节点传送 的帧其它节点都能收到。逻辑上，所有节点构成一 个环，每个节点都有前方节点和后继节点，并知道 它们的地址。所有正常工作着的结点形成一个完整 的逻辑环。 • 节点发送前必须获得令牌，整个网络上只有一个令 牌，获得令牌的帧可以发送一帧。
二、以太网的工作原理
• 在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传 输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是 以太网的介质访问控制协议要解决的问题。 • 以太网采用载波帧听多路访问/冲突检测CSMA/CD （ Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect ）介质 访问控制方法的机制。以太网中节点都可以看到在网 络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广 播网络。
FDDI的应用状况
• FDDI技术发展成熟，有全球统一的技术标准，
加上前面的优点，使之成为20世纪90年代初 期到中期最为流行的网络。 • FDDI的缺点是价格偏高，其网卡是以太网卡 价格的10多倍，配套设备费用高，技术要求 高。FDDI的结构向ATM过渡也不如交换式以太 网容易。所以到了20世纪90年代中后期， FDDI就不如交换式快速以太网和ATM网那么 流行了。
• 当环路上某台主机出现故障，如图1.39中的B不能工作时，距B 最近的两个点A和C能自动将各自的主环和副环闭合，组成除B 之外的新环路。 • 由于使用了光缆，提高了网络的传输速度，延长了网络传输距 离。FDDI的传输速率为100Mbps，使多媒体信息得以传输。信 息高速公路以光缆为主干网，才有可能使电脑、电视、电话三 位一体。 • 光缆有单模与多模之分。多模光缆一段最长距离为2km，而单 模光缆一段最长距离可达10km。FDDI一条环路的长度允许到 200km，其覆盖地域之广超过了其他网络。图1.39 计算机B故 障，自动组成新的环路。
4.2.4 以太网ethenet
一、以太网的发展 二、以太网的工作原理 三、传统以太网 四、共享式以太网与共享式以太网 五、高速以太网 六、千兆以太网 七、万兆以太网 八、虚拟局域网 九、无线局域网
4.2.4 以太网
• 什么是以太与名字的起源 • 以太网这个名字，起源于一个科学假设：声音是 通过空气传播的，那么光呢？在外太空没有空气 光也可以传播。于是，有人说光是通过一种叫以 太的物质传播。后来，爱因斯坦证明以太根本就 不存在。
• 令牌环网与总线型的以太网都是共享传输介质，以广 播方式发送信息。但令牌环控制简单，消除了信息流 拥挤堵塞的问题，传输距离远，传输速率快，早期为 4Mbps，近几年常用的为16Mbps，且有优先权，适于 实时控制。
令牌总线局域网既具有总线网的接入方便和可靠 性较高的优点，也具有令牌环形网的无冲突和发送 时延确定的优点。
4.2 局域网的类型（以访问介质方法分）
• 其中在以太网中，10M/S的我们称为传统以 太网，100M/S的称为高速以太网，还有千 兆以太网、万兆以太网 • 而早期以集线器为中心是共享式以太网， 现在以交换机为中心是交换式以太网
4.2.1 令牌环网Token Ring
• 协议标准IEEE802.5 • 什么叫令牌环呢？令牌是我国古代军事所用的一种工具， 谁拿到了令牌就可以发号施令。在令牌环中，谁拿到了令 牌就可以发送数据！这个令牌是一个个传下去的。这样就 避免了数据冲突。 与环形相比，星型环结构在一条通路中 断时不会影响整个网络的畅通，而环型网就不行了。 • 令牌：一种特殊的帧，只有得到令牌的节点才能发送帧。 IEEE 802.4使用令牌，从而避免了多个节点同时访问总线引 起的帧碰撞。
• FDDI采用双环拓扑结构，可用一根4芯光缆实现，在 光纤使用量上增加一倍，但却大大提高了网络线路 的可靠性。它分为主环和副环，主环沿逆时针方向 传输数据，副环沿顺时针方向传输数据。在正常情 况下，两个环路可同时传送信息，并采用多令牌环 介质访问协议，提高了网络的传输速度和效率。 • 当主环或副环光缆有一个出现故障或被切断时，另 一条环路可保证网络正常工作
一、以太网的发展
1980年9月，DEC（ Digital Equipment Corporation ，美国数字设 备公司， 1998年1月DEC公司被康柏以96亿美元的价格收购， 2001年惠普康柏宣布合并）公司、Intel公司和Xerox公司（施乐公 司）三方在Bob Metcalfe的实验型以太网的基础上，正式推出了 以太网DIX 1.0规范，DIX1.0以10Mbps的速度运行，1982年，3家 公司公布了以太网DIX2.0规范作为终结。 这三家公司将此规范提交给IEEE(电子电气工程师协会)802委员 会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编 号为IEEE802.3。Ethernet和IEEE802.3虽然有很多规定不同，但术 语Ethernet通常认为与802.3是兼容的
4.2.2 令牌总线网Token Bus
• 协议标准IEEE802.4 • 令牌总线局域网的两个主要特点，就是令牌总线局域网在物理上是一个 总线网，而在逻辑上却是一个令牌网。令牌传递的顺序与站的物理位置 无关，在图中设令牌按照A→D→B→E→F→A→……的顺序传递
4.2.2 令牌总线网Token Bus
第4章局域网 第二节 几种常见的局域网
• 玉林师范学院 • 物理科学与工程技术学院 吴兰岸 wlafan@126.com
来自百度文库
4.2 局域网的类型（以访问介质方法分）
• • • • • • 以太网（Ethernet）IEEE802.3 令牌环网（Token Ring ） IEEE802.5 令牌总线网（ Token Bus） IEEE802.4 光纤分布式数据接口（FDDI） IEEE802.8 高速以太网（Fast Ethernet ）IEEE802.3u 千兆以太网 （ GBE Giga band ethernet ）IEEE802.3ab、 IEEE802.3z• 无线局域网(Wireless Local Area Networks； WLAN) IEEE802.11 • 虚拟局域网（VLAN）802.1Q 其中应用最广泛的当属以太网，也是目前发展最迅速、也是最 经济的局域网
令牌总线的特点：
• • • • 无冲突的访问方式。 确定的访问最大时延。 介质访问可调节（可引入优先权策略）。 物理上的总线网，逻辑上的环形网的这一特点使之 既具有总线网的连接简单、距离长、可广播通信等 优点，又具有环型网的介质访问可确定性和可调节 性的优点。 吞吐量在轻载时令牌总线网是低效的，在重负荷时 有较高的效率。
Token Ring控制方式具有以下特点： • 确定的介质访问延迟时间。
• 通过令牌控制，没有信号冲突，高负载时数据吞吐率 不降低。 • 可提供优先级服务。
• 环的初始化、维护比较复杂，添加和减少结点都比较 麻烦。 在IBM Token Ring的基础上，IEEE 802委员会制定了 IEEE 802.4标准（令牌总线网），定义了令牌传递环 形网的MAC子层和物理层连接规范。尽管确切讲 Token Ring和IEEE802.5是不同的，但两者使用起来完 全兼容，人们也习惯于将他们看作同一个东西。
FDDI主要优点：
１、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距 离为200KM。 ２、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mb/s。 ３、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射 频噪声的影响,也不影响其设备。 ４、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听, 因而是最安全的传输媒体。 由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环，如图所示。一个 环为主环，另一个环为备用环。当主环上的设备失效或光缆发生 故障时,通过从主环向备用环的切换可继续维持FDDI的正常工作。 这种故障容错能力是其它网络所没有的。
3.以太网的工作过程如下
• 1、监听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明 信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。若 没有监听到任何信号，就传输数据。 • 2、传输的时候继续监听，如发现冲突，则立即停止发 送，冲突双方执行退避算法，随机等待一段时间后，重 新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发 送会返回到监听信道状态。 注意：每台计算机一次只 允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点）； 若未发现冲突则发送成功。 • 3.网络上的每个站点都在收听信息，一旦数据包接收地 址是自己，立刻接收到自己计算机中存储起来，并向发 送站回答正确达到，若出错，则要求重发。
1.CSMA/CD的工作原理
先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发
冲突信号返回 冲突产生
冲突信号返回
A发出的数据
B发出的数据
A计算机 MAC地址为MACA
B计算机 MAC地址为MACB
C计算机 MAC地址为MACC
2.CSMA/CD的基本思想
• CSMA/CD是带有冲突检测的CSMA，其基本 思想是：当一个节点要发送数据时，首先 监听信道；如果信道空闲就发送数据，并 继续监听；如果在数据发送过程中监听到 了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段 随机的时间后，重新开始尝试发送数据。
4.三种算法及特点
• 非坚持的CSMA：线路忙，等待一段时间，再侦听； 不忙时，立即发送；减少冲突，信道利用率降低 • 1坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，立即 发送；提高信道利用率，增大冲突： • p坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，根据p 概率进行发送，另外的1-p概率为继续侦听（p是一 个指定概率值）；有效平衡，但复杂