第四章 局域网

主要内容：

1.    局域网基本结构特点，传输介质、传输技术

2.    逻辑结构

3.    CSMA/CD基本原理及其特性

4.    以太网、交换以太网

5.    令牌总线，令牌环网，时间片环，FDDI工作原理和特点

6.    无线局域网基本原理和应用

一、基本概念

  

1、局域网是将分散在有限地理范围内（如一栋大楼，一个部门）的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过功能完善的网络协议和软件，实现计算机之间的相互通信和共享资源。

IEEE：局域网是允许中等地域内的众多独立设备通过中等速率的物理信道直接互连通信的数据通信系统。

网络覆盖范围小（25公里以内）
选用较高特性的传输媒体：高的传输速率和低的传输误码率
软件协议简化
媒体访问控制方法相对简单 
不考虑路由选择
忽略OSI网络层

 

 

 

2、传输媒体
双绞线、传输电缆、光纤

二、以太网

1、以太网: 由DEC、Intel和Xerox三个公司1982年宣布
2、IEEE802.3: 由IEEE802委员会制定，滞后于以太网标准
3、两者的帧格式不同,以太网标准是当前事实上的标准

5、Ethernet－CSMA/CD 

5、 CSMA/CD的含义是什么？
MA：多路访问：多个结点共享媒体，多个结点同时获取信息
CS：载波侦听（说前先听）侦听媒体是否空闲
减少冲突的概率，但无法彻底避免冲突（why？）
信道是否空闲的依据: 总线是否有电平的变化

CD：冲突检测:边说边听

6、假设公共总线媒体长度为S，帧在媒体上的传播速度为0.7C（光速），网络的传输率（发送速率）为R（bps），Tphy为某站的物理层时延；
则有：碰撞槽时间=2S/0.7C+2Tphy     2S是因为要计算往返传输距离

所以：Lmin=（2S/0.7C+2Tphy ）×R

7、载波侦听能够减少冲突概率,但无法杜绝

当冲突产生后,端系统将重发数据帧,将引起更大的冲突,如何避免这种冲突?

答：二进制冲突退避算法

8、TokenNetwork

Token网的提出

• CSMA/CD：无序地使用总线——竞争
• Token：有序地访问共享媒体
• 令牌：结点获得媒体使用权的标志
• Token－Bus（IEEE802.4)和Token－Ring（IEEE802.5)

Token-Bus

8.1、工作原理

• 拓扑：总线方式，所有结点附接于总线逻辑环路：结点之间通过有序传递令牌（特定比特模式）来分配各结点对共享型总线的访问权利，形成闭合的逻辑环路
• 半双工操作方式:只有获得令牌的结点才能发送信息，其它结点只能接收信息，或者被动地发送信息（在拥有令牌的结点要求下，发送信息）
• 为了保证逻辑闭合环路的形成，每个结点都动态地维护着一个连接表，该表记录着本结点在环路中的前继、后继和本结点的地址，每个结点根据后继地址确定下一占有令牌的结点。
•  连接表：前继，后继，本地地址；逻辑环路以地址递减的次序构成；接到令牌的结点及时填充/修改连接表中的前继地址。

8.2、Token的操作

• Token的传递？
• Token丢失处理？
• MULTI-Token处理？

Token维护

• 环路重构
• 新节点加入
• 节点撤出

令牌传递

拥有令牌的结点，执行环路维护工作，传递令牌给后继结点；

监听媒体是否有合法帧传递（后继结点获得令牌，并工作）；

有合法帧传输，OK；

否则超时未监听到合法帧传输，执行一次令牌重传；

  有合法帧传输，OK；

  如仍然未监听到合法帧传输（原后继结点已撤出环路）；

   开始寻找后继和环路重构过程。

 发送“探询后继”帧，(含原后继结点的地址)，

  原后继结点的后继结点用“置后继帧”予以响应；

    双方修改连接表，传递令牌，恢复正常工作。

结点撤出环路

方法1：结点可以在任意时刻、不采取任何动作地撤出环路。

       该结点的前继会自动开始寻找新后继的过程(令牌维护）；

方法2：指定时刻退出环路。

       希望撤出环路的结点仅在收到令牌之后，

       用“置后继帧”，将其后继结点地址告诉前继结点，并传递令牌，撤出环路。

       获得令牌的结点将及时更新其前继。

令牌总线网的特点

★ 令牌传递, 使所有结点可对媒体进行公平和有序地访问；

★ 可传输多种类型的帧，无最小帧长的限制(数据字段 data>=0)，控制方式复杂；

★ 整个网络具有最小的传输延时。无数据可传输的结点，仍然需要处理令牌的传递和进行环路维护工作；

★ 可以估算整个网络具有的最大发送延时。帧长度、最大令牌占有时间和入网的结点个数之后，可以估算出每个结点的最大发送延时；

★ 令牌总线网适合具有一定实时性要求的环境。

Token-Ring

8.3

标准－IEEE802.5
物理拓扑形式－Ring
编码－差分曼彻斯特码
速率－4－16Mbps
媒体访问方法－Token+Priority

pr为本帧优先级，Rr为请求优先级，Pm为本地优先级

8.4、IEEE802.4和IEEE802.5区别

环的形成

帧格式

AC

令牌的获取

优先级的引入

9、FDDI

ANSIX3T9.5委员会制定FDDI标准

速率：1000Mbps

物理拓扑：主备份双环自愈网络

编码：4b／5b－NRZI

媒体访问控制：定时令牌协议

定时令牌协议

TTRT（TargetToken Rotation Timer）：令牌循环时间，在环初始化时形成一个统一的令牌循环时间，其值包括令牌从发起节点出发，环上各站传送令牌时间、发送同步帧、异步帧和环道的延迟时间。

TRT（TokenRotation Timer）：令牌循环定时器，环节点对两次接受令牌之间的时间进行计时，作为THT的初值。

THT（TokenHolding Timer）：令牌保持计时器，它的初值由TRT设置，并以保持的值开始计时，在THT<TTRT时间内可发送异步帧，用于控制工作站发送异步帧的数量。