第6章 局域網(wǎng)
本章介紹計算機(jī)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、介質(zhì)訪問控制方法,并詳細(xì)介紹以太網(wǎng)的發(fā)展及各種不同的以太網(wǎng)。最后介紹目前比較成熟運用的一些高速局域網(wǎng)技術(shù)。本章的難點是理解介質(zhì)訪問控制方法!耙蕴W(wǎng)”考核要求為“綜合應(yīng)用”層次,其他為“領(lǐng)會”層次。(本章為次重點章節(jié)。)
1、局域網(wǎng)概述
LAN,主要特征是短距離工作的網(wǎng)絡(luò),特點:a、范圍有限,用戶個數(shù)有限,僅用于辦公室、工廠、學(xué)校等內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。b、高傳輸速率和低誤碼率。c、傳輸介質(zhì)較多,既可用通信線路(如電話線),又可用專門的線路(如同軸電纜,光纖,雙絞線等)。 e、局域網(wǎng)側(cè)重共享信息的處理,廣域網(wǎng)側(cè)重共享位置準(zhǔn)確無誤及傳輸?shù)陌踩浴Q定局域網(wǎng)特征的主要技術(shù):連接各種設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸形式、介質(zhì)訪問控制方法。
IEEE 802標(biāo)準(zhǔn):遵循ISO/OSI參考模型的原則,解決最低兩層:物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能及與網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)、網(wǎng)際互聯(lián)有關(guān)的高層功能,但把數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC子層、介質(zhì)訪問控制MAC子層,使數(shù)據(jù)鏈路功能中與硬件有關(guān)的部分和硬件無關(guān)的部分分開,降低研制互聯(lián)不同類型物理傳輸接口數(shù)據(jù)設(shè)備的費用。
IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列:
· IEEE 802.1A 概述和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 IEEE 802.1B 網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)際互聯(lián)。
· IEEE 802.2 邏輯鏈路控制。
· IEEE 802.3 CSMA/CD總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。
· IEEE 802.4 令牌總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。
· IEEE 802.5 令牌環(huán)網(wǎng)訪問控制方法及物理層規(guī)范。
· IEEE 802.6 城域網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。
· IEEE 802.7 寬帶技術(shù)。
· IEEE 802.8 光纖技術(shù)。
· IEEE 802.9 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)技術(shù)。
· IEEE 802.10 局域網(wǎng)安全技術(shù)。
· IEEE 802.11 無線局域網(wǎng)。
2、介質(zhì)訪問控制方法
本節(jié)介紹CSMA/CD、令牌總線、令牌環(huán)網(wǎng)三種常用的局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法。
CSMA:即載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)?刂品桨福合嚷牶蟀l(fā),工作站在每次發(fā)送前,先偵聽總線是否空閑,如發(fā)現(xiàn)已被占用,便推遲本次的發(fā)送,僅在總線空閑時,才發(fā)送信息。介質(zhì)的最大利用率取決于幀的長度和傳播時間,與幀長成正比,與傳播時間成反比。三種退避算法:a、不堅持CSMA,發(fā)送信息前先偵聽總線,如果介質(zhì)空閑則發(fā)送,介質(zhì)是忙的,等待一段隨機(jī)時間重復(fù)上述步驟。b、1-堅持CSMA,如果介質(zhì)空閑則發(fā)送,介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽,直到空閑,立即發(fā)送,如果發(fā)生沖突,則等待一段隨機(jī)時間重復(fù)上述步驟。c、P-堅持CSMA,是一種折衷的算法,如果介質(zhì)空閑則以P的概率發(fā)送,而以(1-P)的概率延遲一個時間單位,如果介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽直到空閑,重復(fù)第一步。在此算法中要注意P值的大小為 N*P〈1 ,P值過小,通道利用率會大大降低,過大則沖突不可避免。
CSMA/CD 載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測:為提高總線的利用率的一種CSMA改進(jìn)方案。方法:使各站點在發(fā)送信息時繼續(xù)監(jiān)聽介質(zhì),一旦檢測到?jīng)_突,就立即停止發(fā)送,并向總線發(fā)一串阻塞信號,通知總線上的各站點沖突已發(fā)生。二進(jìn)制指數(shù)退避算法:重發(fā)時間均勻分布在0~T BEB 之間,T BEB =2 i-1 (2a),a為端-端的傳輸延遲,i為重發(fā)次數(shù)。該式表明,重發(fā)延遲將隨著重發(fā)次數(shù)的增加而按指數(shù)規(guī)律迅速地延長。
令牌環(huán):令牌環(huán)網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一個令牌在循環(huán)傳送,任何站點僅在令牌通過該站,獲得令牌后,將令牌從空的標(biāo)志該為滿的標(biāo)志,接著才能將信息發(fā)到環(huán)路上。故令牌環(huán)在重負(fù)載時效率較高。令牌環(huán)采用分布式的優(yōu)先級調(diào)度算法來支持站點的優(yōu)先訪問,使用三個二進(jìn)制位提供八級優(yōu)先級。
令牌總線:在物理總線上建立一個邏輯環(huán),每個站都有一個唯一的標(biāo)識號,這些標(biāo)識號都是有序的,每個站除記住自己的標(biāo)識號外,還知道它的前站和后站的標(biāo)識號,最后一個站號和第一個站號相連,這樣就形成了一個邏輯環(huán)。和令牌環(huán)一樣,在令牌總線中的站點只有獲得令牌才能發(fā)送信息。
3、以太網(wǎng)
以太網(wǎng)是最早的局域網(wǎng),也是目前最常見、最具有代表性的局域網(wǎng)。它的核心思想是使用共享的公共傳輸信道,來源于夏威夷大學(xué)的ALOHA無線網(wǎng)絡(luò)。最早的以太網(wǎng)是由美國施樂公司(Xerox)建立的,其靈感來自“電磁輻射是可以通過發(fā)光的以太來傳播的”,這也是“以太網(wǎng)”的名字的由來。以太網(wǎng)逐步標(biāo)準(zhǔn)化后形成了802.3協(xié)議規(guī)范。(書表6.1 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,請注意各標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速度、網(wǎng)段/長度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、介質(zhì))
粗纜以太網(wǎng) 10BASE-5:含義:10表示信號的傳輸速率為10Mb/s,BASE表示傳輸?shù)氖腔鶐盘枴?表示每段電纜的最大長度為500m。網(wǎng)絡(luò)組成:網(wǎng)卡、中繼器、收發(fā)器、收發(fā)器電纜、粗纜(50歐姆、0.4英寸的同軸電纜)、N系列陰連接器、N系列桶型連接器、N系列端接器。5-4-3-2-1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn):5-最多有5個網(wǎng)段且干線總長最大為2469m。4-最多連4個中繼器。 3-其中3個干線段上連工作站,一個干線最多100個工作站,中繼器相當(dāng)于一個工作站,干網(wǎng)的每一端均需50歐姆的端界器,其中一個必須接地。2-有兩個網(wǎng)段只用來擴(kuò)長而不連任何工作站,1-由此組成一個局域網(wǎng),工作站到收發(fā)器最大距離50m,收發(fā)器最小間距2.5m
細(xì)纜以太網(wǎng) 10BASE-2:與粗纜以太網(wǎng)比,連接站點不需要使用收發(fā)器,但干線的長度只有910m。網(wǎng)絡(luò)組成及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與粗纜以太網(wǎng)略有區(qū)別。
細(xì)/粗同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò):使用的硬件與各自單獨進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接時所用的網(wǎng)絡(luò)硬件相同,只是需要一種細(xì)/粗同軸電纜轉(zhuǎn)換器 。網(wǎng)絡(luò)最大長度:收發(fā)器為3Com情況下3.28X+Y<1000m,收發(fā)器為其他型號情況下:3.28X+Y<500m。(X為細(xì)纜的最大長度,Y為干線電纜的最大長度)
雙絞線以太網(wǎng) 10BASE-T:IEEE 10Mb/s基帶雙絞線標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)組成:網(wǎng)卡、集線器、雙絞線、分線模塊連接電纜。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn):使用非屏蔽雙絞線,使用RJ-45連接器,1、2針用于發(fā)送,3、6針用于接收,從收發(fā)器到集線器的距離最大100m,無需使用網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)上連接最多1023個工作站。
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