第十二章局域網(wǎng)3課件

1、Part Five Local Area Networks第五部分 局域網(wǎng)第十二章 局域網(wǎng)系統(tǒng)（續(xù)）Computer Networks 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2009年5月12.3 以太網(wǎng)的幀和MAC子層 Frame and MAC Sublayer of Ethernet 教材第13.2.1節(jié)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2009年5月以太網(wǎng)的MAC子層MAC Sublayer of Ethernet以太網(wǎng)的MAC子層負(fù)責(zé)執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議： 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封包 a.幀處理（幀定界，幀同步） b.尋址（源地址和目的地址處理） c.錯(cuò)誤檢測(cè)（物理介質(zhì)傳輸錯(cuò)誤）介質(zhì)存取管理 a.介質(zhì)分配（沖

2、突避免） b.競(jìng)爭(zhēng)化解（沖突處理）IEEE 802.3 幀格式IEEE 802.3 Frame Format前導(dǎo)符字段(Preamble) ： 用于接收方進(jìn)行位同步 (56個(gè)交替出現(xiàn)的0和1)起始幀分界符字段(SFD)： 標(biāo)明幀開(kāi)始處(10101011)以上兩個(gè)字段是在物理層加上去的，并非幀的一部分。P266圖13.4IEEE 802.3 幀格式IEEE 802.3 Frame Format目的地址和源地址字段長(zhǎng)度/類(lèi)型字段：表示數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度或信息類(lèi)型數(shù)據(jù)字段：由上層（LLC子層）提供的數(shù)據(jù)單元填充字段：使幀有足夠長(zhǎng)度以便進(jìn)行沖突檢測(cè)幀校驗(yàn)字段：除前導(dǎo)符、起始幀分界符和幀校驗(yàn)三個(gè)字段外，其余字

3、段的32位CRC碼。最大幀長(zhǎng)度Maximum Frame Length任何長(zhǎng)度超過(guò)1518字節(jié)的幀被稱(chēng)為“超長(zhǎng)幀”，將被接收站自動(dòng)丟棄。P267圖13.5最小幀長(zhǎng)度Minimum Frame Length任何長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀被稱(chēng)為“沖突碎片”或“殘余幀”，將被接收站自動(dòng)丟棄。P267圖13.5以太網(wǎng)的幀類(lèi)型Ethernet Frame Types802.3的幀格式PA10101010前導(dǎo)SFD10101011幀起始DA目標(biāo)地址SA源地址L長(zhǎng)度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗(yàn)PA10101010前導(dǎo)11同步DA目標(biāo)地址SA源地址類(lèi)型DATAPADFCS幀校驗(yàn)MAC控制操作碼(2字節(jié))控制

4、碼參數(shù)(60字節(jié)，不足填0) 62位 2位 6字節(jié) 6字節(jié) 2字節(jié) 46-1500字節(jié) 4字節(jié) 類(lèi)型值不超過(guò)1500時(shí)，表示數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度；等于8888（十六進(jìn)制）時(shí)，表示MAC控制幀，等于8100（十六進(jìn)制）時(shí)，表示VLAN-tagged（標(biāo)識(shí)）幀，用來(lái)輔助路由和網(wǎng)絡(luò)管理。值為其他時(shí)，表示非標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)用幀。以太網(wǎng)的幀格式MAC地址MAC Address又稱(chēng)硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是以太網(wǎng)就是令牌環(huán)網(wǎng)。地址長(zhǎng)度為48比特，通常用12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字表示。習(xí)慣書(shū)寫(xiě)形式： MM :MM : MM :SS : SS : SS (如: 08:00:20:00:70:DF) MM MM MMSS

5、 SS -SS (如: 08-00-20-00-70-DF)P267圖13.6MAC地址MAC AddressMAC地址有六個(gè)字節(jié)(每個(gè)字節(jié)兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字)，前三個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商代號(hào)，后三個(gè)字節(jié)為廠商分配到設(shè)備上的序列號(hào)。 如 00000C B40E1A 或 00-00-C-B4-0E-1A 簡(jiǎn)寫(xiě)為 C-B4-E-1A 著名網(wǎng)絡(luò)廠商標(biāo)識(shí)廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel廠商代號(hào)00000C02608C08000908002008005A00AA00關(guān)于MAC地址More about MAC Address每個(gè)MAC地址在全球都是唯一的。如果生產(chǎn)商用完了分配的標(biāo)識(shí)數(shù)字，它

6、總是能夠得到新的前綴。檢測(cè)本機(jī)MAC地址(Physical Address)的方法： - 使用ipconfig /all命令 （Windows系統(tǒng)） - 使用 ifconfig a 命令 （Linux系統(tǒng)和Unix系統(tǒng)）FF-FF-FF-FF 為廣播地址。幀結(jié)構(gòu)中SA(源地址)不可為廣播地址。單播地址和多播地址Unicast and Multicast Addresses物理地址中第一個(gè)字節(jié)的最低位決定了地址的類(lèi)型：該位為0，是單播地址；該位為1，是多播地址。廣播地址可以看作多播地址的一個(gè)特例（所有位全為1）?？梢愿鶕?jù)十六進(jìn)制表示的物理地址中左邊第二個(gè)數(shù)字的值判斷地址類(lèi)型（P267 例13.1

7、）源地址永遠(yuǎn)只能是單播地址。P267圖13.713.4 以太網(wǎng)系統(tǒng)Ethernet 教材第13.2-13.5節(jié)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2009年5月以太網(wǎng)電纜標(biāo)志Concise notation 示例：50同軸電纜（基帶傳輸型） 10 BASE 575同軸電纜（寬帶傳輸型） 10 BROAD 36同軸電纜（每個(gè)網(wǎng)段最大長(zhǎng)度500米）電纜上傳輸?shù)男盘?hào)是基帶信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）傳輸速率為10 Mbps同軸電纜（每個(gè)網(wǎng)段最大長(zhǎng)度3600米）電纜上傳輸?shù)男盘?hào)是寬帶信號(hào)（模擬信號(hào)）傳輸速率為10 Mbps2 185米F 光纖T 雙絞線以太網(wǎng)的類(lèi)型Types of Ethernet早期以太網(wǎng)分類(lèi)未標(biāo)準(zhǔn)化：

8、Xerox Ethernet 10BROAD36 1BASE5 StarLAN 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)按IEEE 802規(guī)定的電纜標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)： 10 BASE 5 （粗纜以太網(wǎng)） 10 BASE 2 （細(xì)纜以太網(wǎng)） 10 BASE-T （雙絞線以太網(wǎng)） 10 BASE-F （光纖以太網(wǎng)） 10 BROAD36 （寬帶以太網(wǎng)） 100 BASE-x （快速以太網(wǎng)）近年來(lái)高速以太網(wǎng)不再按電纜類(lèi)型分類(lèi)，如： Gigabit Ethernet (千兆以太網(wǎng)) 10 Gigabit Ethernet (萬(wàn)兆以太網(wǎng)) 以太網(wǎng)的四代發(fā)展Ethernet evolution through four gener

9、ationsP267 圖13.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的類(lèi)型 Categories of Standard EthernetP269 圖13.8標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)：編碼與解碼Encoding in Standard EthernetsP269 圖13.910 BASE 5粗纜以太網(wǎng)（標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)）最早的以太網(wǎng)系統(tǒng)，總線型。收發(fā)器到計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)卡由一條收發(fā)器電纜連接。一個(gè)同軸網(wǎng)段可以長(zhǎng)達(dá)500米，每條收發(fā)器電纜的長(zhǎng)度則不超過(guò)50米。P269 圖13.1010 BASE 5粗纜以太網(wǎng)（標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)）電纜上每隔2.5米上有一標(biāo)志，為外部收發(fā)器夾持處。每個(gè)粗纜網(wǎng)段上的收發(fā)器數(shù)最多可以有100個(gè)。通過(guò)中繼器級(jí)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度可擴(kuò)展

10、到2500米。10 BASE 5 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型10BASE5網(wǎng)絡(luò)示意圖10 BASE 5鏈路組成 a.電纜：RG-11 A/U 50同軸電纜(芯徑0.410毫米)黃色外皮，每隔2.5米有一黑點(diǎn)作為固定收發(fā)器的距離標(biāo)識(shí) b.收發(fā)器(有軌道型和改進(jìn)T型兩種)及其連接電纜各種收發(fā)器 Transceivers 收發(fā)器的連接Connection of Transceiver收發(fā)器與網(wǎng)絡(luò)電纜連接方式：夾、刺穿電纜 (無(wú)需切斷電纜,無(wú)需T形頭)T形頭連接（需切斷電纜，連接工作量大)收發(fā)器與電纜夾持Clip by Transceiver c.Ethernet網(wǎng)卡 d.終端電阻(終接器), 每個(gè)網(wǎng)段一對(duì)。

11、功能：將傳輸?shù)诫娎|端部的信號(hào)能量吸收掉，以消除干擾。 一端必須接地(電氣安全與抗干擾的要求) e.BNC接頭與T形頭(采用T形頭連接時(shí)) f中繼器 物理層連接設(shè)置，連接兩個(gè)同類(lèi)型的網(wǎng)段 10 BASE 5中繼器對(duì)MAC層是透明的；因?yàn)樗鼪](méi)有緩存，所以無(wú)法將不同網(wǎng)段互相隔離。故此，如果不同網(wǎng)段上的兩個(gè)站點(diǎn)試圖同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，其傳送必然出現(xiàn)沖突。 技術(shù)參數(shù)兩收發(fā)器間距:3.5米或其整倍數(shù)工作站-收發(fā)器最大間距:50米最大網(wǎng)段長(zhǎng)度:500米網(wǎng)絡(luò)最大總長(zhǎng)度:2500米一個(gè)網(wǎng)段最多支持的工作站數(shù)：100（中繼器算一個(gè)）工作站數(shù)量多于100個(gè)或網(wǎng)段長(zhǎng)度超過(guò)500米時(shí)，應(yīng)采用中繼器來(lái)延長(zhǎng)距離。物理連接遵循5-

12、4-3規(guī)則：最多可用4個(gè)中繼器，5個(gè)網(wǎng)段（其中僅3個(gè)網(wǎng)段可接工作站，其余只用于距離加長(zhǎng)）。 10 BASE 5 應(yīng)用 線路可靠性好，但安裝不易(電纜粗硬)，造價(jià)較高（電纜較貴且需增加收發(fā)器費(fèi)用），傳輸距離長(zhǎng)。僅作基干網(wǎng)或室外大距離布線時(shí)才用（與10 BASE 2或10 BASE-T網(wǎng)混用）。 早已是“昨日黃花”， 現(xiàn)在更少見(jiàn)到了。10 BASE 510 BASE 2細(xì)纜以太網(wǎng)（Cheapnet） 1985年推出，又稱(chēng) “廉價(jià)以太網(wǎng)”，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為10BASE2。P270 圖13.1110 BASE 2細(xì)纜以太網(wǎng)（Cheapnet） 一條RG-58/u型同軸電纜可連接多達(dá)30個(gè)站點(diǎn)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度

13、185米，通過(guò)中繼則可達(dá)925米。電纜連接件為BNC型的接頭、終端電阻和T型頭。10 BASE 2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型 鏈路組成a.電纜：RG-58 A/U 50同軸電纜(芯徑0.25毫米)。市場(chǎng)上有帶BNC連接器、標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度（2米）的商品電纜出售 b.BNC連接器(裝在電纜兩端) c.BNC T型連接器（T型頭） d.以太網(wǎng)卡 e.50終端電阻(一端需接地)10 BASE 210BASE2網(wǎng)卡與電纜的連接 技術(shù)參數(shù)兩T形頭間距： 0.5米或其整倍數(shù)最大網(wǎng)段長(zhǎng)度：185米網(wǎng)絡(luò)最大總長(zhǎng)度：925米一個(gè)網(wǎng)段最多支持的工作站數(shù)：30（中繼器算一個(gè)）物理連接遵循5-4-3規(guī)則10 BASE 2 應(yīng)用 造價(jià)

14、最低。線路可靠性不高，總線故障影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離短。一般用于集中式室內(nèi)布線的機(jī)房環(huán)境?！菊f(shuō)明】 由于粗、細(xì)電纜的電氣特性是一致的，因此可將粗、細(xì)同軸電纜網(wǎng)段混接于一個(gè)以太網(wǎng)上使用，以彌補(bǔ)細(xì)纜傳輸距離短而粗纜價(jià)格高、安裝不便的缺點(diǎn)（通過(guò)粗、細(xì)電纜轉(zhuǎn)接器或中繼器相連）。它們還可通過(guò)HUB與雙絞線連接。10 BASE 2 混合式以太網(wǎng)10 BASE-T雙絞線以太網(wǎng)P270 圖13.1210 BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型 鏈路組成a.電纜： 無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)，2026AWG（芯徑0.40.6毫米）b.Etherhub 以太網(wǎng)用集線器c. RJ-45接頭（注：國(guó)內(nèi)并行電話線接頭為R

15、J-11）d.以太網(wǎng)卡 須帶RJ-45插座 10 BASE-T 技術(shù)參數(shù)雙絞線最大長(zhǎng)度：100米網(wǎng)絡(luò)最大跨距：3.8千米一個(gè)HUB可連接的最大工作站數(shù)：由HUB端口決定 應(yīng)用 線路穩(wěn)定性和可靠性好，可以有管理功能，成本適中，支持快速以太網(wǎng)，目前廣泛應(yīng)用。10 BASE-T10 BASE-F光纖以太網(wǎng)P270 圖13.1310 BASE-F光纖以太網(wǎng) 10BASE-F標(biāo)準(zhǔn)是10Mbps以太網(wǎng)光纖標(biāo)準(zhǔn)通稱(chēng)，也是最早的光纖以太網(wǎng)。它實(shí)際上有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：10BASE-FP 星型拓?fù)?，無(wú)源HUB，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度500米，每網(wǎng)段最大站點(diǎn)數(shù)33個(gè)。據(jù)說(shuō)是用來(lái)說(shuō)明點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的， “從未得到應(yīng)用”。10BASE-F

16、B 用于連接多個(gè)Hub或者交換機(jī)的骨干網(wǎng)技術(shù)，已廢棄。10BASE-FL 10BASE-F中最常用者，使用兩條62.5/125 m光纖。 可用于連接站點(diǎn)或中繼器，最大長(zhǎng)度2千米。兩種連接示例(a)通過(guò)光纖收發(fā)器連接(b )通過(guò)外部收發(fā)器連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：簇型光纖HUB光纖HUB光纖HUB10 BASE-F鏈路組成 光纖HUB 光纖網(wǎng)卡 光纖 技術(shù)參數(shù) 光纖網(wǎng)段：2千米 應(yīng)用 適用于特殊場(chǎng)合（抗電磁干擾/有雷擊）10 BASE-F標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)方案總覽Summary of Standard Ethernet implementationsP271 表13.1快速以太網(wǎng)Fast Ethernet快速以太網(wǎng)

17、是IEEE 802.3 委員會(huì)開(kāi)發(fā)的一組低成本100 Mbps 快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)快速以太網(wǎng)P274 圖13.20快速以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fast Ethernet topologyP274 圖13.19不同快速以太網(wǎng)方案的編碼Encoding for Fast Ethernet implementationP275 圖13.21100BASE-TX編碼示意圖編碼方案: 4B/5B + MLT-34B/5B編碼用于解決同步問(wèn)題(無(wú)連續(xù)0和1出現(xiàn))MLT-3編碼用于解決帶寬問(wèn)題(減少高頻分量) 4B/5B 編碼方案4B/5B Encoding Scheme 4B5B-NRZI使用NRZI（不歸零反

18、相編碼）將每4個(gè)比特的數(shù)據(jù)編碼成一個(gè)5碼比特的碼組。用于光纖傳輸高效，但不適用于雙絞線（信號(hào)能量太集中了，將導(dǎo)致信道上產(chǎn)生嚴(yán)重的線路輻射）。MLT-3編碼方案MLT- 3 Encoding SchemeMLT-3是一種三電平雙極性編碼（+V、0和-V），用兩電平之間的躍變沿來(lái)表示“1”，而無(wú)躍變沿表示“0”。這里，MLT-3的最高基頻是NRZI的一半。使用MLT-3編碼可使高頻頻譜能量移向低于30MHz的邊緣區(qū)。與NRZI比較，而MLT-3編碼90%以上的頻譜能量在40MHz以下，而NRZI則在70MHz以下。100BASE-FX編碼示意圖編碼方案: 4B/5B + NRZ-I4B/5B編碼用

19、于解決同步問(wèn)題(無(wú)連續(xù)0和1出現(xiàn))NRZ-I編碼適合于光纖傳輸光纖鏈路Optical Link 常用的快速以太網(wǎng)光鏈路的形成方式有兩種：采用配有光接口的網(wǎng)卡和集線設(shè)備（成本高）；采用10/100Mbps光纖收發(fā)器，一端接入100BASE-TX五類(lèi)或更高類(lèi)別的雙絞線，一端接入100BASE-FX單模或多模光纖。網(wǎng)絡(luò)有效傳輸距離達(dá)到23千米（多模光纖）或3040千米（單模光纖）。光纖收發(fā)器Optical Fibre Transceiver 100BASE-T4100BASE-T4研發(fā)的目的是讓原來(lái)使用四對(duì)3類(lèi)雙絞線的10BASE-T網(wǎng)絡(luò)能升級(jí)到100 Mbps而不必更換使用5類(lèi)雙絞線。四對(duì)線中的兩

20、對(duì)被配置成半雙工式，可以支持雙向傳輸，但每次只能一個(gè)方向。其他兩對(duì)被配置成只能單向傳輸。單向傳輸線路用于提供載波偵聽(tīng)和沖突檢測(cè)功能。100BASE-T4不支持全雙工傳輸。欲傳送的數(shù)據(jù)流被分成三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，每一個(gè)數(shù)據(jù)流的有效傳輸率是331/3 Mbps8B6T編碼方案8B6T Encoding Scheme8B6T 8B6T編碼是將數(shù)據(jù)流中每8個(gè)比特作為一組（比特塊），然后按編碼規(guī)則將每一組轉(zhuǎn)換成6個(gè)比特的三元制碼元。同時(shí)使用三對(duì)線以循環(huán)方式傳送數(shù)據(jù)（每對(duì)線以25M baud的速率傳送數(shù)據(jù)），用一對(duì)線作為碰撞檢測(cè)的接收信道。主要用于100BASE-T4網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)?B6T碼的調(diào)制速率在每個(gè)輸出

21、信道上僅是25M baud，所以100BASE-T4可以使用傳輸質(zhì)量最低的3類(lèi)雙絞線。 100Base-T4編碼示意圖快速以太網(wǎng)方案總覽Summary of Fast Ethernet implementationsP275 表13.2自動(dòng)協(xié)商模式 Auto-Negotiation Mode在100BASE-T問(wèn)世以后，在以太網(wǎng)RJ-45連接器上可能出現(xiàn)5種以上不同的以太網(wǎng)信號(hào)（10BASE-T、10BASE-T全雙工、100BASE-TX、100BASE-TX全雙工或100BASE-T4）中的任一種。自動(dòng)協(xié)商允許一個(gè)設(shè)備向鏈路遠(yuǎn)端的設(shè)備通告自己所運(yùn)行的工作方式，并且偵測(cè)遠(yuǎn)端通告的相應(yīng)的運(yùn)行方

22、式。它能使集線器和網(wǎng)卡知道線路另一端能有的速度，把速度自動(dòng)調(diào)節(jié)到線路兩端 能達(dá)到的最高速度。例如，A和B正在自動(dòng)協(xié)商，并且A具有10/100/1000 Mbps全半雙工的能力，但是B只有10/100Mbps全半雙工的能力，這樣雙方共有的最高鏈路能力為100Mbps，全雙工。一旦雙方進(jìn)行自動(dòng)協(xié)商，鏈路就會(huì)運(yùn)行在雙方能夠支持的最佳能力下。千兆以太網(wǎng)Gigabit EthernetGigabit Ethernet (千兆以太網(wǎng)) 傳輸媒體采用光纖或短距離雙絞線，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.3z，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有IEEE 802.3ab（1000 BASE-T）等，信號(hào)編碼方案是8B/10B。P277 圖1

23、3.23千兆位以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Topologies of Gigabit EthernetP277 圖13.22千兆位以太網(wǎng)之傳輸媒體Media for Gigabit Ethernet IEEE802.3委員會(huì)制定了4種傳輸媒體的標(biāo)準(zhǔn)：1000BASE-SX基帶短波光纖 使用波長(zhǎng)為850nm的多模光纖。 最大網(wǎng)段長(zhǎng)度: 275 m(62.5m)/550m(50m)。1000BASE-LX基帶長(zhǎng)波光纖 使用波長(zhǎng)為1300nm的單/多模光纖。 最大網(wǎng)段長(zhǎng)度: 550 m (62.5m和50m多模) /5000m (10m單模)；1000BASE-CX基帶銅纜 使用屏蔽雙絞線，長(zhǎng)度可達(dá)25m。10

24、00BASE-T基帶雙絞線 使用4對(duì)5類(lèi)非屏蔽雙絞線，長(zhǎng)度可達(dá)100m。不同千兆以太網(wǎng)方案的編碼Encoding in Gigabit Ethernet implementationsP277 圖13.24千兆位以太網(wǎng)媒體的選用Gbit Ethernet Medium Options1000Base-X編碼示意圖千兆以太網(wǎng)方案總覽Summary of Gigabit Ethernet implementationsP278 表13.3萬(wàn)兆以太網(wǎng)10 Gigabit Ethernet萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3ae 。編碼方案為64B/66B，只用光纖，且只支持兩個(gè)站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工的傳

25、送數(shù)據(jù)。換言之，將不使用沖撞檢測(cè)協(xié)議。三個(gè)萬(wàn)兆光纖以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是 (參見(jiàn)P278 表13.4）10G Base-S （波長(zhǎng)850納米/多模/短距：300米）10G Base-L（波長(zhǎng)1310納米/單模/長(zhǎng)距：10千米）10G Base-E （波長(zhǎng)1550納米/單模/超長(zhǎng)距：40千米）目前使用6類(lèi)雙絞線的10G Base-T 和10G Base-CX4（萬(wàn)兆銅線以太網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)也開(kāi)始推出萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 10GBase-X類(lèi) 型應(yīng)用范圍傳送距離波 長(zhǎng)線纜類(lèi)型10GBase-LX4局域網(wǎng)300米1310 nm多模光纖10GBase-SR局域網(wǎng)300米850 nm多模光纖10GBase-LR局域網(wǎng)1

26、0千米1310 nm單模光纖10GBase-ER局域網(wǎng)40千米1550 nm單模光纖10GBase-SW廣域網(wǎng)300米850 nm多模光纖10GBase-LW廣域網(wǎng)10千米1310 nm單模光纖10GBase-EW廣域網(wǎng)40千米1550 nm單模光纖10GBase-CX4局域網(wǎng)15米4根Twinax線纜10GBase-T局域網(wǎng)25-100米雙絞銅線萬(wàn)兆位以太網(wǎng)與傳輸距離10Gbps Ethernet Distance Options12.5 令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI網(wǎng) Token Ring and FDDI 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2009年5月令牌環(huán)局域網(wǎng)Token Ring LANs最早的令牌

27、環(huán)網(wǎng)是1969年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的Newhall環(huán)。后來(lái)IBM公司把這種技術(shù)應(yīng)用在它的局域網(wǎng)中，叫做IBM令牌環(huán)網(wǎng)。令牌環(huán)局域網(wǎng)采用的不是廣播媒體，而是用中繼器將單個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)線路鏈接成為物理的環(huán)形結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)令牌這個(gè)特殊的控制幀來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)墓芾?。由于發(fā)送的幀沿環(huán)路傳輸時(shí)能到達(dá)所有的站點(diǎn)，所以可以起到廣播的作用。令牌環(huán)網(wǎng)使用差分曼徹斯特?cái)?shù)字編碼令牌環(huán)網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu) Network Structure of Token Ring 令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如右上圖所示，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)。右下圖是基本環(huán)形結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型，在此結(jié)構(gòu)中，工作站未直接與物理環(huán)相連，而是連接到一種多站訪問(wèn)單元

28、(MAU)。構(gòu)成令牌環(huán)物理結(jié)構(gòu)的傳輸媒體主要有屏蔽雙絞線（STP）和無(wú)屏蔽雙絞線（UTP）。 令牌環(huán)所遵循的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.5，它最早規(guī)定了三種傳輸速率：1Mbps、 4Mbps和16Mbps。開(kāi)始時(shí)，UTP 電纜只能在 1Mbps的速率下操作，STP電纜可操作在 4Mbps和16Mbps，現(xiàn)已有100Mbps和1Gbps版本推出。802.5 媒體訪問(wèn)控制協(xié)議802.5 MAC Protocol整個(gè)線路空閑時(shí)，一個(gè)小幀(令牌)在環(huán)上不停地環(huán)行。需要發(fā)送的站點(diǎn)必須等待令牌經(jīng)過(guò)。捕獲到空令牌后，改變其一個(gè)比特狀態(tài)，使令牌幀變成數(shù)據(jù)幀的SOF（幀起始）字段。然后將構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)幀的其他字段添加

29、上去形成數(shù)據(jù)幀，并發(fā)送之。此時(shí)環(huán)上已無(wú)令牌幀在環(huán)行了。數(shù)據(jù)幀環(huán)行一周后，由發(fā)送站點(diǎn)銷(xiāo)毀之。在傳輸結(jié)束且返回幀之前端已環(huán)行到發(fā)送站點(diǎn)時(shí)，該發(fā)送站點(diǎn)向環(huán)上插入一個(gè)新的令牌。輕載條件下，傳輸效率偏低。令牌傳遞流程圖Token Passing ProcedureToken RingOperation令牌環(huán)工作示意圖 令牌幀和數(shù)據(jù)幀Token Frame and Data Frames起始定界符和結(jié)束定界符字段SD & ED Field用于標(biāo)識(shí)每個(gè)幀的開(kāi)始位置和結(jié)束位置。令牌環(huán)網(wǎng)使用差分曼徹斯特編碼，其每個(gè)比特（不管是0還是1）中間都有電平跳變。起始定界符SD=JK0JK000，結(jié)束定界符ED= JK1

30、JK1IE。J和K是沒(méi)有電平跳變的非數(shù)據(jù)比特，J保持高電平，K保持低電平。這樣就可以把它們與代表數(shù)據(jù)的字節(jié)區(qū)別開(kāi)來(lái)。I是中間幀位，用于標(biāo)識(shí)是否還有后續(xù)幀，I=1表示中間幀，I=0表示是該站點(diǎn)發(fā)送的最后一幀。E是差錯(cuò)位，用于標(biāo)識(shí)是否檢測(cè)到差錯(cuò)。發(fā)送站置0，傳輸過(guò)程中任意站點(diǎn)檢測(cè)到差錯(cuò)時(shí)均可將其置為1。令牌幀的I和E位都是0。訪問(wèn)控制字段AC Field控制對(duì)環(huán)路的訪問(wèn)權(quán)。格式為PPPTMRRR。其中PPP的3個(gè)比特表示優(yōu)先級(jí)，RRR的3個(gè)比特是預(yù)約優(yōu)先級(jí)，T是令牌位（T=0表示是令牌幀，T=1表示其他幀），M是監(jiān)控位，用于清除無(wú)主幀。若發(fā)送站在數(shù)據(jù)幀返回前失效（當(dāng)機(jī)等），則該幀無(wú)人回收，成為在環(huán)

31、上連續(xù)循環(huán)的無(wú)主幀。為此，發(fā)送站置幀中的M位為0，經(jīng)過(guò)監(jiān)控站時(shí)重置為1。如果M=1的幀再一次經(jīng)過(guò)監(jiān)控站，則將被監(jiān)控站銷(xiāo)毀，并放出新令牌。預(yù)約優(yōu)先級(jí)（RRR）由希望預(yù)約下一個(gè)令牌的站點(diǎn)使用。幀控制字段FC FieldFC字段編碼為FFZZZZZZ，用于表示幀的類(lèi)型。FF=00時(shí)表示是MAC控制幀，F(xiàn)F=01時(shí)表示數(shù)據(jù)幀。6個(gè)Z比特表示與環(huán)維護(hù)有關(guān)的各種控制幀的代碼，如檢測(cè)令牌是否丟失，環(huán)是否斷開(kāi)及斷開(kāi)的位置在哪里，清除壞幀等。幀狀態(tài)字段FS FieldA=0,C=0 目標(biāo)站點(diǎn)不存在或未工作A=1,C=0 目標(biāo)站點(diǎn)存在但未復(fù)制本幀A=1,C=1 本幀已被接收令牌環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Topology of

32、Token Ring從理論上講，令牌環(huán)網(wǎng)在物理上應(yīng)是一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，但I(xiàn)BM的令牌環(huán)網(wǎng)并非一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形結(jié)構(gòu)，而是由星型和環(huán)型結(jié)構(gòu)兩個(gè)層次組成。所以可分為： a.星型拓?fù)涞倪壿嫮h(huán)型單MAU b.星型/環(huán)型混合結(jié)構(gòu)的物理環(huán)型多MAU MAU:Multistation Access Unit，即”多路訪問(wèn)部件”。星型拓?fù)涞倪壿嫮h(huán)型單MAU Single MAU (logical ring)星型/環(huán)型混合結(jié)構(gòu)的物理環(huán)型多MAU Multi-MAU 令牌環(huán)網(wǎng):其他特性 Characteristics of Token Ring鏈路組成電纜：IBM專(zhuān)用屏蔽雙絞線 無(wú)屏蔽雙絞線（UTP）令牌環(huán)網(wǎng)專(zhuān)用網(wǎng)卡：

33、4Mbps或16MBps（兩種）MAU：IBM 8228中繼器：IBM 8212，IBM 8219 （光纖）技術(shù)參數(shù) 最大站點(diǎn)數(shù)： 260個(gè)（STP） 72個(gè) （UTP） 8228 MAU數(shù)：最多12個(gè) 8228 MAU間及與站點(diǎn)間最大距離：45米 MAU間連接電纜總長(zhǎng)度：120米 傳輸速率：4Mbps或16MBps（取決于網(wǎng)卡） 整個(gè)環(huán)路長(zhǎng)度：366米應(yīng)用 用于分布控制或?qū)崟r(shí)性強(qiáng)的應(yīng)用環(huán)境光纖環(huán)網(wǎng)FDDIFDDI（Fiber Distributed Data Interface,光纖分布式數(shù)據(jù)接口）是以光纖為傳輸介質(zhì)的高性能令牌環(huán)局域網(wǎng)訪問(wèn)控制方案，1982年10月由ANSI（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化

34、研究所）X3T9.5委員會(huì)提出。傳輸速率100Mbps，而正在發(fā)展的FDDI-、FDDI-、FDDI-的速率分別高達(dá)400 Mbps、600 Mbps和1.2 Gbps。使用多模光纖時(shí)，站間距離可達(dá)2km；使用單模光纖站間距離可達(dá)20km，F(xiàn)DDI標(biāo)準(zhǔn)允許200km的總的光纖路徑長(zhǎng)度和1000個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)，相應(yīng)于500個(gè)結(jié)點(diǎn)和100km長(zhǎng)的雙環(huán)光纖網(wǎng)。FDDI采用4B/5B編碼方案。FDDI的銅線（雙絞線）版本稱(chēng)為CDDI。FDDI與IEEE 802.5的區(qū)別是： IEEE802.5規(guī)定采用單幀發(fā)送，環(huán)上僅有一個(gè)幀在流動(dòng)，在FDDI中采用了多幀發(fā)送的方式。獲得空閑令牌的站點(diǎn)在發(fā)送一幀或多幀后，立

35、即釋放令牌，而不是等到發(fā)出的幀返回后才釋放令牌。因此FDDI環(huán)上可能會(huì)有來(lái)自多個(gè)站的幀在運(yùn)行。FDDI拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FDDI TopologyFDDI的物理拓?fù)溆协h(huán)型或帶樹(shù)型的環(huán)或帶星型的環(huán)，既可作LAN，亦可在大地理范圍（100200千米）內(nèi)作大型企事業(yè)的骨干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像綜合服務(wù)。FDDI采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)：主環(huán)（正常數(shù)據(jù)傳輸用）和副環(huán)（冗余的備用環(huán)），雙環(huán)傳輸方向相反。如果兩環(huán)在同一點(diǎn)上都斷了，可以將兩邊斷開(kāi)處分別接合，這樣總長(zhǎng)度約為原來(lái)的2倍。FDDI的站點(diǎn)FDDI Nodes FDDI的站點(diǎn)有DAS（雙附接站）和SAS（單附接站）兩種。 DAS：同時(shí)連接主、副環(huán)（使用兩個(gè)光收發(fā)器）可

36、靠性好 SAS：只與主環(huán)連接（使用一個(gè)光收發(fā)器）成本較低 網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)，可將較重要的站點(diǎn)作DAS，以提高可靠性，將一般的站點(diǎn)作SAS，以降低成本。鏈路組成 a光纖： 多模光纖提供多條光通路（LAN多用之） 單模光纖提供一條光通路（WAN用之） bFDDI網(wǎng)卡 cFDDI集中器（Concentrator）：一般以HUB形式提供技術(shù)參數(shù) 最大站點(diǎn)數(shù)：500個(gè) 最大網(wǎng)段長(zhǎng)度： 2 4千米（多模光纖） 4060千米（單模光纖） 最大中繼器數(shù)： 100 最大環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度：100千米特點(diǎn) 價(jià)格昂貴，主要作復(fù)蓋面積較大的園區(qū)網(wǎng)（如校園網(wǎng)）的主干網(wǎng)。FDDI的其他特性FDDI Characteristics12.6

37、 令牌總線網(wǎng) Token Bus 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2009年5月令牌總線網(wǎng)Token Bus Network 一種具有總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)但使用令牌傳遞方式控制總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.4。在工業(yè)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)中，以太網(wǎng)不合適，因?yàn)槠錄_突狀態(tài)是不可預(yù)計(jì)的，無(wú)法保證實(shí)時(shí)控制的最小時(shí)延要求。令牌環(huán)網(wǎng)也不合適，因?yàn)樯a(chǎn)線類(lèi)似總線而不是環(huán)。于是將總線拓?fù)渑c令牌傳遞的無(wú)沖突（可預(yù)測(cè)的延時(shí)）特性結(jié)合起來(lái)的令牌總線網(wǎng)得到了應(yīng)用。令牌總線網(wǎng)限制在工廠自動(dòng)化和過(guò)程控制系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域沒(méi)有商業(yè)應(yīng)用。ARCNETARC（Attached Resource Computer）NET是美國(guó)Datap