5.3.2 局域网协议

2025-05-02 19:38:30 更新

(一)IEEE 802系列标准(国际标准)

IEEE 802.3 (CSMA/CD,以太网)

IEEE 802.4 (Token Bus,令牌总线)

IEEE 802.5 (TokenRing,令牌环)

IEEE 802.7 (FDDI)

IEEE 802.3u (快速以太网)

IEEE 802.12 ( 100VG-AnyLAN)

IEEE 802.3z (千兆以太网)

(二)局域网基本组成

网络服务器、网络工作站、网络适配器和传输介质。

(三)决定局域网特性的主要技术

用以传输数据的传输介质;

用以连接各种设备的拓扑结构;

用以共享资源的介质访问控制方法。

决定了传输数据的类型、网络响应时间、吞吐量和利用率,以及网络应用等各种网络特性。

(四)不同局域网协议区别

介质访问控制方法

(五)LAN模型

参照ISO/OSI七层参考模型,在IEEE 802局域网(LAN)标准中,定义了物理层和数据链路层,并根据LAN特点,把数据链路层分成逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC)子层和介质访问控制(Medium Access Control, MAC)子层,还加强了数据链路层功能,把网络层中寻址、排序、流控和差错控制等功能放在LLC子层来实现。


层级

说明

1

物理层

处理在物理链路上发送、传递和接收非结构化的比特流,包括对带宽的频道分配和对基带信号调制、建立、维持、撤销物理链路,处理机械的、电气的和过程的特性。特点:可以采用一些特殊通信媒体,在信息组成格式上可以有多种。

2

MAC

控制对传输介质的访问,MAC与网络的具体拓扑方式及传输介质类型有关,主要是介质访问控制和对信道资源分配。MAC层还实现帧的寻址和识别,完成帧检测序列产生和检验等功能。

3

LLC

提供面向连接服务和非连接服务。面向连接服务能提供可靠信道。逻辑链路控制层提供的主要功能是数据帧的封装和拆除,为高层提供网络服务的逻辑接口,实现差错控制和流量控制。

在计算机网络体系结构中,最具代表性和权威的是ISO的OSI/RM和IEEE的802协议。

(六)以太网(IEEE 802. 3标准)

以太网技术是局域网技术中历史最悠久和最常用的一种,采用的“存取方法"是带冲突监测的载波监听多路访问协议(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)技术。

(1)介质访问协议CSMA/CD

整个网络上的主机都以竞争方式来抢夺传送数据的权力。

工作过程:首先侦听信道,如果信道空闲,则发送;如果信道忙,则继续侦听,直到信道空闲时立即发送。开始发送后再进行一段时间检测,方法是边发送边接收,并将收、发信息相比较,若结果不同,表明发送的信息遇到碰撞,立即停止发送,并向总线发出一串阻塞信号,通知信道上各站冲突已发生。已发出信息的各站收到阻塞信号后,等待一段随机时间,等待时间最短的站将重新获得信道,可重新发送。

在CSMA/CD中,当检测到冲突并发出阻塞信号后,为了降低再次冲突概率,需要等待一个退避时间。常采用二进制指数退避算法.

(2)以太网类型


类型

定义

速度

传输介质


1

IEEE 802.3

标准局域网

10Mb/s

细同轴电缆

10Base5:最早的媒体规范,笨重,不易铺设。

10Base2:两个节点距离限制185米

10Base-T(双绞线):使用非屏蔽双绞线(3类线标准及以上)

10Base-F(光纤):距离长、传输性能好

2

IEEE 802.3u

快速以太网

100Mb/s

双绞线

100BaseTX:最多支持两个中继器

100BaseFX:无中继设备最大传输距离400m

100BaseT4:使用4对3类非屏蔽双绞线

3

IEEE 802.3z

千兆以太网

1000Mb/s

光纤或双绞线

光纤系统。多模光纤(500m)和单模光纤(2000m)。

宽带同轴电缆系统(25m)。

5类UTP电缆。传输距离为100m,链路操作模式为半双工。

采用星型拓扑结构,主要用于交换机与交换机之间或者交换机与企业超级服务器之间的高速网络连接。

(七)令牌环网(IEEE 802. 5)

令牌环是环型网中最普遍采用的介质访问控制,适用于环型网络结构的分布式介质访问控制,其流行性仅次于以太网。

传输介质:屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线,

拓扑结构:环型(最典型)、星型(采用得最多)和总线型(变形)

编码方法:差分曼彻斯特编码。

IEEE 802.5介质访问使用的是令牌环控制技术,

工作过程:令牌环网在网络中传递一个很小的帧,称为“令牌",只有拥有令牌环的工作站才有权力发送信息,令牌在网络上依次顺序传递。当工作站要发送数据时,等待捕获一个空令牌,然后将要发送的信息附加到后边,发往下一站,如此直到目标站。然后将令牌释放。如果工作站要发送数据,经过的令牌不是空的,则等待令牌释放。

当信息帧绕环通过各站时,各站都要将帧的目的地址与本站地址相比较,如果地址符合,说明是发送给本站的,则将帧复制到本站接收缓冲器中,同时将帧送回到环上,使帧继续沿环传送;如果地址不符合,则简单地将信息帧重新送到环上即可。

(八)FDDI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)是类似令牌环网的协议,它用光纤作为传输介质,数据传速可达到100Mb/s,环路长度可扩展到200km,连接的站点数可以达到1000个。

FDDI采用一种新的编码技术,称为4B/5B编码,即每次对4位数据进行编码。每4位数据编码成5位符号,用光信号是否存在代表5位符号中的每一位是1还是0。

缺点:没有同步功能。在同轴电缆或双绞线作为传输介质的局域网中,通常采用曼彻斯特编码方式。它利用中间的跳变作为同步信号。这样对每一位数据单元产生两次瞬变,使带宽的利用率降低。5位编码的32种组合中,实际只使用了 24种,其中的16种用来做数据,其余8种用来做控制符号(如帧的起始和结束符号等)。4B/5B编码中,5位码中的“1”码至少为2位,按NRZI编码原理,信号中至少有两次跳变,因此接收端可得到足够同步信息。

FDDI采用双环(主环+次环)体系结构,两环上的信息反方向流动。在正常情况下,主环传输数据,次环处于空闲状态。

双环设计目的:提供高可靠性和稳定性。

传输介质:单模光纤和多模光纤