环形网介质访问控制方法

环形网介质访问控制方法令牌环网的工作过程：1.无优先级源目的源目的源目的释放令牌(a)源站截获令牌，然后将令牌置为忙令牌，并携带用户数据传输出去(b)目的站接收数据（复制），并转发数据，数据继续绕运行环（c）源站吸收数据，同时释放令牌，即将令牌置为空闲状态令牌环网的工作过程：2.有优先级ABCDEA发送，D接收，E预约DACEBAEDBCA发送完毕，释放令牌，并记录E预约E截获令牌，并发送数据AEDBCAEDBCAEBCDE发送完毕，释放令牌A接受E释放的令牌A释放令牌令牌环网：3.令牌的特点和管理令牌是特殊的帧，令牌的结构：

令牌的管理：监控站的监控①监控站通过超时重发检测令牌的丢失②通过令牌的监控位，撤销无效的数据帧令牌环网的故障：①令牌的丢失②数据帧的无法撤销PPP为优先级，T为令牌的状态，

M为令牌的监控，RRR为预约优先级

PPPTMRRR令牌环网：4.环接口环接口的特点：①一位延迟：环接口必须检测通过它的每一位。②三种工作状态：监听状态：监听通过的位流、改变令牌的状态、复制每一位的数据。发送状态：抓住令牌，发送信息旁通状态：环接口令牌环网：5.环网的延迟环网的延迟：电信号的延迟＋环接口的延迟环接口环的长度电信号的速率环接口至少一位延迟例如：环长10Km，数据速率4Mbps，环路上有50个站点。（电信号的速率是光速的2/3，即2×108m/s）环网的延迟（位数）：电信号的延迟：（10Km／2×108m/s）×4Mbps＝200（位）环接口的延迟：50个站点，50位延迟环网的延迟＝电信号的延迟＋环接口的延迟＝200＋50＝250（位）环网的延迟通常用位数计算。令牌环网：6.令牌环网的特点不是竞争机制，使用令牌，所以站点越多，工作效率越高。可设立优先级可用于实时控制覆盖范围大一些。自动应答的功能。环接口令牌三、令牌总线技术特点：物理上是总线型，逻辑上环形网可设立优先级缺点：对令牌的管理1234567令牌令牌令牌令牌令牌令牌令牌令牌令牌总线控制也比较复杂，主要有下列管理操作：

·环初始化：

即生成一个顺序访问的次序。网络开始启动时，需要进行逻辑环的初始化，初始化的过程是一个争用的过程，争用的结果只有个站取得令牌，其他的站点用站插入的算法插入。

·令牌传递算法：

逻辑环按递减的站地址次序组成，则发完帧的站点将令牌传递给后继站，后继站应立即发送数据或令牌。原先释放令牌的站监听到总线上的信号，便可确认后继站已取得令牌。

·站插入算法：

必须周期地给未加入环的站点以机会，将它们插入到逻辑环的适当位置中。如果同时有几个站要求插入．可采用带有响应窗口的争用处理算法。

·站退出算法：

可以通过将其前驱站和后继站连在一起的办法，将不活动的站退出逻辑环。并修正逻辑环递减的站地址次序。

·故障处理：

网络可能出现故障，包括令牌的丢失、重复地址、多个令牌等、网络要对这些故障作出相应处理。4.3局域网的参考模型和协议4.3.1局域网的参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型()()LSAPMACLLCLLCMAC()()MSAP局域网的参考模型物理层物理层()()PSAP网际层网际层4.3.1局域网的参考模型局域网的参考模型的特点：局域网只是一个通信子网，所以模型很简单数据链路层又分为LLC子层（逻辑链路控制子层）和MAC子层（介质访问控制子层）；LLC子层完成相当于OSI模型的数据链路层的功能，MAC子层完成共享信道的功能广播式发送信息，不需路由选择和拥挤控制，所以没有单独设立网络层；涉及到网络之间的互联，所以设置了网际层实现不同的局域网的传输服务访问点：PSAP,MSAP,LSAP4.3.2局域网的协议1980年2月由IEEE制定了一系列的局域网的标准：802系列协议物理层数据链路层网际层IEEE802.2逻辑链路控制子层LLCIEEE802.1体系结构、网络的管理和互连802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6城域网802.7宽带网802.8光纤网802.11无线网物理层协议1.802协议目前IEEE已经制定局域网标准有10多个，主要的标准如下：

·IEEE802.1A：局域网体系结构，并定义接口原语；

·IEEE802.1B：寻址、网间互连和网络管理；

·IEEE802.2：描述逻辑链路控制（LLC）协议，提供OSI数据链路层的上部子层功能，以及介质接入控制（MAC）子层与LLC子层协议间的一致接口；

·IEEE802.3：描述CSMA/CD介质接入控制方法和物理层技术规范；

·IEEE802.4：描述令牌总线网标准；

·IEEE802.5：描述令牌环网标准；

·IEEE802.6：描述城域网DQDB标准；

·IEEE802.7：描述宽带局域网技术；

·IEEE802.8：描述光纤局域网技术；

·IEEE802.9：描述综合话音/数据局域网（IVDLAN）标准；

·IEEE802.10：描述可互操作局域网安全标准（SILS），定义提供局域网互连的安全机制；

·IEEE802.11：描述无线局域网标准；

·IEEE802.12：描述交换式局域网标准，定义100Mb/s高速以太网按需优先的介质接入控制协议100VG-ANYLAN。

·IEEE802.14：描述交互式电视网（包括cablemodem）

2.逻辑链路控制子层LLC逻辑链路控制子层的服务：①无连接的服务：请求和指示原语环形网的服务：面相连接的服务：请求、指示、证实三种原语②面向连接的服务：请求、指示、响应和证实原语AB请求响应证实AB请求指示AB请求指示证实指示逻辑链路控制子层的服务访问点LLCSAP

一个主机中可能有多个进程在运行，它们可能同时与其他一些进程进行通信，因而一个主机的LLC层应设有多个服务访问点（L-SAP），即在网络层与LLC子层的界面上提供多个逻辑接口。来自多个L-SAP的服务在LLC子层中进行复用。所谓复用是指利用L-SAP在任一对网络节点之间同时建立多条逻辑链路连接，然后经统一的服务访问点M-SAP与MAC子层交互。所以，MAC子层向上只需提供一个服务访问点M-SAP，也即单一的逻辑接口。MAC子层与物理层之间也只需提供单一的服务访问点（P-SAP）。LLC服务访问点在图中所示的局域网上共有三个站，站A的一个进程x欲向站C中的某个进程发送文件，它必须通过站A的LLC层的一个服务访问点SAP1请求与站C的服务访问点SAP1建立连接，在此过程中，需要有以下两种地址：

·MAC地址

·SAP地址

·MAC地址：

即某站在网络中的物理地址，它由MAC帧进行传送。IEEE为每个站都规定了一个48位的全局地址，当一个站搬移到另一个局域网时，并不改变其全局地址。在48位的地址中，高24位由IEEE分配，世界上凡是生产局域网网卡的厂家都必须向IEEE购买这相应的高24位地址。低24位用于不同厂商或网络管理员对不同的网卡进行配置。这样，对于共享同一传输介质的局域网来说，物理地址不仅指明了数据发送和接收的网卡，还可以过滤那些不属于本主机接收但又必须处理的数据帧信息，并且能有效地处理广播方式的数据传输。

·SAP地址：

即进程在站中的地址，由LLC帧负责传送。

由此可见，局域网中的寻址要分两步走，第一步是用MAC帧的地址信息找到网络中的某一个站，第二步是用LLC帧的地址信息找到该站中的某个SAP。这样，从站A发出的连接请求帧的源地址和目的地址分别表示为A(1)和C(1)，其中A和C都是MAC地址，括号中的数字则是相应站中LLC层上的SAP地址。

当站C同意建立连接时，就向站A返回一个接受连接的帧，从此以后，所有由站A的进程x发往站C的帧，都包括源地址A(1)和目的地址C(1)。凡是发给地址C(1)的帧，若其源地址不是A(1)，都将被过滤掉（拒收）。同样，凡不是由地址C(1)发给A(1)的帧也被过滤掉。

现在如果站A上还有一个进程y和SAP2连接上，并且要和站B的SAP1交换数据。这时，从A(2)到B(1)也可以建立一条连接。同理，进程z还可以从地址B(2)与A(3)建立连接。可见，多个SAP是可以复用一条数据链路的。

正是因为有了SAP的概念，才使得LLC层具有复用功能。当一个LLC层有很多的服务访问点时，不同的用户使用不同的SAP就可以请求不同的服务。例如，某些用户通过某些SAP使用互联网协议IP，另外一些用户使用IPX协议，还有的可以使用CLNS，这些不同类型的用户同时使用同一站的LLC服务，在一个局域网上互不干扰地同时工作着。2.逻辑链路控制子层LLC逻辑链路控制子层帧结构：SSAPCINFODSAPLLC帧结构：I/GDDDDDDD0：单目地址1：多目地址C/SSSSSSSS0：命令1：响应0N(S)P/FN(R)100000P/FN(R)11MP/FM2.逻辑链路控制子层LLCLLC帧结构与HDLC帧对比：FACINFOFCSFHDLC帧结构：SSAPCINFODSAPLLC帧结构：LLC帧结构与HDLC帧不同之处：LLC帧的地址有源地址和目的地址，而HDLC是点到点的协议，无需源地址。LLC帧没有帧标记和帧效验，它的帧标记和帧效验移至了MAC子层。原因：LLC与MAC共同完成数据链路层的功能，而且LLC还完成一部分网络功能。3.介质访问控制子层MAC介质访问控制子层主要是完成介质访问控制问题：以太网介质访问控制是：CSMA/CD令牌环网的介质访问控制是：令牌介质访问控制子层的服务：MAC子层只是向LLC子层提供数据传输服务。有三种原语实现服务：请求指示证实3.介质访问控制子层MAC以太网介质访问控制子层的帧结构：PASFDDASALINFOPADFCSPA：前导码，7个字节，为10101010，用于收发的同步SFD：帧开始定界符，有效帧的开始，为10101011DA,SA：目的地址和源地地址，一般是48位L：数据字段的长度INFO：数据字段PAD：填充字段。当数据字段过短时，填充若干字节，满足最短长度要求（冲突时间片：2d时间能传输的帧的长度）FCS：帧效验序列，32位循环冗余码（生成多项式位：x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1）3.介质访问控制子层MAC令牌环网介质访问控制子层的帧结构：SFS帧首序列：SD，ACSD：帧首定界符AC：访问控制FCS作用范围：FC，DA，SA，INFO，FCSFC：帧控制DA，SA：目的地址和源地地址FCS：帧效验序列EFS帧尾序列：ED，FSED：帧尾定界符FS：帧状态，SDACFCSAINFODAFCSEDFSSFSFCS作用范围EFS3.介质访问控制子层MAC令牌环网介质访问控制子层的帧结构：SDACFCSAINFODAFCSEDFSSFSFCS作用范围EFSJK0JK000SD：JK1JK111ED：开始结束定界符，差分曼彻斯特编码物理违例编码法FFFC：ZZZZZZACrrFS：ACrrPPPAC：TRRRM优先级0:闲1:忙预约优先级监控位令牌的结构目前只使用了前两位FF(00),表示MAC帧

FF(01),表示LLC帧只有A,C两位有用，A为地址位：目的是否识别C为复制位：目的是否复制了该帧4.物理层物理层传输的是比特流（即二进制的位）编码：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码物理层协议：不同传输介质及接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性FDDI体系结构及其与IEEE802标准的关系MAC层协议是FDDI标准的核心，MAC服务规范从功能上定义了FDDI向LLC或其他较高层用户提供的服务以及MAC帧结构和在MAC实体间所发生的交互作用。与IEEE802.5一样FDDI也采用令牌环协议，但两者也有所不同，具体区别在后面描述。FDDI与802.5的主要区别就在于其物理层介质特性的差别，以及MAC层令牌环的控制。

物理层协议（PHY）是物理层中与介质无关的部分，它包括与MAC子层间的服务接口规范。另外还定义了PHY与PMD、SMT之间的服务接口规范。这一接口规范定义了在MAC与PHY之间传递一对串行比特流所需的设施。PHY还规定了数字数据传输用的编码。PMD子层（物理介质相关子层）是物理层中与介质相关的部分，它对用于光纤的激励器和接收器的特性作了规定，同时还对站到环的连接、环所用的光缆和连接器等与介质相关的特性作了规定。发送器将从PHY发送来的表示数据的电脉冲信号变成调制信号，该信号通过FDDI连接器进入传输介质。经过传输后，调制信号经FDDI连接器进入接收器。接收器负责将调制信号变成表示数据的电脉冲信号，交给PHY。

层管理（LMT）提供了一个站对FDDI各层中正在进行的进程进行管理所必需的控制功能，从而使站在环上能协调地工作。LMT是一种更广泛的，称作站管理（SMT）的概念的一部分，后者包括对LLC子层及更高层中的进程的管理。

4.4局域网发展局域网的发展：网络的结构和速度：10M,100M,1000Mbps

网络的软件：主要是网络操作系统以太网的发展：普通以太网：10Mbps

快速以太网：100Mbps

千兆以太网：1000Mbps以太网主要技术发展情况传统以太网的连接方法传统以太网可使用的传输媒体有四种：铜缆（粗缆或细缆）铜线（双绞线）光缆这样，以太网就有四种不同的物理层。10BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制MAC铜缆或铜线连接到以太网

的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头以太网的发展：普通以太网10Mbps1.10BASE5：10Mbps，基带传输，网段长度为100m的5倍pcpcpcpc收发器端接器收发器电缆接地端LLCMACPLS物理收发信号介质MAU介质连接单元单元AUI高层特点：总线一般为粗同轴电缆抗干扰性好收发器可以防止信号衰减布线不方便以太网的发展：普通以太网10BASE5网络的物理限制限制项目

限制值

收发器之间的最小距离

2.5m收发器电缆的最大距离

50m网段的最大距离

500m网络的最大长度

2500m网段及中继器

5个网段/4个中继器

每个网段上的节点数

100个

可连计算机的网段数

3个

以太网的发展：普通以太网54321方法5个网段4中继器（R：中继器）3个网段可以连接计算机2个网段不可以连接计算机1个网络RHUBHUBHUBHUBHUBRRR以太网的发展：普通以太网2.10BASE2：

10Mbps，基带传输，网段长度为100m的2倍（即185米）pcpcpcpcT型头端接器接地端特点：总线一般为细同轴电缆将MAU和AUI集成到网卡，采用T型头布线方便限制项目限制值

网站之间的最小距离

0.5m网段的最大距离

185m网络的最大长度

925m网段及中继器

5个网段/4个中继器

每个网段上的节点数

30个

可连计算机的网段数

3个

10BASE2网络的物理限制以太网的发展：普通以太网2.10BASE_T：

10Mbps，基带传输，采用双绞线和星型结构特点：采用双绞线和星型结构全部集成到网卡布线更方便，结构化布线限制项目限制值

站点距集线器的最大距离

100m级连的最大集线器的个数

4网段及中继器

5个网段/4个中继器

每个网段上的节点数

512个

10BASE_T网络的物理限制HUB双绞线争用期的长度以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。最短有效帧长如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节。以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。以太网的发展：快速以太网100Mbps

快速以太网的发展：

100VG_AnyLAN，100BASE_T1.100VG_AnyLAN：100Mbpsverygood特点：不使用CSMA/CD协议，而是采用DPAM

（按需优先级存取方法）星状拓扑结构，支持3，4，5类双绞线采用4对双绞线，4对同时传输数据采用5B/6B编码方法缺点：没有相应的设备；不支持全双工，不能使用光纤以太网的发展：快速以太网1.100VG_AnyLAN：100MbpsverygoodDPAM（按需优先级存取方法）：集线器充当管理员，每个站点要先向集线器发出请求请求有两个优先级：一般请求和高优先级请求当网络空闲时，允许站点进行发送；网络忙时，站点等待发送管理员先处理优先级高的站点；但一般请求会随着等待时间的加长，会被当作高优先级来处理集线器将信息只在目的端口转发，而不是所有端口。以太网的发展：快速以太网100BASE_T：

100BASE_TX,100BASE_T4,100BASE_FX①100BASE_TX

使用两对5类UTP，一对用于发送数据；另一对用于接收（或者1类STP）采用4B/5B编码方法采用MIL-3多电平传输波形法，可以降低信号的频率这样100Mbps的传输速率只需125MHz的数据流来传输。 以太网的发展：快速以太网②100BASE_T4

使用4对3,4,5类UTP，3对用于发送接收数据，1对用于控制采用8B/6T编码方法(8位二进制转换为6位三进制)如何达到100Mbps的速率规定3类UTP的信号频率为25MHz4对3类UTP25×3×8/6=100

以太网的发展：快速以太网②100BASE_FX使用光纤的规范，范围大，距离远，安全，强抗干扰采用单模光纤或多模光纤

以太网的发展：千兆以太网1000Mbps①1000BASE_SX：主要用于短距离主干网采用多模光纤（芯为50及62.5um，波长为850nm）采用8B/10B编码，传输距离为260m和525m②1000BASE_LX：主要用于校园主干网采用单模或多模光纤（芯为50及62.5um，波长为1300nm）采用8B/10B编码，传输距离为525m,550m和3000m③1000BASE_CX：一个交换机房间内采用STP，采用8B/10B编码，传输距离为25m④1000BASE_T：同一建筑物内，结构化布线采用4对5类UTP，传输距离为100m

载波延伸(carrierextension)吉比特以太网在工作在半双工方式时，就必须进行碰撞检测。由于数据率提高了，因此只有减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，才能使参数a保持为较小的数值。吉比特以太网仍然保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的办法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性），同时将争用时间增大为512字节。在短MAC帧后面加上载波延伸凡发送的MAC帧长不足512字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面，使MAC帧的发送长度增大到512字节，但这对有效载荷并无影响。接收端在收到以太网的MAC帧后，要将所填充的特殊字符删除后才向高层交付。目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值=64字节载波延伸前同步码加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节在以太网上实际传输的帧长分组突发当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用上面所说的载波延伸的方法进行填充。随后的一些短帧则可一个接一个地发送，只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成可一串分组的突发，直到达到1500字节或稍多一些为止。发送的数据分组#1RRRRRRRR

分组#2

RRRR

分组#3RRR

分组#4争用期512字节将突发计时器设定为1500字节载波延伸载波监听全双工方式当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数