网络功防技术与电脑网络基础知识汇编(上编)

一：各种网络的介绍：

（1）ARcnet简介（2）TokenRing简介（3）Switching网络简介（4）FDDI网简介

（5）ATM网络简介（6）Eiherne【网筒介

二：电脑基础知识

三：电脑知识大杂熄

四：OS详解（win9x/2k/xp）

五：功防技术大全

六：网络知识大全

一：（1）ARcnet简介

ARCnet是Datapoint公司1977年开发成功的一种局域网，目前仍具有较大的使用范围,

并作为NetwareLAN的敷缆系统.ARCnel使用RG-62同轴电缆，而这种电缆刚好与IBM3270

终端和IBM主机相连的电缆相同，所以这种网络在大量IBM机的使用基地得到广泛应用.

ARCnet现在也可使用双绞线和光纤.新型的ARCnetplus速率已从原来的2.5Mb/s增加

到100Mb/s（使用光纤时）.这种网络使用的媒体访问法为令牌总线.

ARCnet使用的媒体有同轴电缆和双绞线,它对双绞线要求较低，电话线中多余的双绞线

便可作此用途，因为ARCnet仅需要一对线，而且数据速率较低.然而，最好不要使用这种方式,

因为当你要升级到也使用双线线的其它技术时会产生问题.

一、ARCnet的构件

在构造ARCnet网络时，所用关键硬件设备有两种:其一是有源Hub,其二是无源Hub.所谓

有源Hub是指一种设备，可对网络信号进行分裂信号加以分裂.它无放大功能，不需要电源，只

是将信号加以分裂.正因为无放大功能，无源Hub的电缆长度远不如有源Hub.这是ARCnet网

络构成时的主要构件.

除Hub外,第二种构件是ARCnet网卡,通常能以同轴电缆和双绞线两种方式之一进行工

作.当同轴电缆卡要联接到双绞线网络时，必须使用一种称作banlun的设备，这是一种小型设

备，可将同轴电缆联接器转换为双绞线联接器.

第三种构件是93Q的终结器c使用同轴电缆时，任何不用的无源Hub端口或电缆都要用

终端器终接;使用双绞线时，终接器插入位于电缆末端的网卡上.

二、ARCnet的网络结构

ARCnet布缆方式有两种:一种是总线型,另一种是星型总线型.下面分别介绍这两种类型

的ARCnet.

1.总线结构

总线结构与Ethernet细缆方式相类似，如图1所示.ARCnel总线最大长度为305m,可联接

的设备最多8个.设备与总线的联接通过T型联接器,该联接器的顶部与电缆相连，底部与网卡

相连.电缆两端必须用93Q的电阻终结.

以上是使用同轴电缆的情况，如果使用双绞线，上述规定会有一定变化.在这种情况下使

用菊链结构，即适合双绞线媒体的网卡有两个端口:一个用于连接服务器，另一个用于连接下

一个PC机.如此级链时最多可连接10个PC机，双绞线最大距离不超过122m（400英尺）.第一

个网卡和第二个网卡都必须用93Q终接器终接.

2.星形总线结构

这种物理布线是以Hub为中心，形成一种多星形互连在一起的结构，如图2所示.这种结

构之所以称为总线是由于所有工作站共享公共电缆.

这种结构可使用电缆，也可使用双绞线.在使用电缆时，星形总线通过使用Hub分裂信号

来形成.Hub可以是有源的，也可以是无源的.如果使用有源Hub,有源电缆变插入其端口之一,

其余的端口连接工作站.工作站与有源Hub的最大距离为610m（2000英尺）.

当使用双绞线时,需要使用有源Hub,Hub与文件服务器相连，工作站也与其直接相连.

在这种方式下，服务器或工作站与有源Hub之间的距离最大可为1220m（4000英尺）.网卡上不

用的端口必须用93Q的终接器短接.

三、ARCnet布线规则

ARCnet可以多种方式配置，因此，这里只能给出典型使用情况下的方法.由于使用双绞线

和同轴电缆有不同的规范，因此布线规则将分别加以说明.然而，不管使用那种媒体,ARCnet应

遵循下述通用规则：

①有源Hub可以连接到其它有源Hub或无源Hub,也可连接到工作站.

②无源Hub可连接到有源Hub和工作站,但不能直接连接到其它无源Hub.

③在ARCnet中不能形成环路.所谓环路是指一根电缆出自某一Hub,经其它Hub,最后又

连回到起始Hub.

④必须对无源Hub不使用的端口进行终接.

1.ARCnet同轴电缆总线设计规则

ARCnet使用总线结构时，在305m（1000英尺）的最大距离上使用RG-62型电缆最多可级

连8个工作站.在总线结构下，使用T型连接器连接工作站，一个总线段必须用93c的终接器

在两端加以终接.

ARCnet同轴电缆可与有源Hub提供的星型结构相结合.在这种情况下，总线•端连接到

有源Hub上.一个8端口的有源Hub可连接的工作站总数为8X8=64.如果要连接两个有源Hub,

每个有源Hub的一个端口可用来连接有源Hub,那么每个有源Hub可支持56个工作站，两个

有源Hub则可支持112个工作站.表1为同轴电缆总线的配置规范.

表1ARCnet同轴电缆规范

参数规范

电缆类型RG-62

电缆物理布局星型总线

最大节点数254

最大有源Hub数每有源电缆••个

有源Hub和节点间的最大距离610m（2000英尺）

有源Hub和无源Hub间的最大距离30.5（100英尺）

无源Hub和节点间的最大距离30.5（100英尺）

数据传输速率2.5Mb/s

2.ARCnct双绞线总线设计规则

首先指出，使用双绞线在功能司逻辑上都有等价于同轴电缆总线.用于双绞线的网板备有

两个6插针的模块化插座，用来菊链ARCnet网板，最大可菊链10个工作站，长度不超过

122m（400英尺）.工作站之间的最小间隔为1.8m（6英尺）.

双绞线结构可与有源Hub提供的星型拓扑结构组合，将总线的一端连接到有源Hub便可

进行这种组合.表2示出了ARCnet双绞线规范.

表2ARCnet双绞线规范

参数规则

电缆类型双绞线

电缆物理结构星型总线

最大节点数254

最大有源Hub数10

有源Hub和节点间的最大距离122m（400英尺）

数据传输速率2.5Mb/s

四、ARCnet的操作

ARCnetLAN的站传输像总线型LAN一样是广播式的,但对总线的访问决定于令牌.为

说明这种网络的操作机制,假定在一条总线上有4个节点，其地址分别为1,10,25和255.

在启动网络时，这四个工作站形成一个逻辑环.每个站都跟踪两个信息：

谁是后继者；

谁是前驱者.

这两种信息分别由字母S(后继者)和P(先驱者)代表.一个工作站的后继者定义为逻辑环

上具有较高地址的站;先驱者则定义为逻辑环上具有较低地址的站.

在ARCnet中,站地址0用于广播地址，因此最小站地址为1,最大站地址为255.在构成逻

辑环时规定,工作站地址为255的后继站地址为1,站地址为1的前驱站地址为255.工作站前

驱者和后继者的地址如表3所示.

表3工作站的前驱站和后继站地址

工作站地址前驱工作站地址(p)后继工作站地址(s)

125510

10125

2510255

255251

1.ARCnet帧结构像Ethernet一样,ARCnet传输单位也称为帧.帧结构如图3所示.图3(a)

所示为邀请发送(ITT)令牌帧总是传递给它的后继工作站.

(a)ITT帧

ALERTEOTDIDDID

(b)FBE帧

ALERTENQDIDDID

©ACK帧

ALERTACK

(d)NAK帧

ALERTNAK

(e)PAC帧

ALERTSOHSIDDIDDIDCPDATACRCCRC

ARCnet帧不管是哪种帧，都由ALERT引导,类似于Ethernet中使用的前导码(见本刊今年

第3期的局域网技术系列文章3).ALERT由6比特间隔的传号(1)组成传号(1)由正脉冲后跟

负脉冲组成的双脉冲表示.空号(0)由无脉冲表示.EOT是ASCII码中的传输结束控制符

(04hex).后跟的两个字节都是DID(终点标识符)，即后继工作站的信息.重复使用DID的目的

是增加可靠性.

图3(b)是空闲缓冲器询问(FBE)帧.ENQ是ASCII字符集中的询问字符(05hex).它后跟的

两个字节DID是想通过询问了解空闲缓冲器状态的工作站标识.DID重复使用也是为提高寻

找终点工作站的可靠性.

ACK(确认)帧由ALERT和ACK组成.ALERT的构成前面已有叙述,ACK是ASCII字符

集中的确认字符(06hex).当响应FBE帧而发送ACK时，表示接收工作站具有可供使用的缓冲

器空间.

ACK帧所以没有DID字段，是因为这种帧是作为广播方式发送的。ACK帧如图3(c)所

示。NAK(否认)帧如图3(d)所示.NAK是ASCII字符集中的否认字符(15hex).当响应FBE帧

而发送NAK时，表示接收工作站不具有可供使用的缓冲空间.NAK帧也没有DID字段，其原

因与ACK帧相同.

图3(e)所示为数据帧。帧中SOH(标题开始)是ASCII字符集中的标题开始字符(Olhex)。

SID(源点ID)和(终点ID)表示源点和终点工作站的地址.CP(连续指针)字段指示工作站在存储

器中找到的传输数据的起点.数据字段DATA具有可变长度，处于1字节和508字节之间，ffl

以携带用户数据.2字节的CRC字段由发送站添加，用来保护Data字段.

2.操作过程

在启动时,首先要构成逻辑次序，即逻辑环，每个站都不断跟踪保持其前驱工作站和后继

工作站的站标识.关于前驱和后继工作站的规定如表3所示，每个工作站将其自身的后继者

(NID)设置为自身站地址(ID)加1，并按下述公式设置超时值

(TimeOutt):

TimcOut=146X(255-ID)uS

具有最大地址值的工作站首先超时，于是它创建ITT帧,并将该令牌帧发送给它的后继站.

如果在74us后没有响应，最大地址值的工作站便认为具有后继NID地址的站不存在，随

后便将NID值增加1,再次发送DID为新值的ITT.这种过程重复直至该最大地址值的工作站

找到自己的后继者为止.被找到的后继工作站像前驱工作站一样，重复此过程.

一旦找到所有活动工作站，正常的令牌传递操作便可开始.配置时间在24到61us范围，取

决于活动站的数目和工作站地址的值.为使TimeOut初始值为0和将配置时间减至最小，至少

将ARCnet个工作站地址设置为255.

具有ITT帧的工作站在将令牌帧传递给后继站之前最多发送一帆在数据帧被发送到终

点节点之前,必须询问是否有足够的缓冲空间来接受帧.执行这种询问功能的是FBE帧.被询

问的站如果有缓冲器可用,便发回ACK帧，否则发回NAK帧.

发送FBE帧后一旦收到ACK帧，便可发送数据帧PAC.如果因为故障破坏了令牌的正确

传递，网络必须进行重新配置。产生另一种重新配置的情况是在令牌传递环上增加工作站或

去掉工作站.因此重新配置是难以避免的事情.

如果一个活动工作站在840ms后未接收到ITT帧，由8个传号间隔组成的RECON图样,

后跟一个空号便发送765次.RECON图样持续2754us,以确保破坏传输中的任何令牌帧，其

结果是使令牌帧丢失.78us无活动后，所有工作站都会认识到，重新配置正在发生.于是每个站

都将其自身的后继者设置为自身地址(1D)加1,并设置超时值.以后的过程与启动时一样.

在ARCnet技术中，删除一个工作站是一个较简单的过程,不需调用全部重新配置机制.如

果地址为10的工作站从环上已撤离，而且只要对其前驱者工作站1发来的ITT帧不响应的

时间超过74us.工作站1便认为工作站10不再存在.工作站1便对其NID值增加1(新值为11),

并将ITT发到工作站11.如果在74us后还是没有响应，则重史上述过程.下一个站地址为25,

工作站1需要(25-10)X74us=l.lms的时间，才能发现它的后继工作站为25.

如果工作站10想重新进入环，它必须等待令牌的时间为840ms.如果它还未经过ITT帧被

邀请发送，它必须调用全部重新配置机制.

五、ARCnetplus

ARCnetplus是ARCnet的第二代产品，比ARCnet性能有显著提高，单从传输速率看，提高

到原来2.5Mb/s的8倍，即20Md/s,而且还与ARCnet向下兼容.

要了解性能提高的机制，必须清楚ARCnet传递速率低的原因。ARCnet的工作站使用

5MHz的一个周期后跟等长的静止期来表示逻辑”1”.逻辑"0”则由两个静止间隔组成。一个间

隔是l/5MHz=200ns.由此可看出，发送1比特(0或1)信息需要两个这样的间隔.

ARCnet以多个整数个字节发送数据，每一字节由3比特较准图样(110)来使接受器与发送

器同步.这表明每8个数据比特就有3比特的额外开销,因此,ARCnet的有数据速率为8/11X

25Mb/s=l.82Mb/So显然对带宽有较大的浪费.静止期是一种浪费，较准额外开销占总带

宽的27.

ARCnetplus增加带宽利用效率通过下述二种途径实现：

消除静止周期；

将每个字节使用3比特较准比特改为每8个字节使用3比特较准二匕特.ARCneiplus使用

的精巧技术是使用幅度调制在每200ns间隔中挤出4比特信息.脉冲可以是正的或负的正弦

波,具有从0到12V的8个可能的嗝度，从而给出总数为2X8=16的脉冲组合，足以代表4比特

的数据.

因此ARCnetplus的数据速率为4比特X5M脉冲/秒=20(Mb/s)燃而这个数据率未包括

额外开销，如果考虑较准所用的额外开销，其有效数据率为16.8Mb/s.

在ARCnetplus初始化期间,一个工作站发送一特殊信号，通知其它站要以ARCnetplus的

高速方式操作.当工作站传递令牌时，也发送这种特殊信号.当ARCnetplus工作站与ARCnet

工作站通信时，则要降至2.5Mb/s.

(2)TokenRing简介

令牌环是IBM公司于80年代初开发成功的一种网络技术。之所以称为环，是因为这

种网络的物理结构具有环的形状。环上有多个站逐个与环相连，相邻站之间是一种点对点的

链路，因此令牌环与广播方式的Ethernet不同，它是一种顺序向下一站广播的LAN。与

Ethernet不同的另一个诱人的特点是，即使负载很重，仍具有确定的峋应时间。令牌环所遵

循的标准是IEEE802.5,它规定了三种操作速率：IMb/s、4Mb/s和16Mb/s。开始时，UTP

电缆只能在IMb/s的速率下操作，STP电缆可操作在4Mb/s和16Mb/s,现已有多家厂商的

产品突破了这种限制。

本期将通过以下八个部分介绍令牌环网的基本知识：

一、令牌环网的物理结构

令牌环的基本结构如图1(a)所示，工作站以串行方式顺序相连，形成一个封闭的环

路结构。数据顺序通过每一工作站，直至到达数据的原发者才停止。图1(b)是基本环形

结构的改进型，在此结构中，工作站未直接与物理环相连，而是连接到一种多站访问单元

(MAU),称为IBM8228。MAU可连接8个工作站。

构成令牌环物理结构的传输媒体有屏蔽双绞线(STP)和无屏蔽双绞线(UTP)。

图I(a)图1(b)

二、令牌环网的组成部件

从令牌环物理结构可以看出，组成令牌环网需要的主要部件包括：1、网卡；2、多站访

问单元(MAU)：3、传输媒体；4、连接附件。

网卡是计算机连入网络的必备硬件，制造令牌环网卡的厂商很多，选购时首先要弄清所

适应的总线以及要安装在具有何种总线的计算机上，例如，对于ISA总线的工作站，适用

的网卡有：

IBMToken-RingPCAdapter

IBMToken-Ring16/4Ad叩ter

IBMToken-RingPCAdapterII

3ComTokenLinkIII16/4-3C619

对于具有微通道结构的PC机，适用的网卡有：

IBMToken-RingPCAdapter/A

IBMToken-Ring16/4Adapter/A

IBMToken-Ring16/4BusmasterServerAdapter

3ComTokenLinkIII16/4-3C629

MAU在令牌环网络中类似于集线器或集中器。最常用的MAU为IBM8228,可连接8

工作站，

MAU的两个末端端口分别称为RI（入环）和R0（出环）端口，不能用来连接工作站，

而是用于MAU的互连，如图2所示。在使用屏蔽双绞线条件下的一个网络上可连接260个

工作站。

图2

令牌环网所用的媒体最初是150Q的屏蔽双绞线（STP）。目前除这种媒体外，通过使用

无源滤波设备也可使用100。的无蔽双绞线（UTP）用以实现4Mb/s和16Mb/s的传输。由

于这种网络技术是IBM公司发明的，所以令牌环用的媒体通常是经过IBM认证的、并按照

TypeX加以编号。

Type1,Type2,Type6和Type9在令牌环网络中都可使用，但使用地点不同。Typel,Type2,

Typc9可用于连接MAU和信息座；Type6可用于连接适配器（网卡用于令牌环的UTP

最好是第4类双绞线。

三、令牌环的构造规则

根据IEEE802.5确定的规范，在规划令牌环网络时应遵循下述通用规则：

1、工作站距MAU应处于2.4m（8英尺）范围内，并可使用2.4m（8英尺）长的网

卡电缆相连。

2、当工作站与MAU之间的距离大于2.4m（8英尺）时，可使用扩充的软线相连。

3、为将多个MAU构成环形，使用软线电缆将第•个MAU的RO（山环）连接到第二

个MAU的RI（入环）。依此方式逐个相连，直至最后一个MAU,并将最后一个MAU的

RO连接到第一•个MAU的RL

4、工作站绝不能连接到RI和RO端口，RI和RO的作用是互连MAU.

5、MAU互连电缆（Type6）不能拼接。

6、MAU与MAU间的距离要根据所用电缆类型。MAU的数目等参数来确定。

除遵循这六项通用规则外，电缆敷设的规则随UTP或STP以及设备的不同而异。附表

示出了敷设STP和UTP电缆的规范。

附表令牌环网的规范

令牌环网的双绞线类型永久安装的

STP电缆小型可移动

STP电缆UTP电缆

MAU之间的电缆类型TYPE1或TYPE2TYPEI或TYPE2TYPE1

跳线面板和信息座间的电缆类型同上同上TYPE3

跳线电缆的电缆类型TYPE6TYEP6TYEP3

网卡电缆类型TYPE6TYPE6TYPE3加媒体滤波器电缆连接结构星形环星形环星形环

最大节点数目260个96个72个

最大MAU数目33个12个9个

两个MAU的最大间隔100m

（330英尺）45m

（150英尺）

MAU和节点之间的最大距离100m

（330英尺）45m

（150英尺）45m

（150英尺）

数据传输速率4Mb/s或16Mb/s4Mb/s或16Mb/s4Mb/s

四、令牌环网的操作原理

令牌环网的操作原理可用图3来说明。当环上的一个工作站希望好送帧时，必须首先

等待令牌。所谓令牌是一组特殊的比特，专门用来仲裁由哪个工作站访问网环。一旦收到令

牌，工作站便可启动发送帧。帧中包括接收站的地址，以标识哪一站应接收此帧。帧在环上

传送时，不管帧是否是针对自己工作站的，所有工作站都进行转发，直到待回到帧的始发站，

并由该始发站撤消该帧。帧的意图接收者除转发帧外，应针对自身站的帧维持一个副本，并

通过在帧的尾部设置“响应比特”来指示已收到此副本。

工作站在发送完一帧后，应该释放令牌，以便出让给它站使用。出让令牌有两种方式，

并与所用的传输速率相关。一种是低速操作（4Mb/s）时只有收到响应比特才释放，我们称

之为常规释放。第二种是工作站发出帧的最后一比特后释放，我们称之为早期释放。

现在就图3进行一些说明，开始时，假定工作站A想向工作站C发送帧，其过程如图

3所标出的序列。

第1步：工作站A等待令牌从上游邻站到达本站，以便有发送机会。

第2步：工作站A将帧发送到环上，工作站C对发往它的帧进行拷贝，并继续将该帧

转发到环上。

第3步：工作站A等待接收它所发的帧，并将帧从环上撤离，不再向环上转发。

第4步a：当工作站接收到帧的最后一比特时，便产生令牌，并将令牌通过环传给下游

邻站，随后对帧尾部的响应比特进行处理。

第4步b：当工作站A发送完最后•个比特时，便将令牌传递给下游工作站，所谓早期

释放。

第4步分a、b两种方式,表示选择其中之一。如前所述，在常规释放时选择第4步a,

在早期释放时选择第4步b。还应指出，当令牌传到某一工作站，但无数据发送时，只要简

单地将令牌向下游转发即可。

五、环接口

网板与媒体的连接通过接口电缆和干线耦合单元（TCU）实现，如图4所示。TCU由一

组继电器和电子线路组成，用来与电缆形成收发通路。继电器的使用结构要使工作站在不加

电情况下，TCU处于旁路状态，维持环的连续通路。TCU的结构如图4所示。图中左侧为

工作站不加电时的旁路方式，右侧为工作站在环方式。工作站入环是在MAC单元控制下通过

对继电器的激励来实现的。在工作站插入环的条件下，接收的所有信号都进入网板中的MAC

单元，由该单元中的接收/发送电子线路对接收的信号进行读取，并将接收的信号转发到发

送侧（当该工作站不是帧的发起者时），或将接收的信号从环上撤离（当该工作站是帧的发

起者时）。

上述方式使用两对继电器意味着MAC单元可以检测发送线对或接收线对有无开路和

短路故障。在旁路状态下，MAC单元可进行自测试功能，因为发送线对TxD的输出可返回

到接收线对。

MAC单元的主要功能是：

帧的封装和解封装；

FCS（帧检验序列）的生成；

差错检验；

媒体访问控制算法的实现；

向环提供主时钟；

对发送的比特流进行曼彻斯特编码；

确保环具有小的时延。

环的时延是指信号绕环一周所需的传播时间，其单位为环数据传输速率下的比特时间。

环的时延包括信号传播时间与经过每一MAC单元的传播时间之和。当环上所有工作站都不

使用环时，令牌绕环连续传输最小时延至少是令牌序列的比特数时间，以确保令牌不受损坏。

六、MAC帧格式

令牌环上传输的数据格式（帧）有两种：一种是令牌，另一种是常规帧。令牌是占有发

送权的标志，占有令牌的站才能发送。常规帧用来发送数据或控制信息。两种帧的格式如图

5所示。

SD二帧首定界符I=信息字段

从©=访问控制FSC+帧检验序列

FC=帧控制ED二帧尾定界符

口人=终点地址FS=帧状态字段

5人=源点地址

图5

帧首定界符（SD）和帧尾定界符（ED）字段分别是一种专门标志帧首和帧尾的特殊字段,

段1个字节。为了使用户数据获得透明性，应采取某种机制，使信息字段不会出现与SD或

ED相同的比特序列。在令牌环网中所用的机制是除SD和ED字段外，其它所有信息比特都

使用曼彻斯特编码，也就是说通过不同的编码方法来获得专门的标志。从图5的字段描述可

知，要作到这一点，J.K符号必须与常规编码规则不同，即J符号与其前面的符号具有相同

的极性，K符号与前面的符号具有相反的极性。使用这种方式，接收机便可可靠地鉴别帧或

令牌帧的开始和结束。

访问控制（AC）字段由优先权比特（P）、令牌（T）和监视（M）比特以及保留比特（R）

组成。由该字段的名字可知，基功能是控制对环的访问。在其出现在令牌帧时，P比特表示

令牌的优先权，因此指示工作站收到该令牌后便可发送那些帧。T比特用来区分令牌帧和常

规。M比特由活动监视器用来防止帧绕环连续散发。R比特用来使工作站指示高优先权帧

的请求，请求发出的下一个令牌具有请求的优先权。

帧控制（FC）字段定义帧的类型和控制功能如果帧类型（F）指示MAC帧，环上所

有工作站都对其接收和解释，并根据需要对控制比特（Z）进行动作。如果它是工帧，控制

比特公由终点地址字段标识的工作站解稀。

源点地址（SA）和终点地址（DA）字段可为16比特或48比特。对于特定的令牌环网，

应有一致的地址长度。DA标识帧意图发往的工作站，可以是一个站或多个站。源点地址（SA）

字段表示发送该帧的站。

信息（I）字段用来载携用户数据或附加控制信息。I字段中最大长度虽无限制，但由

于允许DTE发送帧时有时间限制，所以也就限制了I字段的长度，通常最大值的5000个字

节。

帧检验序列（FCS）是32比特的循环冗余检验用来检验FC,DA,SA和I各字段在

传输中有无差错。最后一个字段为帧状态（FS）。FSrtl两个字段组成：地址识别比特（A）

和帧拷贝比特（C）。如果该帧要由一个或多个工作站识别，则将A比特置为1。如果它拷

贝了该帧，便将C比特置1。使用这种方法，发起工作站可了解下述状态：

被寻址的工作站是否存在或关闭；

被寻址的工作站在工作，但未拷贝帧；

被寻址的站工作且拷贝了帧。

七、令牌环网的帧收发操作

帧的发送和接收所遵循的规则称为MAC算法。为了简化和易于理解其基本操作，下面

的过程不考虑优先权机制。

1、帧的发送

MAC单元收到发送数据请求后，首先将数据封装为MAC帧，参见图5所示。随后，

MAC单元等待令牌到来。如果到来帧的AC字段中的T比特为“0”，则表明令牌已到，并

通过将T比特置“1”来抓住令牌，随后将其余字段FC,DA,SA,LFCS,ED和FS(见

图5)添加在AC字段后，形成一个完整的帧发送到环上。同时被抓住的令牌帧中的ED字段

被该站吸收。抓往令牌的站可连续发送直至无数据可发，或令牌保持计时器期满为止。该站

可通过将ED字段中I比特置1的方法连续发送多个帧(多帧中的最后一帧除外)。

发送出帧的工作站要负责清除绕环一周回至源发点的帧，并检查帧ED和FS中的状态比

特，判断传输的结果。值指出的是，如果状态表明有错，MAC并不重传，而是向高层报告，

发送过程图解见图6。

图6

2、帧的接收

令牌环上的工作站除对进入的信号转发外，通过识别帧首定界符SD来监视帧的开始。

如果FC字段中的F比特指示它是MAC帧，便对其进行拷贝，并对FS字段中的C比特进

行解释，并按需要进行动作。如果该帧为常规的数据载携帧，并与该接收站的地址符合，帧

内容将拷贝到帧缓冲器，以便进一步处理。在任何一种情况下，FS字段中的A和C比特都

要在转发前根据情况进行设置。接收过程的流程图如图7所示。

八、优先权和环的管理

前面所描述的发送和接收帧的过程是一种简化了的基本方式，在令牌环LAN的标准

IEEE802.5中，还引入了优先权机制，旨在确保：

优先权高于当前环服务的优先权的帧能首先发送到环上；

当数据站保存的帧具有相同的优先权时，这些数据站对环的访问有相等的权力。

优先权是通过AC字段中的P和R比特来实现的。对具体实现机制有兴趣的读者可查

阅IEEE802.5标准。

在令牌环正常操作之前，首先要进行建立。如果一个工作站希望加入业已运行的环，也

必须先经过初始化过程，才能保证在入环时不影响原来环的操作。此外，在正常操作期间，

环上每个活动工作站还必须监视其正确操作。如果出现故障，必须采取纠正动作，以维持环

的正确操作。从总体上来说，这些功能都属于环的管理范畴。不难看出，令牌环网络使用的

媒体访问控制机制是很复杂的，所幸的是大部分规程都可使用特殊的集成电路芯片实现，其

操作细节上对用户是完全透明的，又考虑到令牌环网络市场远比Eihernei小得多，所以，这

里也就不再进一步描述了。

(3)Switching网络简介

随着多媒体通信以及客户/服务器(Client/Server)体系结构的发展,网络传输变得越来越

拥挤，传统的共享LAN难以满足用户需要，曾经采用的网络区段化，由于区段越多，路由

器等连接设备投资越大，同时众多区段的网络也难于管理。

当网络用户数目增加时，如何保持网络在拓展后的性能及其可管理性呢？网络交换技术

就是一个新的解决方案。

传统的共享媒体局域网依赖桥接/路由选择，交换技术却为终端月户提供专用点对点连

接，它可以把一个提供“一次一用户服务”的网络，转变成一个平行系统，同时支持多对通

信设备的连接，即每个与网络连接的设备均可独立与换机连接。

一、两种网络交换技术

1.帧交换技术

传统的以太网和令牌环网在逐级链路的传送交换过程中，包含执行链路协议设备和网络

层协议的大量运算操作。随着光纤的普及和网络传输速度与质量的提高，为了使网络的每个

传送环节上通信协议简化，提高通信效率，产生了帧中继交换技术。

帧中继开始是在ISDN标准化过程中在1,122协议中提出来的，它保存了X.25链路层

HDLC帧格式，但不采用LAPB规程，而按照ISDN标准使用独立于用户数据信道的呼叫控

制信令，即LAPD规程，在链路级（帧级）实现交换（X.25在网络层实现）。图1为LAPD和

LAPB两种帧格式的比较。

在帧中继网内，帧的长度是可变的，最大长度可达1000字节以上，每帧含有“数据链

路连接标识符"，从源点DTE到终点DTE之间所有途径的结点根据此标识符指明信道.当

FCS校验发现有错时，分组即被丢弃并由终点和源点设备间负责检错重图1发。帧交换类

似于路由器/桥接器，在工作站或网络区段之间传递以太网或令牌环网，只需要一个以太网

或令牌环接口，帧交换器便可与任何网络设备连接（如个人机、工作站、集线器等），无须

再配置接口。帧交换器可以辨认每个终端站的地址，当收到信息以后，便会审查其终点MAC

地址，然后把信息包前送至终站上拥有相同MAC地址的输出端口。该输出端口可直接与终

端站连接，或连接多个用户的公共区段，或另一个与终端站连接的交换器。

2.ATM交换技术

ATM（即异步传输模式）交换称为信无交换，它是在光纤大容量传输媒体的环境中分组

交换技术的新发展。ATM中把数字化的语音、数据及图像信息分成固定长度的若干段，称

为信元，由用户信息字段和信元头组成，如图2。信元数据根据信源动作按需分配。同一个

虚信道上的信元整体性由ATM层保持，而源信号与信元号之间由适配层来控制。

ATM技术与帧交换之间主要有两大区别：第一，ATM交换由53字节组成的固定长度

的信元，不同于帧中继技术交换K度不的以太网和令牌环帧。第二，ATM传送速度更高，

可在155至622Mb/s之间，适合于B-ISDN的多种业务信号混合传输，而帧中继属于局域网

与广域网的通信范围。可延展性是ATM交换技术的内在特点。当有终站加进ATM交

换时，交换机制便自动扩张以适应需要，使每个终站都获得一条通道（即专用带宽）。

由于ATM所传送的信元长度固定，ATM交换速度比一般路由器快。因此，ATM技术

实现的通信网可支持语音、数据以及图像传送，提供专用高带宽以及可预测性能，适合企业

局域网使用，并可直接支持多媒体计算机。

二、交换技术的优点

由于交换机提供与工作站的专有连接，所有连接设备均可获得lOMb/s以太网或I6Mb/s

令牌环带宽。专用连接加上交换技术使网络设备以适合个别设备的数据速度与交换机连接。

比如一个连同一个服务器的以太网工作组连接到建筑物的中枢链路，月户计算机可通过专用

10Mb/s以太网与交换机连接，而与服务器与中枢链路的连接可支持IOOMb/s快速以太网，由

于交换机为每个终站提供专用连接，所有用户均可相互发收信息而不会发会碰撞。以

100Mb/s速度与服务器及中枢链路连接使每个使用100Mb/s的用户，可同时存取资源而不

会产生拥挤。

交换技术的最大好处是帧交换及信元交换均可与现有的共用媒体局域网一同动作。共用

媒体局域网在网络连接性能要求不很高以及用户较分散的环境里十分适合。

帧交换通常用作网络共用媒体区段间的高速互连，或在工作组层提供与高性能工作站及

服务器的专用连接。交换式100Mb/s快速以太网更可提供与工作站服务器、中枢链路网络

集线器之间更高带宽的连接。

ATM信元交换器通常放置在带宽要求非常高及可延展性的网络中心。在一个大园区中

心，ATM交换器将互连数个单元交换器、集线器、服务器、帧交换机及路由器，并同时与

ATM广域网连接。

帧交换与信元交换技术可在工作组与中枢链路间联合使用，把以太网及令牌环帧转变成

固定长度ATM信元的过程称为“自适应”，也即把不同长度的信息包分割至较小的信息包,

然后再组合成ATM信元，这个过程可在网络上的任何部分进行。

三、交换式互连网的发展

如今的网络模式大部分是基于IEEE802.3以太网和IEEE802.5令牌环网的共享介质LAN

互连，通过桥接/路由器，共享LAN上的所有终端站接收所有的传输帧，忽略不是自己的

那些帧。

采用交换式互连技术可动态地为终端站增加网络容量，实现独占LAN在这种情况下，

今天的IEEE802.3和IEE802.5共享LAN在终端站和Hub间将作为点对点协议使用。在独

占LAN中，Hub的集中器模块实际是多端口接力器，它们代替了多端口网桥和路由器，能

够以LAN的线速度进行快速帧交换，为所有的终端口服务，采用这种模式，共享LAN变

成独占LAN,其优点的于它具有潜力给每个终端以独占的10Mb/s容量，而无须对终端机和

网卡作任何变动。

通常网络的主干网有两种设计：集中式和分布式。集中式的主干网将所有楼层的LAN

连到单个的交换机，它的总线成为主干网。它使用现有的LAN技术，如通过Hub将以太

网同主干网路由器相连。分布式主干网以比较对等的形式互联楼层，使用较快的主干网互

连所有Hub,基于Hub的lan被桥接或路由器连到主干LAN匕这样没有中心路由器，路

由被分解了。采用FDDI这样的共享LAN分布式主干网要求在每个楼层都设有网桥或路由

器，而集中式主干网集中了LAN的互联功能。

随着交换式LAN成为智能Hub的基础，使用交换技术将成为主要的设计问题，某些

Hub厂商正将包和帧交换用作硬件和固件处理，或是将进入Hub的帧换成信元，然后让信

元交换，以获得大的交换容量。

在未来的交换式互连网发展中，今天的集中式主干网路由器将由信元交换代替。然而这

并不意味着数据包路由器的淘汰，它们将被做进智能Hub中实现LAN间的互联以及同信元

交换主干网的互联。在过渡的信元交换期间，路由和桥接将用于互联数据包领域及正在增长

的信元交换领域。

作为一种商业开发技术，网络交换技术还面临许多问题，例如阻塞与流量控制、交换效

率与生产成本、带宽节省等。

从管理角度上，交换技术产生一个新的概念：虚拟局域网。虚拟局域网是各终端站组合

而无须经路由器也可直接通信，是用户与相关资源的逻辑组合，交换式虚拟网络是一个通过

在不同的LAN网段上的节点之间建立高速的交换连接来消除LAN的物理拓扑结构所固有

的阻塞的一种技术。交换是指提供所需要的高速度，虚拟是指用逻辑智能来构造网络，以取

代实际的物理连接，并保证网络的稳定性和安全性。只要终端站与支持虚拟局域网的交换机

或集线器连接，网络的任何部分或设备均可能是虚拟局域网成员。LAN交换和ATM及路由

选择的结合构成了交换式虚拟网络的基础，减轻网络管理负担是虚拟局域网的一个重要优

点，今后几年它将成为网络生产厂商开发的重点。

(4)FDDI网简介

光纤分布数据接口(FDDI)是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种。这种传输

速率高达lOOMb/s的网络技术所依据的标准是ANSIX3T9.5。该网络具有定时令牌协议的特

性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。使用光纤作为传输媒体具有多种优点：

1、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM,最大站间距离为200KM。

2、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为lOOMb/s。

3、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不

影响其设备。

4、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的传输

媒体。

由光纤构成的FDDL其基本结构为逆向双环，如图1所示。一人环为主环，另一个环

为备用环。当主环上的设备失效或光缆发生故障时，通过从主环向备用环的切换可继续维持

FDDI的正常工作。这种故障容错能力是其它网络所没有的。本期将就FDDI的基本构件，

拓扑结构以及操作原理等进行介绍。

一、FDDI的构件

从图1可初步看到，构成FDDI的构件至少应具有下述部分：

1、光纤电缆。

2、FDDI适配器。

3、FDDI适配器与光纤相连的连接器。

然而，为了使该网络具有很强的适应性，并能将作为骨干网的FDDI与部门较低速的

20Mb/sEthernet相连，还需多种互连设备。属于这种类型的构件有下述几种：

1>FDDI-Ethernet网桥。

2、FDDI集中器。

3、光旁路器。

1、光纤电缆(第一期的解释)

我们知道，按照光在光纤中的传播方式划分，光纤可分为多模光纤和单模光纤；单模

光纤比多模光纤具有更高的传输速率和更长的传输距离。单模光纤的纤芯直径为8到10U

m,包层直径为125um；多模光纤纤芯直径为62.5um,包层直径为125um,并通常写

为62.5/125um。包层对光具有不同的折射率(R1),其值通常小于纤芯的1。如果光线以

小于临界角的入射角射到纤芯和包层界面，光线将会通过包层进入外套而被吸收。

使用光纤作为传输媒体必须具备光电变换设备，即光发送器和光接收器。光发送器将

要发送的编码数据转换为一串光信号，用来携带数据。FDDI标准X3T9.5规定，光发送器

使用光二极管(LED)或激光二极管(LD)。LED用于多模光纤，LD用于单模光纤。接收

器通常为光检测器，用于将外来的光信号转换为电信号。光检测器的一个重要性质是接收灵

敏度，它是外入光信号使接收器工作必须具有的最小功率。应该指出，接收器灵敏度是针对

一定范围的光波长而言的。

光波长是指在光纤上用来携带数据的光射线的近似波长.光源以一定的一组波长发射

光线。波长度量单位为nmo在FDDI技术中，光发送器发出的光，其波长约为1300nm,如

图2所示。光发送器发射的光功率散射在一定范围内，其中心波长则为标称光波长。从图2

可看出，光散射的范围在LD作光源时较窄，而在LED作光源时较宽。图2

光在沿光纤传输时与电在导体中传输一样，其强度会逐渐减弱，这就是衰减。光纤链

路的衰减由单位衰减量和链路长度决定。单位衰减量是经过规定的单位长度时的衰减，单位

为dB。根据FDDI标准，在波长为1300nm时，1km的最大衰减量为1.5dB。

衡量光纤衰减的另一种参数是功率预算，其功率预算值由最小发送功率和接收器灵敏

度决定。FDDI标准规定功率预算为lldB。

应该强调指出，光功率的衰减除在沿光纤传输时有损耗外，光经过连接器和接头同样

也会产生损耗.在连接器和和接头处引入的损耗称为功率恶化(powerpenally)。在上述各环

节引入的最大损耗量下仍能维持系统工作的总损耗称为链路损耗预算，它是最小发送器功率

与接收器灵敏度减去任何功率恶化之差。

2、光纤媒体连接器

FDDI网络节点与光纤相连镭要连接器，连接器有两种：

1、MIC媒体接口连接器。

2、ST型连接器。

MIC连接器如图3(a)所示。MIC的结构可确保光纤与节点中的发送/接收光学器

件对准。该连接器由带锁的插头和带销的插座组成。锁的作用是保证插头安装不会出错，因

为安装不正确将使FDDI构成的环失效。

ST蛰连接器也可用于连接光纤和FDDI节点，但这种连接器的插座未提供带锁机构,

如不小心，有可能反接。显而易见，这种连接器具有较低的费用。ST型连接器如图3(b)

所示。图3(a)图3(b)

3、FDDI端口类型

FDDI标准对如何与光纤的连接规定了一些规则，旨在防止构成错误的拓扑结构。在

FDDI标准中，规定了四种端口类型：

1、端口类型A。

2、端口类型B。

3、端口类型M。

4、端口类型S。

同时具备这四种端口类型的FDDI设备是集中器，如图4所示。端口用于连接FDDI的

主环入和备环出；端口B用于连接FDDI双环中和环出和备环入；端口M用于连接单连接

站(SAS),双连接站(DAS)或另外的集中器；端口S用于连接到集中器上。图4

FDDI标准规定了两类站，即上述的单连接站(SAS)和双连接站(DAS)。所谓DAS

是具有两个FDDI端口，因而能直接与双环相连的工作站：单连接站(SAS)只有一个FDDI

端口，要与FDDI环相连必须经过笑中器。两类站在FDDI双环结构中的连接如图5所示。图

中数据站1、数据站2和集中器都具有双环连接的能力，所以是双环连接站(DAS),通过

集中器只与主环相连的数据站A、B和C都属于单连接站(SAS)o图5

二、FDDI适配器

FDDI适配器虽然按所用机器总线不同各有差异，但与光纤接口部分原理是相同的。

为了解这种适配器的结构，先要了解FDDI技术所遵循的标准。

1、FDDI网络体系结构

FDDI是在OSI参考模型出现后发展起来的一种高速网络技术。它所遵循的标准完全

处于OSI框架下，如图6所示。由图可以看出，FDDI将OSI模型的物理层和数据链路层

分别分成了两个子层。物理层分割成的两个子层是：图6

1＞物理层协议层(PHY)o

2、物理媒体相关层(PMD)o

PHY子层规定了传输编码和译码、时钟要求及符号集合；PMD规定了光纤媒体应具备

的条件以及连接器等。

数据链路层分割成的两个子层为媒体访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)。这两

个子层的功能与ISO8802.3(Ethernet),IEEE802.5(TokenRing)相似。MAC子层规定了

FDDI定时令牌协议所需要的帧格式、寻址和令牌处理。LLC子层为LLC用户提供了交换

数据的手段。

FDDI的站管理(SMT)标准定义如何对物理媒体相关层、物理层协议层和媒体访问

控制部分进行控制和管理。

按照FDDI网络体系结构层次构成的连接模型，如图7所示.由图7可以更清楚地看到,

每个子层所处的地位和应承担的功能。图7

为便于读者查阅标准，现将每个子层的ANSI和ISO标准号码列于附表中。

附表FDDI标准

ANSI/ISOFDDI标准

X3.166-1990/

ISO9314-3:1990PMD(物理媒体相关)

X3.148-1988/

ISO93I4-IJ989PHY(物理层协议)

X3.139-1987/

ISO9314-2:1989MAe（媒体访问控制）

X3T9.5/84-49SMT（站管理）

2、单连接站和双连接站

单连接站（SAS）是连接到环上的最简形式，但只能连接到主环上，要连到双环则必

须经过集中器。

SAS的结构如图8（a）所示，由MAC,PHY和PMD实体组成。MAC（媒体访问控

制）主要功能是构造帧，用于携带用户数据或管理信息；PHY的主要功能是执行与媒体无

关的数据编码/译码和同步等功能；PMD的主要功能前面已介绍，是与媒体相关的功能。

从图8（a）可以看到，与光纤相连的只有两条，一条用