计算机基础——局域网、以太网技术、令牌环网

局域网只涉及通信子网功能，它是同一个网络中节点与节点之间的数据通信问题，它不涉及网络层。数据链路层分为成媒体访问控制MAC和逻辑链路控制LLC两个子层，LLC子层与所使用的传输介质无关，仅让MAC子层根据物理介质访问控制方法。

4.1.1 局域网的特点

1、局域网（LAN）具有一下特点

·地理分布范围较小

·数据传输率高

·误码率低

·局域网的归属较为单一

·一般采用分布式控制和广播式通信

·协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充

2、构建局域网需要考虑的问题

拓补结构、传输介质、介质访问控制方式、通信协议和布线技术。

3.局域网拓补结构

星型、环形、总线型、树形

4.1.2 局域网的介质访问控制方法

1.具有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD)——争用型

·采用随机访问和竞争机制（“争用型”）。站点以帧的形式发送数据，所有连接在信道上的设备都能检测到该帧，当某个站点检测到目的地址和本站地址相符合时，就接收该帧，并给源节点返回一个响应。

·“冲突”是指二个以上的站点同时发送帧，造成不同信号的叠加互相破坏而变成无意义的噪声，因此要进行冲突检测。

·“载波侦听”并不能完全消除冲突，如图所示。

CSMA/CD：

先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发

2.令牌（Token)技术——“轮询型

采用轮流访问的公平方式，类似”击鼓传花“游戏。Token技术最初用在环型拓补结构中，它使用一个称为令牌的特殊端帧，可以把令牌当作一个通行证，网络中只有取得Token的节点才可以发送数据。当网络中没有站点发送数据时，令牌就沿环高速单向绕行。

令牌访问介质方式的优点是：

·不存在竞争，因此不会出现冲突，常用于高负荷通信量较大的网络。

·令牌环绕一周的时间固定，实时性好，适用于控制型或实时性要求较高的场合。

·令牌单向流动，因此可使用带宽高的光纤作为传输介质。

·可以设置优先级，适用于集中管理。

·负荷较高时，有较好的响应方式

4.1.3 网络适配器

1、网络适配器的功能

完成物理层和数据链路层的功能，实现并行数据和串行信号之间的转换、数据帧的装配与拆装、介质访问控制和数据缓冲等

2、网卡的种类

·按传输速率分为10Mbps、10/100Mbps和1000Mbps网卡

·按传输数据信号的位数可分为8位、16位和32位网卡

·按接口分为AUI接口网卡、BNC接口网卡、RJ-45接口网卡、ST、SC插头网卡和无线网卡等

·按总线插槽接口可分为ISA 、EISA、VESA、PCI和PCMCIA

3、Ethernet网卡

Ethernet网卡已将CSMA/CD功能集成到网卡中，并负责执行IEEE802.3所规定的规程，如构成帧，计算帧检验序列、执行曼彻斯特编码译码转换等。

4.2 以太网

4.2.1以太网标准和分类

IEEE 802.3定义的以太网标准分为10兆以太网、快速（百兆）以太网、（fast ethernet）、千兆位以太网（Gigabit Ethernet）等。

4.2.2以太网的体系结构

1、以太网体系结构

2、协议数据单元PUD

3、MAC帧格式

4.2.3 以太网特点

4.2.4 10兆以太网

1、10Base5

2.10Base2

3.10Base-T

4.10Base-F

5.10Broad36

6.10兆以太网的中继规则

10兆以太网的中继规则（也称黄金规则）位5-4-3-2-1规则

·从人一个发送端到接受端之间只能有5个网段

·从任一个发送端到接收端之间只能经过4个中继器

·其中的3个网段可增加站点

·另2个网段只能作为中继链路，不能连接站点

·整个网络组成了1个冲突域

实际组建以太网时可将几种标准混合使用，如图所示。

4.3.1 冲突直径的计算

10兆以太网的冲突域直径为2500m，一个站点应在整个帧传送完毕前能检测到是否有冲突。快速以太网速度提高了10倍，因此传输一个最小帧（512位），时间会降低10倍，即需要花费5.12ms，如图所示。为了不改变帧的最小长度，应该让冲突域降低10倍，即从2500m降低250m，这样如果发生冲突，能使发送方检测到。

4.3.2 10兆以太网和快速以太网的区别

1.10兆以太网和快速以太网的相同点

2.10兆以太网和快速以太网的不同点

3.4B/5B编码

4.3.3快速以太网的物理层

1.100Base-TX

2.100Base-FX

3.100Base-T4

4.100Base-T2

4.4.4共享式以太网和交互式以太网的区别

4.4.4 全双工以太网

4.5.1 千兆位以太网的MAC帧

千兆位以太网和快速以太网相比，速度提高了10倍，如果帧长度和快速以太网相同，网络直径将会降低20m。为了使千兆位以太网在保持G级速率的条件下仍能维持200多米的网络直径，采用了下面两种技术

4.6令牌环网

4.8 光纤分布数据接口FDDI

工作原理：FDDI访问控制与令牌环网类似，使用令牌控制技术，逻辑拓补结构是一个环，物理拓补结构可以是环形，树形或星型，覆盖范围可达几公里。

4.8.2 FDDI的寻址和数据编码

FDDI的寻址是使用一个6字节的地址，地址在NIC上，和以太网的地址类似。

FDII采用了二级编码的方式，先按4B/5B编码，然后再利用非归零反相编码NRZ-I进行数据编码

4.8.2 特点

·光纤效率高

·使用基于IEEE 82.5令牌环标准的令牌传递协议

·采用双环拓补结构，网络可靠性大大增加，确保网络具有容错能力

·有较大的覆盖范围

·具有动态分配带宽的能力，能同时支持同步和异步数据服务

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