2022年数据通信与网络4.ppt

第第7章章 计算机局域网计算机局域网 7.1 局域网概述局域网概述 7.2 IEEE 802IEEE 802标准标准 7.3 以太网以太网EthernetEthernet7.4 令牌环局域网令牌环局域网Token RingToken Ring 7.5 令牌总线局域网令牌总线局域网Token Bus Token Bus 7.6 7.6 光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口FDDIFDDI7.7 分布队列双总线分布队列双总线DQDBDQDB7.8 7.8 小结小结习题习题7.l 局域网概述局域网概述局局域域网网是是一一个个在在一一定定区区域域内内的的数数据据通通信信网网络络，该该区区域域内内的的各各种种通通信信设设备备互互连连在在一一起起进进行行通通信信。介介质质访访问问控制方法主要有以下三种：控制方法主要有以下三种：载波监听多路访问冲突检测（载波监听多路访问冲突检测（CSMA/CD）方法方法令牌总线（令牌总线（TOken Bus）方法方法令牌环令牌环(Token Ring）方法方法常常见见的的局局域域网网拓拓扑扑结结构构有有星星型型、总总线线型型、环环型型和和树树型型等。等。7.2 IEEE 802标准标准7.2.1 IEEE 802标准标准IEEE 802标标准准指指由由IEEE 802委委员员会会制制定定的的局局域域网网标标准准。该该标标准准覆覆盖盖了了OSI模模型型的的第第1层层、第第2层层的的功功能能以以及及第第3层层的的部部分分功功能能。IEEE 802标标准准与与OSI模模型型层层次次间的关系。见图间的关系。见图7-1。802标准具有较强的模块性，有关局域网协议标准有：标准具有较强的模块性，有关局域网协议标准有：标准标准 局域网的概述，体系结构与网络互连的标准；局域网的概述，体系结构与网络互连的标准；标准标准 逻辑链路控制协议；逻辑链路控制协议；标准标准 总线拓扑结构总线拓扑结构CSMA/CD访问协议；访问协议；标准标准 总线拓扑结构，令牌传递访问控制协议；总线拓扑结构，令牌传递访问控制协议；标准标准 环型拓扑结构，令牌传递访问控制协议；环型拓扑结构，令牌传递访问控制协议；标准标准 都市网（都市网（MAN）访问控制协议；访问控制协议；标准标准 宽带技术协议；宽带技术协议；标准标准 光纤网协议；光纤网协议；标准标准 综合（话音、数据）网访问控制协议；综合（话音、数据）网访问控制协议；标准标准 可互操作的局域网的安全协议。可互操作的局域网的安全协议。标准标准 无线局域网协议。无线局域网协议。标准标准 100VG-Any LAN7.2.2 局域网数据链路层局域网数据链路层由由IEEE 802标标准准局局域域网网模模型型可可知知，局局域域网网中中数数据据链链路路层层分分为为媒媒体体访访问问控控制制子子层层和和逻逻辑辑链链路路控控制制子子层层，与与之之相相对对应应的的帧帧是是MAC帧帧和和LLC帧帧。在在LLC子子层层，当当高高层层的的协协议议数数据据单单元元PDU传传到到LLC子子层层时时，LLC子子层层会会把把PDU加加上上头头部部构构成成LLC帧帧，再再向向下下传传递递给给MAC子子层层；同同样样，MAC子子层层把把LLC帧帧作作为为MAC的的数据字段，加上头部和尾部构成数据字段，加上头部和尾部构成MAC帧。帧。1.LLC子层子层LLC是是逻逻辑辑链链路路层层的的上上一一个个子子层层。标标准准定定义义了了LLC子子层层的的服服务务与与协议。协议。（l）LLC子层的服务访问点子层的服务访问点SAP在在一一个个站站的的LLC层层上上面面一一般般设设有有多多个个服服务务访访问问点点SAP，因因为为一一个个站站中中可可能能同同时时有有多多个个进进程程在在运运行行，与与其其他他的的一一些些进进程程进进行行通通信信，当当一一个个LLC层层有有很很多多的的服服务务访访问问点点时时，不不同同的的用用户户可可以以使使用用不不同同的的SAP，在在一一个个局局域域网网上上互互不不干干扰扰地地同同时时工工作作。所所以以多多个个SAP可可以以复复用用一一条条数数据据链链路路，以以便便向向多多个个过过程程提提供供服服务务。但但是是要要注注意意的的是是，一一个个用用户户可可以以同同时时使使用用多多个个服服务务访访问问点点，而而一一个个服务访问点在一个时间只能为一个用户使用。服务访问点在一个时间只能为一个用户使用。（2）LLC子层提供的服务子层提供的服务LLC子层向上一层提供的服务有四种操作类型：子层向上一层提供的服务有四种操作类型：类型类型1（LLC1）：）：不确认的无连接服务。不确认的无连接服务。类型类型2（LLC2）；）；面向连接服务。面向连接服务。类型类型3（LLC3）：）：确认的无连接服务。确认的无连接服务。类型类型4（LLC4）：）：高速传送服务（城域网专用）。高速传送服务（城域网专用）。（3）LLC的帧结构的帧结构LLC帧帧是是在在HDLC帧帧的的结结构构基基础础上上发发展展的的，LLC帧帧分分为为信信息息帧帧、监监控控帧帧和和无无编编号号帧帧。由由于于LLC帧帧还还要要封封装装在在MAC帧帧中中，所所以以它它没没有有标标志志字字段段和和帧帧校校验验序序列列字字段段。LLC的的帧帧结结构构共共有有四四个个字字段段，即即目目的的服服务务访访问问点点DSAP字字段段、源源服服务务访访问问点点SSAP字字段段、控控制制字字段和数据字段。段和数据字段。2.MAC子层子层MAC子子层层主主要要是是解解决决网网上上各各节节点点争争用用共共享享介介质质的的问问题题，在在IEEE 802系系列列标标准准中中，对对于于不不同同的的局局域域网网，其其MAC子层是不同的，也具有不同的子层是不同的，也具有不同的MAC帧格式。帧格式。7.3 以太网以太网Ethernet以以太太网网是是局局域域网网里里使使用用最最多多的的一一种种网网络络模模型型，用用一一条条无无源源总总线线将将局局域域网网的的所所有有用用户户连连接接起起来来实实现现通通信信，是总线拓扑结构，所以也称为总线局域网。是总线拓扑结构，所以也称为总线局域网。在在以以太太网网中中的的每每一一个个站站，都都有有自自己己的的网网络络接接口口卡卡(NIC，network interface card)简简称称网网卡卡。网网卡卡通通常常安安装装在在站站内内，并并且且提提供供该该站站的的6位位物物理理地地址址，这这个个号号码码是是惟惟一一的的。以以太太网网采采用用的的媒媒体体访访问问控控制制方方法法为为标标准准的的载载波波监监听听多多路路访访问问/冲冲突突检检测测（CSMA/CD）技技术术。在在标标准准中中规规定定了了总总线线网网的的CSMACD访访问问方方法法和和物物理理层层技技术术规规范范。其其数数据据传传输输速速率率一一般般为为1100Mbps，有的甚至可以达到有的甚至可以达到1000 Mbps。定义了两种类型：基带和宽带定义了两种类型：基带和宽带将将基基带带分分成成5类类不不同同的的标标准准，分分别别是是：10Base5，10Base2，10Base-T，1base5，100Base-T。其其中中，前前面面的的数数字字（10，1，100）表表示示数数据据传传输输的的速速率率，单单位位是是Mbps。最最后后的的数数字字或或字字母母（如如5，2，1，或或T）表表示示最最大大电电缆缆长长度度或或电电缆缆类类型型。仅仅仅仅规规定定了了一一种种类类型型的的宽宽带带标标准准：10Broad36。同同样样，前前面面的的数数字字（10）表表示数据速率，最后的数字表示最大电缆长度。示数据速率，最后的数字表示最大电缆长度。7.3.1 媒体访问控制方法媒体访问控制方法CSMA/CD为为了了减减少少线线路路资资源源的的消消耗耗，在在数数据据传传递递时时，尽尽量量采采用用信信道道共共享享技技术术。但但是是当当两两个个或或更更多多的的用用户户在在一一个个信信道道上上无无规规则则的的发发送送信信息息时时，就就可可能能造造成成信信号号重重叠叠，彼彼此此的信号被破坏。称为冲突（的信号被破坏。称为冲突（Collision）载载波波监监听听多多路路访访问问/冲冲突突检检测测（CSMA/CD。Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。）。1.CSMA/CD工作原理工作原理每每站站在在发发送送数数据据前前要要先先进进行行载载波波监监听听，监监听听信信道道是是否否空空闲闲，若若信信道道空空闲闲，则则发发送送数数据据，这这样样能能够够减减少少发发生生冲冲突突的的概概率率；但但由由于于存存在在传传播播时时延延，冲冲突突还还有有可可能能发发生生，为为了了及及时时发发现现冲冲突突，采采取取边边发发送送边边监监听听的的方方式式，一一旦旦监监听听到到冲冲突突，便便立立即即停停止止发发送送，并并在在短短时时间间内内连连续续向向总总线线上上发发送送一一串串阻阻塞塞信信号号强强化化冲冲突突，通通知知总总线线上上各各站站有有冲冲突突发发生生，使使得得冲冲突突双双方方立立即即停停止止发发送送，随随机机退退避避一一段段时时间间后后再再发发送送，这这种种边边发发边边听听的的功功能能称称为为冲冲突突检检测测。因因此此这这种种CSMA/CD协协议议被被形象地称为形象地称为“先听后讲，边讲边听先听后讲，边讲边听”。在在CSMA/CD方方式式中中，如如果果冲冲突突检检测测电电路路检检测测出出了了冲冲突突，就就要要退退避避等等待待一一段段时时间间然然后后重重发发原原来来的的数数据据帧帧。如如果果网网络络负负载载比比较较重重时时，冲冲突突过过的的数数据据帧帧的的重重发发也也可可能能再再次次引引起起冲冲突突，甚甚至至出出现现多多次次冲冲突突。为为了了避避免免这这种种情情况况的的发发生生，经经常常采采用用错错开开各各站站的的重重发发时时间间的的办办法法来来解解决决，重重发发时时间间的的控控制制就就是是冲冲突突退退避避算算法法问问题题。经经常常使使用用的的计计算算重重发发时时间间间间隙隙的的算算法法是是二二进进制制指指数数退退避避算算法法，实实质质上上就就是是根根据据冲冲突突的的状状况况，估估计计网网上上信信息息量量而而决决定定本本次应等待的时间。次应等待的时间。3.802.3 MAC帧格式帧格式MAC帧是帧是MAC子层实体间交互的协议数据单元。子层实体间交互的协议数据单元。7.3.2 以太网（以太网（Ethernet）的类型的类型1.粗缆以太网（粗缆以太网（Thick Ethernet）IEEE802.3 第第1个个定定义义的的标标准准就就是是10BASE5，粗粗缆缆以以太太网网（Thick Ethernet）又又称称粗粗电电缆缆网网（Thicknet）。10BASE5是是总总线线拓拓扑扑结结构构的的局局域域网网，传传输输速速率率10Mbps，使使用用基基带带信信号号传传输输，一一个个网网段段的的最最大大长长度度是是500m。如如果果利利用用网网络络互互连连设设备备可可以以突突破破局局域域网网的的限限制制。然然而而，由由于于冲冲突突等等原原因因，最最多多可可连连接接5个个网网段段，总总的的网网段段长长度度不不超超过过2500m。m（每每个个网网段段最最多多200个个工工作作站站）。电电缆缆的的两两端端安安置置了了防防止止电电子子信信号号回回音音的的电电子子终终端端，因因为为往往返返的的回回响响会会产产生生错错误误信信号号并并导导致混乱。见图致混乱。见图7-8所示。所示。图图7-8 Ethernet 网段连接网段连接2.细缆以太网（细缆以太网（Thin Ethernet）IEEE802.3 第第2个个定定义义的的标标准准就就是是10BASE2，细细缆缆以以太太网网（Thin Ethernet）又又称称细细电电缆缆网网（Thicknet）。10BASE2是是总总线线拓拓扑扑结结构构的的局局域域网网，传传输输速速率率10Mbps，使使用用基基带带信信号号传传输输，一一个个网网段段的的最最大大长长度度是是185m。细细缆缆以以太太网网与与粗粗缆缆以以太太网网相相比比，细细缆缆以以太太网网的的成成本本低低，但但网网络络的的覆覆盖盖范范围围小小。10BASE2的的拓拓扑结构见图扑结构见图7-9。中继器BNC-T3.双绞线以太网（双绞线以太网（Twisted-Pair Ethernet）系系列列里里最最流流行行的的标标准准就就是是10BASE-T，又又称称双双绞绞线线以以太太网网。双双绞绞线线以以太太网网是是一一个个星星型型拓拓扑扑结结构构的的局局域域网网，采采用用无无屏屏蔽蔽双双绞绞线线代代替替了了同同轴轴电电缆缆。支支持持10Mbps的的数数据据速速率率，hub到到工工作作站站的的最最远远距距离离可可以以达达到到100m。工工作作站站与与Hub之之间间采采用用8线线无无屏屏蔽蔽双双绞绞线线线线缆缆连连接接，线缆的两端采用线缆的两端采用RJ-45连接器。见图连接器。见图7-10。图图7-10 10BASE-T拓扑结构拓扑结构Hub 每每个个工工作作站站都都要要包包含含一一个个网网卡卡（NIC），用用不不超超过过100m的的4对对无无屏屏蔽蔽双双绞绞线线（UTP），将将工工作作站站连连接接到到10BASE-T Hub上上。在在局局域域网网中中，10BASE-T的的组组网网是最容易的。是最容易的。交换以太网（交换以太网（Switched Ethernet）交交换换以以太太网网（Switched Ethernet）与与10BASE-T的的性性能能类类似似，10BASE-T Ethernet 是是一一个个共共享享媒媒体体的的网网络络，尽尽管管它它的的逻逻辑辑拓拓扑扑是是总总线线型型的的，但但是是它它的的物物理理拓拓扑扑是是星星型型的的。当当一一个个站站将将帧帧到到发发送送Hub时时，该该帧帧是是发发送送到到所所有有的的端端口口，任任何何一一个个节节点点都都能能接接收收到到，这这样样，在在任任何何时时刻刻都都只只能能是是一一个个节节点点发发送送数数据据，如如果果有有两两个节点都试图要发送数据就会产生冲突。个节点都试图要发送数据就会产生冲突。然然而而，如如果果用用交交换换机机替替代代Hub，则则可可以以将将所所发发送送的的帧帧直直接接通通过过交交换换机机发发送送到到目目的的节节点点，这这也也意意味味着着交交换换机机可可以以在在接接收收一一个个帧帧的的同同时时，从从另另一一个个节节点点接接收收另另一一个个帧帧，并并将将其其发发送送到到最最终终的的目目的的节节点点。这这样样从从理理论上来说是不会有冲突的。见图论上来说是不会有冲突的。见图7-11。图图7-11 使用交换机的以太网使用交换机的以太网 交换机 快速以太网（快速以太网（Fast Ethernet）快快速速以以太太网网（Fast Ethernet）是是100Mbps数数据据速速率率的的以以太太网网，相相对对于于标标准准以以太太网网而而言言，帧帧的的格格式式没没有有改改变变，访访问问控控制制方方法法没没有有改改变变。仅仅仅仅有有两两点点发发生生了了变变化化，一一是是MAC子子层层的的数数据据速速率率，二二是是冲冲突突域域。数数据据速率增加了速率增加了10倍，冲突域减小了倍，冲突域减小了10倍。倍。在在物物理理层层，规规定定了了快快速速以以太太网网采采用用星星型型拓拓扑扑结结构构，类类似于似于10BASE-T。7.4 令牌环局域网令牌环局域网Token Ring令令牌牌环环（Token Ring)网网是是一一种种共共享享媒媒体体的的多多点点介介质质访访问问式式网网络络。通通过过令令牌牌（Token）来来对对网网络络各各个个站站点点的的介介质质访访问问进进行行控控制制，因因而而不不会会产产生生任任何何冲冲突突。所所谓谓令令牌牌，是是一一个个非非常常小小的的、惟惟一一的的而而且且可可以以立立即即被被识识别别的的帧帧。令令牌牌环环网网非非常常适适合合在在重重载载下下高高效效工工作作，因因为为在在环环网网中中每每个个站站依依次次截截获获令令牌牌发发送送数数据据，整整个个环环网网不不会会出出现现碰碰撞撞而而降降低低效效率率，而而且且环环网网为为固固定定路路径径传传输输，无无需需路路由由选选择择。令令牌牌环环网网中中的的站站点点使使用用一一个个NIC来来连连接接，一一个个站站点点发发送送数数据据时时，仅仅可可直直接接发发送送给给它它的的邻邻居居，若若想想要要给给环环中中的的另另一一个个站站点点发发送送信信息息，必必须须经经过过两两个个站站点点间间的的所所有有接接口口，采采用用存存储储转转发发的的方式。方式。7.4.l 令牌环的工作原理令牌环的工作原理环环形形网网是是由由许许多多干干线线耦耦合合器器（也也称称转转发发器器或或环环接接口口）用用点点到到点点链链接接成成单单向向环环路路，然然后后每每一一个个干干线线耦耦合合器器再再和和一一个个终终端端或或计计算算机机连连在在一一起起。令令牌牌环环是是使使用用一一种种称称为为令令牌牌的的特特殊殊帧帧沿沿着着环环网网循循环环实实现现数数据据传传输输的的。当当令令牌牌到到达达某某个个站站点点时时，若若该该站站点点没没有有数数据据发发送送，则则将将令令牌牌转转给给其其邻邻居居。当当一一个个站站要要发发送送数数据据帧帧时时，就就申申请请令令牌牌，等等待待空空令令牌牌通通过过本本站站，然然后后将将空空令令牌牌改改为为忙忙令令牌牌，紧紧跟跟着着忙忙令令牌牌之之后后，把把数数据据帖帖发发送送到到环环网网上上。由由于于令令牌牌是是忙忙状状态态，其其它它站站必必须须等等待待而而不不能能发发送送帧帧，因因此此，也也就就不不可可能能产产生生冲冲突突。于于是是这这个个帧帧就就在在环环中中游游历历，每每个个站站点点检检查查该该帧帧的的目目的的地地址址，若若目目的的地地址址与与当当前前站站点点的的地地址址不不匹匹配配，则则该该站站点点将将帧转发给其邻居；帧转发给其邻居；如如果果地地址址符符合合，说说明明是是发发送送给给本本站站的的，则则将将帧帧拷拷贝贝到到本本站站的的接接收收缓缓冲冲器器中中，在在帧帧内内设设置置一一些些状状态态位位，同同时时将将帧帧送送回回到到环环上上，使使帧帧继继续续沿沿环环传传送送，直直到到它它最最终终到到达达发发送送帧帧的的站站点点。这这个个站站点点将将该该数数据据帧帧移移去去，重重新新放放出出令令牌牌，该该令令牌牌在在环环网网中中循循环环传传递递。令令牌牌环环的工作过程见图的工作过程见图7-12。从从上上图图中中可可以以看看出出，一一是是令令牌牌环环的的数数据据传传输输比比以以太太网网的的数数据据传传输输更更有有序序。每每个个站站点点都都知知道道它它何何时时可可以以发发送送并并且且只只可可以以发发送送给给其其邻邻居居，因因此此不不存存在在因因冲冲突突而而导导致致的的带带宽宽浪浪费费；二二是是每每个个站站点点均均参参与与了了令令牌牌或或数数据据帧帧的的行行程程安安排排，一一个个站站点点的的失失效效会会导导致致网网络络失失效效；三三是是因因为为一一个个工工作作站站在在发发送送前前必必须须等等待待空空令令牌牌到到来来，所所以以在在网网络络轻轻载载时时，效效率率很很低低，在在重重载载时时各各站站访访问问机会均等，因此效率较高。机会均等，因此效率较高。a.令牌在环网中流动 b.站A得到令牌，向C发送数据BCDATBCDAA to Cc.C站拷贝帧并继续将数据在环网中传输 d.站A收回所发数据重新发出令牌数据ADCBA to CCDABT7.4.2 优先权（优先权（Priority）和预约和预约(Reservation）通通常常，如如果果令令牌牌已已经经被被释释放放，那那么么在在环环网网上上的的下下一一个个站站就就可可以以得得到到令令牌牌发发送送数数据据。然然而而，在在模模式式中中，另另一一种种选选择择是是可可能能的的，就就是是忙忙令令牌牌能能够够被被等等待待传传输输的的站站预预约约，而而不不管管那那个个站站在在环环网网上上什什么么位位置置。这这是是因因为为每每个个站站都都有有一一个个优优先先级级编编码码，等等待待传传输输的的站站可可以以通通过过在在上上一一个个传传输输的的令令牌牌帧帧或或数数据据帧帧的的访访问问控控制制字字段段（AC）里里，填填入入它它自自己己的的优优先先级级编编码码的的方方法法，预预约约得得到到下下一一个个令令牌牌。如如果果一一个个站站的的优优先先级级较较高高，则则它它可可以以取取下下优优先先级级编编码码较较低低的的站站的的预预约约，而而换换上上它它自自己己的的优优先先级级编编码码，这这样样，优优先先级级编编码码较较高高的的站站就就可以先得到空闲的令牌，发送数据。可以先得到空闲的令牌，发送数据。7.4.3 帧结构帧结构令令牌牌环环协协议议规规定定了了3种种类类型型的的帧帧：数数据据/命命令令帧帧、令令牌牌帧和异常中断帧。帧和异常中断帧。l.数据数据/命令帧命令帧数数据据/命命令令帧帧能能够够携携带带PDU，既既可可以以携携带带用用户户数数据据又又可可以以携携带带管管理理命命令令，因因此此将将其其称称为为数数据据/命命令令帧帧。共共有有九九个个字字段段，包包括括起起始始标标志志（SD）字字段段，访访问问控控制制（AC）字字段段，帧帧控控制制（FC）字字段段，目目的的地地址址（DA）字字段段，源源地地址址（SA）字字段段，数数据据字字段段，CRC字字段段，结结束束标标志志（ED）字字段段和和帧帧状状态态（FS）字字段。段。令令牌牌帧帧由由起起始始字字段段、访访问问控控制制字字段段和和结结束束字字段段组组成成，共占共占3个字节。个字节。7.4.4 监控站监控站在在令令牌牌环环网网中中，有有几几个个问问题题可可能能发发生生，一一种种情情况况就就是是，某某个个站站可可能能由由于于疏疏忽忽而而重重新新发发送送了了一一个个令令牌牌，或或者者由由于于噪噪声声的的影影响响令令牌牌被被损损坏坏，这这样样会会使使得得在在环环网网中中没没有有了了令令牌牌，也也没没有有站站可可以以发发送送数数据据；另另一一种种情情况况是是，发发送送站站可可能能没没有有从从环环网网中中取取下下它它所所发发送送的的数数据据帧帧，或或者者取取下下数数据据帧帧后后忘忘记记释释放放令令牌牌。对对于于这这些些可可能能出出现现的的问问题题，IEEE 8025提提供供的的令令牌牌维维护护机机制制是是采采取取集集中中方方式式控控制制，每每个个环环都都有有一一个个监监控控站站来来管管理理全全环环路路的的运运作作，如如果果监监控控站站出出故故障障了了，竞竞争争协协议议将将很很快快地地选选举举另另一一个个站站为为监监控控站站（每每个个站站都都有有作作为为监监控控站的能力，在未被选为监控站时，称为备用监控站）。站的能力，在未被选为监控站时，称为备用监控站）。如如果果监监控控站站出出现现故故障障，必必须须挑挑选选一一个个新新的的监监控控站站时时，则则具具有有最最高高地地址址的的那那一一个个将将获获得得这这个个权权利利。关关键键是是如如何何确确定定哪哪个个站站点点具具有有最最高高地地址址，当当环环网网中中的的各各个个站站点点发发现现没没有有监监控控站站在在正正常常工工作作，则则每每个个站站点点都都发发送送请请求求令令牌牌帧帧来来竞竞争争监监控控站站，当当一一个个站站点点收收到到一一个个请请求求令令牌牌帧帧时时，它它将将这这个个帧帧的的源源地地址址和和自自己己的的地地址址比比较较，若若该该帧帧的的源源地地址址大大，该该站站点点停停止止发发送送自自己己的的帧帧，并并重重复复发发送送其其接接收收到到的的帧帧；反反之之，则则将将此此申申请请令令牌牌帧帧从从环环上上移移去去，继继续续发发送送自自己己的的帧帧。因因此此惟惟一一一一个个在在环环上上的的请请求求令令牌牌帧帧是是来来自自具具有有最最高高地地址址的的站站点点。当当这这个个站站点点收收到到自自己己的的请请求求令令牌牌帧帧时时，便便知知道道自己被选为监控站。自己被选为监控站。若若信信标标帧帧在在一一规规定定时时间间内内未未返返回回，站站点点推推断断某某处处有有故故障障。若若站站点点收收到到来来自自另另一一站站点点的的信信标标帧帧，它它就就转转发发其其收收到到的的信信标标帧帧，最最终终，若若存存在在一一个个断断点点，惟惟一一发发送信标帧的站点是断点下游的那个站点。送信标帧的站点是断点下游的那个站点。（1）保保证证令令牌牌不不丢丢失失。每每个个监监控控站站都都设设有有计计时时器器，如如果果在在一一段段时时间间内内超超时时无无令令牌牌到到来来，则则可可认认为为令令牌牌丢丢失，监控站清除环路，并且发送一个新令牌。失，监控站清除环路，并且发送一个新令牌。（2）清清除除无无效效帧帧。若若某某站站在在发发出出数数据据帧帧后后出出现现故故障障，该该帧帧就就会会在在环环路路上上不不停停地地循循环环。可可以以使使用用帧帧中中的的“监监控控位位M”来来检检测测，在在源源站站发发出出数数据据帧帧时时，监监控控位位均均为为零零M=0，当当帧帧经经过过监监控控站站时时，监监控控位位M被被置置为为l。当当M=l的的帧帧再再次次经经过过监监拉拉站站时时，该该帧帧即即被被认认为为是是死死循循环而被监控站清除出环路。环而被监控站清除出环路。7.5 令牌总线局域网令牌总线局域网Token Bus令令牌牌总总线线网网是是一一种种把把计计算算机机从从物物理理上上连连接接为为总总线线网网，并并按按一一定定顺顺序序构构成成一一个个逻逻辑辑环环，使使其其逻逻辑辑上上为为环环形形网的局域网。网的局域网。7.5.1 令牌总线网的工作原理令牌总线网的工作原理令令牌牌总总线线（Toke Bus）是是一一种种在在总总线线拓拓扑扑中中利利用用令令牌牌（Token）作作为为介介质质访访问问控控制制技技术术的的局局域域网网技技术术。在在网网络络中中的的每每一一个个工工作作站站在在环环中中均均有有一一个个指指定定的的逻逻辑辑位位置置，各各站站根根据据地地址址连连成成逻逻辑辑环环，在在介介质质访访问问控控制制层层中中，保保存存有有一一个个记记录录，记记下下逻逻辑辑环环中中的的先先趋趋站站和和后继站，末站的后继站就是首站，即首尾相连。后继站，末站的后继站就是首站，即首尾相连。与与令令牌牌环环网网相相类类似似，令令牌牌是是站站点点可可以以发发送送数数据据的的必必要要条条件件，令令牌牌在在逻逻辑辑环环中中按按地地址址降降序序的的顺顺序序传传送送到到下下一一站站（首首尾尾相相连连处处除除外外），其其结结构构见见图图7-14。在在逻逻辑辑环环中中，如如果果一一个个节节点点要要发发送送数数据据必必须须获获得得令令牌牌，持持有有令令牌牌的的节节点点可可以以直直接接向向总总线线上上任任意意节节点点发发送送信信息息。信信息息发发送送成成功功或或达达到到规规定定时时间间后后，源源节节点点释释放放令令牌牌并交给其下游节点。并交给其下游节点。图图7-14 令牌总线网的结构令牌总线网的结构 457 6237.5.2 令牌总线网令牌总线网 MAC帧格式帧格式的的MAC帧格式见图帧格式见图7-15。7.5.3 逻辑环的管理逻辑环的管理 网网络络启启动动时时或或逻逻辑辑环环路路发发生生故故障障后后，都都必必须须进进行行初初始始化，以形成逻辑环路。化，以形成逻辑环路。其其主主要要过过程程是是，首首先先由由地地址址最最大大的的站站产产生生令令牌牌并并且且向向其其后后继继站站发发送送“征征求求后后继继站站1”帧帧，并并等等待待一一个个响响应应窗窗口口时时间间，若若在在规规定定的的时时间间内内收收到到肯肯定定的的应应答答信信号号，则则该该站站连连入入环环路路；若若在在规规定定的的时时间间内内没没有有收收到到肯肯定定的的应应答答信信号号，则则该该站站不不连连入入环环路路，并并继继续续向向下下一一站站询询问问，一一直直到到令令牌牌传传到到地地址址码码最最小小的的站站，此此处处如如果果要要征征求求新新站站入入环环时时，应应向向其其后后继继站站发发送送“征征求求后后继继站站2”帧帧，并并等等待待二二个个响响应应窗窗口口时时间间，地地址址小小的的在在第第1个个响响应应窗窗口口应应答答，或或地地址址大大的的在在第第2个个响响应应窗窗口口应应答答，但是一次只能有一个站入环。但是一次只能有一个站入环。当当有有某某站站需需要要从从环环路路中中退退出出时时，该该站站要要发发“设设置置后后继继站站帧帧”，把把该该站站的的后后继继站站连连接接到到其其前前趋趋站站，就就可可以以退环，使环路中剩下的站仍是一个正常的工作环路。退环，使环路中剩下的站仍是一个正常的工作环路。7.6 光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口FDDI7.6.l FDDI概述概述光光纤纤分分布布式式数数据据接接口口(FDDI，Fiber Distributed Data Interface）是是美美国国国国家家标标准准协协会会ANSI和和ITU-T于于1982年年制制定定的的一一个个使使用用光光纤纤作作为为传传输输媒媒体体的的高高速速局局域域网网协协议议标标准准。它它支支持持100Mbps的的数数据据速速率率，环环形形网网络络距距离离可可达达100km，整整个个环环网网的的距距离离为为200km，连连接接多多达达500 个个设设备备。FDDI与与令令牌牌环环网网和和以以太太网网有有共共性，是一个开放的网络结构。性，是一个开放的网络结构。1.FDDI的特点的特点（1）使用协议和的单环网介质访问控制协议；）使用协议和的单环网介质访问控制协议；（2）使使用用双双环环结结构构，具具有有自自适适应应能能力力和和动动态态分分配配带带宽宽的能力，支持同步和异步数据传输；的能力，支持同步和异步数据传输；（3）数数据据传传输输速速率率为为l00Mbit/s，连连网网的的站站点点数数1000，环路长度为，环路长度为100km；（4）使用多模或单模光纤作为传输媒体。使用多模或单模光纤作为传输媒体。2.FDDI网络的组成网络的组成FDDI是是环环形形网网络络，为为了了提提高高环环形形网网络络的的可可靠靠性性，防防止止因因一一段段链链路路或或一一个个站站点点出出故故障障而而影影响响整整个个网网络络，FDDI采采用用了了自自恢恢复复的的双双环环连连接接措措施施，由由两两个个不不同同方方向向的的环环路路相相连连。这这样样，可可以以通通过过双双连连接接站站使使FDDI网网络络由由两两个个数数据据传传输输方方向向相相反反的的环环组组成成，分分别别称称作作主主环和备用环。见图环和备用环。见图7-16（a）。）。在在FDDI中中，在在正正常常情情况况下下，只只有有一一个个环环路路工工作作，数数据据在在主主环环上上传传输输，如如果果一一旦旦主主环环出出现现故故障障，FDDI可可以以自自动动重重新新配配置置，利利用用备备用用环环继继续续传传输输。从从而而使使整整个个网络能够继续工作。见图网络能够继续工作。见图7-16（b）。）。3.FDDI的结构的结构典典型型的的FDDI作作主主干干网网互互连连多多个个局局域域网网的的结结构构见见图图7-17所示。所示。FDDI局域网FDDI局域网FDDI局域网路由器FDDI主干网7.6.2 FDDI的协议结构的协议结构FDDI标标准准将将传传输输功功能能分分成成4部部分分协协议议：物物理理媒媒体体相相关关子子层层（PMD,Physical medium dependent）；物物理理层层（PHY,Physical）；媒媒 体体 访访 问问 控控 制制 子子 层层（MAC,Medium access control）；逻逻辑辑链链路路控控制制（LLC,Logical link control），这这些些协协议议相相当当于于OSI模型的物理层和数据链路层。模型的物理层和数据链路层。l.逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层 LLCLLC层类似于协议的定义。层类似于协议的定义。MACMAC定定义义了了访访问问媒媒体体的的方方式式，包包括括定定义义令令牌牌协协议议、令令牌牌和和数数据据帧帧的的格格式式、令令牌牌和和帧帧的的操操作作方方式式、令令牌牌管管理、地址选择、差错检测和恢复等服务。理、地址选择、差错检测和恢复等服务。7.7 分布队列双总线分布队列双总线DQDB分分布布式式队队列列双双总总线线（DQDB，Distributed Queue Dual Bus）是是由由 分分委委员员会会制制定定的的城城域域网网标标准准。DQDB是是在在一一个个较较大大的的地地理理范范围围内内提提供供综综合合服服务务，并并提提供供电电路路交交换换和和分分组组交交换换服服务务。DQDB使使用用双双总总线线结结构构，每每条条总总线线都都可可以以独独立立运运行行；使使用用多多种种传传输输媒媒体体，包包括括光光纤纤、微微波波和和同同轴轴电电缆缆等等；数数据据速速为为34155Mbbit/s或或更高。范围更高。范围160km、数据率数据率150Mbit/s 7.7.1 DQDB的组成及访问方法的组成及访问方法DQDB采采用用双双总总线线结结构构。系系统统中中的的每每一一个个设设备备都都连连接接到到两两个个主主干干线线上上，由由两两个个传传输输方方向向相相反反的的单单向向总总线线和连接在双总线上共享总线带宽的多个节点组成，和连接在双总线上共享总线带宽的多个节点组成，访访问问这这些些连连接接不不用用像像802.3那那样样需需要要征征得得竞竞争争双双方方的的同同意意，也也不不需需要要得得到到令令牌牌才才能能发发送送数数据据，因因为为DQDB采采用用了了双双总总线线结结构构。DQDB允允许许任任何何节节点点间间使使用用全全双双工工通通信信，但但是是，一一个个给给定定的的节节点点同同另另一一个个节节点点通通信信时时，必必须须知知道道应应使使用用哪哪条条总总线线。否否则则，所所有有的的信信息息必必须须同同时时向向两两条条总总线线发发送送，以以确确保保信信息息的的传传递递。其其拓拓扑扑结构见图结构见图7-20。BusBBusA7.7.2 节点的接入控制节点的接入控制DQDB子子网网中中的的每每个个节节点点由由一一个个访访问问单单元元AU（Access Unit）和和与与AU相相连连的的两两条条总总线线构构成成。总总线线通通过过连连接接在在总总线线中中的的一一个个字字节节长长的的移移位位寄寄存存器器与与AU连连接接，AU可可对对其其内内容容进进行行读读取取和和判判断断处处理理，或或写写入入信信息息。为为了了使使一一个个节节点点读读数数据据不不受受该该节节点点写写数数据据的的影影响响，必必须须在在逻逻辑辑上上使使读读功功能能先先于于写写功功能能，并并且且访访问问单单元元AU对对总总线线进进行行写写操操作作时时，使使用用“OR写写”过过程程。总总线线两两端端的的AU称称为为头头部部AU，分分别别在在两两条条总总线线上上连连续续发发送送53字字节节长长的的空空信信元元（Cell），总总线线发发送送空空信信元元的的一一端端称称上上游游，它它的的另另一一端端称称下下游游。只只能能从从上上游游AU往往下下游游AU发发送送数数据据或或信信息息。例例如如，在在图图7-20中中，AU3通通过过Bus A向向AU5发数据；发数据；AU5通过通过Bus B向向AU2发数据。发数据。在在AU中中的的每每个个总总线线方方向向上上都都有有2个个计计数数器器，申申请请计计数数器器RC和和递递减减计计数数器器DC。RC中中的的值值表表示示该该AU的的下下游游单单元元申申请请了了多多少少个个空空信信元元，DC中中的的值值表表示示下下游游单单元元还还有有多多少少个个申申请请空空信信元元未未得得到到服服务务。下下游游 AU可可以以优优先先获获得得空空信信元元。DQDB还还存存在在一一个个可可靠靠性性问问题题，即即总总线线中中断断后后网网络络不不能能工工作作。解解决决的的办办法法是是将将双双总总线线改改为双环，见图为双环，见图7-22。a.双环形DQDBBusABusABusABusBb.出现故障的双环形DQDB BusBBusABusABusABusA7.8 7.8 小结小结局局域域网网数数据据传传输输速速率率高高，短短距距离离，误误码码率率低低