第介質訪問控制方法5.4以太網5.5

5.6

5.3介質訪問控制方法5.3.1

帶沖突檢測的載波監聽多路訪問帶沖突檢測的載波監聽多路訪問（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection，CSMA/CD）是一種介質訪問控制方法，適用于總線結構及星形結構的局域網絡，傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。電地暖CSMA/CD的工作過程可以簡單地概括為4點：先聽后發，邊聽邊發，沖突停止，隨機重發。5.3.1

帶沖突檢測的載波監聽多路訪問CSMA/CD的具體工作過程：（1）當一個站點想要發送數據時，首先檢測網絡，查看是否有其他站點正在利用線路發送數據，即監聽線路的忙閑狀態。如果線路上已有數據在傳輸，則為線路忙，如果線路上沒有數據在傳輸，稱為線路空閑。（2）如果線路忙，則等待，直到線路空閑。（3）如果線路空閑，站點就發送數據。（4）在發送數據的同時，站點繼續監聽網絡以確保沒有沖突。即將其發送信號的波形與從線路上接收到的信號波形進行比較。如果相等不產生沖突，該站點在發送完數據后正常結束。如果不等，說明該站點發送數據時，其他站點也在發送數據，即產生沖突。（5）若檢測到沖突發生，則沖突各方立即停止發送，并發出一串固定格式的阻塞信號以強化沖突，讓其他的站點都能發現，然后過一段時間再重發。5.3.1

帶沖突檢測的載波監聽多路訪問實現沖突檢測的幾種方法：（1）通過硬件檢查。以信號迭加引起的接收信號電平擺動變大是否超過某一閥值，來判斷是否有沖突發生。（2）通過檢查曼徹斯特編碼信號的每位中間有無過零點（零點是否偏移）來判斷是否發生沖突。（3）邊發邊收，將發送的信號與接收的信號相比較，若不一致則說明有沖突存在。5.3.2令牌環TokenRing：令牌環（IEEE802.5LAN協議）（TokenRing：IEEE802.5LANprotocol）是一種LAN協議，定義在IEEE802.5中，其中所有的工作站都連接到一個環上，每個工作站只能同直接相鄰的工作站傳輸數據。通過圍繞環的令牌信息授予工作站傳輸權限。IEEE802.5中定義的令牌環源自IBM令牌環LAN技術。兩種方式都基于令牌傳遞（TokenPassing）技術。雖有少許差別，但總體而言，兩種方式是相互兼容的。5.3.2令牌環多站訪問單元（MAU）

工作原理

令牌環上傳輸的小的數據（幀）叫為令牌，誰有令牌誰就有傳輸權限。如果環上的某個工作站收到令牌并且有信息發送，它就改變令牌中的一位（該操作將令牌變成一個幀開始序列），添加想傳輸的信息，然后將整個信息發往環中的下一工作站。當這個信息幀在環上傳輸時，網絡中沒有令牌，這就意味著其它工作站想傳輸數據就必須等待。因此令牌環網絡中不會發生傳輸沖突。信息幀沿著環傳輸直到它到達目的地，目的地創建一個副本以便進一步處理。信息幀繼續沿著環傳輸直到到達發送站時便可以被刪除。發送站可以通過檢驗返回幀以查看幀是否被接收站收到并且復制。與以太網CSMA/CD網絡不同，令牌傳遞網絡具有確定性，這意味著任意終端站能夠傳輸之前可以計算出最大等待時間。該特征結合另一些可靠性特征，使得令牌環網絡適用于需要能夠預測延遲的應用程序以及需要可靠的網絡操作的情況。傳輸方法

傳送數據時會由掌握token的電腦先發送數據。接收數據的電腦會檢查frame表頭，若是送給自己的則處理之。無論是否是送給自己的，都會再傳下去，傳一圈後檢查資料是否相同以確定資料沒有傳輸錯誤。待送完數據後可以依需要調整token的優先度（改得比自己的優先度低），再把token傳遞到下一臺電腦。若接收到token但優先度較自己的高，則得要把token傳遞到下一臺電腦。此外，光纖分布式數據接口（FDDI）中也運用了令牌傳遞協議。令牌環網的操作原理開始時，假定工作站A想向工作站C發送幀，其過程如圖3所標出的序列。第1步：工作站A等待令牌從上游鄰站到達本站，以便有發送機會。第2步：工作站A將幀發送到環上，工作站C對發往它的幀進行拷貝，并繼續將該幀轉發到環上。第3步：工作站A等待接收它所發的幀，并將幀從環上撤離，不再向環上轉發。5.3.3局域網的基本組成1．服務器 提供網絡服務的機器，如Web服務、FTP服務等。2．客戶機 請求網絡資源的機器，也叫工作站，一般用戶使用。4．網絡適配器 提供網絡通信功能的接口卡，也叫網卡。5．傳輸介質 提供信息傳輸通道的媒體。6．網絡操作系統和通信協議 NOS是增加了網絡處理能力的OS，一般在系統內部包含通信協議。5.4.1以太網概述以太網（Ethernet）是一種產生較早且應用相當廣泛的的局域網，它是美國施樂（Xerox）公司的PaloAlto研究中心（PARC）于1975年研制成功的。開始以無源的電纜作為總線來傳送數據幀，并以曾經在歷史上表示傳播電磁波的以太（Ether）來命名。前導符起始符目的地址源地址類型/長度數據PADCRC716620-15000-464(Bytes)校驗區間64-1518字節1．以太網/802.3的幀格式5.4.1以太網概述幀格式中字段含義（1/3）前導符（Preamble）：7個字節的10101010接收方通過該字段提取同步時鐘。起始符：標志著一幀的開始。目的地址：6字節單播地址（UnicastAddress）組播地址（MulticastAddress）：01:00:5e:**:**:**廣播地址（BroadcastAddress）：48位全“1”幀格式中字段含義（3/3）Data(用戶數據)：0～1500BytesPAD(填充字段)：0～46Bytes保證最小幀長度為64字節CRC校驗碼：32位生成多項式為：G(X)=X32+X26+X23+X22+X16+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1校驗范圍為：目的地址、源地址、長度、數據和PAD5.4.1以太網概述2．以太網分類和命名規范以太網在物理層可以使用粗同軸電纜、細同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線、光纜等多種傳輸介質。在IEEE802.3標準中，為不同的傳輸介質制定了不同的物理層規范，對應著各種典型的以太網。特

性IEEE802.310BASE510BASE210BASE-T10BASE-F數據速率（Mb/s）10101010信號方式基帶基帶基帶基帶最大網段長度5001851002000網絡介質50粗同軸電纜50細同軸電纜非屏蔽雙絞線光纜拓撲結構總線形總線形星形點對點5.4.210BASE5及10BASE2網絡10BASE5及10BASE2網絡是較早的Ethernet網絡，其拓撲結構為總線形。10BASE5即粗纜以太網，采用50粗同軸電纜作為傳輸介質。10BASE2即細纜以太網，采用50細同軸電纜作為傳輸介質。5.4.4100BASE網絡（1）100BASE-TX：使用5類UTP或STP雙絞線（網段長度100m），實際使用線纜中的2對。（2）100BASE-T4：使用3～5類UTP雙絞線（網段長度100m），實際使用線纜中的4對。（3）100BASE-FX：使用S/MMF型光纖（網段長度400～2000m，全雙工時的傳輸速率達

200Mb/s），實際使用兩條多狀態光纖，一條用于發送數據，一條用于接收數據。5.4.5千兆以太網和萬兆以太網（1）1000BASE-SX：采用芯徑為62.5m和50m的多模光纖，傳輸距離為260m和525m。數據編碼方法為8B/10B，適用于作為大樓網絡系統的主干通路。（2）1000BASE-LX：采用多模光纖或單模光纖，傳輸距離超過550m，數據編碼方法為8B/10B，適用于作為大樓網絡系統的主干通路或校園及城域主干網。（3）1000BASE-CX：采用150平衡屏蔽雙絞線（STP），傳輸距離為25m，傳輸速率為1.25Gb/s，數據編碼方法采用8B/10B，適用于網絡設備的互聯，例如機房內連接網絡服務器。（4）1000BASE-T：采用4對5類UTP雙絞線，傳輸距離為100m，傳輸速率為1Gb/s，主要用于結構化布線中同一層建筑的通信，從而可以利用以太網或快速以太網中已鋪設的UTP電纜，也可被用做大樓內的網絡主干。5.5

虛擬局域網5.5.1虛擬局域網概述5.5.2虛擬局域網中的幀格式5.5.3虛擬局域網的類型5.5.4虛擬局域網的應用5.5.1虛擬局域網概述－示意圖交換機交換機交換機路由器樓層3樓層2樓層1技術VLAN3市場VLAN2工程VLAN15.5.1虛擬局域網概述－特點提高管理效率站點的物理位置改變無需重新布線和配置；用戶性質改變后很容易通過軟件將其從一個VLAN劃分到另一個VLAN；控制廣播數據交換機端口只在物理上隔離沖突域，而VLAN能夠提供隔離廣播和多播（多點傳送）的邏輯沖突域；提高網絡性能屏蔽了某些網絡流量，減少了廣播數據；增強了網絡的安全性不同VLAN的設備將不能互相訪問，對于某些敏感應用來講非常重要；實現虛擬工作組用戶的工作地點不必在同一個物理地點；可在企業內建立靈活的、動態化的組織結構。5.5.2虛擬局域網中的幀格式IEEE802.3ac標準定義了虛擬局域網的以太網幀格式。在傳統的以太網的幀格式中插入如圖所示的一個4字節的標識符，插在以太網MAC幀的源地址字段和長度（或類型）字段之間，稱為VLAN標記，用來指明發送該幀的工作站屬于哪一個VLAN。長度（或類型）＝802.1Q標記類型（2字節）標記控制信息（2字節）1000000100000000用戶優先級（3位）CFI（1位）VID（12位）5.5.3VLAN的類型1．基于交換端口的VLAN 這種方式的VLAN的特點是將交換機按照端口進行分組，每一分組定義為一個虛擬局域網。分組中的交換機端口可以在一臺交換機上也可以跨越多個交換機。2．基于硬件MAC的VLAN 這種方式的VLAN要求交換機對站點的MAC地址和交換機端口進行跟蹤，在新站點入網時，根據需要將其劃歸至某一個VLAN。3．基于網絡層的VLAN 基于網絡層的VLAN劃分也叫做基于策略的劃分，是這幾種劃分方式中最高級也是最為復雜的。用交換機端口號定義虛擬局域網成員端口12345678局域網交換機端口12345678端口12345678局域網交換機1局域網交換機2VLAN1VLAN2VLAN1VLAN25.5.4VLAN的應用1．局域網內部的局域網 在一個單位的局域網內部，各業務部門獨立成為一個（邏輯）局域網，即VLAN。2．共享訪問——訪問共同的接入點和服務器 在一個共享的網絡環境下（如，大型寫字樓），解決不同單位對網絡的需求的同時，保證各單位間信息的獨立性，就可以把各個單位劃分為VLAN。3．交疊虛擬局域網 交疊虛擬局域網允許一個交換機端口同時屬于多個VLAN。5.6無線局域網無線局域網是指以無線信道作傳輸介質的計算機局域網絡(WirelessLocalAreaNetwork，簡稱WLAN)。WLAN是在有線網的基礎上發展起來的，使網上的計算機具有可移動性，能快速、方便地解決有線方式不易實現的網絡信道的連通問題。5.6.1無線局域網的組網模式無線局域網（WirelessLocalAreaNetwork,WLAN）的組網模式有兩種，對等網絡和結構化網絡。對等網絡（Ad-hoc）是指網絡中的用戶通過無線網卡直接連接，不必使用接入點設備。幾臺計算機裝上無線網卡，即可達到相互連接，資源共享的目的。但是，當用戶數量較多時網絡性能較差，并且用戶之間的有效通信距離約為100m。該網絡無法接入有線網絡中，只能獨立使用。在結構化網絡（Infrastructure）中，無線客戶機是通過一個集中接入設備（AccessPoint，AP，接入點）進行網絡通信的。AP作為無線局域網的中心，負責信號的接收和轉發。不僅如此，AP同時還可以作為一個橋梁，實現無線網絡和以太網的有機結合，使得接入無線網絡的客戶機可以和以太網中的計算機互相通信、進行數據共享。一個AP的覆蓋范圍大約為90～150m。

5.6.2802.11標準參照OSI參考模型，IEEE802.11標準覆蓋了無線局域網的物理層和MAC子層。物理層標準規定了無線傳輸信號等基礎規范，如IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11g、802.11h，而MAC層標準是在物理層上的一些應用要求規范，如802.11e、802.11f、802.11i。在IE