計算機四級《網絡工程師》知識點:局域網技術
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第3章 局域網技術一、局域網定義和特性
局域網(Local Area Network)即LAN:將小區域內的各種通信設備互聯在一起的通信網絡。
1、局域網三個特性:(1)高數據速率在0.1-100Mbps(2)短距離0.1-25Km(3)低誤碼率10-8-10-11。
2、決定局域網特性的三個技術:(1)用以傳輸數據的介質(2)用以連接各種設備的拓撲結構(3)用以共享資源的介質控制方法。
3、設計一個好的介質訪問控制協議三個基本目標:(1)協議要簡單(2)獲得有效的通道利用率(3)對網上各站點用户的公平合理。
二、以太網Ethernet IEEE802.3
以太網是一種總路線型局域網,採用載波監聽多路訪問/衝突檢測CSMA/CD介質訪問控制方法。
1、載波監聽多路訪問
CSMA的控制方案:(1)一個站要發送,首先需要監聽總線,以決定介質上是否存在其他站的發送信號。(2)如果介質是空閒的,則可以發送。(3)如果介質忙,則等待一段間隔後再重試。
堅持退避算法:
(1)非堅持CSMA:假如介質是空閒的,則發送;假如介質是忙的,等待一段時間,重複第一步。利用隨機的重傳時間來減少衝突的概率,缺點:是即使有幾個站有數據發送,介質仍然可能牌空閒狀態,介質的利用率較低。
(2)1-堅持CSMA:假如介質是空閒的,則發送;假如介質是忙的,繼續監聽,直到介質空閒,立即發送;假如衝突發生,則等待一段隨機時間,重複第一步。缺點:假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送,衝突就不可避免的。
(3)P-堅持CSMA:假如介質是空閒的,則以P的概率發送,而以(1-P)的概率延遲一個時間單位,時間單位等於最大的傳播延遲時間;假如介質是忙的,繼續監聽,直到介質空閒,重複第一步;假如發送被延遲一個時間單位,則重複第一步。
2、載波監聽多路訪問/衝突檢測
這種協議廣泛運用在局域網內,每個幀發送期間,同時有檢測衝突的能力,一旦檢測到衝突,就立即停止發送,並向總線上發一串阻塞信號,通知總線上各站衝突已經發生,這樣通道的容量不致因白白傳送已經損壞的幀而浪費。
衝突檢測的時間:對基帶總線,等於任意兩個站之間最大的傳播延遲的兩倍;對於寬帶總線,衝突檢測時間等於任意兩個站之間最大傳播延遲時間的四倍。
3、二進制退避算法:
(1)對每個幀,當第一次發生衝突時,設置參量為L=2;
(2)退避間隔取1-L個時間片中的一個隨機數,1個時間片等於2a;
(3)當幀重複發生一次衝突時,則將參量L加倍;
(4)設置一個最大重傳次數,則不再重傳,並報告出錯。
三、標記環網Toke Ring IEEE802.5
1、標記的工作過程:
標記環網又稱權標網,這種介質訪問使用一個標記沿着環循環,當各站都沒有幀發送時,標記的形式為01111111,稱空標記。當一個站要發送幀時,需要等待空標記通過,然後將它改為忙標記011111110。並緊跟着忙標記,把數據發送到環上。由於標記是忙狀態,所以其他站不能發送幀,必須等待。發送的幀在環上循環一週後再回到發送站,將該幀從環上移去。同時將忙標記改為空標記,傳至後面的站,使之獲得發送幀的許可權。
2、環上長度用位計算,其公式為:存在環上的位數等於傳播延遲(5μs/km)×發送介質長度×數據速率+中繼器延遲。對於1km長、1Mbps速率、20個站點,存在於環上的位數為25位。
3、站點接收幀的過程:當幀通過站時,該站將幀的目的地址和本站的地址相比較,如地址相符合,則將幀放入接收緩衝器,再輸入站,同時將幀送回至環上;如地址不符合,則簡單地將數據重新送入環。
4、優先級策略
標記環網上的各個站點可以成不同的優先級,採用分佈式高度算法實現。控制幀的格式如下:P優先級、T空忙、M監視位、預約位
四、光纖分佈式數據接口FDDI ISO9314
1、FDDI和標記環介質訪問控制標準接近,有以下幾點好處:
(1)標記環協議在重負載條件下,運行效率很高,因此FDDI可得到同樣的效率。
(2)使用相似的幀格式,全球不同速率的環網互連,在後面網絡互加這一章將要討論這個問題
(3)已經熟悉IEEE802.5的人很容易瞭解FDDI
(4)已經積累了IEEE802.5的實踐經驗,特別是將它做集成電路片的經濟,用於FDDI系統和元件的製造。
2、FDDI技術
(1)數據編碼:用有光脈衝表示為1,沒有光能量表示為0。FDDI採用一種全新的編碼技術,稱為4B/5B。每次對四位數據進行編碼,每四位數據編碼成五位符號,用光的存在和沒有來代表五位符號中每一位是1還是0。這種編碼使效率提高為80%。為了得到信號同步,採用了二級編碼的方法,先按4B/5B編碼,然後再用一種稱為倒相的不歸零制編碼NRZI,其原理類似於差分編碼。
(2)時鐘偏移: FDDI分佈式時鐘方案,每個站有獨立的時鐘和彈性緩衝器。進入站點緩衝器的數據時鐘是按照輸入信號的時鐘確定的,但是,從緩衝器輸出的信號時鐘是根據站的時鐘確定的,這種方案使環中中繼器的數目不受時鐘偏移因素的限制。
3、FDDI幀格式:
由此可知:FDDI MAC幀和IEEE802.5的幀十分相似,不同之處包括:FDDI幀含有前文,對高數據率下時鐘同步十分重要;允許在網內使用16位和48位地址,比IEEE802.5更加靈活;控制幀也有不同。
4、FDDI協議
FDDI和IEEE802.5的兩個主要區別:
(1)FDDI協議規定發送站發送完幀後,立即發送一幅新的標記幀,而IEEE802.5規定當發送出去的幀的前沿回送至發送站時,才發送新的標記幀。
(2)容量分配方案不同,兩者都可採用單個標記形式,對環上各站點提供同等公平的訪問權,也可優先分配給某些站點。IEEE802.5使用優先級和預約方案。
5、為了同時滿足兩種通信類型的要求,FDDI定義了同步和異步兩種通信類型,定義一個目標標記循環時間TTRT,每個站點都存在有同樣的一個TTRT值。
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