典型局域网标准

典型局域网标准

根据MAC子层对媒体访问控制的方法不同，将局域网分为三种：
802.3(CSMA/CD)，802.4(令牌总线)，802.5(令牌环网)
一、以太网标准
1、以太网的定义：通常指采用CSMA/CD媒体访问机制的局域网
2、以太网的基本拓扑结构：总线型，星型
3、普通以太网传输信号的编码：曼彻斯特、差分曼彻斯特编码
4、CSMA/CD机制特点
CSMA/CD方法的出现是因为CSMA方法有一个最主要的缺点，那就是如果两台计算机都检测出传输介质空闲的状态，就会几乎同时都开始传送数据，于是碰(collision)就发生了。
网络数据发生碰撞时，网络的电压会升高，此时网络的电压值大于不同时传送数据时计算机上的电压值，因此可得知发生了碰撞。 CSMA/CD包含两个方面的内容，即载波侦听多路访问（CSMA）和冲突检测（CD）。总线型局域网中，当某一个节点要发送数据时，它首先要先去检测网络上的介质是否有数据正在传送，然后决定是否将数据送上网络。如果没有任何数据在传送（即处于空闲状态），则立即抢占信道发送数据；如果信道正忙（即处于忙碌状态），则需要等待直至信道空闲再发数据
往往同时会有多个节点侦听到信道空闲并发送数据，这就可能发生冲突。冲突怎么办？CSMA/CD采取一种巧妙的解决方法，就是在发送数据的同时，进行冲突检测，一旦发现冲突，立刻停止发送，并等待冲突平息以后，再进行CSMA/CD，直至将数据成功地发送出去为止。
CSMA/CD机制特点小结：先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。
5、CSMA/CD对以太网中数据帧的最小帧长的要求
最小帧长=2X（两站点间最大的距离/传播速度）X传输速率
6、随机延迟的算法：“二进制退避算法”
7、图解CSMA/CD机制
二、令牌环网
1、令牌环网的组成：它是由高速数字通信信道和环接口组成，节点主机通过环接口连接到网内
2、令牌环网中数据帧格式
（1）令牌帧
令牌(Token)可以理解为一种“通行证”，哪一个节点获取了它，就有权向环路发送数据。（图1）
（2）数据帧
3、令牌环工作原理
例如：当节点A想要发送数据时的步骤如下：
① A节点要等待令牌的到来，并检测该令牌是否为空闲状态。若是空闲状态进行步骤2，否则继续等待。
② 将得到的令牌的空闲改为忙碌（busy）状态，例如二进制代码表示为“00000000”。
③ 构成一个信息帧，即将数据（data）与忙碌的Token附在一起发送出去。
④ 当忙碌的token沿着环型网经过每一个节点时，每个节点首先会先检查数据单元中的目的地址。如果目的地址与本节点地址相符，则由本节点将数据接收下来，进行拷贝操作，并以应答报文的形式作出回答，然后再传送给下一个节点。当忙碌的Token与数据单元回到原来发送节点时，该节点将会除去数据单元，并将忙碌的Token改为空闲状态。
⑤ 接着检查目的节点送来的应答信息，如果为ACK（确认），则表示目的节点接收正确，至此，完成了一次数据传送。反之，需要等待再得到令牌时进行重发。
4、对令牌帧和数据帧的维护
（1）帧的丢失：采用超时机制
（2）无法消除帧：在环中设立“监控站”检测“监视位M
三令牌总线：
–物理上为总线结构，利用802.3广播电缆的可靠性
–逻辑上为环网：所有的站点组成一个环，每个站点按序分配一个逻辑地址。每个站点都知道在它前面和后面的站地址，最后一个站点后面相邻的站点是第一个站点。
–逻辑环初始化后，站号（站地址）最大的站点可以发送第一帧。此后，该站点通过发送称为令牌的特殊控制帧给紧接其后的邻站，把发送权传给它。令牌绕逻辑环传送，只有令牌持有者才能够发送帧。因为任一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会产生冲突，从而具有环网能确知最坏情况的特性。
逻辑环
令牌总线配置

令牌总线：MAC协议:
访问控制
–环初始化：当网络开始运行时，或者在逻辑环损坏后，它必须重新初始化。需要某种协同的、分布式算法来找出谁是第一个站、谁是第二个站等等以构成一个逻辑环。
–插入环:定期给尚未加入环的站点以机会，将它们插入到逻辑环中的适当位置。
–退出环:站点能把自己从环中删除。
–环恢复:由于传输错误或站点故障而将令牌丢失时，需要一些恢复的办法。