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2012年软考网络工程师第三章局域网技术学习笔记

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2011-11-03 11:39  作者:  来源:互联网  字号:T|T

第3章 局域网技术

  主要内容:

  1、局域网定义和特性

  2、各种流行的局域网技术

  3、高速局域网技术

  4、基于交换的局域网技术

  5、无线局域网技术及城域网技术

  一、局域网定义和特性

  局域网(Local Area Network)即LAN:将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。

  1、局域网三个特性:(1)高数据速率在0.1-100Mbps(2)短距离0.1-25Km(3)低误码率10-8-10-11。

  2、决定局域网特性的三个技术:(1)用以传输数据的介质(2)用以连接各种设备的拓扑结构(3)用以共享资源的介质控制方法。

  3、设计一个好的介质访问控制协议三个基本目标:(1)协议要简单(2)获得有效的通道利用率(3)对网上各站点用户的公平合理。

  二、以太网Ethernet IEEE802.3

  以太网是一种总路线型局域网,采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD介质访问控制方法。

  1、载波监听多路访问

  CSMA的控制方案:(1)一个站要发送,首先需要监听总线,以决定介质上是否存在其他站的发送信号。(2)如果介质是空闲的,则可以发送。(3)如果介质忙,则等待一段间隔后再重试。

  坚持退避算法:

  (1)非坚持CSMA:假如介质是空闲的,则发送;假如介质是忙的,等待一段时间,重复第一步。利用随机的重传时间来减少冲突的概率,缺点:是即使有几个站有数据发送,介质仍然可能牌空闲状态,介质的利用率较低。

  (2)1-坚持CSMA:假如介质是空闲的,则发送;假如介质是忙的,继续监听,直到介质空闲,立即发送;假如冲突发生,则等待一段随机时间,重复第一步。缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送,冲突就不可避免的。

  (3)P-坚持CSMA:假如介质是空闲的,则以P的概率发送,而以(1-P)的概率延迟一个时间单位,时间单位等于最大的传播延迟时间;假如介质是忙的,继续监听,直到介质空闲,重复第一步;假如发送被延迟一个时间单位,则重复第一步。

  2、载波监听多路访问/冲突检测

  这种协议广泛运用在局域网内,每个帧发送期间,同时有检测冲突的能力,一旦检测到冲突,就立即停止发送,并向总线上发一串阻塞信号,通知总线上各站冲突已经发生,这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。

  冲突检测的时间:对基带总线,等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍;对于宽带总线,冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。

  3、二进制退避算法:

  (1)对每个帧,当第一次发生冲突时,设置参量为L=2;

  (2)退避间隔取1-L个时间片中的一个随机数,1个时间片等于2a;

  (3)当帧重复发生一次冲突时,则将参量L加倍;

  (4)设置一个最大重传次数,则不再重传,并报告出错。

  三、标记环网Toke Ring IEEE802.5

  1、标记的工作过程:

  标记环网又称权标网,这种介质访问使用一个标记沿着环循环,当各站都没有帧发送时,标记的形式为01111111,称空标记。当一个站要发送帧时,需要等待空标记通过,然后将它改为忙标记011111110。并紧跟着忙标记,把数据发送到环上。由于标记是忙状态,所以其他站不能发送帧,必须等待。发送的帧在环上循环一周后再回到发送站,将该帧从环上移去。同时将忙标记改为空标记,传至后面的站,使之获得发送帧的许可权。

  2、环上长度用位计算,其公式为:存在环上的位数等于传播延迟(5μs/km)×发送介质长度×数据速率+中继器延迟。对于1km长、1Mbps速率、20个站点,存在于环上的位数为25位。

  3、站点接收帧的过程:当帧通过站时,该站将帧的目的地址和本站的地址相比较,如地址相符合,则将帧放入接收缓冲器,再输入站,同时将帧送回至环上;如地址不符合,则简单地将数据重新送入环。

  4、优先级策略

  标记环网上的各个站点可以成不同的优先级,采用分布式高度算法实现。控制帧的格式如下:P优先级、T空忙、M监视位、预约位

  四、光纤分布式数据接口FDDI ISO9314

  1、FDDI和标记环介质访问控制标准接近,有以下几点好处:

  (1)标记环协议在重负载条件下,运行效率很高,因此FDDI可得到同样的效率。

  (2)使用相似的帧格式,全球不同速率的环网互连,在后面网络互加这一章将要讨论这个问题

  (3)已经熟悉IEEE802.5的人很容易了解FDDI

  (4)已经积累了IEEE802.5的实践经验,特别是将它做集成电路片的经济,用于FDDI系统和元件的制造。

  2、FDDI技术

  (1)数据编码:用有光脉冲表示为1,没有光能量表示为0。FDDI采用一种全新的编码技术,称为4B/5B。每次对四位数据进行编码,每四位数据编码成五位符号,用光的存在和没有来代表五位符号中每一位是1还是0。这种编码使效率提高为80%。为了得到信号同步,采用了二级编码的方法,先按4B/5B编码,然后再用一种称为倒相的不归零制编码NRZI,其原理类似于差分编码。

  (2)时钟偏移: FDDI分布式时钟方案,每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的,但是,从缓冲器输出的信号时钟是根据站的时钟确定的,这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。

  3、FDDI帧格式:

  由此可知:FDDI MAC帧和IEEE802.5的帧十分相似,不同之处包括:FDDI帧含有前文,对高数据率下时钟同步十分重要;允许在网内使用16位和48位地址,比IEEE802.5更加灵活;控制帧也有不同。

  4、FDDI协议

  FDDI和IEEE802.5的两个主要区别:

  (1)FDDI协议规定发送站发送完帧后,立即发送一幅新的标记帧,而IEEE802.5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时,才发送新的标记帧。

  (2)容量分配方案不同,两者都可采用单个标记形式,对环上各站点提供同等公平的访问权,也可优先分配给某些站点。IEEE802.5使用优先级和预约方案。

  5、为了同时满足两种通信类型的要求,FDDI定义了同步和异步两种通信类型,定义一个目标标记循环时间TTRT,每个站点都存在有同样的一个TTRT值。

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