【文章內(nèi)容簡介】 TM。根據(jù)實際應用需要，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可以連成多種拓撲結(jié)構(gòu)，典型的拓撲結(jié)構(gòu)有6種，如圖31所示。從拓撲結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡內(nèi)部的主機、終端、交換機都可以稱為節(jié)點。服務器……工作站工作站工作站(a)總線結(jié)構(gòu)(b)環(huán)型結(jié)構(gòu)(c)星形結(jié)構(gòu)(e)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(d)樹型結(jié)構(gòu)(f)全連通網(wǎng) 圖31 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)通常采用廣播式信道，即網(wǎng)上的一個節(jié)點(主機)發(fā)信時，其它節(jié)點均能接收總線上的信息，如圖31(a)所示。環(huán)型結(jié)構(gòu)采用點到點通信，即一個網(wǎng)絡節(jié)點將信號沿一定方向傳送到下一個網(wǎng)絡節(jié)點在環(huán)內(nèi)依次高速傳輸，如圖31(b)所示。為了可靠運行，也常使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖31(c)所示，星型結(jié)構(gòu)中有一中心節(jié)點(集線器HUB)，執(zhí)行數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡控制功能。這種結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)故障隔離和定位，但它存在瓶頸問題，一旦中心節(jié)點出現(xiàn)故障，將導致網(wǎng)絡失效。一次為了增強網(wǎng)絡可靠性，應采用容錯系統(tǒng)，設立熱備用中心節(jié)點。樹型結(jié)構(gòu)的連接方法象樹一樣從頂部開始向下逐步分層分叉，有時也稱其為層型結(jié)構(gòu)，如圖31(d)所示。這種結(jié)構(gòu)中執(zhí)行網(wǎng)絡控制功能的節(jié)點常處于樹的頂點，在樹枝上很容易增加節(jié)點，擴大網(wǎng)絡，但同樣存在瓶頸問題。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點是節(jié)點的用戶數(shù)據(jù)可以選擇多條路由通過網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的可靠性高，但網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、協(xié)議復雜，如圖31(e)所示。目前大多數(shù)復雜交換網(wǎng)都采用這種結(jié)構(gòu)。當網(wǎng)絡節(jié)點為交換中心時，常將交換中心互連成全連通網(wǎng)，如圖31(f)所示。可以從不同的角度對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行分類。l 廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）廣域網(wǎng)的服務范圍通常為幾十到幾千公里，有時也稱為遠程網(wǎng)。l 局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）局域網(wǎng)通常限定在一個較小的區(qū)域之內(nèi)，一般局限于一幢大樓或建筑群，一個企業(yè)或一所學校，局域網(wǎng)的直徑通常不超過數(shù)千米。對LAN來說，一幢樓內(nèi)傳輸媒介可選雙絞線、同軸電纜，建筑群之間可選光纖。l 城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Area Network）城域網(wǎng)的地理范圍比局域網(wǎng)大，可跨越幾個街區(qū)，甚至整個城市，有時又稱都市網(wǎng)。MAN可以為幾個單位所擁有，也可以是一種公用設施，用來將多個LAN互連。對MAN來說，光纖是最好的傳輸媒介，可以滿足MAN高速率、長距離的要求。按交換方式分類，可以有電路交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、分組交換網(wǎng)（）、幀中繼網(wǎng)、異步傳送模式ATM等。還有多分類方法，如按使用對象可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)等。局域網(wǎng)通常為一個單位所有，其地理范圍和站點數(shù)目均有限，典型的覆蓋范圍只有幾公里，一般局限于一幢大樓或建筑群內(nèi)，通信線路要專門敷設。局域網(wǎng)一般采用數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸方式，結(jié)構(gòu)簡單，誤碼率低，數(shù)據(jù)傳輸速率高，時延小，能進行廣播或多播。局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有四種：總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)。這四種結(jié)構(gòu)在圖31中已作了簡要介紹，這里就局域網(wǎng)范疇作一些補充?？偩€網(wǎng)中，各站直接連在總線上，一般可以使用兩種協(xié)議，一種是以太網(wǎng)使用的CSMA/CD，另一種是令牌傳遞總線協(xié)議。環(huán)型網(wǎng)中最典型的是令牌環(huán)。星型網(wǎng)采用的是集中控制，由于集線器（HUB）和雙絞線大量應用于局域網(wǎng)，使得星型網(wǎng)以及多級星型網(wǎng)絡獲得了廣泛使用。樹型網(wǎng)只是總線網(wǎng)的變形，可以說是總線網(wǎng)的一種擴展。局域網(wǎng)可使用多種傳輸媒體，包括雙絞線、同軸電纜、光纖。l 雙絞線雙絞線是最古老又是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起來就構(gòu)成了雙絞線。它有非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，簡稱UTP）和屏蔽雙絞線（Foiled Twisted Pair，簡稱FTP）之分。1991年，美國電子工業(yè)協(xié)會EIA和電信工業(yè)協(xié)會TIA發(fā)布了一個標準EIA/TIA568，該標準規(guī)定了用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的標準。隨著局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提高，EIA/TIA在1995年將布線標準更新為EIA/TIA568A，此標準規(guī)定了5個種類的UTP（從1類線到5類線），后來又發(fā)展了超5類線。對傳送數(shù)據(jù)來說，最常用的UTP是5類線和超5類線，以后還會不斷更新。l 同軸電纜同軸電纜是由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線(單股實心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導體屏蔽層以及塑料保護外層組成的。由于外導體的屏蔽作用，同軸電纜具有很好的抗干擾性，所以被廣泛應用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸中。同軸電纜按特性阻抗數(shù)值的不同，可分為兩類：216。 50Ω同軸電纜這是為數(shù)據(jù)通信所用的，用于傳送基帶數(shù)字信號，所以50Ω同軸電纜又稱基帶同軸電纜，它可用到10 Mb/s。這種電纜按直徑又可分為細同軸電纜（，簡稱細纜）、粗同軸電纜（直徑為10mm，簡稱粗纜）。在傳送基帶數(shù)字信號時，可以采用不同的編碼方法，在計算機通信中常用曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。216。 75Ω同軸電纜這種同軸電纜用于模擬傳輸系統(tǒng)，可在寬帶局域網(wǎng)中用到50 Mb/s，它是有線電視系統(tǒng)CATV中的標準傳輸電纜。在這種電纜上傳送的信號采用頻分復用的寬帶信號，所以75Ω同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。l 光纖光纖具有很好的抗電磁干擾特性和很寬的頻帶，主要用于環(huán)型網(wǎng)中，但由于技術(shù)發(fā)展快，很多點到點線路也使用光纖，其速率可達100 Mb/s、1000 Mb/s。在20世紀80年代初期，美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE 802委員會首先制訂出局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，即著名的IEEE 802參考模型，許多IEEE 802標準已成為ISO國際標準。 IEEE 802參考模型由于局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)主要是總線型、環(huán)型、星型、樹型，故路由選擇可以大大簡化，其高層盡可能與OSI參考模型符合，802標準中只有最低的兩個層次，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。然而局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入控制的方法也各不相同，這樣其數(shù)據(jù)鏈路層就比廣域網(wǎng)復雜。為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過復雜，就將其數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層：邏輯鏈路控制子層（簡稱LLC子層）和媒體訪問控制子層（簡稱MAC子層）。在802參考模型中還包括對傳輸媒體和拓撲結(jié)構(gòu)的說明，這部分內(nèi)容對于局域網(wǎng)來說特別重要，但按OSI的觀點，這部分內(nèi)容不在OSI的環(huán)境中。圖32是局域網(wǎng)的802體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的對比。下面簡要介紹IEEE 802各層的功能。l 物理層物理層的主要功能包括：信號的編碼和譯碼；為進行同步用的前同步碼的產(chǎn)生和去除；比特的傳輸和接收等。l MAC子層局域網(wǎng)中與接入各種傳輸媒體有關的問題都放在MAC子層，而且MAC子層還負責在物理層的基礎上實現(xiàn)無差錯的通信。具體說，MAC子層的主要功能是：MAC幀的封裝與拆卸；實現(xiàn)和維護各種MAC協(xié)議；比特差錯檢測；尋址等。l LLC子層數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體接入無關的部分都集中在LLC子層，其主要功能是：數(shù)據(jù)鏈路的建立和釋放；LLC幀的封裝和拆卸；差錯控制；提供與高層的接口，即服務訪問點SAP等。從局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以看出，局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層有兩種不同的數(shù)據(jù)單元：LLC幀和MAC幀。通常提到“幀”時是指MAC幀，而不是LLC幀。圖33為LLC幀和MAC幀的關系示意圖。圖33 LLC幀和MAC幀的關系其中LLC幀的幀結(jié)構(gòu)如圖33所示，和HDLC幀非常像。由于它還要封裝在MAC幀中，所以LLC幀中無標志字段和幀校驗序列字段，只有四個字段，即目的服務訪問點（DSAP）、源服務訪問點（SSAP）、控制字段和信息字段。服務訪問點SAP實際上是LLC子層的邏輯地址，簡稱SAP地址。一個主機的LLC子層上設有多個SAP，以便向多個進程提供服務，比如主機A到主機B方向現(xiàn)在同時有兩個進程，這兩個進程分別通過主機A的LLC子層的兩個SAP和主機B的LLC子層的兩個SAP建立連接，因此這兩個進程可以同時進行。由于IEEE 802規(guī)定了不同MAC子層協(xié)議，其MAC幀的幀格式各不相同，但不管哪一種MAC協(xié)議，都具有MAC地址，即每個站的物理地址。隨著局域網(wǎng)的互連，在各地的局域網(wǎng)中的站必須具有互不相同的物理地址，同時為了使用戶買到網(wǎng)卡就能把機器連到局域網(wǎng)上工作，802標準規(guī)定將MAC地址固化在網(wǎng)卡中，采用48bit（6字節(jié)）的地址字段，其中前三字節(jié)（高24位）由IEEE統(tǒng)一分配，世界上凡是生產(chǎn)網(wǎng)卡的廠家都必須向IEEE購買這三個字節(jié)構(gòu)成的一個號，又稱“地址塊”，地址字段的后三字節(jié)（低24位）由廠家自行分配。可見在局域網(wǎng)中，MAC地址的作用就是用來找到我們所要進行通信的計算機，網(wǎng)卡從網(wǎng)上每收到一個MAC幀，首先檢查其MAC地址，如果是發(fā)往本站的幀就收下，然后進行其它處理。這里包括以下三種幀：單播幀——收到的幀的MAC地址與本站的MAC地址相同；廣播幀——發(fā)送給所有站的幀（全“1”地址）；多播幀——發(fā)送給一部分站點的幀。 IEEE 802系列標準IEEE 802委員會現(xiàn)已制定了如下13個標準：——概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡互連，以及網(wǎng)絡管理和性能測量；——邏輯鏈路控制。這是高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口；——CSMA/CD。定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)約；——令牌總線網(wǎng)。定義令牌總線網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)約；——令牌環(huán)型網(wǎng)。定義令牌環(huán)型網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)約；——城域網(wǎng)WAN。定義WAN的MAC子層和物理層規(guī)約；——寬帶技術(shù)；——光纖技術(shù)；——綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)；——可互操作的局域網(wǎng)的安全；——無線局域網(wǎng)；——優(yōu)先級高速局域網(wǎng)（100Mb/s）；——電纜電視（CableTV）。常見的局域網(wǎng)主要有：總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)兩種，在我國使用最廣泛的是總線網(wǎng)。 ，通常稱為以太網(wǎng)（Ethernet），它的介質(zhì)訪問控制方法是CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）。簡單地說，這是一種廣播式的網(wǎng)絡，站點發(fā)送數(shù)據(jù)采用監(jiān)聽的方式，即發(fā)送前先監(jiān)聽網(wǎng)上有無其它站點在發(fā)送數(shù)據(jù)，若介質(zhì)是空閑的，則該站可以發(fā)送數(shù)據(jù)；若介質(zhì)是忙的，則該站以某種方法延遲一段時間以后再傳輸。在此過程中要檢測有無沖突，如果檢測到?jīng)_突，該站立刻停止發(fā)送，并發(fā)出一個短暫的阻塞信號，按規(guī)定等待一段時間再啟動監(jiān)聽過程。在以太網(wǎng)的發(fā)展過程，曾出現(xiàn)10BASE10BASE10BASET、100BASET、100BASEF等類型，下面簡要介紹。l 10BASE5網(wǎng)卡通過DB15型連接器與收發(fā)器電纜（又稱AUI電纜）相連，然后再連接到收發(fā)器上，收發(fā)器再和粗纜連接。這里“10”表示信號在電纜上的傳輸速率為10Mb/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“5”表示每一段電纜的最大長度為500m。由于采用的傳輸媒體是特性阻抗為50Ω、直徑為10mm的同軸電纜，所以這種以太網(wǎng)通常稱為粗纜以太網(wǎng)。l 10BASE2用BNC T型連接器（它有三個頭，外觀像“T”，簡稱T型頭），其兩個反向頭連接兩段電纜，中間的一個頭連接到網(wǎng)卡外露的BNC插座上