【文章內(nèi)容簡介】 如集線器是物理層設(shè)備，不能隔絕沖突擴(kuò)散，限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提高。而交換機(jī)（網(wǎng)橋）做為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大的提高了以太網(wǎng)的性能。正逐漸替代 集線器成為主流的以太網(wǎng)設(shè)備。然而交換機(jī)（網(wǎng)橋）對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的廣播數(shù)據(jù)流量則不做任何限制，這也影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。通過在交換機(jī)上劃分 VLAN 和采用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備－路由器解決了這一問題。以太網(wǎng)做為一種原理簡單，便于實(shí)現(xiàn)同時(shí)又價(jià)格低廉的局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的主流。而更高性能的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)更使其成為最有前途的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 第四章 令牌環(huán)與 FDDI 4． 1 令牌環(huán)是如何工作的 4． 1． 1 令牌環(huán)的由來 令牌環(huán)技術(shù)由 IBM 在 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)明，是第二個(gè)常用的 LAN 體系。它支持的速度有 4或 16Mbps。有一種稱為“高速令牌環(huán)網(wǎng)”的新技術(shù)，它可以 100Mbps 運(yùn)行。 4． 1． 2 令牌環(huán)的工作過程 每個(gè)節(jié)點(diǎn)均包含一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)器從兩條鏈路中的一條接收比特流然后通過另一條鏈路發(fā)送比特流。當(dāng)數(shù)據(jù)流經(jīng)過時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器通過簡單的復(fù)制來接收幀。所有的工作站都以邏輯環(huán)的方式連接到網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)的訪問由循環(huán)令牌幀控制。 4． 1． 3 令牌傳遞的要素 在空閑的局域網(wǎng)上， 3 字節(jié)長的令牌總是不停的循環(huán)傳遞。 令牌類似于幀，區(qū)別在于令牌的第 2 字節(jié)第 4 位用來指示網(wǎng)絡(luò)是否空閑，該位會(huì)影響令牌環(huán)上的介質(zhì)訪問控制。 3 個(gè)優(yōu)先級(jí)決定節(jié)點(diǎn)是否 能捕獲該令牌，如果令牌的優(yōu)先級(jí)高于節(jié)點(diǎn)的待發(fā)送幀，則令牌繼續(xù)傳遞。 一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有在獲得令牌控制權(quán)后才能發(fā)送幀。 后續(xù)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此幀，直到它回到源節(jié)點(diǎn)。 同一時(shí)間只能有 1 幀在環(huán)中運(yùn)行。 4． 2 令牌環(huán)的幀結(jié)構(gòu) 令牌環(huán)的幀同以太網(wǎng)有明顯的不同 SD AC FC DA SA INFO FCS ED FS 幀頭 幀尾 SD：起始界定符，表示幀開始。 AC：訪問控制字段，包括優(yōu)先級(jí)位、幀聽位和令牌位。 FC：幀的控制字段，表示該幀是否包括上層信息。 DA：目的地址，接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)（組）地址。 SA：源地址， 發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)地址。 INFO：信息字段，包含高層數(shù)據(jù)。 FCS：幀校驗(yàn)序列，糾錯(cuò)。 ED：結(jié)束界定符，表示幀是否結(jié)束。 FS：幀狀態(tài)字段，表示接收節(jié)點(diǎn)是否已識(shí)別出該地址及是否已復(fù)制該幀。 4． 3 令牌環(huán)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 4． 3． 1 令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) MAU：多站接入單元，是在令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)單個(gè)工作站互聯(lián)的設(shè)備，也稱為令牌環(huán)集線器。 令牌環(huán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在邏輯上是環(huán)型，但其物理結(jié)構(gòu)則是星型。 4． 3． 2 令牌環(huán)的特點(diǎn) 無沖突 在高負(fù)載環(huán)境下也特別穩(wěn)定和有效 在同樣的 LAN 中增加工作站的數(shù)量對(duì)令牌環(huán)的影響沒有以 太網(wǎng)的影響大。 價(jià)格相對(duì)昂貴。 適用環(huán)境：令牌環(huán) LAN 具有廣泛的功能，如電氣級(jí)的自恢復(fù)和自配置功能，因此令牌環(huán)對(duì)于要求可靠性和可預(yù)測響應(yīng)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)來說是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。因此，在諸如工廠生產(chǎn)系統(tǒng)和航線預(yù)定系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中通常使用令牌環(huán)。 4． 4 FDDI 光纖分布式數(shù)據(jù)接口（ FDDI）。指的是傳輸距離達(dá) 2 公里，速率可達(dá) 100Mbps，利用光纖電纜進(jìn)行令牌傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)絡(luò)。 FDDI 發(fā)展于 20 世紀(jì) 80 年代早期，適用于構(gòu)建各項(xiàng)指標(biāo)要求比較嚴(yán)格的高數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)。 FDDI 可以以 100M 的速率傳輸數(shù)據(jù)，在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中支 持 500 個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)。 4． 4． 2 FDDI 的主要特征 雙環(huán)結(jié)構(gòu)： FDDI 也是使用令牌傳輸方式來運(yùn)轉(zhuǎn)，但它使用兩個(gè)環(huán)，一個(gè)是主環(huán)，另一個(gè)是次環(huán)（備份環(huán)）。在正常情況下，使用主環(huán)，而次環(huán)處于備用模式。當(dāng)線路或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，中斷或毀壞的節(jié)點(diǎn)兩端的節(jié)點(diǎn)將兩條鏈路連接起來成為一個(gè)更長的單環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，保證其他節(jié)點(diǎn)的通信正常進(jìn)行。 多消息發(fā)送：可在環(huán)上有多于一個(gè)的令牌同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。 同步通信：在小流量時(shí)段內(nèi)讓出部分帶寬，模擬“ T1/T3”通信信道。 4． 5 LAN 技術(shù)比較 令牌環(huán)、 FDDI 同以太網(wǎng)的比較： 以太網(wǎng) 令 牌環(huán) FDDI 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線 /星型 環(huán) 雙環(huán) 訪問方法 CDMA/CD 令牌傳輸 令牌傳輸 速度 10/100/1000 1/4/16/100 100 廣播 /非廣播 廣播 廣播 廣播 分組大小 64－ 1516 32－ 15K 32－ 4400 自恢復(fù) 否 是 否 數(shù)據(jù)路徑冗余 否 否 是 可預(yù)測響應(yīng)時(shí)間 否 是 是 優(yōu)先級(jí) 否 是 是 最長電纜 是 是 是 部署成本 便宜 中等 貴 適用環(huán)境 大多數(shù)公司、教育機(jī)構(gòu)、 SOHO 航空、銀行、關(guān)鍵任務(wù)網(wǎng)絡(luò) 中等或大型網(wǎng)絡(luò)的骨干技術(shù) 小結(jié)：令 牌環(huán)與 FDDI 網(wǎng)絡(luò)雖然不如以太網(wǎng)那樣占主導(dǎo)地位，但也憑借自身的特點(diǎn)在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。令牌環(huán)網(wǎng)中的工作站通過爭奪在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)傳遞的令牌獲得在網(wǎng)絡(luò)中傳遞數(shù)據(jù)的能力。令牌環(huán)網(wǎng)中不存在沖突的概念。因此同以太網(wǎng)相比，在重負(fù)荷的情況下以太網(wǎng)的性能急劇下降，而令牌環(huán)和 FDDI網(wǎng)仍然可以提供很高的有效吞吐量。通過學(xué)習(xí)令牌幀的格式，我們可以看到令牌幀可以提供比以太幀更多的功能，但令牌環(huán)網(wǎng)的部署成本要比同性能的以太網(wǎng)高。這也是為什么令牌環(huán)不如以太網(wǎng)普及的一個(gè)原因。 FDDI 是一種 100M 光纖傳輸技術(shù)，也是使用令牌傳 輸技術(shù)來運(yùn)轉(zhuǎn)。 FDDI 采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)方向相反的環(huán)，相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)信道比單鏈路提供了更高的可靠性和可恢復(fù)性。 FDDI 經(jīng)常用在要求苛刻、吞吐量大的網(wǎng)絡(luò)中做高速主干網(wǎng)，為局域網(wǎng)的工作組提供連接。 第五章 ATM 局域網(wǎng) 5． 1 ATM 介紹 5． 1． 1 三種傳輸模式 STM：同步傳輸模式 PTM：分組傳輸模式 ATM：異步傳輸模式 5． 1． 2 ATM 的特點(diǎn) 采用虛電路的面向連接的傳輸 交換設(shè)計(jì) 音頻和視頻流不會(huì)因大的數(shù)據(jù)組而延遲 ATM 節(jié)點(diǎn)只在有數(shù)據(jù)的時(shí)候才會(huì)占有帶寬 5． 1． 3 ATM 的工作過程 預(yù)先建立虛連接 不同的業(yè)務(wù)流量被切割成相同大小的信元，封裝成統(tǒng)一的格式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，并在傳輸終點(diǎn)重新聚合起來 初始化連接時(shí)協(xié)商 QoS 5． 2 ATM 體系結(jié)構(gòu) 物理層 物理媒介子層（ PM）：物理介質(zhì)子層提供比特傳輸能力，對(duì)比特定時(shí)和線路編碼等方面作出了規(guī)定，并針對(duì)所采用的物理介質(zhì)（如光纖、同軸電纜、雙絞線等）定義其相應(yīng)的特性。 傳輸匯聚子層（ TC）：傳輸會(huì)聚子層的主要功能是實(shí)現(xiàn)比特流和信元流之間的轉(zhuǎn)換。 ATM 層 ATM 層使用時(shí)分多路復(fù)用（ TDM）技術(shù)提供信元的轉(zhuǎn)發(fā)功能。 ATM 層卻具有網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的某 些功能，如端到端虛電路連接、交換、路由選擇。 ATM 適配層（ AAL） 會(huì)聚子層 (CS)：依據(jù)所支持的服務(wù)類型的不同， CS 檢測 /糾正位錯(cuò)誤，信元的丟失或誤插，并且保持源和目的間的同步。 拆拼子層 (SAR)： SAR 子層取決于發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)來執(zhí)行不同的功能。在發(fā)送端， SAR 子層將高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元拆成若干 48 字節(jié)的單元，以填充到 ATM 信元的凈載荷中。在接收端， SAR 子層將 ATM信元凈荷域的內(nèi)容重新組裝成高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 除了這 3 個(gè)主要協(xié)議層以外，參考模型還包括下列 3 個(gè)平面： 用戶平面 —— 允許傳輸用戶 信息，包括物理層、 ATM 層和對(duì)應(yīng)不同服務(wù)對(duì)象的 AAL 控制平面 —— 負(fù)責(zé)呼叫控制和連接控制，與用戶平面共享物理層、 ATM 層和 AAL 管理平面 —— 包括層管理和平面管理。層管理負(fù)責(zé) ATM 參考模型中各層的管理，平面管理負(fù)責(zé)各層之間的協(xié)同管理和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理。 5． 2． 2 ATM 的頭部信息 信頭由 5 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容組成，主要用來標(biāo)明在異步時(shí)分復(fù)用上屬于同一虛擬通路的信元，并完成適當(dāng)?shù)倪x路功能。具體來說，信頭中包括這樣一些內(nèi)容，即：一般流量控制（ GFC）；虛擬路徑標(biāo)識(shí)（ VPI）；虛擬信道標(biāo)識(shí)（ VCI）；凈荷類型標(biāo)識(shí)（ PTI）；信元丟失優(yōu)先等級(jí)（ CLP）；信頭差錯(cuò)控制（ HEC）。剩余的 48字節(jié)的信息段則是凈荷的數(shù)據(jù)。 注意： ATM 信元頭有兩種，分別是 UNI 和 NNI。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過檢查信元頭來決定如何處理這個(gè)信元及將此信元送往何處。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不檢查信元載體，它只被看作是 384bit 的一個(gè)單元（ 48 字節(jié)）。因此載體是由數(shù)據(jù)、語音或是視頻 bit 中的哪一種組成無關(guān)重要。因此可在單一的網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)支持所有數(shù)據(jù)的傳輸，這是 ATM的突出優(yōu)點(diǎn)。另一方面，由于信元長度小，網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換速率快，所以 ATM 可以很好地實(shí)現(xiàn)語音、活動(dòng)圖象等對(duì)時(shí)延敏感地 業(yè)務(wù)。 5． 2． 3 VC 與 VP VC 虛擬信道：源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸通道。 VP 虛擬路徑：具有相同源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的 VC 的組合。 5． 2． 4 ATM 適配層（ AAL） 業(yè)務(wù)類型 ATM 層支持四種不同的業(yè)務(wù)類型，從 A 類到 D 類。每一種業(yè)務(wù)及其服務(wù)質(zhì)量是根據(jù)下列 3 個(gè)參數(shù)定義的： 源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間同步 比特率 連接模式 AAL 協(xié)議 AAL 提供多種協(xié)議，以滿足傳輸不同類型數(shù)據(jù)流的需求。每一種 AAL 協(xié)議都包括特定的 CS 和 SAR層。目前有 4 種 AAL 協(xié)議，即 AAL1， AAL2， AAL3/4 和 AAL5。每一種 AAL 都對(duì)應(yīng)不同的服務(wù)類型，這意味著每一種 AAL 協(xié)議所實(shí)現(xiàn)的功能依賴于用該協(xié)議支持的服務(wù)類型的需求，如表所示： A類 B 類 C 類 D 類 AAL1 AAL2 AAL3/4,AAL5 AAL5 5． 3 ATM 配置 5． 3． 1 ATM 網(wǎng)絡(luò)接口 UNI：用戶－網(wǎng)絡(luò)接口 UNI（ user－ work interface） NNI：網(wǎng)絡(luò)－網(wǎng)絡(luò)接口 NNI（ work－ work interface） 5． 3． 2 ATM 設(shè)備 VP 交換機(jī)：用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的應(yīng)用。將所有相同 VPI 的信元沿同一路徑傳送。 VC 交換 機(jī)：傳送單個(gè) VC， VC 交換機(jī)可將單個(gè) VC 從 VP 中分解出來，并將其傳送到不同的輸出 VP 中。 5． 4 LANE 簡介 什么是 LANE： LANE 指的是 LAN Emulation Over ATM，即在 ATM 網(wǎng)上進(jìn)行 LAN 局域網(wǎng)的模擬。 為什么會(huì)有 LANE 使面向連接的 ATM 設(shè)備與現(xiàn)有的支持無連接局域網(wǎng)協(xié)議的設(shè)備共存。 ATM LAN 必須仿真什么功能？ 由于傳統(tǒng) LAN 是介質(zhì)共享網(wǎng)絡(luò)，很容易提供廣播服務(wù)并實(shí)現(xiàn) ARP， ATM 網(wǎng)必須模仿這一功能，由BUS（廣播和未知服務(wù)器）實(shí)現(xiàn)。 一般來說，傳統(tǒng) LAN 中的每個(gè)主機(jī)都有其 MAC 地址和 IP 地址，直接連到 ATM 網(wǎng)的主機(jī)除了具有ATM 地址外，也必須有 MAC 地址和 IP 地址。 ATM 主機(jī)必須提供與 MAC 協(xié)議給網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供的接口服務(wù)相同的服務(wù)，如 NDIS 或 ODI 類驅(qū)動(dòng)接口。 小結(jié)： ATM 通過其面向連接的服務(wù)，定長的信元結(jié)構(gòu)，較為完善的 QoS 體制，為包括數(shù)據(jù)、視頻、音頻在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供了穩(wěn)定的、可預(yù)測的服務(wù)。成為第一個(gè)跨越局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境的技術(shù)。ATM 本身也還存在某些不足。比如同舊的網(wǎng)絡(luò)的兼容、昂貴的價(jià)格、“信元稅”的問題等等。但 ATM 做為一種全新的交換技術(shù)比將做為 21 世紀(jì) 通信技術(shù)的主流。 第六章 TCP/IP 協(xié)議 6． 1 TCP/IP 協(xié)議簡介 其他的體系結(jié)構(gòu)： IBM/SNA、 DEC、 Apple Talk、 IPX、 Banyan/VINES 6． 2 TCP/IP 協(xié)議棧的結(jié)構(gòu) TCP/IP 協(xié)議棧是由多個(gè)協(xié)議組成，也采用分層結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)接口層（ Network accrss layer）對(duì)應(yīng) OSI 的 2 層。 網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)際）層協(xié)議（ Inter layer）對(duì)應(yīng) OSI 的 3 層，包括 IP/ARP/RARP/ICMP 傳輸層協(xié)議（ Transport layer）對(duì)應(yīng) OSI 的第 4 層，包括 TCP/UDP。 應(yīng)用層協(xié)議（ Application layer）對(duì)應(yīng) OSI 的 5～ 7 層，包括 Tel/FTP/SMTP/SNMP/DNS。 6． 3 IP 尋址 6． 3． 1 IP 地址的分類及尋址規(guī)則 IP 地址回顧 TCP/IP 網(wǎng)上的計(jì)算設(shè)備或主機(jī)（也稱為節(jié)點(diǎn)）都分配有一個(gè)唯一的地址，叫做 IP 地址。 IP 地址屬于三層邏輯地址，用來標(biāo)識(shí) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)設(shè)備，采用分成結(jié)構(gòu)， 32 位，共 4 個(gè) 8 位組，采用網(wǎng)絡(luò)位+主機(jī)位的形式。 IP 地址的分類 地址類型 引導(dǎo)位 網(wǎng)絡(luò)位地址范圍 地址結(jié)構(gòu) 主機(jī)位可 用地址數(shù) A 類 0 1－ 126（ 127 保留） 網(wǎng) +主 +主 +主 16777214 B 類 10 128－ 191 網(wǎng) +網(wǎng) +主 +主 65534 C 類 110 192－ 223 網(wǎng) +網(wǎng) +網(wǎng) +主 254 D 類 1110 224－ 239 組播地址 E 類 1111 240－ 研究