自考局域网技术与组网工程笔记串讲七

环网

目前常用的环网包括令牌环网和光纤分布式数据接口两种。

5.1 概述

1.以太网(10BASE5、10BASE2)的不足：

（1）不适应重负荷应用环境；

（2）无实时性能和优先权机制；

（3）在拓扑结构为公共总线的以太网上，媒体使用光纤比较困难；

（4）共享型以太网的覆盖范围受限于冲突域，无法进一步拓展。

2.环网的优点：

（1）适应重负荷应用环境；

（2）具有实时性能和优先权机制；

（3）环网的媒体可以使用光纤；

（4）覆盖范围较大，可达数十公里。

5.2 令牌环网媒体访问技术

5.2.1 令牌环操作

（1）令牌环技术的基础是使用了一个称之为令牌的特定比特串，当环上所有的站都处于空闲时，令牌沿着环旋转。

（2）当某站想发送帧时，必须等待直至收到空令牌才可发送。

（3）在轻负荷时，效率较低；

（4）在重负荷时，既公平又有效，各站按顺序发送。

5.2.2 MAC帧

1.帧格式

SD帧首定界符（1个8位位组）AC访问控制（1个8位位组）FC帧控制（1个8位位组）DA目的地址2~6个8位位组）SA源地址2~6个8位位组）INFO 信息0或多个8位位组）FCS 帧检验序列 (4个8位位组）ED帧尾定界符（1个8位位组）FS帧状态（1个8位位组）帧首序列 I FCS作用范围 I 帧尾序列

2.令牌格式

SDACED

3.帧首定界符（SD）

JK0JK000

J—非数据，与发送的“0”、“1”不同的编码，

K—非数据，与发送的“0”、“1”不同的编码，

4.访问控制（AC）

PPPTMRRR

PPP—优先级比特，共有8级优先级。当某站发送优先级为n的帧时，它必须等待，直到截获了优先级比n小或者等于n的空令牌，这九保证了高优先级的帧有更多的机会发送帧。为了避免各站将优先级抬高，在将令牌提升的站，发送完数据后，必须将令牌减下来。

T—令牌比特：令牌时，T=0；传输帧时，T=1。

M—监控比特：令牌环的维护是一种集中式管理，由一个监控站来管理，用于防止持久的数据帧或令牌帧，从令牌到帧时，M比特的数字转换。

在源站发出某帧时，，M=0，当一个帧第一次经过监控站时，M被置为1，当M=1的帧再次经过监控站时，该帧即被清除。

保证环路的最小时延，令牌的长度为24字节，这就要求环路至少应能容纳24比特，如长度不够，监控站就插入延时比特。

为了保证令牌的不丢失，每个监控站都设有一计时器，它设置为最长令牌持有时间，当在此时间内没有收到令牌时，即判定令牌丢失，这时监控站收回环路上的数据（若有），并发出一个新令牌。

RRR—预留比特

5.帧控制（FC）

FFZZZZZZ

FF=01 LLC数据帧

FF=00 MAC控制帧

当FF=00 时，ZZZZZZ 指出的是MAC帧的类型

6.帧尾定界符（ED）

JK1 JK1IE

J—非数据

K—非数据

I—中间帧比特（I=1，后面还有帧；I=0，后面没有帧了）

E—差错检验比特，检测出错，将E置位。

7.帧状态（FS）

ACrrACrr

A—地址识别比特，识别出地址，将A置位，否则，将A不置位；

C—帧已复制比特，帧已复制，将C置位，否则，将C不置位；

r—预留比特，一般置为“0”。

由于帧状态在FCS之外，因此重复一次，进行检错。

8.地址字段（MAC）

（1）源地址字段中的第一个比特总是为“0”。

目的地址中的第一个比特置成“0”，表示一个单地址；

目的地址中的第一个比特置成“1”，表示一个组地址；

全“1”的组地址是对环上所有工作的站的广播地址。

（2）对于48比特的地址字段，将其源和目的地址字段中的第2个比特置为“0”，表示是一全局管

理地址；

置为“1”，表示局部管理地址；

16比特地址：

15bit

I/G

16比特局部管理格式：

7bit环编号8bit站编号

I/G

48比特地址：

46bit地址

I/G U/L

48比特局部管理格式：

14bit环编号32bit站编号

I/G U/L

注意：令牌环规定使用屏蔽双绞线。

5.2.3 MAC基本操作

（1）一个站要发送，要等到令牌经过，它由AC字段中的令牌比特置为“0”来表明空令牌，被捕获得令牌的ED字段被该站吸收和丢弃；

（2）然后将其他都接在后面发送；

（3）该站可以连续地发送直到无数据或到令牌计时器满为止。（将ED字段中的I置为“1”）。

各站的情况：

每个站引入一比特的时延，

每个站都对通过帧进行差错检查，如果出错，就将ED字段中的E置位

每个站检测目的地址，如果是本站地址，就将A比特置“1“；

如果该站有足够的空间，就复制该帧，并将C比特置“1”。

源站能区别以下三种情况：

（1）目的站不存在/未被复制；

（2）目的站存在但帧未被复制；

（3）帧已被目的站复制。

发出帧的站应该将该帧从环上清除。

如果报告有错，MAC并不再重传，这是LLC层协议的职责。

5.3 差分曼彻斯特码

标准规定使用的数据速率是：4Mbps或16Mbps，采用曼彻斯特编码，编码规则为：“0”为比特时间开始和中间均跳变，“1”只在比特中间跳变。

J——比特开始时没有跳变，

K——比特开始时有跳变。

5.4 FDDI网媒体访问控制技术

5.4.1 FDDI 标准的范围

FDDI 标准的包含了MAC子层和物理层。标准分为四部分：

（1）媒体访问控制（MAC）

（2）物理层协议（PHY）

（3）物理媒体相关子层（PMD）

（4）层管理（LMT）

5.4.2 令牌环操作

注意：令牌环网与FDDI存在的差别:

（1）FDDI并不是通过改变一个比特来抓住令牌的;

（2）FDDI在一个站完成其帧发送后,即使尚未开始收到它发送的帧,也立即送出一新令牌，在环上可以有多个帧。