低層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

按分布距離的長短，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為：局域網(wǎng)(LAN)、都市網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)和Internet(Internet)。

局域網(wǎng)是最常見的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，分布距離最短。一方面容易管理和配置，另一方面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則，速度快，延遲小，網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)往往對等地參與對整個網(wǎng)絡(luò)的使用和監(jiān)控。

都市網(wǎng)是一種最新的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，覆蓋范圍為中規(guī)模區(qū)域。

廣域網(wǎng)又叫長距離網(wǎng)，用于長距離通信。由于分布距離太遠(yuǎn)，廣域網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)本身往往無法構(gòu)成有規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時由于速度慢、延遲大，入網(wǎng)站點(diǎn)無法參與管理，所以它包含一組復(fù)雜的分組交換設(shè)備IMP，通過通信線連接起來，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由IMP完成尋徑等重要管理工作，入網(wǎng)站點(diǎn)只管收發(fā)數(shù)據(jù)。

Internet不是一種具體的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是將不同的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及各種子技術(shù)統(tǒng)一起來的高層技術(shù)。

局域網(wǎng)技術(shù)由于其短小靈活、結(jié)構(gòu)規(guī)整，極容易形成標(biāo)準(zhǔn)。國際電子電氣工程師協(xié)會IEEE在70年代就制定了三個局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE803(CSMA/CD)、IEEE804(令牌總線)、IEEE805(令牌環(huán)).

下面將逐個介紹常用的局域網(wǎng)技術(shù)。

2 CSMA/CD技術(shù)

以以太網(wǎng)為典型產(chǎn)品的CSMA/CD是一種總線型局域網(wǎng)技術(shù)。CSMA/CD(Carrier Sense Multi-Access/Collission Detection)意為載波偵聽多路訪問/沖突監(jiān)測，是803解決信道競爭的方法。一站點(diǎn)要傳送數(shù)據(jù)時，它首先監(jiān)聽信道，如果信道忙，則等待直至信道空閑再發(fā)數(shù)據(jù)。

CSMA/CD分為三種類型：1－堅(jiān)持CSMA、非堅(jiān)持CSMA和p－堅(jiān)持CSMA。1－堅(jiān)持CSMA一直偵聽信道，發(fā)現(xiàn)空閑時，立刻發(fā)送數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，其發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1，所以叫1－堅(jiān)持CSMA。非堅(jiān)持CSMA偵聽到信道忙后，不再繼續(xù)偵聽正在發(fā)送的信息何時結(jié)束，而是等待一個隨機(jī)時間，再重復(fù)CSMA。與1－堅(jiān)持CSMA相比，非堅(jiān)持CSMA信道利用率高，但延時較長。

p-堅(jiān)持CSMA適用于分槽信道。與本文關(guān)系不大，不再贅述。

CSMA/CD的核心算法是信道競爭算法，它有多種形式。IEEE803標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的是1－堅(jiān)持CSMA/CD。

IEEE803標(biāo)準(zhǔn)定義了在1Mbps到10Mbps各種介質(zhì)上運(yùn)行的1－堅(jiān)持CSMA/CD的整個家族，而以太網(wǎng)最先是由XEROX，DEC和Intel三家公司聯(lián)合制定的10Mbps基帶網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)在一般把803的特定實(shí)現(xiàn)叫以太網(wǎng)。

1 以太網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)

以太網(wǎng)是總線型網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)采用10Mbps粗同軸電纜構(gòu)成總線。站點(diǎn)連入總線有兩種方式。一種是將電纜剪斷，中間接入T型頭，T型頭的另一頭接站點(diǎn)。另一種是采用鑿孔接頭，在電纜上鉆一精密小孔直到電纜總線，擰入接頭。

2 以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1978年推出的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)采用1/2英寸電纜，每段長500米。這段500米長的電纜作為總線，站點(diǎn)都掛在上面。以太網(wǎng)還可以通過一種叫中繼器(repeater)的硬設(shè)備擴(kuò)展。中繼器基本上相當(dāng)于一個信號放大器，將信號原樣放大，傳到另一段總線上。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，任何兩臺主機(jī)間的中繼器不得多于兩個。這樣，一個以太網(wǎng)通過中繼器相連最多只能有1500米長。

應(yīng)當(dāng)指出，連接以太網(wǎng)段以延長以太網(wǎng)的設(shè)備不止中繼器一種，網(wǎng)橋功能更為強(qiáng)大。高級的橋甚至具有自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞哪芰Α?/p>

3 以太網(wǎng)地址

以太網(wǎng)中的信息是分組發(fā)送的，通過分組中的信宿地址識別分組是否傳給某臺主機(jī)。以太網(wǎng)的地址機(jī)制由主機(jī)接口完成。

以太網(wǎng)中每一主機(jī)擁有一個全球唯一的以太網(wǎng)地址。以太網(wǎng)地址是一個48比特的整數(shù)，以機(jī)器可讀的方式存入主機(jī)接口中，叫作硬件地址(hardware address)或物理地址(physical address)。以太網(wǎng)地址管理機(jī)構(gòu)(IEEE)將以太網(wǎng)地址(48比特的不同組合)分成若干獨(dú)立的連續(xù)地址組，生產(chǎn)以太網(wǎng)接口板的廠家從中購買一組，具體生產(chǎn)時，再從所購的地址中逐個將唯一地址賦予接口板。

以太網(wǎng)地址不僅僅用于標(biāo)識單個物理接口。它分三類：

唯一的物理地址

廣播地址(broadcast address)

多目地址(multicast address)

廣播地址(48bit全為1)用于向網(wǎng)中所有站點(diǎn)同時發(fā)送報(bào)文。多目地址是一種有限的廣播地址，其對象是網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的一個子集。

3 令牌環(huán)技術(shù)

令牌環(huán)(Token Ring)技術(shù)產(chǎn)生于70年代，長期被用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。IEEE805所描述的令牌環(huán)是一種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的原形來自IBM的一個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

令牌環(huán)技術(shù)與CSMA/CD技術(shù)的最直接區(qū)別是令牌環(huán)是環(huán)形結(jié)構(gòu)，采用令牌技術(shù)解決信道競爭。

令牌環(huán)在物理上是由一段一段的點(diǎn)到點(diǎn)線路首尾相連而成的，并不是一條連續(xù)的環(huán)。

令牌環(huán)中環(huán)接口有三種工作方式：拷貝方式，傳輸方式和恢復(fù)方式。其中前兩種方式是一般操作�；謴�(fù)方式是一種令牌損失后的特殊操作，用于令牌恢復(fù)。

令牌環(huán)網(wǎng)中是用令牌來控制收發(fā)數(shù)據(jù)的。令牌是一種特殊的控制幀，一個環(huán)中只有一個令牌。令牌在網(wǎng)中不斷環(huán)繞，站點(diǎn)通常在拷貝方式，一旦抓住令牌，就可進(jìn)入傳輸方式，發(fā)送數(shù)據(jù)。

由于令牌環(huán)在中國應(yīng)用得不多，故不作進(jìn)一步地介紹。

4 令牌總線技術(shù)

令牌總線(Token Bus)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE804定義的。

它的特點(diǎn)是：物理上是總線結(jié)構(gòu)，邏輯上是令牌環(huán)。它是一種完全的廣播型網(wǎng)絡(luò)。