第四章 局域網(wǎng)系統(tǒng)
局域網(wǎng)系統(tǒng)是將小區(qū)域內(nèi)各種通信設(shè)備連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。
4.1 總線/樹型網(wǎng)絡(luò)
(1) 總線/樹拓撲是一個多點介質(zhì)，多個設(shè)備共享單個數(shù)據(jù)通路，而同時只允許一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。
(2) 在總線/樹拓撲的多點介質(zhì)傳輸中，有兩個方面的問題需要特別考慮：
A. 要決定介質(zhì)上哪個站可以發(fā)送數(shù)據(jù)的MAC方法;
B. 要解決信號平衡問題。
(3) 為了滿足多點介質(zhì)中數(shù)據(jù)傳輸不會因發(fā)送器信號過弱，在信號衰減中達不到信號傳輸要求;或信號過強以致電路過載，產(chǎn)生諧波和其他假信號。因此，對于N個站的系統(tǒng)，為了滿足上述要求，需要考慮n*(n-1)/2個排列的情況。
(4) 兩種發(fā)送技術(shù)：基帶傳輸(數(shù)字信號雙向傳輸?shù)娜l發(fā)送)和寬帶傳輸(模擬信號的無線電調(diào)制，采用FDM復(fù)用技術(shù)單向傳輸)
4.1.1 基帶系統(tǒng)
(1) 基帶發(fā)送技術(shù)的最長傳輸距離是500M，站點數(shù)是100，數(shù)據(jù)速率可達到10MBPS，可用中繼器連接各段總線。
(2) 以太網(wǎng)的五大組成部分：
A. 收發(fā)器
接收或發(fā)送信號，監(jiān)聽總線上的信號，檢測總線上的信號沖突以及實現(xiàn)站和總線電纜的地隔離。
B. 收發(fā)器電纜
由四對電纜組成，連接控制器和收發(fā)器，他的功能是傳送數(shù)據(jù)和控制信號，給收發(fā)器提供電源。
C. 50歐姆同軸電纜
D. 50歐姆終端匹配器
吸收信號以防止反射效應(yīng)。
E. 控制器。
(3) 以太網(wǎng)三種不同大小的結(jié)構(gòu)(見資料P49，圖4.5)
(4) 基帶總線系統(tǒng)也可以用價格便宜但性能較低的雙絞線作為傳輸線，由三部分：雙絞線總線、終端匹配器、控制器接口。長度為1公里，數(shù)據(jù)速率為1M/BPS連接站點數(shù)達幾十個。
4.1.2 寬帶系統(tǒng)
(1) 寬帶的發(fā)送技術(shù)是一種單向傳輸技術(shù)，通常采用75歐姆的有限電視電纜作為傳輸介質(zhì)。并且采用模擬信號傳輸。
(2) 兩種不同的寬帶結(jié)構(gòu)：
A. 單電纜結(jié)構(gòu)采用不同的傳輸頻率發(fā)送信號和接收信號，端頭是個有源的頻率轉(zhuǎn)換器;
B. 雙電纜結(jié)構(gòu)采用相同的頻率發(fā)送在不同的通路中發(fā)送和接收信號。
C. 單電纜結(jié)構(gòu)的缺點：使用復(fù)雜的元件;需要使用頻率分叉器。
(3) 單電纜系統(tǒng)中三個標準分叉器及其低、高頻帶范圍
A. 子分叉器，低頻帶為5MHz~30MHz，高頻帶為54MHz~300MHz
B. 中分叉器，低頻帶為5MHz~116MHz，高頻帶為168MHz~300(400)MHz
C. 高分叉器，低頻帶為5MHz~174MHz，高頻帶為232MHz~400MHz
(4) 寬帶系統(tǒng)由五部分組成：
A. 電纜：
a.中繼線電纜，直徑為0.75英寸~1.0英寸，在300MHz下衰減為每英尺0.7dB~1.2dB，可達幾十公里;
b.分布電纜：直徑為0.4英寸~0.5英寸，衰減為每100英尺1.2dB~2.0dB，用于短距離和分支電纜;
c.連接站到LAN的電纜：直徑為0.25英寸1.0英寸，衰減為每100英尺4dB~6dB。
B. 終端匹配器
C. 放大器：用來補償電纜的衰減，對低頻的系統(tǒng)不需要。對單電纜的寬帶系統(tǒng)，放大器必須是雙向的。
D. 向偶合器和分叉器：功能是將一個輸入分成兩個輸出，或?qū)蓚€輸入合成一個輸出;
E. 控制器
4.1.3 基帶系統(tǒng)和寬帶系統(tǒng)的比較
(1) 基帶系統(tǒng)
優(yōu)點：不需用Modem，價格便宜;結(jié)構(gòu)、技術(shù)簡單;容易安裝;
缺點：只有一個通道;容量有限;距離有限;
(2) 寬帶系統(tǒng)
優(yōu)點：容量大;多種通信模式;結(jié)構(gòu)靈活;大的覆蓋范圍;采用成熟 的CATV。
缺點：需要MODEM，價格貴;安裝和維護復(fù)雜;兩倍的傳播延遲。
4.1.4 IEEE 802.3局域網(wǎng)絡(luò)
(1) IEEE 802.3是支持CSMA/CD算法的局域網(wǎng)，最常用的基帶IEEE 802.3局域網(wǎng)絡(luò)有四種：
A. 10Base5(主干網(wǎng)，粗纜)
B. 10Base2(價格便宜，細纜)
C. 10Base-T(易于維護)
D. 10Base-F(光纖網(wǎng)，適于樓間互連)
E. 詳細圖形參見P52-P53
4.2 環(huán)型網(wǎng)
4.2.1 環(huán)型網(wǎng)工作原理
(1) 中繼器提供了環(huán)型網(wǎng)的三個基本功能：數(shù)據(jù)插入環(huán)中、接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)從環(huán)中刪除
(2) 報文進入環(huán)中刪除的方法：
A. 當目的站接收到報文后，即在目的站將報文從環(huán)中除去;
B. 目的站接收了報問候，報文仍在環(huán)中，直到返回發(fā)送站才將報文刪除，這種方法有三個優(yōu)點：
a. 相對第一種方法，可減少為了識別地址所產(chǎn)生的延遲為一位延遲;
b. 由接收站點改變報文的某一標志位，回送至發(fā)送站可作為回答響應(yīng);
c. 允許多點廣播。
(3) 中繼器在環(huán)型網(wǎng)運行中的四個狀態(tài)
A. 監(jiān)聽狀態(tài)：
B. 發(fā)送狀態(tài)
C. 接收狀態(tài)
D. 旁路狀態(tài)
4.2.2 標記環(huán)介質(zhì)訪問控制
(1) 標記環(huán)三個不同的變化方案
A. 當站點獲得控制標記后能發(fā)送得報文數(shù)目;
B. 控制標記的形勢和位置是包含在信息幀內(nèi)還是在信息幀外;
C. 發(fā)送站何時將標記釋放給下一個站點。
(2) 三種標記環(huán)網(wǎng)：DCS，ESM，Prime
(3) 環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：由于采用點到點通信鏈路，被傳送的信號在每一結(jié)點再生，因此，傳送錯誤可減到最小，整個網(wǎng)的傳送距離可很長。點到點通信的環(huán)型結(jié)構(gòu)可采用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有速度高、抗干擾能力強的優(yōu)點。缺點是可靠性問題。
4.3 FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)網(wǎng)
(1) FDDI網(wǎng)的幾個性能指標
是一種高性能的光纖標記環(huán)局域網(wǎng)，運行速率為100Mbps，距離可達200公里，最多可連接1000個站點。
(2) FDDI包含了兩個光纖環(huán)，一個順時針方向傳輸，一個逆時針方向傳輸。任意一個環(huán)發(fā)生故障，另一個可做備用，如兩個環(huán)在同一點發(fā)生故障，則兩個環(huán)可合成一個單環(huán)，長度幾乎增加一倍，每個站點具有能加入兩個環(huán)或旁路站點功能的開關(guān)。
(3) FDDI定義了A和B兩類站點，A能連接到兩個環(huán)上，B只能連接到其中一個環(huán)上
(4) FDDI使用了4B/5B編碼技術(shù)，這種編碼同曼徹斯特編碼的比較失去了時鐘自同步的優(yōu)點，但大大節(jié)約了元件費用。
4.4 快速以太網(wǎng)
4.4.1 快速以太網(wǎng)類型
(1) 快速以太網(wǎng)同以太網(wǎng)的比較
高速率、低成本(其他內(nèi)容參見P58)
(2) 快速以太網(wǎng)所支持的三種類型發(fā)送接收器
兩種用于雙絞線(即100Base-T4和100Base-TX),一種用于光纖(即100Base-FX)
(3) 名詞解釋
UTP---------非屏蔽雙絞線
STP----------屏蔽雙絞線
4.4.2 快速以太網(wǎng)產(chǎn)品
(1) 快速以太網(wǎng)產(chǎn)品分為適配器和HUB
A. 適配器
結(jié)構(gòu)簡單，一邊是總線結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)傳送至主機、中繼器或HUB;另一邊接到所選的介質(zhì)。
B. HUB
a) 共享機制的中繼器
b) 交換機值的交換器
4.4.3 快速以太網(wǎng)技術(shù)
(1) 交換技術(shù)的兩種主要應(yīng)用形式是折疊式主干網(wǎng)和高速服務(wù)器聯(lián)接
(2) 為了支持將交換器的使用逐漸向下過渡，生產(chǎn)快速以太網(wǎng)的廠家開發(fā)了具有以下特點的產(chǎn)品：
A. 更多的端口數(shù);
B. 更大的緩沖;
C. 更好的地址過濾;
D. 管理工具;
局域網(wǎng)系統(tǒng)是將小區(qū)域內(nèi)各種通信設(shè)備連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。
4.1 總線/樹型網(wǎng)絡(luò)
(1) 總線/樹拓撲是一個多點介質(zhì)，多個設(shè)備共享單個數(shù)據(jù)通路，而同時只允許一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。
(2) 在總線/樹拓撲的多點介質(zhì)傳輸中，有兩個方面的問題需要特別考慮：
A. 要決定介質(zhì)上哪個站可以發(fā)送數(shù)據(jù)的MAC方法;
B. 要解決信號平衡問題。
(3) 為了滿足多點介質(zhì)中數(shù)據(jù)傳輸不會因發(fā)送器信號過弱，在信號衰減中達不到信號傳輸要求;或信號過強以致電路過載，產(chǎn)生諧波和其他假信號。因此，對于N個站的系統(tǒng)，為了滿足上述要求，需要考慮n*(n-1)/2個排列的情況。
(4) 兩種發(fā)送技術(shù)：基帶傳輸(數(shù)字信號雙向傳輸?shù)娜l發(fā)送)和寬帶傳輸(模擬信號的無線電調(diào)制，采用FDM復(fù)用技術(shù)單向傳輸)
4.1.1 基帶系統(tǒng)
(1) 基帶發(fā)送技術(shù)的最長傳輸距離是500M，站點數(shù)是100，數(shù)據(jù)速率可達到10MBPS，可用中繼器連接各段總線。
(2) 以太網(wǎng)的五大組成部分：
A. 收發(fā)器
接收或發(fā)送信號，監(jiān)聽總線上的信號，檢測總線上的信號沖突以及實現(xiàn)站和總線電纜的地隔離。
B. 收發(fā)器電纜
由四對電纜組成，連接控制器和收發(fā)器，他的功能是傳送數(shù)據(jù)和控制信號，給收發(fā)器提供電源。
C. 50歐姆同軸電纜
D. 50歐姆終端匹配器
吸收信號以防止反射效應(yīng)。
E. 控制器。
(3) 以太網(wǎng)三種不同大小的結(jié)構(gòu)(見資料P49，圖4.5)
(4) 基帶總線系統(tǒng)也可以用價格便宜但性能較低的雙絞線作為傳輸線，由三部分：雙絞線總線、終端匹配器、控制器接口。長度為1公里，數(shù)據(jù)速率為1M/BPS連接站點數(shù)達幾十個。
4.1.2 寬帶系統(tǒng)
(1) 寬帶的發(fā)送技術(shù)是一種單向傳輸技術(shù)，通常采用75歐姆的有限電視電纜作為傳輸介質(zhì)。并且采用模擬信號傳輸。
(2) 兩種不同的寬帶結(jié)構(gòu)：
A. 單電纜結(jié)構(gòu)采用不同的傳輸頻率發(fā)送信號和接收信號，端頭是個有源的頻率轉(zhuǎn)換器;
B. 雙電纜結(jié)構(gòu)采用相同的頻率發(fā)送在不同的通路中發(fā)送和接收信號。
C. 單電纜結(jié)構(gòu)的缺點：使用復(fù)雜的元件;需要使用頻率分叉器。
(3) 單電纜系統(tǒng)中三個標準分叉器及其低、高頻帶范圍
A. 子分叉器，低頻帶為5MHz~30MHz，高頻帶為54MHz~300MHz
B. 中分叉器，低頻帶為5MHz~116MHz，高頻帶為168MHz~300(400)MHz
C. 高分叉器，低頻帶為5MHz~174MHz，高頻帶為232MHz~400MHz
(4) 寬帶系統(tǒng)由五部分組成：
A. 電纜：
a.中繼線電纜，直徑為0.75英寸~1.0英寸，在300MHz下衰減為每英尺0.7dB~1.2dB，可達幾十公里;
b.分布電纜：直徑為0.4英寸~0.5英寸，衰減為每100英尺1.2dB~2.0dB，用于短距離和分支電纜;
c.連接站到LAN的電纜：直徑為0.25英寸1.0英寸，衰減為每100英尺4dB~6dB。
B. 終端匹配器
C. 放大器：用來補償電纜的衰減，對低頻的系統(tǒng)不需要。對單電纜的寬帶系統(tǒng)，放大器必須是雙向的。
D. 向偶合器和分叉器：功能是將一個輸入分成兩個輸出，或?qū)蓚€輸入合成一個輸出;
E. 控制器
4.1.3 基帶系統(tǒng)和寬帶系統(tǒng)的比較
(1) 基帶系統(tǒng)
優(yōu)點：不需用Modem，價格便宜;結(jié)構(gòu)、技術(shù)簡單;容易安裝;
缺點：只有一個通道;容量有限;距離有限;
(2) 寬帶系統(tǒng)
優(yōu)點：容量大;多種通信模式;結(jié)構(gòu)靈活;大的覆蓋范圍;采用成熟 的CATV。
缺點：需要MODEM，價格貴;安裝和維護復(fù)雜;兩倍的傳播延遲。
4.1.4 IEEE 802.3局域網(wǎng)絡(luò)
(1) IEEE 802.3是支持CSMA/CD算法的局域網(wǎng)，最常用的基帶IEEE 802.3局域網(wǎng)絡(luò)有四種：
A. 10Base5(主干網(wǎng)，粗纜)
B. 10Base2(價格便宜，細纜)
C. 10Base-T(易于維護)
D. 10Base-F(光纖網(wǎng)，適于樓間互連)
E. 詳細圖形參見P52-P53
4.2 環(huán)型網(wǎng)
4.2.1 環(huán)型網(wǎng)工作原理
(1) 中繼器提供了環(huán)型網(wǎng)的三個基本功能：數(shù)據(jù)插入環(huán)中、接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)從環(huán)中刪除
(2) 報文進入環(huán)中刪除的方法：
A. 當目的站接收到報文后，即在目的站將報文從環(huán)中除去;
B. 目的站接收了報問候，報文仍在環(huán)中，直到返回發(fā)送站才將報文刪除，這種方法有三個優(yōu)點：
a. 相對第一種方法，可減少為了識別地址所產(chǎn)生的延遲為一位延遲;
b. 由接收站點改變報文的某一標志位，回送至發(fā)送站可作為回答響應(yīng);
c. 允許多點廣播。
(3) 中繼器在環(huán)型網(wǎng)運行中的四個狀態(tài)
A. 監(jiān)聽狀態(tài)：
B. 發(fā)送狀態(tài)
C. 接收狀態(tài)
D. 旁路狀態(tài)
4.2.2 標記環(huán)介質(zhì)訪問控制
(1) 標記環(huán)三個不同的變化方案
A. 當站點獲得控制標記后能發(fā)送得報文數(shù)目;
B. 控制標記的形勢和位置是包含在信息幀內(nèi)還是在信息幀外;
C. 發(fā)送站何時將標記釋放給下一個站點。
(2) 三種標記環(huán)網(wǎng)：DCS，ESM，Prime
(3) 環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：由于采用點到點通信鏈路，被傳送的信號在每一結(jié)點再生，因此，傳送錯誤可減到最小，整個網(wǎng)的傳送距離可很長。點到點通信的環(huán)型結(jié)構(gòu)可采用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有速度高、抗干擾能力強的優(yōu)點。缺點是可靠性問題。
4.3 FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)網(wǎng)
(1) FDDI網(wǎng)的幾個性能指標
是一種高性能的光纖標記環(huán)局域網(wǎng)，運行速率為100Mbps，距離可達200公里，最多可連接1000個站點。
(2) FDDI包含了兩個光纖環(huán)，一個順時針方向傳輸，一個逆時針方向傳輸。任意一個環(huán)發(fā)生故障，另一個可做備用，如兩個環(huán)在同一點發(fā)生故障，則兩個環(huán)可合成一個單環(huán)，長度幾乎增加一倍，每個站點具有能加入兩個環(huán)或旁路站點功能的開關(guān)。
(3) FDDI定義了A和B兩類站點，A能連接到兩個環(huán)上，B只能連接到其中一個環(huán)上
(4) FDDI使用了4B/5B編碼技術(shù)，這種編碼同曼徹斯特編碼的比較失去了時鐘自同步的優(yōu)點，但大大節(jié)約了元件費用。
4.4 快速以太網(wǎng)
4.4.1 快速以太網(wǎng)類型
(1) 快速以太網(wǎng)同以太網(wǎng)的比較
高速率、低成本(其他內(nèi)容參見P58)
(2) 快速以太網(wǎng)所支持的三種類型發(fā)送接收器
兩種用于雙絞線(即100Base-T4和100Base-TX),一種用于光纖(即100Base-FX)
(3) 名詞解釋
UTP---------非屏蔽雙絞線
STP----------屏蔽雙絞線
4.4.2 快速以太網(wǎng)產(chǎn)品
(1) 快速以太網(wǎng)產(chǎn)品分為適配器和HUB
A. 適配器
結(jié)構(gòu)簡單，一邊是總線結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)傳送至主機、中繼器或HUB;另一邊接到所選的介質(zhì)。
B. HUB
a) 共享機制的中繼器
b) 交換機值的交換器
4.4.3 快速以太網(wǎng)技術(shù)
(1) 交換技術(shù)的兩種主要應(yīng)用形式是折疊式主干網(wǎng)和高速服務(wù)器聯(lián)接
(2) 為了支持將交換器的使用逐漸向下過渡，生產(chǎn)快速以太網(wǎng)的廠家開發(fā)了具有以下特點的產(chǎn)品：
A. 更多的端口數(shù);
B. 更大的緩沖;
C. 更好的地址過濾;
D. 管理工具;