计算机网络基础7

1、 第 1 页本学期第本学期第 1 1 个教案个教案 授课时间：授课时间：20042004 年年 2 2 月月 2828 日日教教 学学 内内 容容常用网络技术教教 学学 目目 的的通过本次课的学习，使学生掌握传统局域网中令牌环网、令牌总 线网的工作原理、组网方式以及帧格式，了解 X.25 网的工作原 理教教 学学 重重 点点令牌环网、令牌总线网的工 作原理、组网方式教教 学学 难难 点点令牌环网、令牌总线网的 工作原理、组网方式教教 学学 方方 法法讲授教教 学学 用用 具具粉笔参参 考考 资资 料料无教教 学学 过过 程程时间时间 分配分配内内 容容备注备注10 分40 分复习： 微型计算机的广泛使用促进了局域网的普及。当今 的网络技术精彩纷呈，常用的局域网有以太网、令牌环 网、令牌总线网等。导入： 当网络中的通信量负载较大时，采用以太网的冲突检测 方式，会有大量的时间用在了检测冲突上，而采用令牌 网技术，在高负载的情况下也可以有较好的性能。第 2 页新课：第三章 常用网络技术312 令牌环网 令牌环技术最早可追溯到 60 年代末贝尔实验室所 进行的研究，即所谓的 Newhall 环

2、路。1985 年，IBM 公 司推出了 IBM 令牌网作为其局域网络产品。令牌环标准 在 IEEE 803. 5 中定义。 令牌环网使用屏蔽双绞线或无屏蔽双绞线作为传输 介质，速率为 4Mbps 或 16Mbps。多数令牌环网采用星 型环结构，在逻辑上所有站点构成一个闭合的环路。 1令牌环工作原理 令牌环网采用沿环传递令牌的方法来实现对介质的 访问控制，只有获得令牌的站才具有发送数据帧的权利。 数据发送完毕后，再将令牌释放以供其他站使用。工作 原理概括如下： 1）当网络空闲时，只有令牌在环路上不停流动。2）当一个站想发送数据时，必须首先截获空令 牌。 3）每个站检测所经过的数据帧中的目的地址， 如果与本站地址相符，则复制该帧，然后将 该帧转发下一个站，否则仅转发该数据帧。 4）数据帧回到发送站时，发送站在检测该帧是 否已被目的站接收的同时，清除该帧，产生 一个新的令牌，并将它发送给下一个站，使 环路中有令牌继续流动。 2帧格式 802.5 的 MAC 帧分为令牌帧和数据帧两种。令牌帧 包括帧首定界符、访问控制字段、帧尾定界符；数据帧 包括帧首定界符、访问控制字段、帧控制、目的地址、 源

3、地址、数据、FCS、帧尾定界符、帧状态。 帧首定界符：指示帧的开始。第 3 页45 分访问控制：其中的 T 比特（令牌比特）为 0 时表示 令牌，为 时表示数据帧。 访问控制中的 P 和 R 比特在无优先级的环路中不起 作用，都被置为 0。在有优先级的环路中，PPP 是优先 级比特，RRR 是预约比特。只有优先级高于令牌优先级 的站才允许截获令牌，这就保证了高优先级的站有更多 的机会发送数据。 当一个站想发送数据但信道又不为空时，可以在数 据帧经过时将自己想要发送的帧的优先级定到预定比特 中，如果预约比特已经被其他站预约了更高的优先级， 就不能预约了。当一帧数据发完后，新产生的令牌就具 有了已预约的优先级。将令牌的优先级提升了的站在发 送完数据之后，还要负责将令牌的优先级将下来，这样 就使优先级较低的站也有机会发送数据。 访问控制字段的 M 比特是监控比特，由监控站以 来检测那些未被发送站取消的数据帧，若环路出现异常， 该帧未被发送站取消，于是监控站将其从环上删除，避 免数据帧在环上永远流动。 帧控制：前两个比特表示帧的类型。01 表示数据帧， 00 表示 MAC 控制帧，后 6 未表

4、示控制帧的种类，控制 帧中没有数据字段，它发送给环路上的所有站。 帧状态：在这一字段中设置了 2 个 A 比特和 2 个 C 比特。当一个站发送完数据时，将 A 和 C 都置为 0。 目的站若识别了这一帧，则将 A 置为 1，若将此帧复制 下来了，则将 C 置为 1。 帧尾定界符：在帧尾定界符中的最后一个比特为 E 比特，即差错比特。一个帧在发送时，置 E 为 0，以后 若任何一个站转发时通过 FCS 发现此帧中出现了差错， 都可以将 E 比特置为 1。 313 令牌总线网第 4 页令牌总线网按与令牌环网同样的原理进行工作，但 在物理上却是一个总线网。它遵循 IEEE 802.4 协议。 1令牌总线网工作原理 在令牌总线网中，物理总线上的站点在逻辑上被组 织成一个环。令牌在它们之间传递，一个站点想要发送 数据就必须等待令牌的到达。每个站知道它的前驱和后 继，一个站从其前驱那里获得一个令牌，并将令牌传递 给它的后继。令牌在逻辑环上的传递顺序与站的物理位 置无关。 令牌总线网的操作比较复杂，它必须解决如下问题： 环初始化；站的动态插入与删除；故障处理。 2帧格式 IEEE 802.4 的

5、MAC 帧格式包括：前同步码、帧首 定界符和帧尾定界符、帧控制、目的地址、源地址、数 据、FCS 等。 3令牌总线与 CSMA/CD 的比较 CSMA/CD 和令牌总线是总线拓扑局域网中主要采 用的媒体访问控制技术。CSMA/CD 的主要优点为协议 简单、可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议 给用户提供均等的访问权，在一定负载下，CSMA/CD 有良好的延迟特性和吞吐那里。其主要缺点是必须进行 冲突检测，而且对最小帧长度有一定限制，因而对短报 文存在带宽浪费现象。CSMA/CD 的性能随负载的增加 而迅速下降。 令牌总线网具有良好的吞吐能力，而且其吞吐量随 数据传输速率增加而增加，并随介质饱和而稳定下降。 它不许冲突检测，可以调节对介质的访问权，既可以公 平低访问，又可以提供优先级，而且可以预知数据在网 中的最大延迟，适用于实时系统，令牌总线的最大缺陷 是要进行逻辑环的维护，而且物理层规范复杂，在轻负 载情况，可能要等待许多的无用的令牌帧传递，从而减 少了对信道的利用率。第 5 页从应用情况看，采用 CSMA/CD 协议的以太网拥有 广阔的市场，而令牌网则用户适用的比较少。 32

6、 X.25 和帧中继 321 X.25 网 X.25 建议是 CCITT 提出的在公用数据网上分组式 终端和分组交换网之间的接口规范，它对推动分组交换 网的发展作出了很大的贡献。X.25 建议并不涉及网络 内部的具体实现细节，因此“X.25 网”只是指该网络与 外部数据终端设备 DTE 的接口之间遵循的是 X.25 标准， 不同厂家生产的 X.25 网可能有很大的差别。 X.25 协议包括 3 个层次。最下面的物理层接口标 准采用 X.21 建议，由于 X.21 建议基于数字信道，作 为过度，实际上使用较多的是一个类似于 RS-232 的标 准 X.21 bis 。第二层是数据链路层，其接口标准采用平 衡型链路接入规程 LAPB，它是 HDLC 的一个子集。第 三层是分组层，在这一层上 DTE 和 DCE 之间可以建立 多条逻辑信道，使一个 DTC 同时和网上其他多个 DTE 建立虚电路并进行通信。从第一层道第三层，数据传送 的单位分别是“比特” 、 “帧”和“分组” 。 X.25 中的虚电路服务有虚呼叫和永久虚电路两种形 式。前者通过呼叫才能建立虚电路，数据传输完毕后要 进行释放。后

7、者类似于专线连接，可随时发送和接收数 据，不需要建立和拆除过程。 采用虚呼叫虚电路进行工作时，整个通信过程可分 为呼叫建立、数据传送、虚电路释放 3 个阶段。 X.25网络要求进入网络的数据或控制信息必须是X.25规 定的分组。这些分组以同步方式进入X.25网络，然后又 以同样方式离开网络传到另一主机，这类终端称为X.25 终端或分组式终端。但实际上还有许多终端不具备直接 与X.25网络相连的能力。为此，CCITT 定义了关于分组 装拆第 6 页设备PAD的3个协议，以帮助非X.25终端通过PAD 进入 分组交换网。其中X.3定义了PAD的功能以及控制它工 作的一些参数，X.28定义了非X.25终端和PAD之间的接 口协议，X.29定义了PAD和分组式终端之间的数据传输 规程。第 7 页小小 结：结：本次课主要讲解了传统局域网中令牌环网、令牌总线网的工作原理、 组网方式以及帧格式以及 X.25 网的工作原理，大家要重点掌握令牌环网、 令牌总线网的工作原理、组网方式。作业：作业：1P72 页 3-3。 课后分析：课后分析：板板 书书 设设 计计第三章 常用网络技术 31 传统局域网 312 令牌环网 1 令牌环工作原理2 组网方式3 帧格式 313 令牌总线网 1令牌总线网工作原理 2帧格式 3令牌总线与 CSMA/CD 的比较 32 X.25 和帧中继 321 X.25 网

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