低层网络技术知识

录入：edatop.com 点击：

1 计算机网络分类

按分布距离的长短，计算机网络可分为：局域网(LAN)、都市网(MAN)、广域网(WAN)和Internet(Internet)。

局域网是最常见的计算机网络，分布距离最短。一方面容易管理和配置，另一方面拓扑结构规则，速度快，延迟小，网络站点往往对等地参与对整个网络的使用和监控。

都市网是一种最新的物理网络技术，覆盖范围为中规模区域。

广域网又叫长距离网，用于长距离通信。由于分布距离太远，广域网物理网络本身往往无法构成有规则的拓扑结构，同时由于速度慢、延迟大，入网站点无法参与管理，所以它包含一组复杂的分组交换设备IMP，通过通信线连接起来，构成网状结构，由IMP完成寻径等重要管理工作，入网站点只管收发数据。

Internet不是一种具体的物理网络技术，它是将不同的物理网络技术以及各种子技术统一起来的高层技术。

局域网技术由于其短小灵活、结构规整，极容易形成标准。国际电子电气工程师协会IEEE在70年代就制定了三个局域网标准：IEEE803(CSMA/CD)、IEEE804(令牌总线)、IEEE805(令牌环).

下面将逐个介绍常用的局域网技术。

2 CSMA/CD技术

以以太网为典型产品的CSMA/CD是一种总线型局域网技术。CSMA/CD(Carrier Sense Multi-Access/Collission Detection)意为载波侦听多路访问/冲突监测，是803解决信道竞争的方法。一站点要传送数据时，它首先监听信道，如果信道忙，则等待直至信道空闲再发数据。

CSMA/CD分为三种类型：1－坚持CSMA、非坚持CSMA和p－坚持CSMA。1－坚持CSMA一直侦听信道，发现空闲时，立刻发送数据。一旦发现信道空闲，其发送数据的概率为1，所以叫1－坚持CSMA。非坚持CSMA侦听到信道忙后，不再继续侦听正在发送的信息何时结束，而是等待一个随机时间，再重复CSMA。与1－坚持CSMA相比，非坚持CSMA信道利用率高，但延时较长。

p-坚持CSMA适用于分槽信道。与本文关系不大，不再赘述。

CSMA/CD的核心算法是信道竞争算法，它有多种形式。IEEE803标准对应的是1－坚持CSMA/CD。

IEEE803标准定义了在1Mbps到10Mbps各种介质上运行的1－坚持CSMA/CD的整个家族，而以太网最先是由XEROX，DEC和Intel三家公司联合制定的10Mbps基带网标准。现在一般把803的特定实现叫以太网。

1 以太网物理结构

以太网是总线型网络，标准以太网采用10Mbps粗同轴电缆构成总线。站点连入总线有两种方式。一种是将电缆剪断，中间接入T型头，T型头的另一头接站点。另一种是采用凿孔接头，在电缆上钻一精密小孔直到电缆总线，拧入接头。

2 以太网拓扑结构

1978年推出的以太网标准采用1/2英寸电缆，每段长500米。这段500米长的电缆作为总线，站点都挂在上面。以太网还可以通过一种叫中继器(repeater)的硬设备扩展。中继器基本上相当于一个信号放大器，将信号原样放大，传到另一段总线上。标准规定，任何两台主机间的中继器不得多于两个。这样，一个以太网通过中继器相连最多只能有1500米长。

应当指出，连接以太网段以延长以太网的设备不止中继器一种，网桥功能更为强大。高级的桥甚至具有自动适应网络拓扑的能力。

3 以太网地址

以太网中的信息是分组发送的，通过分组中的信宿地址识别分组是否传给某台主机。以太网的地址机制由主机接口完成。

以太网中每一主机拥有一个全球唯一的以太网地址。以太网地址是一个48比特的整数，以机器可读的方式存入主机接口中，叫作硬件地址(hardware address)或物理地址(physical address)。以太网地址管理机构(IEEE)将以太网地址(48比特的不同组合)分成若干独立的连续地址组，生产以太网接口板的厂家从中购买一组，具体生产时，再从所购的地址中逐个将唯一地址赋予接口板。

以太网地址不仅仅用于标识单个物理接口。它分三类：

唯一的物理地址

广播地址(broadcast address)

多目地址(multicast address)

广播地址(48bit全为1)用于向网中所有站点同时发送报文。多目地址是一种有限的广播地址，其对象是网络站点的一个子集。

3 令牌环技术

令牌环(Token Ring)技术产生于70年代，长期被用于广域网和局域网。IEEE805所描述的令牌环是一种局域网标准，该标准的原形来自IBM的一个实验系统。

令牌环技术与CSMA/CD技术的最直接区别是令牌环是环形结构，采用令牌技术解决信道竞争。

令牌环在物理上是由一段一段的点到点线路首尾相连而成的，并不是一条连续的环。

令牌环中环接口有三种工作方式：拷贝方式，传输方式和恢复方式。其中前两种方式是一般操作。恢复方式是一种令牌损失后的特殊操作，用于令牌恢复。

令牌环网中是用令牌来控制收发数据的。令牌是一种特殊的控制帧，一个环中只有一个令牌。令牌在网中不断环绕，站点通常在拷贝方式，一旦抓住令牌，就可进入传输方式，发送数据。

由于令牌环在中国应用得不多，故不作进一步地介绍。