第四章 MAC 子层和局域网 局域网大多采用广播传输技术。局域网大多采用广播传输技术。 广播信道广播信道（（ broadcast channelbroadcast channel ）或）或多重访问信多重访问信

道道（（ multiaccess channelmultiaccess channel ）或）或随机访问信道随机访问信道（（ random access channelrandom access channel ）中，所有站点共享）中，所有站点共享一个传输信道，任何时候只允许一个站点使用一个传输信道，任何时候只允许一个站点使用信道（向信道上发送数据）。若有两个或多个信道（向信道上发送数据）。若有两个或多个站点同时发送数据，则信号在信道上就会发生站点同时发送数据，则信号在信道上就会发生碰撞或冲突（碰撞或冲突（ collisioncollision ），导致数据发送失败。），导致数据发送失败。

解决冲突的办法就是采用一套信道分配的策略解决冲突的办法就是采用一套信道分配的策略来控制各个站点如何使用信道，即介质（信来控制各个站点如何使用信道，即介质（信道）访问（使用）控制道）访问（使用）控制 MACMAC（（ Medium Access Medium Access ControlControl ）。）。

由于网络中使用的传输介质及拓扑结构的不同，由于网络中使用的传输介质及拓扑结构的不同，使得介质访问控制的策略也不相同，因此在局使得介质访问控制的策略也不相同，因此在局域网的数据链路层底部特别设置一个介质访问域网的数据链路层底部特别设置一个介质访问控制子层来专门负责信道分配的问题。控制子层来专门负责信道分配的问题。

信道分配的策略 信道分配策略可分为两大类：信道分配策略可分为两大类：

静态分配：如传统的静态分配：如传统的 FDMFDM和和 TDMTDM ，将频带或时间，将频带或时间片固定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定片固定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定的场所，控制简单，效率高。的场所，控制简单，效率高。

动态分配：异步时分多路复用。分为两种：动态分配：异步时分多路复用。分为两种： 随机访问随机访问（（争用争用，， contentioncontention ）：只要有数据，就）：只要有数据，就

可直接发送，发生冲突后再采取措施解决冲突。可直接发送，发生冲突后再采取措施解决冲突。适用于负载轻的网络，负载重时效率低。适用于负载轻的网络，负载重时效率低。

控制访问：发送站点必须先获得发送的权利，再控制访问：发送站点必须先获得发送的权利，再发送数据，不会发生冲突。在负载重的网络中可发送数据，不会发生冲突。在负载重的网络中可获得很高的信道利用率。主要有获得很高的信道利用率。主要有轮转轮转（（ round-round-robinrobin ）和）和预约预约（（ reservationreservation ）两种方式。）两种方式。

争用协议一： ALOHA 协议 2020 世纪世纪 7070 年代，美国夏威夷大学的年代，美国夏威夷大学的 ALOHAALOHA

网通过无线广播信道将分散在各个岛屿上的远网通过无线广播信道将分散在各个岛屿上的远程终端连接到本部的主机上，是最早采用争用程终端连接到本部的主机上，是最早采用争用协议的网络。协议的网络。

有两个版本：有两个版本：纯纯 ALOHAALOHA 协议协议（（ Pure ALOHAPure ALOHA ）：时间是）：时间是

连续的，不需要时间同步。连续的，不需要时间同步。 时隙时隙 ALOHAALOHA 协议协议（（ Slotted ALOHASlotted ALOHA ）：时）：时

间是离散的，需要时间同步。间是离散的，需要时间同步。

纯 ALOHA 协议 每个站点只要有数据就可发送；通过监听信道来发现是每个站点只要有数据就可发送；通过监听信道来发现是

否发生冲突；若冲突，则等待一段随机时间，再重新发否发生冲突；若冲突，则等待一段随机时间，再重新发送。送。

研究发现，各个帧的长度相同，就可获得最大的吞吐量研究发现，各个帧的长度相同，就可获得最大的吞吐量（单位时间内能够成功发送的数据帧的平均数量）。（单位时间内能够成功发送的数据帧的平均数量）。

纯 ALOHA 信道的分析 一个争用系统一方面不断生成新的数据帧发送，两一方一个争用系统一方面不断生成新的数据帧发送，两一方

面由于冲突造成老的数据帧的重发。面由于冲突造成老的数据帧的重发。 若在一个帧时若在一个帧时 TTframeframe（（ frame timeframe time ，一个数据帧占有的时，一个数据帧占有的时

间长度）内平均有间长度）内平均有 SS 个新帧生成，再加上一些重发的老个新帧生成，再加上一些重发的老帧，该时间内实际发送的帧的平均数为帧，该时间内实际发送的帧的平均数为 GG 。显然必须满。显然必须满足足 0<0<SS<1<1 。。 当负载很小时，几乎不发生冲突，可认为当负载很小时，几乎不发生冲突，可认为 SS≈≈GG 。。 当负载增大而产生冲突时，当负载增大而产生冲突时， GG>>SS 。。 在各种负荷下，设传送成功的概率为在各种负荷下，设传送成功的概率为 PP00 ，则存在，则存在

S=GPS=GP00 的关系，这里的关系，这里 SS 即为吞吐量， 即为吞吐量， GG 为网络负载。为网络负载。 在任一帧时内生成 在任一帧时内生成 k k 帧的概率服从泊松分布（帧的概率服从泊松分布（ Poisson Poisson

distributeddistributed ）：）：

纯 ALOHA 系统中的易损时间区 在下图中可看出，在时间区在下图中可看出，在时间区 tt00 ~ ~ tt00+2+2tt 内，除阴内，除阴影帧外只要有其它数据帧开始发送，都会产生影帧外只要有其它数据帧开始发送，都会产生冲突，这个时间区（即冲突，这个时间区（即 22tt ，两个帧时）称为易，两个帧时）称为易损时间区（损时间区（ vulnerable period ）。）。

纯 ALOHA 信道的效率 生成生成 00 帧的概率帧的概率 ==GG00ee--GG/0!=/0!=ee--GG

由于两个帧时内产生的帧数平均为由于两个帧时内产生的帧数平均为 22GG ，则在易损时间，则在易损时间区内只有一个数据帧（无任何其它帧产生）的概率为：区内只有一个数据帧（无任何其它帧产生）的概率为：PP00=e=e-2-2GG

代入代入 S=GPS=GP00 可得：可得： S=GeS=Ge-2-2GG

当当 GG=0.5=0.5 时，可获得最大的吞吐量时，可获得最大的吞吐量 SSmaxmax=1/2=1/2ee≈18.4%≈18.4%

时隙 ALOHA 协议 19721972 年提出了可将纯年提出了可将纯 ALOHAALOHA 的利用率提高一倍的方的利用率提高一倍的方

法，即时隙法，即时隙 ALOHAALOHA 系统。系统。 将信道时间分为离散的时间片，每个时间片可以用来将信道时间分为离散的时间片，每个时间片可以用来

发送一个帧。一个站点有数据发送时，必须等到下个发送一个帧。一个站点有数据发送时，必须等到下个时间片的开始才能发送。时间片的开始才能发送。

这种时间的同步是通过设置一个可定时发送信号的特这种时间的同步是通过设置一个可定时发送信号的特殊站点来实现的。殊站点来实现的。

时隙时隙 ALOHAALOHA 的易损时间区是纯的易损时间区是纯 ALOHAALOHA 的一半（即的一半（即 tt ，，一个帧时），因此可得：一个帧时），因此可得： S=GeS=Ge--GG

当当 GG=1=1 时，可获得最大的吞吐量时，可获得最大的吞吐量 SSmaxmax=1/=1/ee≈36.8%≈36.8%

争用协议二： CSMA 协议 载波侦听多路访问（载波侦听多路访问（ Carrier Sense Multiple Carrier Sense Multiple

AccessAccess ）协议中，各站点不是随意发送数据帧，）协议中，各站点不是随意发送数据帧，而是先要监听一下信道，根据信道的状态来调而是先要监听一下信道，根据信道的状态来调整自己的动作，只有发现信道空闲后再可发送整自己的动作，只有发现信道空闲后再可发送数据。即“讲前先听”数据。即“讲前先听”

可大大减少冲突，获得远大于可大大减少冲突，获得远大于 1/1/ee 的利用率，的利用率，广泛应用于广泛应用于 LANLAN 中。中。

常见的四种常见的四种 CSMACSMA 协议：协议： 1-1-坚持式坚持式 CSMACSMA（（ 1-persistent1-persistent CSMACSMA ））非坚持式非坚持式 CSMACSMA（（ non-persistentnon-persistent ）） pp--坚持式坚持式 CSMACSMA（（ pp-persistent-persistent CSMACSMA ）） 带有冲突检测的带有冲突检测的 CSMACSMA（（ CSMA with CSMA with

Collision DetectionCollision Detection ））

1-坚持式 CSMA

当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若信道忙，就信道忙，就坚持坚持监听，一旦发现信道空闲，就监听，一旦发现信道空闲，就立即发送立即发送数据（发送数据的概率为数据（发送数据的概率为 11 ）。若发）。若发生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监听信道。听信道。

两种发生冲突的可能：两种发生冲突的可能： 信号传输的延迟造成的冲突。信号传输的延迟造成的冲突。对个站点在监听到信道空闲时，同时发送。对个站点在监听到信道空闲时，同时发送。

此协议的性能高于此协议的性能高于 ALOHAALOHA 协议。协议。

非坚持式 CSMA

当一个站点要发送数据时，首先监听信当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若信道忙，就随机等待一段时间后道，若信道忙，就随机等待一段时间后再开始监听信道（再开始监听信道（非坚持非坚持）；一旦发现）；一旦发现信道空闲，就立即发送数据。信道空闲，就立即发送数据。

此协议的信道利用率高于此协议的信道利用率高于 1-1- 坚持式坚持式CSMACSMA 协议。协议。

网络的延迟增大。网络的延迟增大。

p-坚持式 CSMA

用于时隙信道。当一个站点要发送数据时，首用于时隙信道。当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若信道忙则等到下个时间片再开先监听信道，若信道忙则等到下个时间片再开始监听信道；若信道空闲便以概率始监听信道；若信道空闲便以概率 pp 发送数据，发送数据，而以概率而以概率 qq=1-=1-pp推迟到下个时间片再重复上述推迟到下个时间片再重复上述过程，直到数据被发送。过程，直到数据被发送。

概率概率 pp 的目的就是试图降低的目的就是试图降低 1-1-坚持式协议中多坚持式协议中多个站点同时发送而造成冲突的概率。个站点同时发送而造成冲突的概率。

采用坚持监听是试图克服非坚持式协议中造成采用坚持监听是试图克服非坚持式协议中造成的时间延迟。的时间延迟。

pp 的选择直接关系到协议的性能。的选择直接关系到协议的性能。

各种随机访问协议的信道利用率与负载的关系图

CSMA/CD CSCS 协议的“协议的“讲前先听讲前先听”对”对 ALOHAALOHA 系统进行了有效的系统进行了有效的改进，但在发送过程中若发生冲突，仍要将剩余的无效改进，但在发送过程中若发生冲突，仍要将剩余的无效数据发送完，既浪费了时间又浪费了带宽。数据发送完，既浪费了时间又浪费了带宽。

CDCD 协议的“协议的“边讲边听边讲边听”可对”可对 CSMACSMA作进一步的改进。作进一步的改进。发送过程中，仍然监听信道，通过检测回复信号的能量发送过程中，仍然监听信道，通过检测回复信号的能量或脉冲宽度并将之与发送的信号作比较，就可判断是否或脉冲宽度并将之与发送的信号作比较，就可判断是否发生冲突。一旦发生冲突，立即取消发送，等待一随机发生冲突。一旦发生冲突，立即取消发送，等待一随机时间后再重新尝试发送。时间后再重新尝试发送。

CSMA/CDCSMA/CD 有三种状态：竞争、传输和空闲周期。有三种状态：竞争、传输和空闲周期。

CSMA/CD 协议中的竞争时间片

竞争时间片（竞争时间片（ contention slotcontention slot ）的长度为信道最大传输）的长度为信道最大传输延迟（延迟（ propagation delaypropagation delay ）的）的 22倍（即倍（即 22ττ，图中为，图中为22TTpropprop）。表示）。表示一个站点发送数据后，最多需经一个站点发送数据后，最多需经 22ττ的时的时

“ ”间才能确认是否 抓住 （“ ”间才能确认是否 抓住 （ seizedseized）了电缆。）了电缆。 例如，对于例如，对于 11公里长公里长

的同轴电缆，的同轴电缆， ττ约为约为55µµss ，则其，则其竞争时间竞争时间片为片为 22ττ ，即，即 1010µµss 。。

竞争时间片的理解 竞争时间片也叫冲突检测时间。竞争时间片也叫冲突检测时间。 使用特殊的编码用于冲突检测。使用特殊的编码用于冲突检测。 帧的最小长度？帧的最小长度？ 较大的较大的 ττ （长的信道）和短帧对冲突的影响。（长的信道）和短帧对冲突的影响。

无冲突（ collision-free ）协议 顾名思义无冲突协议就是不会产生冲突顾名思义无冲突协议就是不会产生冲突

的协议。的协议。 两种无冲突协议：两种无冲突协议：

位图（位图（ bit-mapbit-map ）协议也叫比特映像协）协议也叫比特映像协议议

二进制倒计数（二进制倒计数（ binary countdownbinary countdown ）协）协议也叫二进制地址相加协议议也叫二进制地址相加协议

位图协议 假设有假设有 NN 个站点（编号为个站点（编号为 0 ~ 0 ~ NN-1-1 ），下图中），下图中 NN=8=8 。。 将信道时间划分成一系列交替的预约周期（位图）和将信道时间划分成一系列交替的预约周期（位图）和

数据传输周期：数据传输周期： 一个预约周期由一个预约周期由 NN个个 11比特的竞争时隙组成，每个比特的竞争时隙组成，每个

时隙对应一个站点。任何一个站点有数据发送时，时隙对应一个站点。任何一个站点有数据发送时，必须在它的竞争时隙期间发送“必须在它的竞争时隙期间发送“ 1”1”进行预约。进行预约。

预约周期结束后，预约过的站点按编号顺序进行发预约周期结束后，预约过的站点按编号顺序进行发送，永不冲突。最后一站点发完数据后，开始新一送，永不冲突。最后一站点发完数据后，开始新一轮的预约周期。轮的预约周期。

位图协议的性能 低负荷时，数据发送少，基本重复预约周期。低负荷时，数据发送少，基本重复预约周期。

对于低编号的站点，平均需等待对于低编号的站点，平均需等待 NN/2/2 时隙时隙（本次预约周期）外加（本次预约周期）外加 NN 时隙（下一轮预约时隙（下一轮预约周期），共周期），共 1.51.5NN 时隙后才可发送。时隙后才可发送。

对于高编号的站点，平均只需等待对于高编号的站点，平均只需等待 NN/2/2 时隙时隙（本次预约周期）就可发送。（本次预约周期）就可发送。

因此，所有站点平均等待时间为因此，所有站点平均等待时间为 NN 个时隙。个时隙。则低负荷下的效率为则低负荷下的效率为 dd/(/(NN++dd)) ，其中，其中 dd 为一为一个数据帧的比特量。个数据帧的比特量。

高负荷时，基本上高负荷时，基本上 NN比特竞争时隙按比例平均比特竞争时隙按比例平均分配给分配给 NN 帧数据，即每帧需要一比特的额外开帧数据，即每帧需要一比特的额外开销，则效率为销，则效率为 dd/(/(dd+1)+1) 。。

位图协议的改进 小时隙轮换优先权协议：对位图协议稍小时隙轮换优先权协议：对位图协议稍

加改进，一个站点在预约后可立即发送，加改进，一个站点在预约后可立即发送，发送后紧接着又进入预约周期，由后继发送后紧接着又进入预约周期，由后继站点进行预约发送。站点进行预约发送。

改善了位图协议在低负荷下的效率，每改善了位图协议在低负荷下的效率，每个站点的平均等待时间都为个站点的平均等待时间都为 NN/2/2 个时隙。个时隙。

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1 3 1 7 1 1 1 5

二进制倒计数协议 每个站点的地址用等长的二进制数表示。每个要发送每个站点的地址用等长的二进制数表示。每个要发送

数据的站点先广播发送它们的二进制地址（按高位到数据的站点先广播发送它们的二进制地址（按高位到低位的顺序）。这些地址在信道上被按位相加（逻辑低位的顺序）。这些地址在信道上被按位相加（逻辑或）。各站点在发送或）。各站点在发送地址时监听信道，当地址时监听信道，当发现自己地址中的某发现自己地址中的某个“个“ 0”0” 在信道上变为在信道上变为““1”1” 时，即退出竞争。时，即退出竞争。最后参与竞争的地址最后参与竞争的地址最高的站点获得发送最高的站点获得发送权。发送结束后，重权。发送结束后，重新进入下一轮竞争。新进入下一轮竞争。

二进制倒计数协议的效率及改进 对共有对共有 NN 个站点的系统中，地址长度为个站点的系统中，地址长度为 lnlnNN ，每，每

个站点为获得信道所需的额外开销也就是个站点为获得信道所需的额外开销也就是 lnlnNN ，，则其协议效率应为则其协议效率应为 dd((dd+ln+lnNN)) 。。

将帧的第一个字段改为地址字段，则协议效率可将帧的第一个字段改为地址字段，则协议效率可达达 100%100% 。。

显然，各站点具有不同的优先级，地址越高，优显然，各站点具有不同的优先级，地址越高，优先级也越高。先级也越高。

为了公平，采用一种虚拟站编号并轮换优先级的为了公平，采用一种虚拟站编号并轮换优先级的改进方案，编号可变，发送完数据的站点将其地改进方案，编号可变，发送完数据的站点将其地址编号降到最低址编号降到最低 00 ，其它编号低于该站点的站点，其它编号低于该站点的站点编号都加编号都加 11 。。

有限争用（ limited-contention ）协议

争用协议在轻负荷时延迟特性好，但重争用协议在轻负荷时延迟特性好，但重负荷时信道效率低；而无冲突协议在轻负荷时信道效率低；而无冲突协议在轻负荷时延迟特性差，但重负荷时信道效负荷时延迟特性差，但重负荷时信道效率高。率高。

将争用协议和无冲突协议结合起来，在将争用协议和无冲突协议结合起来，在轻负荷时使用争用策略，而在重负荷时轻负荷时使用争用策略，而在重负荷时使用无冲突策略，即有限争用协议。使用无冲突策略，即有限争用协议。

对称（ symmetric ）式争用的分析 在对称的争用协议中，每个站点都以相同的概率在对称的争用协议中，每个站点都以相同的概率 pp竟竟

争使用信道，假设共有争使用信道，假设共有 kk 个站点参与信道竟争，则在个站点参与信道竟争，则在一竞争时隙内一个站点获取信道的成功概率为一竞争时隙内一个站点获取信道的成功概率为 kpkp(1-(1-pp))kk--

11 ，通过对，通过对 pp 的微分可得最优值的微分可得最优值 pp=1/=1/kk ，即，即PrPr[[ 最优最优 pp 的成功率的成功率 ]]=[(=[(kk-1)/-1)/kk]]kk-1-1

当当 kk 增大时，竞争成功概率增大时，竞争成功概率 PrPr急剧下降，当急剧下降，当 kk=5=5 时接时接近其极限近其极限 1/1/ee 。。

非对称（ asymmetric ）争用方式 只要减少参与竞争的站点数，就可增加只要减少参与竞争的站点数，就可增加

每一竞争时隙内站点获取信道的概率。每一竞争时隙内站点获取信道的概率。 有限争用协议的指导思想：根据网络的有限争用协议的指导思想：根据网络的

负荷情况，对所有的站点进行动态分组负荷情况，对所有的站点进行动态分组（负荷轻时，每组中的站点数多一些；（负荷轻时，每组中的站点数多一些；负荷重时，站点数就少一点），每个竞负荷重时，站点数就少一点），每个竞争时隙内只允许某个组中的站点进行竞争时隙内只允许某个组中的站点进行竞争。争。

自适应步进树协议 自适应步进树（自适应步进树（ adaptive tree walkadaptive tree walk ）协议是有）协议是有限争用协议的一个典型例子。限争用协议的一个典型例子。

把所有站点看作是一棵二叉树的树叶，树中的把所有站点看作是一棵二叉树的树叶，树中的其它节点作为不同的组别。自顶开始采用深度其它节点作为不同的组别。自顶开始采用深度优先搜索方式，将竞争时隙顺序地分配给不同优先搜索方式，将竞争时隙顺序地分配给不同的组别。若发生冲突，则对其左子树和右子树的组别。若发生冲突，则对其左子树和右子树继续搜索，直到没有站点发送或某个站点竞争继续搜索，直到没有站点发送或某个站点竞争获得成功。获得成功。

自适应步进树协议示例 站点站点 CC、、 DD和和 GG 有数据发送：有数据发送：

①① 时隙时隙 00 ：组：组 11 中碰撞，移到组中碰撞，移到组 22 。。②② 时隙时隙 11 ：组：组 22 中碰撞，移到组中碰撞，移到组 44 。。③③ 时隙时隙 22 ：组：组 44 中无站点发送，移到组中无站点发送，移到组 55 。。④④ 时隙时隙 33 ：组：组 55 中碰撞，移到中碰撞，移到 CC 。。⑤⑤ 时隙时隙 44 ： ： CC竞争成功竞争成功，移到，移到 DD 。。⑥⑥ 时隙时隙 55 ： ： DD 竞争成功竞争成功，移到组，移到组 33 。。⑦⑦ 时隙时隙 66 ：组：组 33 中无冲突，中无冲突， GG 竞争成功竞争成功。。

0 层

1 层

2 层

自适应步进树协议的改进 负荷越重，初次搜索的层次就应该越低。假设通负荷越重，初次搜索的层次就应该越低。假设通

过实时监视网络流量可较准确地估算出有过实时监视网络流量可较准确地估算出有 qq 个站个站点准备发送数据，则可推算出应从第点准备发送数据，则可推算出应从第 loglog22qq 层开层开始搜索。始搜索。

其它的优化。考虑站点其它的优化。考虑站点 GG和和 HH 要发送数据：要发送数据：常规需常规需 77 个时隙：个时隙： 11、、 22、、 33、、 66、、 77、、 GG、、

HH 。。 采用采用 loglog22qq 层开始搜索需层开始搜索需 66 个时隙：个时隙：

22、、 33、、 66、、 77、、 GG、、 HH 。。更优化方法只需更优化方法只需 44 个时隙：个时隙： 22、、 66、、 GG、、 HH 。。

IEEE 802标准与局域网 IEEEIEEE于于 19801980年年 22 月成立了一个局域网标准化委员会，叫作月成立了一个局域网标准化委员会，叫作 802802委员会，专门从事局域网标准的制定，其制定的一系列标准称作委员会，专门从事局域网标准的制定，其制定的一系列标准称作IEEE 802IEEE 802 标准。标准。

IEEE 802IEEE 802 标准被标准被 ANSIANSI 接收为美国国家标准化，于接收为美国国家标准化，于 19841984年年 33 月被月被ISOISO 采纳作为局域网的国际标准，称为采纳作为局域网的国际标准，称为 ISO 8802ISO 8802 标准。标准。

从从 OSIOSI 参考模型的角度来看，参考模型的角度来看， IEEE 802IEEE 802 标准主要涉及物理层和标准主要涉及物理层和数据链路层及网络层的一部分，其中数据链路层被分为介质访问数据链路层及网络层的一部分，其中数据链路层被分为介质访问控制（控制（ MACMAC ）子层和逻辑链路控制（）子层和逻辑链路控制（ LLCLLC，， Logical Link Logical Link ControlControl ）子层。）子层。 物理层和介质访问控制子层：局域网可采用多种传输介质和物理层和介质访问控制子层：局域网可采用多种传输介质和

拓扑结构，相应就需有多种不同的介质访问控制方式。拓扑结构，相应就需有多种不同的介质访问控制方式。 逻辑链路控制子层：完成通常意义下的数据链路层的功能，逻辑链路控制子层：完成通常意义下的数据链路层的功能，

使网络的上层可完全独立于各种不同的物理底层。使网络的上层可完全独立于各种不同的物理底层。 网际（网际（ networknetwork ）层：由于局域网基本使用广播信道，各节点）层：由于局域网基本使用广播信道，各节点之间无需路有选择。但当涉及多个局域网互连时，就必须设之间无需路有选择。但当涉及多个局域网互连时，就必须设置一网际层来实现路由选择的问题，相当于网络层的一个子置一网际层来实现路由选择的问题，相当于网络层的一个子层。层。

OSI参考模型和 802工程模型的关系

Network Layer

Data Link Layer

Physical Layer

Network

LLCMAC

Physical

OSI 参考模型 802 工程模型

IEEE 802标准系列 IEEE 802.1AIEEE 802.1A ：概述及网络体系结构：概述及网络体系结构 IEEE 802.1BIEEE 802.1B ：寻址、网络管理和网际互联：寻址、网络管理和网际互联 IEEE 802.2IEEE 802.2 ：逻辑链路控制协议：逻辑链路控制协议 IEEE 802.3IEEE 802.3：： CSMA/CDCSMA/CD 介质访问控制方法和物理层技术规范（以太介质访问控制方法和物理层技术规范（以太

网）网） IEEE 802.4IEEE 802.4 ：令牌总线介质访问控制方法和物理层技术规范：令牌总线介质访问控制方法和物理层技术规范 IEEE 802.5IEEE 802.5 ：令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范：令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范 IEEE 802.6IEEE 802.6：： DQDBDQDB 介质访问控制方法和物理层技术规范（介质访问控制方法和物理层技术规范（ MANMAN ）） IEEE 802.7IEEE 802.7 ：宽带：宽带 LANLAN （时分剑桥环网）（时分剑桥环网） IEEE 802.8IEEE 802.8 ：光纤局域网 （：光纤局域网 （ FDDIFDDI ）） IEEE 802.9IEEE 802.9 ：综合话音数据局域网（：综合话音数据局域网（ ISDNISDN ）） IEEE 802.10IEEE 802.10 ：可互操作的局域网的安全机制（：可互操作的局域网的安全机制（ Virtual LANVirtual LAN ）） IEEE 802.11IEEE 802.11：： CSMA/CACSMA/CA（（ WLANWLAN ）） IEEE 802.12IEEE 802.12 ：优先级请求访问局域网（：优先级请求访问局域网（ 100V100VoiceoiceGGraderade-AnyLAN-AnyLAN ）） IEEE 802.14IEEE 802.14 ：有线电视网上的数据传输：有线电视网上的数据传输 IEEE 802.15IEEE 802.15：： WPANWPAN（（ Wireless Personal Area NetworksWireless Personal Area Networks ）） IEEE 802.16IEEE 802.16：： Broadband wirelessBroadband wireless（（ Wireless MANWireless MAN ）） IEEE 802.17IEEE 802.17 ：坚固型分组环（：坚固型分组环（ RPRRPR，， Resilient Packet RingResilient Packet Ring ）） IEEE 802.18IEEE 802.18：： Radio Regulatory TAGRadio Regulatory TAG（（ Technical Advisory GroupTechnical Advisory Group ）） IEEE 802.19IEEE 802.19：： Coexistence Technical Advisory Group Coexistence Technical Advisory Group

IEEE 802标准系列图示

802.3 MAC

802.3 物理层

802.4 MAC

802.4 物理层

802.5 MAC

802.5 物理层

802.6 MAC

802.6 物理层

802.2 LLC

802.

1A 概述

及体

系结

构80

2.1B

寻址、管理

802.1B 网际互联

从以太网到 IEEE 802.3 19761976 年，年， XeroxXerox公司建成世界上第一个公司建成世界上第一个

CSMA/CDCSMA/CD 局域网（局域网（ 2.94Mbps2.94Mbps ），在一公里长），在一公里长的粗同轴电缆上连接了的粗同轴电缆上连接了 100100 多个个人工作站，此多个个人工作站，此系统被称作以太网（系统被称作以太网（ ethernetethernet ）。）。

以太网的成功促使以太网的成功促使 XeroxXerox、、 DECDEC和和 IntelIntel 联合开联合开发该产品，并制定了一个发该产品，并制定了一个 10Mbps10Mbps 的以太网标准。的以太网标准。IEEE 802.3IEEE 802.3 标准正是建立在此标准之上。标准正是建立在此标准之上。

IEEE 802.3IEEE 802.3 和以太网的区别：和以太网的区别： IEEE 802.3IEEE 802.3 描述了运行在各种介质上的从描述了运行在各种介质上的从

1Mbps~10Mbps1Mbps~10Mbps 的整个的整个 1-1-坚持式坚持式 CSMA/CDCSMA/CD系统的家族。系统的家族。

两者帧的头部字段定义也有所不同。两者帧的头部字段定义也有所不同。 以太网 以太网 ==？？ CSMA/CD =CSMA/CD =？？ IEEE 802.3IEEE 802.3

IEEE 802.3标准的协议 IEEE 802.3IEEE 802.3 标准采用标准采用 1-1-坚持式坚持式 CSMA/CDCSMA/CD 协议：协议：

当站点有数据发送时，先监听信道，若信道当站点有数据发送时，先监听信道，若信道忙就重复监听直到信道空闲，一旦信道空闲忙就重复监听直到信道空闲，一旦信道空闲就立即发送数据。就立即发送数据。

在发送数据时仍继续监听信道，若发生冲突在发送数据时仍继续监听信道，若发生冲突就终止数据发送（实际上会再发送就终止数据发送（实际上会再发送 44到到 66 个个字节的干扰串（字节的干扰串（ jamjam ），以便加强冲突，使），以便加强冲突，使所有站点都能尽早发现冲突，退出数据发送，所有站点都能尽早发现冲突，退出数据发送，这叫作冲突强化措施（这叫作冲突强化措施（ collision consensus collision consensus enforcementenforcement ）），等待一随机时间后，再重）），等待一随机时间后，再重新尝试发送。新尝试发送。

IEEE 802.3 的体系结构 AUIAUI（（ Attachment Unit InterfaceAttachment Unit Interface ）） PLSPLS（（ Physical Layer SignalingPhysical Layer Signaling ）） PMAPMA（（ PhysicalPhysical Medium AttachmenMedium Attachmen

tt ）） MAUMAU（（ Medium Attachement UnitMedium Attachement Unit ）） MDIMDI（（ Media Dependent InterfaceMedia Dependent Interface ））

PMA

Medium

PLS

MAC

LLC

Network

AUI 电缆AUI 连接器

MDI

DTE

AUI

MAU

IEEE 802.3 的四种介质规范 按历史的发展顺序依次为：按历史的发展顺序依次为：

10Base510Base5 （粗缆以太网）（粗缆以太网） 10Base210Base2 （细缆以太网）（细缆以太网） 10Base-T10Base-T （双绞线以太网）（双绞线以太网） 10Base-F10Base-F （光纤以太网）（光纤以太网）

含义：含义： ““10”10” ：速率为：速率为 10 Mbps10 Mbps ““BaseBase”” ：基带信号传输：基带信号传输 ““55”” ：单段的最大长度为：单段的最大长度为 55个个 100100米米 ““2”2” ：单段的最大长度为：单段的最大长度为 22个个 100100米，实际为米，实际为 600600英尺，约英尺，约 182.88182.88米米

““T”T”：： Twisted pairTwisted pair ，使用双绞线介质，使用双绞线介质 ““F”F”：： Fiber opticsFiber optics 使用光纤介质使用光纤介质

10Base5和 10Base2

所有站点都连接共享一条同轴电缆总线。所有站点都连接共享一条同轴电缆总线。 10Base510Base5 使用粗缆收发器（吸血蝙蝠抽头）连接介质，使用粗缆收发器（吸血蝙蝠抽头）连接介质，

通过收发器电缆（通过收发器电缆（ AUIAUI 电缆）将粗缆收发器和网卡相电缆）将粗缆收发器和网卡相连。收发器电缆采用连。收发器电缆采用 STPSTP （发送数据一对，接收数据（发送数据一对，接收数据一对，碰撞信号传输一对，一对，碰撞信号传输一对， +15+15电源和地一对，外加电源和地一对，外加一根屏蔽的保护地），最大长度不能超过一根屏蔽的保护地），最大长度不能超过 5050米。米。

10Base210Base2 使用使用 TT型头及型头及 BNCBNC 连接器来连接介质和网卡。连接器来连接介质和网卡。其收发器不再单独在外，直接集成在网卡上。其收发器不再单独在外，直接集成在网卡上。

10Base510Base5和和 10Base210Base2 都遵循都遵循 5-4-35-4-3规则：可有规则：可有 55 个网段，个网段，用用 44 个中继器，但只有个中继器，但只有 33 个网段可接计算机。个网段可接计算机。

组网方式组网方式 介质介质 直径直径(mm)(mm)

阻抗阻抗(())

速率速率(Mbps(Mbps

))

单段最大单段最大长度长度 (m)(m)

每段最大每段最大节点数节点数

节点间距节点间距最小值最小值

(m)(m)

最大最大段数段数

最长距最长距离离

10Base510Base5 粗同轴电缆粗同轴电缆 1010 5050 1010 500500 100100 2.52.5 55 2.5km2.5km

10Base210Base2 细同轴电缆细同轴电缆 55 5050 1010 200200 3030 0.50.5 55 925m925m

各种组网技术的连接

10Base-T和 10Base-F 10Base-T10Base-T ：：

所有站点都通过独立的双绞线连接到一个中央集线器所有站点都通过独立的双绞线连接到一个中央集线器（（ HUBHUB ）的各个接口上。集线器内部电路将所有的）的各个接口上。集线器内部电路将所有的接口都连接在一起，构成共享信道。接口都连接在一起，构成共享信道。

双绞线的连接使用标准的双绞线的连接使用标准的 RJ45RJ45 连接器，最大长度不连接器，最大长度不超过超过 100100米。双绞线中只使用其中的两对，米。双绞线中只使用其中的两对， 11对用于对用于数据发送（数据发送（ 11和和 22脚分别为脚分别为 TxD+TxD+和和 TxD-TxD- ），另），另 11对用于数据接收（对用于数据接收（ 33和和 66脚分别为脚分别为 RxD+RxD+和和 RxD-RxD- ） 。） 。

HUBHUB 可以用各种线缆进行级联，以便实现更长距离可以用各种线缆进行级联，以便实现更长距离的连接。的连接。

10Base-T10Base-T 为星型拓扑结构，符合结构化设计，是以太为星型拓扑结构，符合结构化设计，是以太网中最常用的组网技术。网中最常用的组网技术。

10Base-F10Base-F 使用光纤作为传输介质，具有极好的抗干扰能使用光纤作为传输介质，具有极好的抗干扰能力，距离可达力，距离可达 22公里，适用于室外楼宇之间的连接。公里，适用于室外楼宇之间的连接。

曼彻斯特编码 曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（ Manchester encodingManchester encoding ）和差分曼彻斯特编码）和差分曼彻斯特编码（（ differential Manchester encodingdifferential Manchester encoding ）都为自同步归零码。曼彻）都为自同步归零码。曼彻斯特编码属绝对相位编码，而差分曼彻斯特编码属相对相位编斯特编码属绝对相位编码，而差分曼彻斯特编码属相对相位编码。码。

所有的所有的 802.3802.3 系统都采用曼彻斯特编码，实现比较系统都采用曼彻斯特编码，实现比较简单简单。其信。其信号的高电平为号的高电平为 +0.85V+0.85V ，低电平为，低电平为 -0.85V-0.85V 。。

由于在每个由于在每个 1/21/2 位周期处都会发生跳变，不仅可提供用于同步位周期处都会发生跳变，不仅可提供用于同步的时钟信号（但编码效率降低），也为信道侦听提供了可能。的时钟信号（但编码效率降低），也为信道侦听提供了可能。

802.3MAC 帧的结构 前导码：前导码： 77 个字节（个字节（ 1010101010101010 ），用于收发双方的时钟），用于收发双方的时钟

同步。同步。 帧起始定界符：帧起始定界符： 11 个字节（个字节（ 1010101110101011 ），标志帧的开始。），标志帧的开始。 目的地址和源地址：可为目的地址和源地址：可为 22或或 66 个字节，但个字节，但 10Mbps10Mbps 的的基带系统只用基带系统只用 66字节地址。目的地址可分为：字节地址。目的地址可分为： 单地址：最高比特位为“单地址：最高比特位为“ 0”0” ，用于单播（，用于单播（ unicastunicast ）。）。 组地址：最高比特位为“组地址：最高比特位为“ 1”1” ，用于组播（，用于组播（ multicasmulticas

tt ）。）。 广播地址：全“广播地址：全“ 1”1” ，用于广播（，用于广播（ broadcastbroadcast ）。）。

通过次高位的不同来区分全局地址和局部地址：通过次高位的不同来区分全局地址和局部地址： 局部地址：次高位为“局部地址：次高位为“ 1”1” ，由网络管理员指定，只，由网络管理员指定，只

用于本网中。用于本网中。 全局地址：次高位为“全局地址：次高位为“ 0”0” ，由，由 IEEEIEEE 统一分配，保证统一分配，保证

在世界上的唯一性。共有在世界上的唯一性。共有 2248-248-2≈7≈710101313个。个。

802.3 MAC 帧的结构（续）

长度字段：长度字段： 22个字节（个字节（ 0~15000~1500），用于指明数据域的），用于指明数据域的字节数。字节数。

数据域：数据域： 0~15000~1500 个字节，用于存放被传输的数据个字节，用于存放被传输的数据（（ LLC PDULLC PDU ）。）。

填充域：填充域： 0~460~46 个字节，个字节， 802.3802.3规定有效帧从目的地址到规定有效帧从目的地址到校验和字段的最短长度为校验和字段的最短长度为 6464字节（固定部分为字节（固定部分为 1818字字节） ，当数据域长度小于节） ，当数据域长度小于 4646 个字节时，就使用本字段个字节时，就使用本字段的填充来满足最短帧的要求。的填充来满足最短帧的要求。

校验和：校验和： 44 个字节，使用个字节，使用 3232位位 CRCCRC校校验，验， GG(x)=(x)=xx3232++xx2626++xx2323++xx2222++xx1616++xx1212++xx1111++xx1010++xx88++xx55++xx44++xx22++xx+1+1

802.3 MAC 最短帧的限制 对最短帧的限制主要有两个原因：对最短帧的限制主要有两个原因：

区分出有效帧和碎片帧（由于冲突而中断发送的残缺帧，区分出有效帧和碎片帧（由于冲突而中断发送的残缺帧，长度短）。长度短）。

更为重要的原因是短帧可能会造成冲突检测失败。更为重要的原因是短帧可能会造成冲突检测失败。 竞争时间片竞争时间片 22ττ==2(2(总的总的 DTEDTE延迟延迟 ++总的总的 RepeaterRepeater延迟延迟 ++总总的的 MAUMAU延迟延迟 ++ 传输延迟传输延迟 )) ，决定了半双工，决定了半双工 CSMA/CDCSMA/CD 系系统（共享信道）中的最大冲突域（统（共享信道）中的最大冲突域（ ccollision domainollision domain ）直径。）直径。

802.3 MAC 最短帧的限制（续） 802.3802.3基带系统在基带系统在 2.52.5公里长（包含公里长（包含 44 个中继器）的信道个中继器）的信道

上的上的 22ττ为为 51.251.2µµss 。。 对于对于 10Mbps10Mbps 的速率来说，的速率来说，

帧长帧长 =51.2=51.2µµss10Mbps=10Mbps=512 bit512 bit==64 Byte64 Byte 随着网络速度的提高，相应地必须增大最短帧的长度或随着网络速度的提高，相应地必须增大最短帧的长度或缩小电缆的最大长度：缩小电缆的最大长度： 对于对于 100Mbps100Mbps：： 512512 位时间（位时间（ bit-timebit-time ）的）的 22ττ为为

5.125.12µµss ，则网络跨度（，则网络跨度（ spanspan ）约为）约为 205205米（基于双米（基于双绞线，包含绞线，包含 22个个 IIII 类中继器）。类中继器）。

对于对于 1000Mbps1000Mbps：： 512512 位时间的位时间的 22ττ为为 00.512.512µµss ，则网，则网络跨度为络跨度为 2020米？米？

实际的千兆以太网通过一种载波扩展的机制延长一个实际的千兆以太网通过一种载波扩展的机制延长一个帧信号在半双工系统上的活动时间（在帧后使用扩展帧信号在半双工系统上的活动时间（在帧后使用扩展位让帧信号最少在系统上停留位让帧信号最少在系统上停留 512512 个字节，即个字节，即 40964096位时间位时间），因此其竞争时间片为），因此其竞争时间片为 4.0964.096µµss ，相应的网，相应的网络直径达到络直径达到 200200米（使用一个中继器）。但大大地降米（使用一个中继器）。但大大地降低了信道的效率。低了信道的效率。

二进制指数退避算法 冲突发生后随机等待时间的产生遵循二进制指冲突发生后随机等待时间的产生遵循二进制指

数退避算法（数退避算法（ binary exponentiation backoff binary exponentiation backoff algorithmalgorithm ），它可以将等待的时间动态地与试），它可以将等待的时间动态地与试图发送的站点数相匹配，具体为：图发送的站点数相匹配，具体为：以竞争时隙（以竞争时隙（ 22ττ ）作为基本的等待时间单）作为基本的等待时间单

位，在位，在 ii次冲突后，等待的时隙数为次冲突后，等待的时隙数为 00到到 22ii--11 中的随机之一。中的随机之一。

达到达到 1010次冲突后，随机等待的最大时隙数次冲突后，随机等待的最大时隙数就被固定在就被固定在 10231023（（ 221010-1-1 ）。）。

1616次冲突后，宣布发送失败，进一步的恢复次冲突后，宣布发送失败，进一步的恢复留待高层进行。留待高层进行。

回答以太网（ acknowledging ethernet ） 以太网采用正向应答方式。收到正确帧就返回以太网采用正向应答方式。收到正确帧就返回

一个肯定确认；收到错误帧，不作确认。一个肯定确认；收到错误帧，不作确认。 各种类型的帧（包括数据帧、确认帧等）都要各种类型的帧（包括数据帧、确认帧等）都要参加发送竞争，这种网络称为原型网。参加发送竞争，这种网络称为原型网。

确认帧（短帧）发生冲突会大大降低网络效率。确认帧（短帧）发生冲突会大大降低网络效率。 为了使确认帧能快速正确地发送，在每次数据为了使确认帧能快速正确地发送，在每次数据

帧发送成功后，将第一个竞争时隙（基本等待帧发送成功后，将第一个竞争时隙（基本等待时间，时间， BWTBWT，， Basic Wait TimeBasic Wait Time ）留给目的站）留给目的站点，用作确认帧无冲突传输，这种方式叫作回点，用作确认帧无冲突传输，这种方式叫作回答以太网。答以太网。

802.3 MAC 子层的功能 802.3 MAC802.3 MAC 子层除了要完成介质访问管理（包括介质子层除了要完成介质访问管理（包括介质

分配和冲突解决）的功能外，另外还要实现对数据的分配和冲突解决）的功能外，另外还要实现对数据的封装与解封，包括组帧、寻址和错误检测。封装与解封，包括组帧、寻址和错误检测。

发送数据封装 接收数据解封

发送介质 访问管理

发送数据编码 接收数据解码

接收介质 访问管理

LLC 子层

MAC 子层

物理层

两个 100Mbps以太网的标准 100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN ，需求优先级访问方法（，需求优先级访问方法（ Demand Demand

Priority Access MethodPriority Access Method ）：）： 综合采用了以太网和令牌环网的技术，最早由综合采用了以太网和令牌环网的技术，最早由 HPHP和和

AT&TAT&T公司开发，后成为公司开发，后成为 IEEE 802.12IEEE 802.12标准。标准。 摆脱了标准以太网简单、低效的访问控制方式摆脱了标准以太网简单、低效的访问控制方式（（ CSMA/CDCSMA/CD ），性能大为提高，但不兼容传统的以），性能大为提高，但不兼容传统的以太网。太网。

100Base-T100Base-T ，即，即快速以太网快速以太网（（ fast ethernetfast ethernet ）。由大多数）。由大多数公司等组成的快速以太网联盟（公司等组成的快速以太网联盟（ FEAFEA ）倡导，于）倡导，于 19951995年年 55月正式以月正式以 IEEE 802.3uIEEE 802.3u 的规范推出，是的规范推出，是 802.3802.3 的扩展。的扩展。快速以太网只是简单地将位时缩小到快速以太网只是简单地将位时缩小到 10Mbps10Mbps以太网的以太网的1/101/10 （从（从 100ns100ns到到 10ns10ns ），而以太网的其它重要方面），而以太网的其它重要方面（包括帧格式及（包括帧格式及 MACMAC 机制）都保持不变。采用机制）都保持不变。采用 10Base-10Base-TT 的星型结构。 的星型结构。 100Base-T100Base-T有有 33 种介质规范：种介质规范：

100Base-TX100Base-TX 100Base-FX100Base-FX 100Base-T4100Base-T4

后来又补充了后来又补充了 100Base-T2100Base-T2的的 IEEE 802.3yIEEE 802.3y规范。规范。

100Base-TX和 100Base-FX 100Base-TX100Base-TX和和 100Base-FX100Base-FX都遵循一套共同的信都遵循一套共同的信

号规范（来自于号规范（来自于 FDDIFDDI的的 ANSIANSI标准），以标准），以125MBd125MBd 的码元速率传输的码元速率传输 4B/5B4B/5B编码，因此将它编码，因此将它们称为们称为 100Base-X100Base-X 。。

100Base-TX 100Base-TX ：使用：使用 22对对 55类类 UTPUTP或或 22对对 11类类STPSTP ，一对发送，一对接收。最大网段长度为，一对发送，一对接收。最大网段长度为 100100米，使用与米，使用与 10Base-T10Base-T 相同的相同的 RJ-45RJ-45 连接器，完全连接器，完全兼容兼容 10Base-T10Base-T 。是。是 100Base-T100Base-T 中应用最广泛的标中应用最广泛的标准。准。

100Base-FX100Base-FX ：使用两条多模光纤（：使用两条多模光纤（ MMFMMF ），一），一条发送，一条接收。在半双工模式下由于受到循条发送，一条接收。在半双工模式下由于受到循环计时的限制，距离最长为环计时的限制，距离最长为 412412米。在全双工模米。在全双工模式下，距离可达式下，距离可达 22公里；若使用单模光纤（公里；若使用单模光纤（ SMSMFF ），则距离可达），则距离可达 2020公里以上。可使用公里以上。可使用 SCSC或或 STST或或 MIC-MMIC-M 连接器，其中连接器，其中 SCSC 最为常用。最为常用。 100Base-100Base-FXFX 多用于室外连接。多用于室外连接。

100Base-T4和 100Base-T2

100Base-T4100Base-T4 ：使用：使用 44对对 33 类或更好的类或更好的 UTPUTP（（ 22对单向，对单向， 22对双向），其中对双向），其中 33对用于数据传输对用于数据传输（每一对线上的码元率为（每一对线上的码元率为 25MBd25MBd ，采用，采用 8B6T8B6T编码），编码）， 11对用于冲突检测。使用对用于冲突检测。使用 RJ-45RJ-45 连接器，连接器，最大网段长度为最大网段长度为 100100米，不支持全双工模式。没米，不支持全双工模式。没有普及。有普及。

100Base-T2100Base-T2 ：属于：属于 19971997年年 33月公布的月公布的 IEEE IEEE 802.3y802.3y标准。使用标准。使用 22对语音级对语音级 33 类或更好的类或更好的UTPUTP （双向），与（双向），与 44对电缆中另对电缆中另 22对上的其它对上的其它服务共存。采用特殊的服务共存。采用特殊的 PAM 5PAM 555编码，在每对编码，在每对线上以线上以 25MBd25MBd 的转换率实现所谓的双双工的转换率实现所谓的双双工（（ dual duplexdual duplex ）操作。使用）操作。使用 RJ-45RJ-45 连接器，最连接器，最大网段长度为大网段长度为 100100米。网络市场几乎没有相关产米。网络市场几乎没有相关产品。品。

交换式（ switched ）以太网 网络交换机（网络交换机（ switchswitch ）源自于多端口网桥（）源自于多端口网桥（ bridgebridge ），），

采用存储采用存储 -- 转发方式在各端口之间进行数据包（转发方式在各端口之间进行数据包（ 802.3 802.3 MACMAC 帧）的交换，遵循帧）的交换，遵循 IEEE 802.1DIEEE 802.1D规范。规范。

交换机的每个端口都为一个独立的冲突域。不仅可将不交换机的每个端口都为一个独立的冲突域。不仅可将不同运行速度的网段连接起来实现增大网络距离的目的，同运行速度的网段连接起来实现增大网络距离的目的，而且由于可同时提供多条数据传输路径（非共享），从而且由于可同时提供多条数据传输路径（非共享），从而使网络的整体吞吐量大为提高。而使网络的整体吞吐量大为提高。

交换机内维护着一张交换机内维护着一张地址表地址表，将各端口同与之相连的节，将各端口同与之相连的节点（点（ MACMAC ）地址关联起来。它是数据帧转发的依据。）地址关联起来。它是数据帧转发的依据。

端口 1 端口 2 端口4

端口3

节点 A 节点 B 节点 C 节点 D

Switch 地址查询表地址查询表地址地址 端口端口

AA 11

BB 22

CC 33

DD 44

交换式以太网的三种转发技术 存储转发式：完全接收存储了一个帧后，再进行转发。存储转发式：完全接收存储了一个帧后，再进行转发。延时大。延时大。

切入式：只接收到帧头中的目的地址后，就可据此进切入式：只接收到帧头中的目的地址后，就可据此进行转发。大大降低了延时，但可能会转发坏帧。行转发。大大降低了延时，但可能会转发坏帧。

改进的切入式：接收完帧的头改进的切入式：接收完帧的头 6464 个字节（基本可检测个字节（基本可检测出是否坏帧）后再进行转发。在交换延迟和错误校验出是否坏帧）后再进行转发。在交换延迟和错误校验之间取得较好折衷。之间取得较好折衷。

存储转发式 的转发点

改进型切入式 的转发点

切入式 的转发点

全双工（ full-duplex ）以太网 常规的以太网是一种共享介质访问的网络，只能进行半常规的以太网是一种共享介质访问的网络，只能进行半双工传输。双工传输。

全双工传输的两个条件：全双工传输的两个条件： 10Base-T10Base-T 的收发分别在两条不同的双绞线上进行。的收发分别在两条不同的双绞线上进行。 交换式以太网意味着信道不再是由多个用户共享了。交换式以太网意味着信道不再是由多个用户共享了。

全双工模式及相应流控制机制（全双工模式及相应流控制机制（ MAC controlMAC control和和 PAUSPAUSEE ）属于）属于 IEEE 802.3xIEEE 802.3x标准。标准。

全双工模式优点：全双工模式优点： 可使性能提高一倍。可使性能提高一倍。 网段长度不再受共享信道半双工以太网计时要求的限网段长度不再受共享信道半双工以太网计时要求的限

制（不需制（不需 CSMA/CDCSMA/CD 协议），只受介质系统本身传输协议），只受介质系统本身传输信号能力的限制。信号能力的限制。

自动协商（ auto negotiation ） 自动协商（自适应，自动协商（自适应， NWayNWay ）通过网络设备之）通过网络设备之

间交换各自的功能信息，从而实现设备的自动间交换各自的功能信息，从而实现设备的自动配置（如自动的速度匹配和全双工配置（如自动的速度匹配和全双工 //半双工的半双工的模式匹配），达到链路最好的操作模式。模式匹配），达到链路最好的操作模式。

自动协商功能在自动协商功能在 IEEE 802.3uIEEE 802.3u 中作了定义。中作了定义。 自动协商协议是利用快速链路脉冲（自动协商协议是利用快速链路脉冲（ FLPFLP ）信）信

号在链路两端的站点连接之初的传输和检测来号在链路两端的站点连接之初的传输和检测来实施的。实施的。

自动协商的优先级为：自动协商的优先级为：100Base-T2100Base-T2 全双工 全双工 > 100Base-TX> 100Base-TX全双工 全双工 > > 100Base-T2100Base-T2 > 100Base-T4> 100Base-T4 > 100Base-TX> 100Base-TX > > 10Base-T10Base-T全双工 全双工 > 10Base-T> 10Base-T

千兆以太网（ Gigabit Ethernet ） 19981998年年 66月千兆以太网的标准月千兆以太网的标准 IEEE 802.3zIEEE 802.3z正式正式

发布，它是以发布，它是以 1000Base-X1000Base-X 的标识加以描述的。的标识加以描述的。将位时减小到快速以太网的将位时减小到快速以太网的 1/101/10 ，保持与，保持与100Base-T100Base-T和和 10Base-T10Base-T 的兼容，仅为了使其在半的兼容，仅为了使其在半双工模式下的网络直径能达到可以接受的双工模式下的网络直径能达到可以接受的 200200米，米，而对而对 CSMA/CDCSMA/CD作了一些改动（载波扩展）。采作了一些改动（载波扩展）。采用用 8B/10B8B/10B光纤信号编码系统以光纤信号编码系统以 1.25GBd1.25GBd 的波特的波特率发送信号。千兆以太网主要工作在全双工模式率发送信号。千兆以太网主要工作在全双工模式下，有三种物理层规范：下，有三种物理层规范：1000Base-LX1000Base-LX 1000Base-SX1000Base-SX 1000Base-CX1000Base-CX

19991999年年 66月正式批准月正式批准 IEEE 802.3abIEEE 802.3ab标准，即标准，即1000Base-T1000Base-T 。。

还有一种非还有一种非 IEEEIEEE标准的多厂商（标准的多厂商（ multivendomultivendorr ））的光纤收发器（的光纤收发器（ transceivertransceiver ）规范）规范 1000Base-1000Base-LHLH ，但不同厂家互连必须经过兼容性测试 。，但不同厂家互连必须经过兼容性测试 。

1000Base-X

1000Base-LX1000Base-LX ：基于长波（波长为：基于长波（波长为 1270~1355nm1270~1355nm ）激）激光（光（ LWLLWL ）在单模光纤上（距离可达）在单模光纤上（距离可达 55公里）和多模公里）和多模光纤上（距离可达光纤上（距离可达 550550米）的传输。米）的传输。

1000Base-SX1000Base-SX ：基于短波（波长为：基于短波（波长为 770~860nm770~860nm ）激光）激光（（ SWLSWL ）在多模光纤上（）在多模光纤上（ 5050µµmm纤芯直径：纤芯直径：距离可达距离可达550550米；米； 62.562.5µµmm纤芯直径：纤芯直径：距离为距离为 220~300220~300米）的传米）的传输。输。 SXSX和和 LXLX基本上都使用基本上都使用 SCSC 连接器，主要用于网连接器，主要用于网络主干的链路汇聚。当然络主干的链路汇聚。当然 SXSX 的相关设备要便宜得多。的相关设备要便宜得多。

1000Base-CX1000Base-CX ：在一种高质量的：在一种高质量的 150150 的屏蔽双绞线上的屏蔽双绞线上的传输，最大距离为的传输，最大距离为 2525米，主要用于交换机之间的短米，主要用于交换机之间的短铜介质跳线，使用一个小的铜介质跳线，使用一个小的 99针针 DD型连接器。型连接器。

1000Base-T和 1000Base-LH 1000Base-T1000Base-T ：：

使用了全部使用了全部 44对对 55 类或更好的类或更好的 UTPUTP ，传输距离为，传输距离为 100100米。米。 在全双工模式下，使用在全双工模式下，使用 PAM-5PAM-5（（ 55级脉冲放大调制）级脉冲放大调制） 编码在每个线对上传输 编码在每个线对上传输 250Mbps250Mbps 的数据，信号速率为的数据，信号速率为125MBd125MBd 。。

采用了复杂的扰频技术和网格编码技术来解决采用了复杂的扰频技术和网格编码技术来解决 55 类线在类线在如此之高的频率范围内因近端串扰而受到的限制。如此之高的频率范围内因近端串扰而受到的限制。

现已逐渐用于服务器及高端工作站。现已逐渐用于服务器及高端工作站。 1000Base-LH1000Base-LH（（ Long-HaulLong-Haul ）：一般以）：一般以 GBICGBIC（（ GigaBit GigaBit

Interface ConnectorInterface Connector ）的形式出现。在纤芯为）的形式出现。在纤芯为 99µµmm的的单模光单模光纤上，使用纤上，使用 1310nm1310nm 波长的激光，距离范围在波长的激光，距离范围在 1~491~49公里；公里；使用使用 1550nm1550nm 波长的激光，距离范围在波长的激光，距离范围在 50~10050~100 公里。特别公里。特别适用于适用于 MANMAN 及长距离的传输。及长距离的传输。

两种千兆以太网光纤收发器 GBICGBIC（（ Giga Bit Interface ConnectorGiga Bit Interface Connector ）是）是

将千兆位电信号转换为光信号的接口器将千兆位电信号转换为光信号的接口器件，可热插拔，符合件，可热插拔，符合 SCSC 规范。规范。

SFPSFP（（ Small Form-factor PluggableSmall Form-factor Pluggable ）可）可以简单的理解为以简单的理解为 GBICGBIC 的升级版本，体的升级版本，体积比积比 GBICGBIC 模块减少一半，可以在相同模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量，的面板上配置多出一倍以上的端口数量，也称为也称为 Mini-GBICMini-GBIC ，符合，符合 LCLC 规范。规范。

GBIC和 SFP

万兆以太网 万兆以太网（万兆以太网（ 10Gbps10Gbps ）的标准）的标准 IEEE 802.3aeIEEE 802.3ae于于 20022002年年 66月正式批准。只支持全双工点到点光纤链路，有月正式批准。只支持全双工点到点光纤链路，有三种不同的物理介质标准分别支持三种不同的物理介质标准分别支持 LANLAN和和 WANWAN 。。 10GBASE-R10GBASE-R（（ LANLAN ）：使用）：使用 64b/66b64b/66b编码，将编码，将 1616

位的并行数据通路（每路位的并行数据通路（每路 644Mbps644Mbps ）串行化为一条）串行化为一条10.3Gbps/10Gbps10.3Gbps/10Gbps 的数据流，以单个波长信号进行的数据流，以单个波长信号进行传输。传输。

10GBASE-W10GBASE-W（（ WANWAN ）：用于桥接异步以太网数）：用于桥接异步以太网数据与同步据与同步 SONET/SDHSONET/SDH 传输，允许万兆位以太网在传输，允许万兆位以太网在当前当前 DWDMDWDM 网络上透明传送。通过附加的网络上透明传送。通过附加的 WANWAN接口子层（接口子层（ WISWIS ）采用）采用 64b/66b64b/66b编码将数据有效负编码将数据有效负载封装到简化的载封装到简化的 SONET OC-192/SDH STM-64SONET OC-192/SDH STM-64 帧中，帧中，串行速率为串行速率为 9.953Gbps/9.585Gbps9.953Gbps/9.585Gbps 。。

10GBASE-LX410GBASE-LX4（（ LANLAN ）：在四个通道上使用）：在四个通道上使用 8b/8b/10b10b编码，每个通道都运行在编码，每个通道都运行在 3.125Gbps/2.5Gbps3.125Gbps/2.5Gbps速速率，采用率，采用 WWDMWWDM 复用为复用为 10Gbps10Gbps 。。

10GbE 的分层结构

MMF: 300m/SMF: 10km

SMF: 40kmSMF: 10kmMMF: 65m

虚拟局域网（ Virtual LAN ） VLANVLAN 是一组不受物理位置限制，而又可以象是一组不受物理位置限制，而又可以象

在同一个在同一个 LANLAN 上自由通信的节点集合，在逻上自由通信的节点集合，在逻辑上等价于广播域（辑上等价于广播域（ broadcast domainbroadcast domain ）。）。

VLANVLAN 主要有四种常见的划分方法：主要有四种常见的划分方法：根据端口定义：是最常用的一种方式。 根据端口定义：是最常用的一种方式。 根据根据 MACMAC 地址定义：网络用户可在不同物地址定义：网络用户可在不同物理位置间移动。 理位置间移动。

根据网络层定义：使用网络层协议或网络层根据网络层定义：使用网络层协议或网络层地址来确定网络成员的划分。 地址来确定网络成员的划分。

根据根据 IPIP 广播组定义：具有巨大的灵活性和广播组定义：具有巨大的灵活性和可延展性。 可延展性。

虚拟局域网的信息传递和标准 VLANVLAN 中有三种信息传递方式用来了解中有三种信息传递方式用来了解 VLANVLAN 的成员关系：的成员关系：

列表支持方式（列表支持方式（ Table-MaintenanceTable-Maintenance ）：站点广播初始化交）：站点广播初始化交换机内置的地址列表（站点的换机内置的地址列表（站点的 MACMAC 地址或交换机的端口号地址或交换机的端口号与所属虚拟网的对应）；手动修改虚拟网身分发生变化的与所属虚拟网的对应）；手动修改虚拟网身分发生变化的工作站信息；交换机间通过不断的广播来相互更新地址列工作站信息；交换机间通过不断的广播来相互更新地址列表。易拥塞，不普及。表。易拥塞，不普及。

帧标签方式（帧标签方式（ Frame-TaggingFrame-Tagging ）：数据帧头中加入一个标签）：数据帧头中加入一个标签（（ TagTag ）来标识该数据帧属于哪个虚拟网。不同厂家的标）来标识该数据帧属于哪个虚拟网。不同厂家的标签长度是不一样的。签长度是不一样的。

TDMTDM 方式：每个虚拟网拥有自己的网络通路，分时复用 。 方式：每个虚拟网拥有自己的网络通路，分时复用 。 主要有两种主要有两种 VLANVLAN标准：标准：

CiscoCisco公司在公司在 19951995 年提倡的年提倡的 IEEE 802.10IEEE 802.10 协议（以前是作为协议（以前是作为VLANVLAN安全性的规范），基于安全性的规范），基于 Frame-TaggingFrame-Tagging 方式，不定长方式，不定长的数据帧。的数据帧。

IEEE 802.1QIEEE 802.1Q：： 19961996年年 33月发布。统一了月发布。统一了 Frame-TaggingFrame-Tagging 方方式中不同厂商的标签格式的标准，完善了式中不同厂商的标签格式的标准，完善了 VLANVLAN 的体系结的体系结构。获得了广泛的推广。构。获得了广泛的推广。

第三层交换 所谓的第三层交换机就是在基于协议的所谓的第三层交换机就是在基于协议的 VLANVLAN划分时，划分时，

增加了路由功能。它将第二层快速交换的性能和第三层增加了路由功能。它将第二层快速交换的性能和第三层路由的功能有机而智能化地结合起来。另外还提供了流路由的功能有机而智能化地结合起来。另外还提供了流量优先化处理、安全访问机制以及其他多种功能。量优先化处理、安全访问机制以及其他多种功能。

第三层交换机分为接口层、交换层和路由层等第三层交换机分为接口层、交换层和路由层等 33 个部分。个部分。 接口层包含了所有重要的局域网接口，如接口层包含了所有重要的局域网接口，如

10/100Mbps10/100Mbps以太网、千兆以太网、以太网、千兆以太网、 FDDIFDDI和和 ATMATM 等；等； 交换层集成了多种局域网接口，并辅之以策略管理，交换层集成了多种局域网接口，并辅之以策略管理，

同时还提供链路汇聚、同时还提供链路汇聚、 VLANVLAN 和标记机制；和标记机制； 路由层提供主要的局域网路由协议，包括路由层提供主要的局域网路由协议，包括 IPIP、、 IPXIPX和和 AppleTalkAppleTalk 等，并通过策略管理，提供传统路由或等，并通过策略管理，提供传统路由或直通的第三层转发技术。直通的第三层转发技术。

在第三层交换机中，依靠专用集成电路在第三层交换机中，依靠专用集成电路（（ ASICASIC，， Application Specific Integrated CircuitApplication Specific Integrated Circuit ），把），把传统的路由软件处理的指令改为传统的路由软件处理的指令改为 ASICASIC芯片的嵌入式指芯片的嵌入式指令，从而加速了对包的转发和过滤，使得高速下的线性令，从而加速了对包的转发和过滤，使得高速下的线性路由和服务质量都有了可靠的保证。路由和服务质量都有了可靠的保证。

IEEE 802.5令牌环（ token ring ）网 令牌环网令牌环网 19691969 年出现于贝尔实验室，年出现于贝尔实验室， 19851985年年

1010月月 IBMIBM公司推出了公司推出了 IBMIBM令牌环网，后来形令牌环网，后来形成成 IEEE 802.5IEEE 802.5 令牌环网标准。令牌环网标准。

环并不是真正的广播介质，而是由一系列点到环并不是真正的广播介质，而是由一系列点到点的连接构成的一个圆环。可以灵活使用双绞点的连接构成的一个圆环。可以灵活使用双绞线、同轴电缆、光纤等多种传输介质。线、同轴电缆、光纤等多种传输介质。

IEEE 802.5IEEE 802.5 令牌环网使用令牌环网使用 STPSTP ，速率为，速率为 1Mbps1Mbps或或 4Mbps4Mbps ，采用差分曼彻斯特编码，其高、低，采用差分曼彻斯特编码，其高、低电平分别为电平分别为 +3.0V~+4.5V+3.0V~+4.5V和和 -4.5V~-3.0V-4.5V~-3.0V 。不。不要求使用星型环结构，但大多数要求使用星型环结构，但大多数 802.5802.5 局域网局域网都采用星型环结构。都采用星型环结构。

令牌环工作原理 站点通过环接口连到网上，数据在环上单方向流动。站点通过环接口连到网上，数据在环上单方向流动。 环上存在一个称为令牌的特殊标记，令牌也象数据一样环上存在一个称为令牌的特殊标记，令牌也象数据一样

在环上单向传递，只有获得令牌的站点才有权利发送数在环上单向传递，只有获得令牌的站点才有权利发送数据。不会发送冲突。据。不会发送冲突。

各站点边收边发，所有站点都会收到数据，数据返回到各站点边收边发，所有站点都会收到数据，数据返回到发送站被取消。发送站被取消。

环的比特长度 环的长度至少要能容纳整个令牌在其上周游，因此环环的长度至少要能容纳整个令牌在其上周游，因此环

的长度有最小值限制。的长度有最小值限制。 设环的数据传输速率为设环的数据传输速率为 R R MbpsMbps ，则每，则每 1/1/R R µµss发送发送 11比比特。由于电缆上信号的典型传播速率为特。由于电缆上信号的典型传播速率为 200 m/200 m/µµss，则，则环上一个比特的物理长度为环上一个比特的物理长度为 200/200/R R mm。。

例如对于一个例如对于一个速率为速率为 1 1 MbpsMbps 的环网，则每比特的环网，则每比特物理长物理长度就为度就为 200 m200 m。考虑每个环接口都有。考虑每个环接口都有 11个比特的延迟，个比特的延迟，若在一个周长为若在一个周长为 1000 m1000 m的环上有的环上有 1010个站点，则整个个站点，则整个环可容纳环可容纳 1000/200+10=151000/200+10=15比特。比特。

用环上能同时容纳的比特数来表示环的长度称为用环上能同时容纳的比特数来表示环的长度称为环的环的比特长度比特长度。。

为了使一个环能容纳一个完整的为了使一个环能容纳一个完整的令牌，当环的周长太令牌，当环的周长太短或站点太少而造成短或站点太少而造成环的环的比特长度不够时，可在环接比特长度不够时，可在环接口处引入额外的延迟。口处引入额外的延迟。

星型环结构 IBMIBM令牌环采令牌环采

用一种星型环结用一种星型环结构，可以很好地构，可以很好地解决环路中断或解决环路中断或环接口故障的问环接口故障的问题。从而改善了题。从而改善了网络的可靠性和网络的可靠性和可维护性。可维护性。

802.5MAC 帧结构 有两种帧：令牌帧和数据帧。有两种帧：令牌帧和数据帧。 起始和结束定界符采用物理编码违例码法：起始和结束定界符采用物理编码违例码法：

JJ 为“为“ 1”1” 的违例码，的违例码， KK 为“为“ 0”0” 的违例码。的违例码。 II表示后继帧位：表示后继帧位：

““1”1”表示后面还有待发的帧。表示后面还有待发的帧。 ““0”0”表示是最后一帧。表示是最后一帧。

EE 为差错检测位：发送站置为“为差错检测位：发送站置为“ 0”0” ，环上所有站点，环上所有站点对经过的该帧进行检验，若出错则置对经过的该帧进行检验，若出错则置 EE 为“为“ 1”1” ，否，否则不变。则不变。

J K 0 J K 0 0 0

J K 1 J K 1 I E

SD

ED

802.5MAC 帧结构（续） 访问控制访问控制：：

TT 为令牌比特：令牌帧为“为令牌比特：令牌帧为“ 0”0” ，数据帧中为“，数据帧中为“ 1”1” 。。 PPPPPP 为优先级比特：表示空令牌的优先级，只有优先级大于为优先级比特：表示空令牌的优先级，只有优先级大于

或等于或等于 PPPPPP 的数据帧才能发送。的数据帧才能发送。 RRRRRR 为预约比特：当信道忙时，可将要发送的数据帧的优先为预约比特：当信道忙时，可将要发送的数据帧的优先级写入级写入 RRRRRR 进行预约。进行预约。

MM 为监控比特：监控站用来检测那些未被发送站取消的数据为监控比特：监控站用来检测那些未被发送站取消的数据帧。发送站发帧。发送站发 MM 为“为“ 0”0” ，经过监控站被置为“，经过监控站被置为“ 1”1” 。监控站。监控站若发现为“若发现为“ 1”1” ，则从环上删除该帧。，则从环上删除该帧。

帧状态帧状态：： rr 为保留位。由于为保留位。由于 FSFS 不在校验之列，所以不在校验之列，所以 AA和和 CC出现出现两次以增加可靠性，它们可作为帧的应答。两次以增加可靠性，它们可作为帧的应答。 AA 为地址识别比特：发送站发为地址识别比特：发送站发 AA 为“为“ 0”0” ，当一个站点发现该，当一个站点发现该

帧的目的地址与自己相符，则置帧的目的地址与自己相符，则置 AA 为“为“ 1”1” 。。 CC 为帧复制比特：发送站发为帧复制比特：发送站发 CC 为“为“ 0”0” ，当接收站收下该帧后，，当接收站收下该帧后，置置 CC 为“为“ 1”1” 。。

目的地址目的地址和和源地址源地址同同 802.3802.3 。。数据域数据域的长度只要不超出令牌持有的长度只要不超出令牌持有时间即可。时间即可。校验和校验和字段校验从帧控制域到数据域范围，同字段校验从帧控制域到数据域范围，同 802.3802.3 。。

P P P T M R R R A C r r A C r rAC FS

802.5 的控制帧及环的维护 帧控制帧控制：： FFFF表示帧的类型，“表示帧的类型，“ 00”00”表示表示 MACMAC 帧，由帧，由

CCCCCCCC进一步标识具体控制帧；“进一步标识具体控制帧；“ 01”01”表示用户数据帧，表示用户数据帧，CCCCCCCC 无意义。无意义。 rrrr 为保留位。为保留位。

环上总是有且仅有一个监控站（环上总是有且仅有一个监控站（ monitor stationmonitor station ）用来）用来管理维护全环，每个站点都可能成为监控站。管理维护全环，每个站点都可能成为监控站。

监控站要处理令牌丢失和环中断，要检测并清除环中的监控站要处理令牌丢失和环中断，要检测并清除环中的坏帧和孤儿帧，要保证环的最小比特长度等。坏帧和孤儿帧，要保证环的最小比特长度等。

帧控制字段帧控制字段 名称名称 说明说明0000000000000000 Duplicate address testDuplicate address test 测试是否有两个站使用相同的地址测试是否有两个站使用相同的地址0000001000000010 BeaconBeacon 用于在环中确定断点用于在环中确定断点0000001100000011 Claim tokenClaim token 试图成为监控站试图成为监控站0000010000000100 PurgePurge 重新初始化环重新初始化环0000010100000101 Active monitor presentActive monitor present 被监控站周期性调用被监控站周期性调用0000011000000110 Standby monitor presentStandby monitor present 广播潜在监控站的存在广播潜在监控站的存在

F F r r C C C CFC

IEEE 802.4令牌总线（ token bus ）网

工厂自动化系统要求一种在物理上采用工厂自动化系统要求一种在物理上采用总线结构（适合于自动化的装配生产线总线结构（适合于自动化的装配生产线的线性结构）以获得较高的网络可靠性；的线性结构）以获得较高的网络可靠性；而在逻辑上采用令牌环的工作原理，使而在逻辑上采用令牌环的工作原理，使各站点的数据发送得到预知的保证。这各站点的数据发送得到预知的保证。这就是就是 IEEE 802.4IEEE 802.4 令牌总线网。令牌总线网。

采用采用 7575 的宽带同轴电缆，速度有的宽带同轴电缆，速度有1Mbps1Mbps，， 5Mbps5Mbps和和 10Mbps10Mbps 三种。三种。

令牌总线网的工作原理 所有站点在物理上挂在一根总线上，逻辑上构成一个所有站点在物理上挂在一根总线上，逻辑上构成一个环（按地址从高到低的顺序进行排列，最低地址后紧环（按地址从高到低的顺序进行排列，最低地址后紧接最高地址），每个站点只知道它的直接前趋和直接接最高地址），每个站点只知道它的直接前趋和直接后继的地址。后继的地址。

令牌按地址从高到低的顺序在逻辑环中进行传递。当令牌按地址从高到低的顺序在逻辑环中进行传递。当一个站点发完数据后，在令牌中填入其后继站的地址，一个站点发完数据后，在令牌中填入其后继站的地址，并传给后继站。并传给后继站。

采用优先级策略，有从高到低采用优先级策略，有从高到低 44 个优先级别为个优先级别为 66，， 44，，22和和 00 。并规定了一个最大的令牌持有时间。。并规定了一个最大的令牌持有时间。

令牌总线帧的结构 前导码前导码用于接收方的时钟同步。用于接收方的时钟同步。 起始定界符起始定界符和和结束定界符结束定界符用于确定帧的边界，使用模拟用于确定帧的边界，使用模拟编码，不会和数据冲突。编码，不会和数据冲突。

帧控制帧控制用于区分数据帧（携带帧的优先级及要求接收站用于区分数据帧（携带帧的优先级及要求接收站应答的指示）和控制帧（令牌帧或维护帧）。应答的指示）和控制帧（令牌帧或维护帧）。

目的地址目的地址和和源地址源地址同同 802.3802.3 ，但可混用，但可混用 22字节和字节和 66字节字节地址。地址。

数据域数据域：当使用：当使用 22字节地址时，长度字节地址时，长度 81828182 个字节；个字节；使用使用 66字节地址时，长度字节地址时，长度 81748174 个字节。个字节。

校验和校验和同同 802.3802.3 。。

令牌总线的控制帧和逻辑环的维护帧控制字段帧控制字段 名称名称 说明说明0000000000000000 Claim_tokenClaim_token 要求令牌：在环初始化时竞争令牌要求令牌：在环初始化时竞争令牌0000000100000001 Solicit_successor_1Solicit_successor_1 请求后继者请求后继者 _1_1 ：允许站插入环中：允许站插入环中0000001000000010 Solicit_successor_2Solicit_successor_2 请求后继者请求后继者 _2_2 ：允许站插入环中：允许站插入环中0000001100000011 Who_followsWho_follows 谁跟随：处理令牌丢失谁跟随：处理令牌丢失0000010000000100 Resolve_contentionResolve_contention 解决竞争：当多个站希望加入环中时用于解决竞争解决竞争：当多个站希望加入环中时用于解决竞争0000100000001000 TokenToken 令牌帧：用于传递令牌令牌帧：用于传递令牌0000110000001100 Set_successorSet_successor 设置后继者：站点退出逻辑环设置后继者：站点退出逻辑环

令牌的传递令牌的传递 站的插入站的插入 站的删除站的删除 环的初始化环的初始化 故障处理故障处理

802.3， 802.4及 802.5 的比较

802.3802.3 802.4802.4 802.5802.5

性能性能 好好 好好 好好工程简单性工程简单性 是是 否否 是是

模拟部件模拟部件 有有 很多很多 几乎没有几乎没有确定性确定性 无无 有有 有有优先级优先级 无无 有有 有（不公平）有（不公平）

重负荷性能重负荷性能 差差 好好 好好可靠性可靠性 好好 非常好非常好 好（依赖监控站）好（依赖监控站）

应用范围应用范围 非常广泛非常广泛 很小很小 广泛广泛

IEEE 802.2标准： LLC

LLCLLC 负责处理诸如数据链路层所做的差负责处理诸如数据链路层所做的差错及流量控制等问题，并向上提供统一错及流量控制等问题，并向上提供统一的接口，从而屏蔽了底层（的接口，从而屏蔽了底层（ MACMAC 和物理和物理层）各种不同的物理网络的实现细节。层）各种不同的物理网络的实现细节。

LLCLLC 提供提供 33 种服务：种服务： 不确认的无连接服务不确认的无连接服务确认的无连接服务确认的无连接服务确认的面向连接服务确认的面向连接服务

IEEE 802服务原语 IEEE 802IEEE 802服务原语有服务原语有 33 种：种：

请求原语（请求原语（ requestrequest ）） 指示原语（指示原语（ indicationindication ）） 确认原语（确认原语（ confirmconfirm ））

802802服务原语与服务原语与 OSIOSI服务原语的转换服务原语的转换

requestindication

response

confirm

request

indication

confirm

request

indicationconfirm

request

confirmindication

LLC 的帧结构 802.2802.2 基于基于 HDLCHDLC 数据链路协议，其帧结构类似数据链路协议，其帧结构类似 HDLCHDLC 。。 没有首尾标志，没有校验和字段。没有首尾标志，没有校验和字段。 将地址字段改为将地址字段改为 DSAPDSAP和和 SSAPSSAP ，以适应局域网站上的，以适应局域网站上的

用户或进程的寻址。在局域网多点链路中，为了区分多用户或进程的寻址。在局域网多点链路中，为了区分多个源点向同一个目的站发送信息，故需源地址。个源点向同一个目的站发送信息，故需源地址。

控制字段控制字段为为 11字节时，用于无序号帧；字节时，用于无序号帧； 22字节时，用于字节时，用于带有序号的信息帧和监控帧，格式同带有序号的信息帧和监控帧，格式同 HDLCHDLC 的扩展模式 。的扩展模式 。

信息字段信息字段为为 88 的整数倍，下限为的整数倍，下限为 00 ，上限取决于所用，上限取决于所用MACMAC 的方法。的方法。

标志 地址

DSAP SSAP

控制 信息 校验和 标志

控制 信息

HDLC

LLC1 B 1 B 1/2 B n B

I/G D D D D D D D C/R S S S S S S S

0 ：单地址1 ：组地址

0 ：命令1 ：响应

局域网的互联与网桥 为了扩大网络的距离范围或出于安全的考虑，为了扩大网络的距离范围或出于安全的考虑，

可采用一种叫做网桥（可采用一种叫做网桥（ bridgebridge ）的设备将多个）的设备将多个局域网互联（局域网互联（ interconnectinterconnect ）起来。）起来。

网桥的工作原理 网桥是在网桥是在 LLCLLC 子层上存储子层上存储 -- 转发数据帧的设备。转发数据帧的设备。

网桥所需解决的问题 网桥必须对不同的网桥必须对不同的 MACMAC 协议进行转换，具体需协议进行转换，具体需

解决以下问题：解决以下问题： 不同的帧格式不同的帧格式 不同的数据速率（不同的数据速率（ 802.5802.5速率较低）速率较低） 最大帧的长度（最大帧的长度（ 802.3802.3 不支持长帧）不支持长帧）优先策略（优先策略（ 802.3802.3 不支持优先级）不支持优先级）应答机制（应答机制（ 802.5802.5 的应答机制只能用于单网）的应答机制只能用于单网）

不是所有的问题都可解决的。不是所有的问题都可解决的。

802.x到 802.y的网桥的问题列

表

IEEE 的网桥规范 当很多当很多 LANLAN 互联时，涉及到路径选择问题。互联时，涉及到路径选择问题。 IEEEIEEE 设计了两种路径选择算法，实现这两设计了两种路径选择算法，实现这两

种算法的网桥分别为：种算法的网桥分别为：透明网桥（透明网桥（ transparent bridgetransparent bridge ））源路由选择网桥（源路由选择网桥（ source routing bridgsource routing bridg

ee ））

透明网桥 透明网桥的存在对网络用户是透明的。透明网桥的存在对网络用户是透明的。 透明网桥以混杂方式工作（透明网桥以混杂方式工作（ promiscuous modepromiscuous mode ），接收与之相连），接收与之相连

的网上传送的全部数据，筛选出需要转发的帧进行转发。的网上传送的全部数据，筛选出需要转发的帧进行转发。 转发的依据是网桥内的一张路径选择表，该表记录了网桥已知的转发的依据是网桥内的一张路径选择表，该表记录了网桥已知的

所有目的站点所属的输出线路。所有目的站点所属的输出线路。 透明网桥通过逆向学习法（透明网桥通过逆向学习法（ backward learningbackward learning ）来获知路经并逐）来获知路经并逐

步建立起路径表，即通过检查收到帧的源地址及其输入线路，从步建立起路径表，即通过检查收到帧的源地址及其输入线路，从而发现目的站点及所属输出线路。对长久（几分钟）未被访问的而发现目的站点及所属输出线路。对长久（几分钟）未被访问的目的站点的记录自动删除，以适应网络的变化。目的站点的记录自动删除，以适应网络的变化。

透明网桥对于未知的目的站点（不在路径表中），采用扩散算法透明网桥对于未知的目的站点（不在路径表中），采用扩散算法（（ flooding algorithmflooding algorithm ）进行转发，即将该帧在除输入线路外的所）进行转发，即将该帧在除输入线路外的所有输出线路上发送。有输出线路上发送。

并行（ parallel ）透明网桥的问题 为了提高可靠性，可设置并行的两个或多个网为了提高可靠性，可设置并行的两个或多个网桥，但会在拓扑结构上产生回路，导致阻塞。桥，但会在拓扑结构上产生回路，导致阻塞。

解决的办法是采用生成树算法。解决的办法是采用生成树算法。

生成树（ spanning tree ）网桥 通过网桥之间的相互通信，去掉一些会造成回路的冗余链通过网桥之间的相互通信，去掉一些会造成回路的冗余链

路，构造一棵可覆盖每个路，构造一棵可覆盖每个 LANLAN 的生成树去取代实际的拓的生成树去取代实际的拓扑结构。确保任意两个扑结构。确保任意两个 LANLAN之间只有唯一的一条路径。之间只有唯一的一条路径。

首先每个网桥广播其序列号（唯一），选取序列号最小的首先每个网桥广播其序列号（唯一），选取序列号最小的网桥作为生成树的根。然后再按根到每个网桥的最短路径网桥作为生成树的根。然后再按根到每个网桥的最短路径来构造生成树。此算法一直工作，自动地检查拓扑结构的来构造生成树。此算法一直工作，自动地检查拓扑结构的变化并更新生成树。变化并更新生成树。

源路由选择网桥 每个发送站都知道所发送的帧是送给本地局域网还是别每个发送站都知道所发送的帧是送给本地局域网还是别

的局域网。如发往不同的局域网，则将目的地址的最高的局域网。如发往不同的局域网，则将目的地址的最高比特置“比特置“ 1”1” ，并将帧传递的确切路径放入帧头内。路径，并将帧传递的确切路径放入帧头内。路径实际上是由网桥号和局域网号交替组成的一个序列，其实际上是由网桥号和局域网号交替组成的一个序列，其中网桥号为一个中网桥号为一个 44比特的标识号，在它的比特的标识号，在它的 LANLAN 中是唯中是唯一的；局域网号是一个一的；局域网号是一个 1212比特的标识号，在所有的网比特的标识号，在所有的网络中是唯一的。网桥只检查地址最高比特为“络中是唯一的。网桥只检查地址最高比特为“ 1”1” 的帧，的帧，先从帧头的路径中找到发来该帧的局域网号，然后检查先从帧头的路径中找到发来该帧的局域网号，然后检查紧跟其后的网桥号是否是自己的网桥号，如不是则将该紧跟其后的网桥号是否是自己的网桥号，如不是则将该帧丢弃，如是则将帧发往紧跟在后的那个局域网中。帧丢弃，如是则将帧发往紧跟在后的那个局域网中。

每个站点必须知道到所有其它站点的最佳路径。通过向每个站点必须知道到所有其它站点的最佳路径。通过向未知路径的目的站点发送一种叫作查找帧（未知路径的目的站点发送一种叫作查找帧（ discovery discovery frameframe ）的广播帧，被所有网桥接收转发到所有的）的广播帧，被所有网桥接收转发到所有的 LANLAN ，，目的站点收到后发回一个应答帧，应答帧途径的每个网目的站点收到后发回一个应答帧，应答帧途径的每个网桥都在帧中填入自己的网桥号，发送站从众多的路径中桥都在帧中填入自己的网桥号，发送站从众多的路径中找出一条最佳路径记入路径表中。易造成帧爆发。找出一条最佳路径记入路径表中。易造成帧爆发。

802 网桥的比较 在在 IEEEIEEE委员会中，支持委员会中，支持 CSMA/CDCSMA/CD 和令牌总线和令牌总线

的一派赞成透明网桥；而支持令牌环的一派赞的一派赞成透明网桥；而支持令牌环的一派赞成源路由选择网桥，理由是其充分利用了带宽。成源路由选择网桥，理由是其充分利用了带宽。

WLAN 在无线网络中的位置

数据速率

54Mbps

城域局域 广域

802.11x 无线局域网

红外无线

局域网

3G3G

2.5 G2.5 G

2G2G9.6Kbps56Kpbs

100Kbps

2Mpbs

11Mbps

美国的 ISM（ Industrial， Scientific，Medical ）频段

无需许可证，遵守一定的发射功率，一无需许可证，遵守一定的发射功率，一般低于般低于 1W1W

WLAN 的频率 802.11b/g802.11b/g：： 2.42.4到到 2.483GHz2.483GHz 802.11a802.11a：： 5.15-5.255.15-5.25，， 5.25-5.355.25-5.35，， 5.725-5.825GHz 5.725-5.825GHz

1m 1mm1km 1µm

（ 1G ）（ 1M ）

（ 1T ）

802.11 中的两种工作模式 有基站（有基站（ APAP，， Access PointAccess Point ）模式）模式 无基站模式：无基站模式： ad hocad hoc 网络网络

无线局域网（ Wireless LAN ）协议 WLANWLAN 中通过有线介质将一些基站（中通过有线介质将一些基站（ base stationbase station ）连）连

接起来，每个基站通过微波或红外信号与移动的计算机接起来，每个基站通过微波或红外信号与移动的计算机进行通信，一个基站同时只能与一台计算机通信。进行通信，一个基站同时只能与一台计算机通信。

WLANWLAN 最基本使用最基本使用 CSMACSMA 协议，但由于各个站点发出协议，但由于各个站点发出的信号范围有限（不像有线网络中一个站点发出的信号的信号范围有限（不像有线网络中一个站点发出的信号可到达所有的站点），因此会造成：可到达所有的站点），因此会造成： 隐藏站点问题（隐藏站点问题（ hidden station problemhidden station problem ）：图）：图 (a)(a) 中，中，

AA向向 BB 发送时，由于发送时，由于 CC 听不到误以为可发送数据，听不到误以为可发送数据，造成造成 BB 接收失败。接收失败。

暴露站点问题（暴露站点问题（ exposed station problemexposed station problem ）：图）：图 (b)(b)中，中， BB向向 AA 发送时，发送时， CC 听到信道忙误认为它不能向听到信道忙误认为它不能向DD 发送数据，实际上并不影响发送数据，实际上并不影响 AA和和 DD 两站的接收。两站的接收。

CSMA with Collision Avoidance 协议 CSMA/CACSMA/CA （避免冲突的（避免冲突的 CSMACSMA 协议）是协议）是

WLANWLAN 采用的介质访问控制协议，其相应的国采用的介质访问控制协议，其相应的国际标准为际标准为 IEEE 802.11IEEE 802.11 。。

发送方先激发（发送方先激发（ RTSRTS ）接收方发送一个短帧）接收方发送一个短帧（（ CTSCTS ），使接收方周围的站点不会在即将到），使接收方周围的站点不会在即将到来的数据帧期间发送数据而导致冲突（避免冲来的数据帧期间发送数据而导致冲突（避免冲突）。突）。

当多个站点同时向一个站点激发时仍会发生冲当多个站点同时向一个站点激发时仍会发生冲突，在预定时间内没有收到突，在预定时间内没有收到 CTSCTS 的发送方采用的发送方采用二进制指数退避算法，在等待一随机时间后再二进制指数退避算法，在等待一随机时间后再次重试。次重试。

CSMA/CA 的分析 AA 首先向首先向 BB 发送一包含后继数据帧长度的发送一包含后继数据帧长度的 RTSRTS 短帧（短帧（ 3030 字节）。字节）。

BB回复一个也包含数据帧长度（从回复一个也包含数据帧长度（从 RTSRTS 中得到）的中得到）的 CTSCTS 短帧。短帧。 AA一旦收到一旦收到 CTSCTS ，就开始发送数据。，就开始发送数据。

侦听到侦听到 RTSRTS 的其它站点均向的其它站点均向 AA 关闭，并保持足够长的沉默时间使关闭，并保持足够长的沉默时间使AA 可无冲突地收到可无冲突地收到 CTSCTS 。侦听到。侦听到 CTSCTS 的其它站点均向的其它站点均向 BB关闭，并关闭，并在后继数据到来期间（从在后继数据到来期间（从 CTSCTS 中可知）保持沉默。中可知）保持沉默。 CC 位于位于 AA 范围内， 范围内， BB范围外：听不到范围外：听不到 CTSCTS ，可随意地在，可随意地在 AA 发发

送数据帧时发送自己的帧。送数据帧时发送自己的帧。 DD和和 EE 都位于都位于 BB范围内：听到范围内：听到 CTSCTS 后，关闭所有的发送，直后，关闭所有的发送，直到到 AA到到 BB 的帧被认为发送完毕。的帧被认为发送完毕。

802.11 层次模型

IEEE WLAN 技术标准族PHY

802.11(1/2 Mbps)

802.11b(5.5/11 Mbps)

802.11k 无线资源管理

802.11a(54 Mbps)

802.11h 动态频率选择和功能控制 (欧洲标准 )

MAC

802.11 MAC

802.11f-漫游和切换

802.11e---QoS

802.11i 安全增强

802.11g(54 Mbps)

802.11j 日本标准

WLAN 技术标准情况802.11 802.11b 802.11g 802.11a

标准发布时间 July 1997 Sept 1999 June 2003 Sept 1999

合法频宽 83.5MHz 83.5MHz 83.5MHz 325MHz

频率范围 2.400-2.483GHz

2.400-2.483GHz

2.400-2.483GHz 5.150-5.350GHz

5.725-5.850GHz

非重叠信道 3 3 3 12

调制技术 FHSS

DSSS

CCK

DSSS

CCK,

OFDM

OFDM

单载频数据速率 1, 2 1,2,5.5, 11 6, 9, 12, 18,24, 36, 48, 54

6, 9, 12, 18,24, 36, 48, 54

Max UDP Throughput(1500 byte)

1.7 Mbps 7.1 Mbps 30.9 Mbps 30.9 Mbps

Max TCP/IP Throughput (1500 byte)

1.6 Mbps 5.9 Mbps 24.4 Mbps 24.4 Mbps

IEEE 802.11

1997.61997.6 颁布 颁布 802.11802.11 标准， 标准， 2.4GHz2.4GHz 开放开放频段上频段上 1Mbps1Mbps和和 2Mbps2Mbps 的数据速率。的数据速率。

物理层中定义了两个物理层中定义了两个 RFRF 和一个红外线传和一个红外线传输方法。输方法。

介质访问控制（介质访问控制（ MACMAC ）子层使用避免冲）子层使用避免冲突的载波侦听多路访问（突的载波侦听多路访问（ CSMA/CACSMA/CA ））协议 协议

802.11 的物理层 RFRF 采用跳频扩频（采用跳频扩频（ FHSSFHSS ）和直接序列扩频（）和直接序列扩频（ DSSDSS

SS ）调制技术，工作在）调制技术，工作在 2.4-2.4835GHz2.4-2.4835GHz 频段。 频段。 DSSSDSSS 采用差分二相相移键控采用差分二相相移键控（（ DBPSKDBPSK，， Differential Binary Phase Shift KeyinDifferential Binary Phase Shift Keyingg ）和差分正交相移键控（）和差分正交相移键控（ DQPSKDQPSK ， ， Differential Differential Quadrature Phase Shift KeyingQuadrature Phase Shift Keying ）调制技术，分别支）调制技术，分别支持持 1Mbps1Mbps和和 2Mbps2Mbps 数据速率。数据速率。

FHSSFHSS 采用采用 2-42-4电平高斯频移键控电平高斯频移键控（（ GFSKGFSK，， Gaussian Frequency Shift KeyingGaussian Frequency Shift Keying ）调制）调制技术，技术， 7979 个信道，支持个信道，支持 1Mbps1Mbps 数据速率。数据速率。

红外线工作在红外线工作在 850-950nm850-950nm 段，峰值功率为段，峰值功率为 2W2W ，使用，使用 44或或 1616电平电平 pulse-positioningpulse-positioning 调制技术，支持数据速率调制技术，支持数据速率为为 1Mbps1Mbps和和 2Mbps2Mbps 。。

802.11a 的物理层 19991999 年通过。频段：年通过。频段： 5.15-5.255.15-5.25，， 5.25-5.25-

5.355.35，， 5.725-5.825 GHz5.725-5.825 GHz ，数据速率分为，数据速率分为 66、、 1212、、1818、、 2424、、 3636、、 4848、、 54Mbps54Mbps 。。

采用正交频分多路复用采用正交频分多路复用 OFDMOFDM（（ Orthogonal Orthogonal FDMFDM ），将无线信道分成以低数据速率并行传），将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率，输的分频率， 5252 个频率中个频率中 4848 个用于数据，个用于数据， 44 个个用于同步。 用于同步。

大大提升无线局域网的速度和整体信号质量。高大大提升无线局域网的速度和整体信号质量。高端的端的 5.8GHz5.8GHz 频段，由于输出功率高，适于建筑频段，由于输出功率高，适于建筑物之间或室外环境的无线应用。低端的物之间或室外环境的无线应用。低端的 5.2GHz5.2GHz和中部的和中部的 5.3GHz5.3GHz 频段特别适合于建筑物内的产频段特别适合于建筑物内的产品。品。

802.11b 的物理层 1999.91999.9 通过，工作在通过，工作在 2.4-2.483GHz2.4-2.483GHz 频段，物理频段，物理

层上为层上为 802.11802.11 的扩展。的扩展。 采用补码键控（采用补码键控（ CCKCCK，， Complementary Code Complementary Code

KeyingKeying ）的）的 DSSSDSSS调制方式，即调制方式，即 HR-HR-DSSSDSSS（（ High Rate DSSSHigh Rate DSSS ）。）。

数据速率可根据噪音状况动态调整：数据速率可根据噪音状况动态调整：11、、 22、、 5.55.5和和 11Mbps11Mbps ，但覆盖范围是，但覆盖范围是 802.11a802.11a的的 77倍。倍。

物理层分为物理层分为 PLCPPLCP （物理层会聚协议）和（物理层会聚协议）和 PMDPMD（（物理介质相关子层）。）。 PLCPPLCP为为 MACMAC 子层的一个通用接口，提供载子层的一个通用接口，提供载波监听和无干扰信道的评估。波监听和无干扰信道的评估。

PMDPMD 子层承担无线编码的任务。子层承担无线编码的任务。

802.11g 的物理层 2001.112001.11 ，试验性地批准一种新技术，试验性地批准一种新技术

802.11g802.11g （一种混合标准），为（一种混合标准），为 802.11b802.11b的增强版，的增强版， 2003.72003.7 正式通过标准。正式通过标准。

工作在工作在 2.4GHz2.4GHz 频段上。频段上。 采用两种调制方式：采用两种调制方式： 802.11a802.11a 采用的采用的

OFDMOFDM和和 802.11b802.11b 采用的采用的 CCKCCK 。达到了。达到了在在 2.4GHz2.4GHz 频段上实现频段上实现 54Mbps54Mbps 的数据速的数据速率，兼容率，兼容 802.11b802.11b 。。

802.11b/g 的信道分配信道 中心频率

（MHz ）频率范围（MHz ）

北美（ 11ch ）

欧洲（ 13ch ）

日本（ 13ch ）

11 2412 2399.5-2424.5 22 24172417 2404.5-2429.52404.5-2429.5 33 24222422 2409.5-2434.52409.5-2434.5 44 24272427 2414.5-2439.52414.5-2439.5 55 24322432 2419.5-2444.52419.5-2444.5 66 24372437 2424.5-2449.52424.5-2449.5 77 24422442 2429.5-2454.52429.5-2454.5 88 24472447 2434.5-2459.52434.5-2459.5 99 24522452 2439.5-2464.52439.5-2464.5

1010 24572457 2444.5-2469.52444.5-2469.5 1111 24622462 2449.5-2474.52449.5-2474.5 1212 24672467 2454.5-2479.52454.5-2479.5 1313 24722472 2459.5-2484.52459.5-2484.5

802.11b/g 的信道实施原则 相邻蜂窝工作的信道应至少相差 30MHz

蜂窝一信道 1

蜂窝二信道 7

蜂窝三信道 1

WLAN 的特点 技术简单，设备廉价技术简单，设备廉价 建网快、工期短、投入风险小建网快、工期短、投入风险小 为最终用户提供与为最终用户提供与 IPIP 有线接入网络相当的接入有线接入网络相当的接入

带宽 带宽 不受接入线缆资源限制，最终用户可随时随地不受接入线缆资源限制，最终用户可随时随地

接入，体验移动宽带网络的方便快捷接入，体验移动宽带网络的方便快捷 穿透能力不理想；安全性？穿透能力不理想；安全性？ 不是手机，是无绳电话不是手机，是无绳电话

WLAN组网模式 -1 APAP 接入模式（基本模式）接入模式（基本模式）

WLAN组网模式 -2

无线桥接模式无线桥接模式

WLAN组网模式 -3

APAP客户模式客户模式

WLAN组网模式 -4 无线分布式系统（无线分布式系统（ WDSWDS ）的无线中继模式 ）的无线中继模式

Ethernet

DeskTop

NoteBook

Notebook

Notebook

DeskTop DeskTop

BSS(Basic Service Set)

ESSID: CH: 1

NoteBook

Notebook

Notebook

BSS

ESSID: CH: 6

室内 AP蜂窝的部署

走廊上 AP热点覆盖型的部署

室外 AP覆盖型的平面部署

室外 AP覆盖型的立体部署

室内应用 有线接入

室外应用

室外全无线应用（大功率、网桥）

Bridge

Bridge

Bridge

Bridge

802.11a802.11g

802.11a802.11g

802.11a802.11g

802.11a802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

802.11b802.11b802.11g802.11g

AP 特性 性能：

符合Wi-Fi（WirelessFidelity ）标准 AP模式、 AP桥接模式（点到点，点到多点）、 AP客户模式、WDS模式的支持 DHCP支持 天线类型及增益 PoE 远程供电 流量统计，环境针对性，服务质量支持

安全性： 40/64/128 位共享密钥的 WEP（Wired Equivalent Privacy ）加密功能 MAC 地址过滤和访问控制 SSID（ Service Set Identifier ）广播的关闭 支持 RADIUS客户端 支持 802.1x客户端 EAP（ Extensible Authentication Protocol ）动态加密算法的支持 Wi-Fi的WPA（Wi-Fi Protected Access ） WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure ）？ IEEE 802.11i？

网络管理： 支持 SNMP 协议 WebWeb 管理，管理， telnettelnet 登录登录 固件升级固件升级

各种室内 AP图片

各种室外 AP及 PoE供电器图片

各种 WLAN 网卡图片

各种 WLAN天线及相关设备图片

中国科大 WLAN 现状 图书馆：图书馆：

东、西、南三区图书馆所有阅览室东、西、南三区图书馆所有阅览室 东区和西区图书馆门前广场（室外）东区和西区图书馆门前广场（室外） 东区图书馆一楼大厅东区图书馆一楼大厅

活动中心：活动中心： 东区活动中心一楼自习室、一楼书店、五楼会议室东区活动中心一楼自习室、一楼书店、五楼会议室 西区活动中心北楼二、三楼礼堂（会议室）西区活动中心北楼二、三楼礼堂（会议室） 西区活动中心二楼报告厅西区活动中心二楼报告厅 西区活动中心一楼咖啡厅西区活动中心一楼咖啡厅

办公会议场所：办公会议场所： 办公楼第一会议室办公楼第一会议室 1818 层楼三楼会议室层楼三楼会议室 水上报告厅水上报告厅

宾馆：宾馆： 专家楼所有客房专家楼所有客房

无线网络最新动向 IEEE 802.11nIEEE 802.11n将将 WLANWLAN 的传输速率提高到的传输速率提高到 108Mbps108Mbps ，，甚至高达甚至高达 500Mbps500Mbps ，同时传输质量也将大大提高。采，同时传输质量也将大大提高。采用智能天线技术，覆盖范围可以扩大到好几平方公里。用智能天线技术，覆盖范围可以扩大到好几平方公里。不但能实现向前后兼容，而且可以实现不但能实现向前后兼容，而且可以实现 WLANWLAN与无线与无线广域网络（如广域网络（如 3G3G ）的结合。产品先行，标准滞后，标）的结合。产品先行，标准滞后，标准还没有正式批准。准还没有正式批准。

WiMAXWiMAX与与 IEEE 802.16eIEEE 802.16e：： WiMAXWiMAX 是无线城域网的是无线城域网的标准标准 IEEE 802.16xIEEE 802.16x 相关的互操作性组织。相关的互操作性组织。 802.16e802.16e 是是最新的最新的 WiMAXWiMAX标准（标准（ 20062006年年 22月月 2828日批准），既日批准），既可以支持固定无线接入，也可以支持移动无线接入；可以支持固定无线接入，也可以支持移动无线接入；能够实现宽带接入，最大带宽可达能够实现宽带接入，最大带宽可达 70Mbps70Mbps （特定条件（特定条件下）；覆盖范围最大到近十公里。下）；覆盖范围最大到近十公里。

IEEE 802.20IEEE 802.20被称为被称为 MBWAMBWA（（ Mobile Broadband Mobile Broadband Wireless AccessWireless Access ），其目标在于为），其目标在于为 IPIP业务制定出一套业务制定出一套基于包的空中接口规范，运行在基于包的空中接口规范，运行在 3.5GHz3.5GHz以下授权频段，以下授权频段，在时速在时速 250250公里、最远公里、最远 15km15km范围内可实现下行范围内可实现下行 1Mbps1Mbps的移动通信能力，可以应用在铁路、地铁以及高速公的移动通信能力，可以应用在铁路、地铁以及高速公路、卫星通信等高速移动的环境中。路、卫星通信等高速移动的环境中。