后页 退出前页令牌总线
令牌总线：
– 物理上为总线结构，利用 802.3广播电缆的可靠性
– 逻辑上为环网：所有的站点组成一个环，每个站点按序分配一个逻辑地址。每个站点都知道在它前面和后面的站地址，最后一个站点后面相邻的站点是第一个站点。
– 逻辑环初始化后，站号（站地址）最大的站点可以发送第一帧。此后，该站点通过发送称为令牌的特殊控制帧给紧接其后的邻站，把发送权传给它。令牌绕逻辑环传送，只有令牌持有者才能够发送帧。
因为任一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会产生冲突，从而具有环网能确知最坏情况的特性。
后页 退出前页总线
40 20 30 40 50 60
逻辑环（站点 20,40不在环中）
令牌总线配置（图中总线上站点按物理地址排序，标准中并未如此规定）
后页 退出前页令牌总线,MAC协议
访问控制
– 环初始化：当网络开始运行时,或者在逻辑环损坏后,它必须重新初始化 。 需要某种协同的,分布式算法来找出谁是第一个站,谁是第二个站等等以构成一个逻辑环 。
– 插入环,定期给尚未加入环的站点以机会,将它们插入到逻辑环中的适当位置 。
– 退出环,站点能把自己从环中删除 。
– 环恢复,由于传输错误或站点故障而将令牌丢失时,
需要一些恢复的办法 。
后页 退出前页令牌总线：插入环
插入环：
– 令牌持有者会定期发送征求后继帧，给出发送者以及后继者的地址。在这两个地址之间的站点可申请加入环。
– 令牌持有者发送征求后继帧后等待一个,响应窗口,
或者时槽时间（等于媒体上两个相距最远的站点来回传输的时间）。如果无站点要求加入，该站点继续进行正常的工作，把令牌传给后继节点。如果正好有一个站点希望加入，则该站点被插入环中，成为当前令牌持有者的后继站点，并将令牌传给它。
– 多个站点要求加入，帧会因冲突而作废，令牌持有者会发现出现了冲突：
后页 退出前页令牌总线：插入环
插入环（续）
– 冲突解决：基于地址的竞争方案
令牌持有者发出一个解决竞争帧并等待 4
个,响应窗口,,每个请求者将按照自己地址的前两位在这 4个窗口中的某一个中响应。如果一个请求者在属于它的时间窗到来之前监听到任何响应，它就抑制自己的要求。
后页 退出前页
如果令牌持有者收到一个有效的置后继帧，则该站点被插入环中，成为当前令牌持有者的后继站点；否则，它就要再试一次，而且只有那些在第一轮中响应过的站点被允许在本轮再次响应。这时是按照它们地址的第二个 2位位组进行响应的。这一过程继续下去，令牌持有者收到一个有效的置后继帧、无响应或者已到达站点地址的最末位为止。如果是后两种情况，
令牌持有者将停止重试并传送令牌。
后页 退出前页令牌总线：离开环
离开环：
– 当令牌传到它手上时，向它的前方站点发出一个包括其后继地址的置后继帧，这会使其前任更新它的后继站点地址；然后它再将令牌传给它的后继站点。
– 在令牌的下一次轮转中，退出站点的前方站点将会把令牌传给退出站点的后继。收到令牌的站点将其前方站点地址更新为传给它令牌的那个站点的 MAC
地址,这样退出的站点就被排除在环之外了后页 退出前页令牌总线：环初始化
当 LAN刚开始运行或令牌丢失,一个或多个站点在一段时间内没有监测到任何环活动,开始环初始化过程
– 发出一个申请令牌帧，如果没有听到任何竞争者竞争令牌，它就产生一个令牌，建立一个只包括它自己的环。
后页 退出前页
– 如果有竞争则通过比较各个申请令牌帧的数据字段的长度进行处理：
申请令牌者发出一个申请令牌帧,该帧的数据字段长度根据该站点地址的头两位的值分别设置为
,响应窗口,的 0倍,2倍,4倍或 6倍。
发出申请令牌帧后,如果站点听到媒体上仍有别的站在发送,这表明本站的帧长度较短，它便放弃申请 (别的站点发出一个比它更长的申请令牌帧 )。否则它重新尝试，这次根据它地址的第 2个
2位位组来选择帧长。当所有地址位都用来作过比较后,在最后一轮竞争中获得成功的站点就成为令牌持有者，然后逐步向环中加入站点便可重建环。
后页 退出前页令牌总线：环恢复
如果发生传输或硬件错误，逻辑环或令牌就可能出现故障
– 比如 站点想向已经关闭的站点发送令牌
– 令牌传出之后，该站点观察其后继站点是否传出一帧或者交出令牌。如果二者均未发生，那么原令牌持有者就再次递交令牌。
– 如果第二次仍然失败，站点发送 WHO_FOLLOWS帧，
该帧中指明了其后继站点的地址。当出错站点的后继站点看到 WHO_FOLLOWS帧中给出的地址为自己的前方站点地址时，它就给出错站点的前方站点发送一个 SET_SUCCESSOR帧以作为响应，申明自己将成为新的后继站点。这样出错的站点就从环中移走。
后页 退出前页令牌总线：环恢复（续）
环恢复：
– 假定一个站点不能将令牌传给它的后继站点以及它的后继站点的后继站点。它将采取一种新的策略，通过发送
SOLICIT_SUCCESSOR_2帧来判明是否有其他站点仍然正常工作，然后所有要入环的站点仍就适用标准的竞争协议入环。这样最终环会重新建立。
后页 退出前页
– 如果令牌持有者出了故障，令牌也将丢失，
将开始环初始化过程。
– 如果令牌持有者发现其他站点在发送帧时，
表示其他站点也有一个令牌，这时便丢弃自己的令牌。如果原来有两个令牌，则此后就只剩一个令牌。如果有多个令牌，重复此过程，迟早多余的令牌都会被丢弃而只剩下一个。如果碰巧所有的令牌都被丢弃了，整个环网将没有任何活动，从而导致一个或多个站点重新申请令牌，开始环初始化过程。
后页 退出前页令牌总线：优先级机制
传输数据分为四种优先级 0,2,4,6。以第 6
级为最高优先级,0级最低。
任何站点都可发送一种或多种优先级数据。基本目标是将网络带宽分配给优先级高的帧，只有当有足够的带宽时才允许发送低优先级的帧 。
后页 退出前页
可以这样理解：
– 每个站点被分成 4个子站，分别对应 4个优先级。当站点抓到令牌时，先在站点内部把令牌给优先级为 6的子站，并且传输优先级为 6
的帧。
– 当该子站发送完（或超时）时，令牌又从内部传送给优先级为 4的子站，该子站发送帧或者超时，然后令牌又传递给优先级为 2的子站，这样继续，最后令牌传递给优先级为
0的子站，优先级为 0的子站传输优先级为 0
的帧或者超时，然后令牌被传递给下一个站点。
后页 退出前页
IEEE 802.4
令牌总线物理层：
– 宽带同轴电缆，三种模拟调制方式
– 光纤后页 退出前页字节 7 1 1
2或 6 2或
6
0～
8192 4 1
前导
SD FC 目的地址源地址
LLC
DATA
FCS ED
帧格式：
后页 退出前页令牌环网
环的“物理长度”：
– 若环的数据传输速率为 RMbps，则每 1/R微秒就发送一个比特。一般来说信号传播速度为 200m/μ s，则环中一个比特的物理长度为 200/R米
令牌环：
– 许多站点通过环接口连接到环中，环接口之间通过点到点线路连接而成的。帧沿某一固定的方向绕环传递，每个站点从它的上游邻居接收帧，然后转发给下游邻居站点。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
环网延迟：
– 当环中所有站点都空闲时，环本身必须有足够的时延来容纳一个完整的令牌在环内流通
令牌
– 3字节的令牌在环网上转，等待某站点将其抓获。
该站点将令牌中的某个特定位由 0变为 1，从而将令牌改造成一个数据帧的起始序列。得到令牌后，站点填写并发送组成数据帧的余下字段部分。
– 令牌持有时间 THT
– 令牌轮转时间 TRT,环延迟活跃站点数 T HTT R T
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
环接口：
– 侦听模式：接收到的比特以 1比特时延复制并输出。
– 发送模式：
站点抓住令牌时才进入
接口截断输入输出的连接，将数据输出到环上。
比特绕环一周回来，发送者将其从环中移去。站点在发送完最后一帧的最后一个比特后，并重新产生令牌。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
帧的确认机制
– 利用令牌环帧中的帧状态字段的 A与 C
– 站点发送的帧中这两个比特初始设置为 0，而当一帧通过目的站点的接口时，接口将 A置 1。若接口将该帧复制到本站内，就将 C也置为 1。帧绕环一周回到发送站点，发送站点检查 A和 C的值：
A＝ 0,C＝ 0：目的站点不存在或者未加电。
A＝ 1,C＝ 0：目的站点存在但帧未被接收。
A＝ 1,C＝ 1：目的站点存在且帧被复制。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
优先级机制,8种优先级
– 令牌 和数据帧中包含优先级和预约字段 (3位 )
– 环中的令牌有一定的优先级 n。每个站点发送的帧都分配一个优先级，站点只有当有比当前令牌的优先级相同或者更高的数据帧时才能抓住令牌。
后页 退出前页
– 站点预约更高优先级的令牌：
站点 X如果想要传输一个优先级为 n的数据帧，当它发现一个数据帧经过且其预约字段比 n低，此站点可以将这个数据帧的预约字段置为 n，表示预约优先级为 n的令牌；
如果站点发现数据帧的预约字段比站点的优先级高，就不作任何动作。这样目前持有令牌的站点在释放令牌时把令牌的优先级提升为 n。
后页 退出前页早释令牌 ERT
帧比环网的比特长度短时
– 它在发出令牌前必须等待自己传输的帧的头部回来。环网中的潜在容量没有被使用。
– 早释令牌允许一个站点完成传输后马上释放令牌，而不管此时帧的头部是否已经回来了。
在收到原先发出的帧头部前就发出的令牌优先级是最近收到的帧的优先级后页 退出前页令牌环维护
监控站：
– 当环刚启动或站点发现环中没有监控站时，
便发出 CLAIM_TOKEN帧。若该帧在其他
CLAIM_TOKEN帧发出之前绕环一周，则发送站点就成为新的监控站后页 退出前页
– 负责判断整个环的工作是否正确
确保令牌不被丢失
在环断开时采取行动
当有混淆的帧出现时清除坏帧，查看是否有无主帧出现。
保证环网长度后页 退出前页
IEEE 802.5
物理层：
–多种数据速率
–多种传输媒体后页 退出前页字节 1 1 1
2或
6
2或
6
无限制 4 1 1
SD AC FC 目的地址源地址
LLC DATA FCS ED FS
帧格式：
后页 退出前页
IEEE 802委员会
国际标准化组织于 1987对 IEEE 802委员会制定的 LAN标准 修改并重新颁布成为国际标准，并被定名为 ISO 8802
后页 退出前页
– IEEE 802参考模型
局域网分成逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层
支持不同拓扑结构、不同访问方式、不同传输媒体
–IEEE 802工作组
802.1：网络结构
802.2,LLC
802.3/802.4/802.5….
后页 退出前页逻辑链路控制 LLC
LLC功能
– 涉及到的是两个站点间链路层协议数据单元
PDU的传输，在进行传输时不必有中继交换节点的参与。
后页 退出前页
–特色
局域网的链路是共享媒体，而且链路不是点到点的，必须支持多点访问。
LLC包括一些有关链路访问的内容，
和 MAC层一道来规范对链路的访问。
后页 退出前页逻辑链路控制 LLC
LLC协议基于 HDLC
– 无确认无连接服务：支持单点、组播、广播
– 有连接方式服务：
必须建立一条逻辑连接，并且要提供相应的流量控制、排序和差错控制机制，同时提供连接释放功能
– 有确认无连接服务
无需建立逻辑连接
提供了对数据报的确认机制
令牌总线：
– 物理上为总线结构，利用 802.3广播电缆的可靠性
– 逻辑上为环网：所有的站点组成一个环，每个站点按序分配一个逻辑地址。每个站点都知道在它前面和后面的站地址，最后一个站点后面相邻的站点是第一个站点。
– 逻辑环初始化后，站号（站地址）最大的站点可以发送第一帧。此后，该站点通过发送称为令牌的特殊控制帧给紧接其后的邻站，把发送权传给它。令牌绕逻辑环传送，只有令牌持有者才能够发送帧。
因为任一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会产生冲突，从而具有环网能确知最坏情况的特性。
后页 退出前页总线
40 20 30 40 50 60
逻辑环（站点 20,40不在环中）
令牌总线配置（图中总线上站点按物理地址排序，标准中并未如此规定）
后页 退出前页令牌总线,MAC协议
访问控制
– 环初始化：当网络开始运行时,或者在逻辑环损坏后,它必须重新初始化 。 需要某种协同的,分布式算法来找出谁是第一个站,谁是第二个站等等以构成一个逻辑环 。
– 插入环,定期给尚未加入环的站点以机会,将它们插入到逻辑环中的适当位置 。
– 退出环,站点能把自己从环中删除 。
– 环恢复,由于传输错误或站点故障而将令牌丢失时,
需要一些恢复的办法 。
后页 退出前页令牌总线：插入环
插入环：
– 令牌持有者会定期发送征求后继帧，给出发送者以及后继者的地址。在这两个地址之间的站点可申请加入环。
– 令牌持有者发送征求后继帧后等待一个,响应窗口,
或者时槽时间（等于媒体上两个相距最远的站点来回传输的时间）。如果无站点要求加入，该站点继续进行正常的工作，把令牌传给后继节点。如果正好有一个站点希望加入，则该站点被插入环中，成为当前令牌持有者的后继站点，并将令牌传给它。
– 多个站点要求加入，帧会因冲突而作废，令牌持有者会发现出现了冲突：
后页 退出前页令牌总线：插入环
插入环（续）
– 冲突解决：基于地址的竞争方案
令牌持有者发出一个解决竞争帧并等待 4
个,响应窗口,,每个请求者将按照自己地址的前两位在这 4个窗口中的某一个中响应。如果一个请求者在属于它的时间窗到来之前监听到任何响应，它就抑制自己的要求。
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如果令牌持有者收到一个有效的置后继帧，则该站点被插入环中，成为当前令牌持有者的后继站点；否则，它就要再试一次，而且只有那些在第一轮中响应过的站点被允许在本轮再次响应。这时是按照它们地址的第二个 2位位组进行响应的。这一过程继续下去，令牌持有者收到一个有效的置后继帧、无响应或者已到达站点地址的最末位为止。如果是后两种情况，
令牌持有者将停止重试并传送令牌。
后页 退出前页令牌总线：离开环
离开环：
– 当令牌传到它手上时，向它的前方站点发出一个包括其后继地址的置后继帧，这会使其前任更新它的后继站点地址；然后它再将令牌传给它的后继站点。
– 在令牌的下一次轮转中，退出站点的前方站点将会把令牌传给退出站点的后继。收到令牌的站点将其前方站点地址更新为传给它令牌的那个站点的 MAC
地址,这样退出的站点就被排除在环之外了后页 退出前页令牌总线：环初始化
当 LAN刚开始运行或令牌丢失,一个或多个站点在一段时间内没有监测到任何环活动,开始环初始化过程
– 发出一个申请令牌帧，如果没有听到任何竞争者竞争令牌，它就产生一个令牌，建立一个只包括它自己的环。
后页 退出前页
– 如果有竞争则通过比较各个申请令牌帧的数据字段的长度进行处理：
申请令牌者发出一个申请令牌帧,该帧的数据字段长度根据该站点地址的头两位的值分别设置为
,响应窗口,的 0倍,2倍,4倍或 6倍。
发出申请令牌帧后,如果站点听到媒体上仍有别的站在发送,这表明本站的帧长度较短，它便放弃申请 (别的站点发出一个比它更长的申请令牌帧 )。否则它重新尝试，这次根据它地址的第 2个
2位位组来选择帧长。当所有地址位都用来作过比较后,在最后一轮竞争中获得成功的站点就成为令牌持有者，然后逐步向环中加入站点便可重建环。
后页 退出前页令牌总线：环恢复
如果发生传输或硬件错误，逻辑环或令牌就可能出现故障
– 比如 站点想向已经关闭的站点发送令牌
– 令牌传出之后，该站点观察其后继站点是否传出一帧或者交出令牌。如果二者均未发生，那么原令牌持有者就再次递交令牌。
– 如果第二次仍然失败，站点发送 WHO_FOLLOWS帧，
该帧中指明了其后继站点的地址。当出错站点的后继站点看到 WHO_FOLLOWS帧中给出的地址为自己的前方站点地址时，它就给出错站点的前方站点发送一个 SET_SUCCESSOR帧以作为响应，申明自己将成为新的后继站点。这样出错的站点就从环中移走。
后页 退出前页令牌总线：环恢复（续）
环恢复：
– 假定一个站点不能将令牌传给它的后继站点以及它的后继站点的后继站点。它将采取一种新的策略，通过发送
SOLICIT_SUCCESSOR_2帧来判明是否有其他站点仍然正常工作，然后所有要入环的站点仍就适用标准的竞争协议入环。这样最终环会重新建立。
后页 退出前页
– 如果令牌持有者出了故障，令牌也将丢失，
将开始环初始化过程。
– 如果令牌持有者发现其他站点在发送帧时，
表示其他站点也有一个令牌，这时便丢弃自己的令牌。如果原来有两个令牌，则此后就只剩一个令牌。如果有多个令牌，重复此过程，迟早多余的令牌都会被丢弃而只剩下一个。如果碰巧所有的令牌都被丢弃了，整个环网将没有任何活动，从而导致一个或多个站点重新申请令牌，开始环初始化过程。
后页 退出前页令牌总线：优先级机制
传输数据分为四种优先级 0,2,4,6。以第 6
级为最高优先级,0级最低。
任何站点都可发送一种或多种优先级数据。基本目标是将网络带宽分配给优先级高的帧，只有当有足够的带宽时才允许发送低优先级的帧 。
后页 退出前页
可以这样理解：
– 每个站点被分成 4个子站，分别对应 4个优先级。当站点抓到令牌时，先在站点内部把令牌给优先级为 6的子站，并且传输优先级为 6
的帧。
– 当该子站发送完（或超时）时，令牌又从内部传送给优先级为 4的子站，该子站发送帧或者超时，然后令牌又传递给优先级为 2的子站，这样继续，最后令牌传递给优先级为
0的子站，优先级为 0的子站传输优先级为 0
的帧或者超时，然后令牌被传递给下一个站点。
后页 退出前页
IEEE 802.4
令牌总线物理层：
– 宽带同轴电缆，三种模拟调制方式
– 光纤后页 退出前页字节 7 1 1
2或 6 2或
6
0～
8192 4 1
前导
SD FC 目的地址源地址
LLC
DATA
FCS ED
帧格式：
后页 退出前页令牌环网
环的“物理长度”：
– 若环的数据传输速率为 RMbps，则每 1/R微秒就发送一个比特。一般来说信号传播速度为 200m/μ s，则环中一个比特的物理长度为 200/R米
令牌环：
– 许多站点通过环接口连接到环中，环接口之间通过点到点线路连接而成的。帧沿某一固定的方向绕环传递，每个站点从它的上游邻居接收帧，然后转发给下游邻居站点。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
环网延迟：
– 当环中所有站点都空闲时，环本身必须有足够的时延来容纳一个完整的令牌在环内流通
令牌
– 3字节的令牌在环网上转，等待某站点将其抓获。
该站点将令牌中的某个特定位由 0变为 1，从而将令牌改造成一个数据帧的起始序列。得到令牌后，站点填写并发送组成数据帧的余下字段部分。
– 令牌持有时间 THT
– 令牌轮转时间 TRT,环延迟活跃站点数 T HTT R T
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
环接口：
– 侦听模式：接收到的比特以 1比特时延复制并输出。
– 发送模式：
站点抓住令牌时才进入
接口截断输入输出的连接，将数据输出到环上。
比特绕环一周回来，发送者将其从环中移去。站点在发送完最后一帧的最后一个比特后，并重新产生令牌。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
帧的确认机制
– 利用令牌环帧中的帧状态字段的 A与 C
– 站点发送的帧中这两个比特初始设置为 0，而当一帧通过目的站点的接口时，接口将 A置 1。若接口将该帧复制到本站内，就将 C也置为 1。帧绕环一周回到发送站点，发送站点检查 A和 C的值：
A＝ 0,C＝ 0：目的站点不存在或者未加电。
A＝ 1,C＝ 0：目的站点存在但帧未被接收。
A＝ 1,C＝ 1：目的站点存在且帧被复制。
后页 退出前页令牌环：访问控制协议
优先级机制,8种优先级
– 令牌 和数据帧中包含优先级和预约字段 (3位 )
– 环中的令牌有一定的优先级 n。每个站点发送的帧都分配一个优先级，站点只有当有比当前令牌的优先级相同或者更高的数据帧时才能抓住令牌。
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– 站点预约更高优先级的令牌：
站点 X如果想要传输一个优先级为 n的数据帧，当它发现一个数据帧经过且其预约字段比 n低，此站点可以将这个数据帧的预约字段置为 n，表示预约优先级为 n的令牌；
如果站点发现数据帧的预约字段比站点的优先级高，就不作任何动作。这样目前持有令牌的站点在释放令牌时把令牌的优先级提升为 n。
后页 退出前页早释令牌 ERT
帧比环网的比特长度短时
– 它在发出令牌前必须等待自己传输的帧的头部回来。环网中的潜在容量没有被使用。
– 早释令牌允许一个站点完成传输后马上释放令牌，而不管此时帧的头部是否已经回来了。
在收到原先发出的帧头部前就发出的令牌优先级是最近收到的帧的优先级后页 退出前页令牌环维护
监控站：
– 当环刚启动或站点发现环中没有监控站时，
便发出 CLAIM_TOKEN帧。若该帧在其他
CLAIM_TOKEN帧发出之前绕环一周，则发送站点就成为新的监控站后页 退出前页
– 负责判断整个环的工作是否正确
确保令牌不被丢失
在环断开时采取行动
当有混淆的帧出现时清除坏帧，查看是否有无主帧出现。
保证环网长度后页 退出前页
IEEE 802.5
物理层：
–多种数据速率
–多种传输媒体后页 退出前页字节 1 1 1
2或
6
2或
6
无限制 4 1 1
SD AC FC 目的地址源地址
LLC DATA FCS ED FS
帧格式：
后页 退出前页
IEEE 802委员会
国际标准化组织于 1987对 IEEE 802委员会制定的 LAN标准 修改并重新颁布成为国际标准，并被定名为 ISO 8802
后页 退出前页
– IEEE 802参考模型
局域网分成逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层
支持不同拓扑结构、不同访问方式、不同传输媒体
–IEEE 802工作组
802.1：网络结构
802.2,LLC
802.3/802.4/802.5….
后页 退出前页逻辑链路控制 LLC
LLC功能
– 涉及到的是两个站点间链路层协议数据单元
PDU的传输，在进行传输时不必有中继交换节点的参与。
后页 退出前页
–特色
局域网的链路是共享媒体，而且链路不是点到点的，必须支持多点访问。
LLC包括一些有关链路访问的内容，
和 MAC层一道来规范对链路的访问。
后页 退出前页逻辑链路控制 LLC
LLC协议基于 HDLC
– 无确认无连接服务：支持单点、组播、广播
– 有连接方式服务：
必须建立一条逻辑连接，并且要提供相应的流量控制、排序和差错控制机制，同时提供连接释放功能
– 有确认无连接服务
无需建立逻辑连接
提供了对数据报的确认机制
