[ 永遠的UNIX::UNIX技術資料的寶庫 ]   GB | BIG5
首頁 > 網絡管理 > 局域網技術 > 正文
網路概論---5.網路架構
http://www.study-area.net/menu1.htm (2001-06-03 17:04:00)
    在這裡我們將要討論一些網路物理和邏輯形態以及它們各自的特征同時也會開始介紹IEEE的802.x標準。 

網線的困繞 

要組網當然先要將個機器連接起來啦。假如您喜歡的話我們可以將每兩個網路節點都直接用網線連接起來如果材料夠地方又允許的話這完全是有可能的。那麼按此接法我們需要的網線數量 = 節點數目 x ( 節點數目 - 1 ) / 2 也可以從下面的列表中直接看出來 

節點數目  所需網線數量  
5 10 
8 28 
25 300 

天哪如果有一百台電腦起不是整個辦公室都滿網線了而且網線也需要錢買的啊所以實際上是沒有人會採用這樣的連線方法的。 

物理形態 

星狀形態(Star Topology) 


一個星狀的網路形態裡面在中央是一個集線器(hub)或MAU (Multistation Acces Unit)所有的工作站伺服器和印表機都接到hub上面看上去就象一顆星星向四放射星光一樣因而得名。 

 
Star Topology 

hub通常有兩種惰性(passive) hub和活性(active) hub。前者僅僅是將各個接口(port)連接起來也就是將上面的那個接線方法從一個辦公室縮小為一個盒子罷了再無其它功能了而後者除了會起到增益器(Repeater)的作用之外(其實這是活性hub的最基本功能了)還可能肩負網橋(Bridge)和路由器(Router)的功能(這兩種功能稍後會解析)。 

星狀的形態裡面hub是不可缺少的部件如果一個hub的接口都接滿了我們還可以引一條線出去接另外一個hub這樣就有另外一個星星了但最多可以串接4個hub (也就是共5個)。 

星狀形態的優點是 

容易傳輸 
容易除錯 
容易線 

使用星狀形態伺服器無需知道信息請求是從哪個節點來的也不必擔心回應給誰只需知道哪個port就可以了然後hub會決定如何傳遞給真正的機器。這也給除錯帶來方便如果有哪台機器不能連上網路我們只需要查看這台機器和hub之間的連接就是了。如果您的機器都四散東西甚至樓上樓下的使用星裝形態的話你就不必擔心如何將它們整體的連接起來只需關心各台機器怎樣集中到hub而已。 


總線形態(Bus Topology) 


在bus形態裡面也有兩個類型一是Thick Ethernet另一是Thin Ethernet。前者使用一條厚厚的中央網線(10base5)兩頭帶有終端電阻然後各接點再通過一條較幼的網線連到這條厚線上面而後者則只使用10base2 網線將所有的節點連接起來網線和節點之間使用T型接口連接而在兩端的接點則各連接一個終端電阻。 

 
Thick Ethernet 

 
Thin Ethernet 

Bus形態的最大問題是出現問題的時候的問題(廢話啦~~)網路這時候需要整個停下來檢查如果是因為終端電阻沒接好那還好辦換一個就可以。但要是其中一個節點有問題的話你就得慢慢找出來了。在star形態裡面要是該節點有問題受影響的僅是其接點罷了。但在bus上面則不同如果一個節點是關閉的話封包會略過它而直接通過T型接頭傳給下一個開著的節點。然而要是該有問題的接點開著的話也會接收和發送封包但卻會令到網路越來越慢甚至停頓下來。 

順便一提我們在給10Base2網路除錯的時候一個較好的方法是先從中間斷起。就是將其中一個終端電阻接到中間的節點去然後檢查各自分開的部份找有問題那邊再繼續斷開中間如此一直到找到問題的節點為止。 

Bus形態唯一好處是便宜無需hub而且省cable省錢。如果在家裡玩玩或接點不多Bus形態也是值得考慮的。 


環狀形態(Ring Topology) 


一般來說這樣的形態我們是比較少見到的因為其線是一個非常頭痛的問題您大概從下圖可見一斑 

 
Ring Topology 

Ring形態可以說補足了bus的短處且無需使用終端電阻。因為它使用雙網線連接當然其線數量也是雙倍增加了。但在一般的辦公室環境裡面甚少會見到物理Ring形態的網路它通常是用來做為連接數建築物之間的高速龍骨幹網如FDDI等。 


邏輯形態 

雖然我也知道我很嗦但我還是要提醒大家網路形態和邏輯形態是兩碼子事情在學習邏輯形態的時候我建議您先將物理形態忘記掉。 

Bus / Ethernet 


我想Ethernet恐怕是最佳的邏輯bus形態例子了它也是現在最普遍的LAN類型。 

這個邏輯bus形態是如何工作的呢很簡單就是每次只能有一個節點在網路上傳遞數據給其它節點其形式是通過對整個網路進行廣播(broadcast)。然後其它接點收聽到廣播之後就看看數據是否傳個自己的如果是則接收下來如果不是則略過。每一節點都有一個自己用的48bit的地址(也可以稱為Node ID也就是在前面說的網卡地址了)而每一個在網路中傳輸的數據都是以這個地址為傳送和接收依據的。 

當任何一個節點進行廣播的時候所有的其它節點都收聽得到。其情形就像我們上課一樣老師說“第幾排第幾號同學出來拿作業”雖然全班同學都聽得到但卻只有一位同學可以拿到。Bus形態也和這種形式很類似當然具有更嚴謹的一套法則啦。在bus上面的數據都是以框包(frame)形式傳遞的框包送出來之後會同時向bus兩端廣播當目的地接收到給它的框包也不是據為己有的而是一份給自己而原來的框包則還是會繼續被送給下一個節點直到封包抵達終端電阻才會被銷毀。 

任何類型的數據要在這一網路上面傳遞的話都必須嚴格的遵循既定的框包格式Data Link Layer Frame 格式是給網路用來安排數據的。Ethernet的Data Link Layer Frame看起來如圖 序言
(Preamble)  目的地
地址
(Destination)  來源地址
(Source)  信息類型
(Message Type)  數據
(Data)  封包監測資料
(Frame check sequence)  
8 bytes  6 bytes  6 bytes  2 bytes  46-1500 bytes  4 bytes  


每一個 frame 都不可以超過1518bytes這樣就可以確保任何一個工作站都不會佔用網路太久。工作站對網路廣播之前都會先傾聽一下有沒其它人在使用網路如果聽起來很安靜則它會發送廣播。但要是網路上仍然嘈嘈的呢(這個情形就是bus形態最擔心的)這時候工作站就需等待了。 

假如節點A和節點B相隔得太遠的話當他們傾聽的時候可能都還沒聽得到對方有話要說就都同時把封包出去這就是所謂的碰撞(collision)了。如果當一個碰撞發生了就會在網線產生一個頻率徊( frequecy ripple)。如果第一個節點監測到有這樣的 ripple 它就會發出一個高頻信號去清除所有其它信號。這個信號告訴所有節點碰撞已經發生這樣全部節點都不會再發送封包了。這時候每一個節點都會隨機的等待一段時間再重新進行廣播總共可以進行16次嘗試大家才會最終放棄。不過其情形也不會好到哪裡因為在大家等待之後彼此都有封包要發送誰都想先發送自己的封包如果節點越多距離越長發生碰撞的機會也就越高。 

情形就象上課時您要發言得先看看有沒有其它同學在發言如果已經有人在說話了那你就先等他/她講完再舉手。要是兩個人都同時舉手老師就會宣重新再舉手這時候大家可以在一秒鐘之內再舉手要是還是一樣那麼可以再於兩秒之內任何時段舉手再來就4秒8秒16秒....的延續下去要試過16次都還一樣沒辦法了大家都不要說好了。 

在網路上我們稱這樣的方法為 CSMA/CD (Carrier-Sensing Multiple Access with Collision Detection)。要注意的是所有這些處理過程都必須在Ethernet 網卡上面進行也就是說如果您要選用Ethernet形態那麼你就必須全部使用Ethernet網卡。 

Ethernet可以在bus, star 等物理形態上面使用。10baseT就是使用star的物理形態但邏輯上卻是bus形態來的同樣也是Ethernet使用的是IEEE802.3標準。 


Token Ring 


Token Ring網路在物理上也和100BaseT Ethernet一樣使用star形態。只不過代替hub的是MAU而已一個MAU可以連接八台電腦然後還可以連接到另一個MUA。一塊Token Ring網卡上面其中有端會帶有一個D-shell類型的接頭而另一端則有一個odd-looking IBM接頭。在Token Ring上面無需使用終端電阻網線的一頭接到網卡另一頭接在MUA就可以了。 

我們還記得在Ethernet系統上面使用廣播形式傳送封包然而在Token Ring裡面每一個節點都只會得到其前面的一個節點送來的信息。Token Ring的靈魂所在是一個叫做 Token Packet的封包。為了避免碰撞發生Token Ring可以確保每次只能有一個工作站可以發送資料它們使用token packet(或曰token stick)來達到這一目的。只有獲得這個Token packet的接點才可以發送資料。 

舉個例子同學們在班上為了避免同時有兩個人發言於是就使用一個令牌由一個同學傳給下一個同學然後最後的同學傳回給最前面的同學。拿到令牌的同學看看如果令牌是空的就把說話寫在令牌上面(寫滿為止如果不夠用等下次再寫)然後明來源地址和目的地址再將令牌傳給下一位同學。接到令牌的同學會檢查目的地址如果不是給自己的就傳給下一位如果地址是給自己的則抄一份保存原來的令牌照樣傳遞下去。因為令牌是繞著圓圈的傳遞所以始終會到自己手上的。當那位原先發送信息的同學收回令牌看到來源地址是自己的就把令牌擦乾淨然後把令牌交給下一位同學就算他還有話要說也要這樣做。如果下一位同學沒有東西要寫就簡單的把令牌交給下再一位則可如果有東西要寫就重剛才的規則。 

Token Ring上使用的是類似的方法只是略有不同而已當一個節點獲得Token Packet並完成了信息準備之後它會傳給下一個節點如果沒有人接下來就再傳一次如果第二次都沒有人要則給整個網路發送一個solicit successor fram的常規請求詢問“有誰想要這一個Token啊”如果有節點回應這個請求它就把Token直接傳到該地址。 

不過同是使用Ring形態的FDDI則略有不同也拿剛才的例子說明凡是拿到令牌的同學先把要說的東西寫在紙條上面也明是誰寫給誰的然後把紙條夾在令牌上傳給下一位要是沒有話要說就把令牌直接傳給下一位即可。等收到令牌的時候就看看信息是否給自己的如果是就抄一份保存下來如果同時還有信息要送呢再按格式填寫紙條也夾在令牌上面傳給下一位同學。等令牌在繞回來的時候檢查上面的那些紙條如果發現發信人是自己的話就把紙條拿下來然後撕掉就行了。 

在網路上我們稱這種方法做Token Passing。 


IEEE802.3 vs. IEEE802.5 


我們稱Ethernet的傳遞形式為廣播(broadcast)形式Token Ring使用的則是指定(dedicated)形式broadcast屬probabilistic形式的協定也就是不能夠保工作站可以獲得接通網線的能力。Token Ring則屬deterministic形式的協定也就是使用一套規則來保工作站有接通網線的能力。在IEEE定標準面Ethernet屬802.3標準而Token Ring則屬802.5標準: 
特性類項  IEEE 802.3  IEEE 802.5  
邏輯形態  Bus  Single Ring  
物理形態  Star, Bus  Star  
介質  Optic fiber, Twisted Pair,
Coaxial Cable  Twisted Pair  
頻寬  10 Mbps  4 or 16 Mbps  
連接形式  CSMA/CD  Token Passing  
過載信息  Single  1(4 Mbps)或
Multiple(16 Mbps)  
最大封包體積  1518 bytes  4500 (4 Mbps) 
18000 (16 Mbps)  
節點數目  1024  260  
節點間隔  2.8m (minimum)  100m (maximum)  
最長網路距離  2.8km  不等  


另外還要一提的是有個IEEE802.4標準在物理上使用bus形態的但卻以Token Passing的形式來傳遞資料。和Token Ring一樣只有得到Token的節點才可以發送資料但一旦其獲得了接收節點的確認回應就得把Token交給下一節點了。在網路裡必須有一套機制來追蹤哪一個節點會是下一個得到Token的節點。在網路上面會有一個master的角色如果token丟失或由某些原因不能傳送master會先對全網路發出請求然後宣取消舊的token而重新發放一個它比任何其它節點要有最優先權獲得Token。 

不過比起Token Ring的star形態來說802.4畢竟還是有其不足之處的。比如在802.5裡面使用的mart hub有能力偵測到工作不良的節點從而可以把Token繞過它來傳遞同時會指示出哪一個節點有問題而802.4則做不到這點。 


五四三原則 

我們知道網線的傳輸距離都是有限的如果節點之間的距離太遠我們就需要在中間使用增益器(Repeater)來將信號放大後繼續傳輸。如果使用802.3協定的時候有一個原則我們是必需遵守的五四三原則。意思就是網路上最多只能有 

5個網段(segment)。所謂segment就在物理連接上最接近的一組電腦在一個BNC網段裡面最多只能接30台電腦且網線總長不能超過185m。 
4個增益器(repeater)。也就是將信號放大的裝置。 
3個電腦群體(population)。這個不好理解也就是說前面所說的5個segment之中只能有3個可以裝電腦其它兩個不行。 
這個原則看上去就好像這樣 

(http://www.fanqiang.com)     進入【UNIX論壇】
相關文章
網路概論---10.電信 (Telecommunication) (2001-06-03 22:08:00)
網路概論---9.超越LAN之外 --- Internetworking (2001-06-03 21:04:00)
網路概論---8.網路作業系統 (2001-06-03 20:10:00)
網路概論---7.通訊協定 (2001-06-03 19:00:00)
網路概論---6.網路管理模式 (2001-06-03 18:55:37)
網路概論---5.網路架構 (2001-06-03 17:04:00)
網路概論---4.連線材料 (2001-06-03 16:10:00)
網路概論---3.一些網路名詞 (2001-06-03 15:00:00)
網路概論---2.網路能做些什麼 (2001-06-03 14:08:00)
網路概論---1.何為網路? (2001-06-03 13:04:00)
 

★  樊強制作 歡迎分享  ★