第二層: 技術 Andres, Wen-Yuan Liao Department of Computer Science and Engineering De Lin Institute of Technology andres@dlit.edu.tw http://www.cse.dlit.edu.tw/~andres

記號環之基本概念 Token Ring和其種類之綜纜 Token Ring訊框格式 Token Ring MAC

記號環訊框格式 Tokens 記號的長度為 3 個位元組 起始界定元 存取控制位元組 及結束界定元

記號環訊框格式 存取控制位元組 優先權和保留欄位，以及記號和監控站位元 記號位元 一般資料/指令訊框 監控站位元 決定訊框是否要不斷繞著環路

記號環訊框格式 訊框控制位元組 資料/指令訊框 資料訊框 指令訊框 資料，或是控制資訊 控制資訊的類型 較高層協定的資訊 只傳控制資訊，而不含較高層協定的資料

Token Ring MAC Busy token/Free token 記號訊框，繞著網路跑 搶到記號的工作站可以傳輸資料 所有工作站佔用記號的時間都有一個上限 Busy token/Free token

Token Ring MAC 沒有碰撞問題 額定式 (Deterministic) 可以計算下一終端工作站要傳輸所必須等待的最長時間

TR MAC -優先權系統 優先權欄位，以及保留欄位 只有記號中包含高於或等於優先權值的工作站可以搶下記號

TR MAC -優先權系統 必須具有「高於該傳輸工作站」的優先權者，才可以保留該記號，成為下一位網路傳輸者 網路產生下一個記號時，其優先權會變成該保留工作站的優先權

TR MAC -管理機制 偵測和修正網路的錯誤 主動式監控站 主動式 MSAUs (多站存取單元) 求救程序 移除環路中循環不斷的訊框 檢查網路的問題，必要時可以將發生問題的工作站從網路中移除 求救程序 可以偵測問題並修復網路

TR MAC -管理機制 當工作站偵測到嚴重的網路問題 (如纜線斷落) 時，會送出求救訊框 求救訊框會定義一個故障領域 包含報告故障的工作站、它最近的有效上游鄰接點 (NAUN)，以及兩者間所有的設備 求救程序會起始自動重組結構處理 故障領域中的所有節點都可以自動執行偵錯

Token Ring 訊號傳送 曼徹斯特編碼法 記號環網路使用差動式曼徹斯特編碼法 0 : 編碼為低-到-高傳輸 1 :編碼為高-到-低傳輸 1 位元 以位元開始時間無極性變化來表示 0 位元 以位元開始時間之極性變化來表示

TR媒體與實體拓樸 記號環網路工作站 (常用 STP 與 UTP 媒體) 可以直接連到 MSAU，且可以連成一個大型環路 連接纜線 枝葉纜線 連接 MSAU 與其他鄰近的 MSAU 枝葉纜線 連接MSAU 與工作站 MSAU 的「旁通中繼」(bypass relays)可以將工作站自環路中移除

光纖分散式數據介面 (FDDI) FDDI 及其種類之綜覽 FDDI 格式 FDDI MAC FDDI 的訊號傳送 FDDI 媒體

FDDI 及其種類之綜覽 ANSI X3T9.5 標準委員會 常用於主幹技術 媒體存取控制 (MAC) 實體層協定 (PHY) 定義存取媒體的方式 實體層協定 (PHY) 定義資料編碼/解碼程序 實體層媒體 (PMD) 定義傳輸媒體的特性 工作站管理 (SMT) 定義 FDDI 工作站組態

FDDI 格式 訊框狀態 來源工作站可以依此判斷是否有錯誤發生，及對方是否有確實收到並複製該訊框

FDDI MAC 記號訊框繞著網路跑 搶到記號的工作站可以傳輸資料 所有工作站佔用記號的時間都有一個上限 沒有碰撞問題 環路中其他工作站都必須等到記號釋放出來以後，才可以傳輸 非常可靠 雙環路

FDDI MAC -同步 需要持續傳輸的工作站可以配置同步頻寬 FDDI SMT 規格定義「分散式要求方法」，來配置 FDDI 的頻寬 傳輸影音資訊 其餘的頻寬配置給非同步傳輸 FDDI SMT 規格定義「分散式要求方法」，來配置 FDDI 的頻寬

FDDI MAC -非同步 非同步頻寬配置是用一個八級優先權的方法 FDDI 也允許擴展性傳輸 各工作站都有指定自己的非同步優先權等級 FDDI 也允許擴展性傳輸 讓工作站可以暫時佔用所有的非同步頻寬 FDDI 優先權機制會阻隔無法使用同步頻寬的工作站，及非同步優先權太低的工作站

FDDI 媒體 100 Mbps 的記號傳遞雙環 LAN，並且以光纖為傳輸媒體 優點 安全性 可靠度 速度

FDDI媒體 光纖 模態光纖 (又稱單一模態光纖) 多模態光纖 可以將模態想成是一束光線，從特定角度射入光纖

單模態光纖 只允許光纖以一種光線模態傳播 頻寬比多模態光纖高 傳播距離較遠 常用於建築物外部的連線 雷射 (Laser)

多模態光纖 多種模態 各種模態的光線傳播距離各不相同，(視射入角度而定)。因此抵達目的地的時間亦不同，(稱為模態分散現象) 常用於建築物內部的連線 光源為發光二極體 (LED)

雙環 FDDI 兩環的流量方向相反 兩個環是由兩個以上的工作站連接而成，相鄰工作站間彼此以點對點連接 主環路 傳輸資料 次環路 備用環路

DAS/SAS A 級工作站 B 級工作站 雙附著工作站， dual attachment stations, DAS 連接到兩個環路 單附著工作站， single-attachment stations, SAS 只連接到一個環路

乙太網路和 IEEE 802.3 比較乙太網路和 IEEE 802.3 乙太網路家族成員樹 乙太網路訊框格式 乙太網路 MAC 乙太網路傳訊 乙太網路 10Base-T 媒體和拓撲

比較乙太網路和 IEEE 802.3 最普遍使用的區域網路 (LAN) 技術 能在網路尖峰時段高速傳輸資料，且能應付偶而十分龐大的資料量 傾聽網路的狀況 碰撞/Back off 演算法 廣播網路

100BASE-TX/10BASE-T

18 varieties of Ethernet

Ethernet MAC 先傾聽再傳輸的模式運作 傳輸的同時繼續傾聽 非連接式網路架構，稱為「最佳傳送」系統

碰撞 網路媒體上的訊號振幅會增加 發生碰撞時，正在傳輸資料的設備在短時間內會繼續傳送資料 當網路上所有的設備都知道發生碰撞後，它們都會呼叫Backed off演算法 當所有設備都停止並等待一段時間 (按每個設備而異，等待時間也不同)

乙太網路傳訊 曼徹斯特編碼法 10Base-T 接收發器 4 條接線 一對接線負責傳輸資料 一對負責接收資料

乙太網路 10Base-T 媒體和拓撲 主動式集線器 被動式集線器 重新產生訊號，使資料可以傳輸到更遠的距離 連接網路媒體，但不會重新產生訊號

Start Topology Advantages 設計安裝簡便 便於維護 易於修改，也易於排除故障 可靠度較高

Start Topology Disadvantages 制每個網路媒體只能接一個設備 單點故障 若集線器故障，網路上所有的設備都無法連線

TIA/EIA-568-A 規格 無遮蔽式雙絞線的水平接線度為 90 公尺 電傳插座/接頭的接線最大長度是 3 公尺 水平跨接之連接線/跨接線的最大長度是 6 公尺 若訊號傳出限制範圍，便無法保證在送達 NIC 卡時，NIC 卡可以辨識該訊號

第二層設備 NICs 橋接器 橋接器第二層作業 交換器 交換器第二層作業

橋接器第二層作業 較高層協定的透通性 只要檢查 MAC 位址，而不必檢查協定，就可以過濾網路流量 減少碰撞 不需要檢查較高層的資訊，可以迅速推送各種網路層協定的流量 只要檢查 MAC 位址，而不必檢查協定，就可以過濾網路流量 減少碰撞

橋接器第二層作業 橋接器比較適合區段間流量低的網路 當區段間流量增加，橋接器反而會變成網路瓶頸，而降低通訊效能 當網路上某個設備想聯絡另一個設備，卻不知對方位址的時候，通常來源會送出廣播 到網路上的所有設備

交換器 降低壅塞，常用於乙太網路 LAN，以紓解網路阻塞及增加頻寬

交換器第二層作業 LAN 交換器形同多埠橋接器，沒有碰撞領域，因為可以利用微區段 在交換器尚未收完整個封包前，會將封包送往目的地工作站的接收埠 可使封包推送的延遲減少，速度加快

交換器第二層作業 虛擬電路 只在有需要時才存在，建立於交換器內部 在硬體中執行交換而非在軟體中執行，所以速度明顯較快

第二層設備對資料流的影響 乙太網路 LAN 區段 由橋接器分段的碰撞領域 由交換器分段之碰撞領域 由路由器分段之碰撞領域 教學拓樸中以橋接器、交換器和路由器來分段

乙太網路 LAN 區段 隔離各區段的流量 使碰撞領域變小，每個使用者得到更多的頻寬 橋接器/交換器 像防火牆 一樣，可以擋掉一些可能破壞網路的錯誤

交換器(比橋接器) 比橋接器快得多 硬體中交換 LAN。10 Mbps 的乙太網路 LAN 與 100 Mbps 的乙太網路 LAN 可以使用交換器連接起來 支援更多的埠 支援穿透式交換，可以降低網路中的延遲 減少碰撞並增加網路區段的頻寬

路由器 產生較小的碰撞領域和廣播領域 可以執行橋接和交換的功能 選擇最佳路徑 連接不同的網路媒體與 LAN 技術 連接執行不同協定的 LAN (IP 對 IPX 對 AppleTalk)，還可以串聯連接到 WAN

橋接器 增加網路延遲 (delay) 10-30% 儲存後傳送的設備 運算循環餘冗檢查 (CRC) 後才會作傳送的動作

交換器分段 在交換式乙太 LAN 拓樸中，可用頻寬幾乎接近 100% 乙太網路只能保持在全頻寬 30-40% 下執行到最佳程度 微區段 因為乙太網路的媒體存取方式 (CSMA/CD) 微區段 使原先較大的碰撞領域變成無碰撞領域

路由器分段 在網路層作業，而會根據第三層協定位址 比橋接器執行更多的處理，延遲現象相對比較嚴重 檢查封包，來判別傳送到目的地的最佳路徑

疑難排解工作站 追蹤問題時，最好從第一層開始

Summary Token ring FDDI Ethernet Bridge Switch