A. 高速局域网的FDDI光纤环网
FDDI即光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）是计算机网络技术发展到高速数据通信阶段出现的第一项高速网络技术。FDDI光纤环 网是由美国国家标准协会ANSI X3T9.5委员确定的一种使用光纤作为传输媒体的、高速的、通用的令牌环形网，后来又成为国际标准ISO9314. 1.高传输速率。 FDDI网充分利用光纤通信技术带来的高带宽，实现了100Mbit/s的高传输速率。
2.大容量。 FDDI网在100Mbit/s传输速率的基础上，采用了多数据帧的数据处理方式，大大提高了网络带宽的利用率，做到了大容量的数据传输。另外，网上的站点数目也明显增加，连接多达500个站双连接站或者1000个单连接站。3.远距离。 由于光纤的传输损耗很低，延长了通信距离，使用多模光纤最大站间距离可为2kM，使用单模光纤光纤站间距离更长。FDDI网的环路长度可以达到100kM，即光纤总长度为200kM，网络覆盖范围远远超过了传统的局域网范围。
4.高可靠性。 FDDI网络采用有容错能力的双环拓扑结构，再加上使用信号衰减小，抗干扰能力强的光纤传输媒体以及相应的控制设备，其网络可靠性大为提高。网络系统可以
在多重故障的环境下自行重构，保证其安全运转。
5.保密性好。 光纤通信由于没有电流的直接作用影响，仅以光束在光线内部传输，不产生任何形式的辐射，电子窃听技术对此毫无作用，外界无法完成非侵入式窃听。即使对光缆进行侵入式窃听，也极容易被检测出来。6.良好的互操作性。 FDDI网使用IEEE 802.2LLC协议以及基于IEEE 802.5令牌环标准的令牌传递MAC协议，因而与IEEE 802 局域网兼容。另外，FDDI技术已经正式被国际标准化组织接纳为国际标准，为FDDI产品具有良好的互操作性提供了保证。 从FDDI网的网络拓扑结构示意图可以看出FDDI网由工作站、集线器、传输设备和网卡等组成。
1.工作站。 在FDDI上所连接的工作站有以下两类。一类是：双连接站（DAS）又称为A类站，它提供了2个供连接光缆的端口，同时与主环和副环连接，DAS具有较高的可靠性，适用于较重要的工作站，当某一工作站发生故障时，可以用光旁路开关将数据从该站旁绕开。而当环路的某处发生故障时，通过主环、副环的重新组合，可以使环路仍然正常工作。二类是：单连接站（SAS）又称为B站，它仅仅提供一对输入输出通路，不能直接与具有两队以上输入输出通路的双环相连。SAS利于一条双工电缆通过集线器再连接到主环上。此类站的重要性较小，出现故障时可以被直接隔离掉。
2.集线器。 为了保证网络整体的可靠性以及网络性能，在环上不宜连接过多的站点，通常是将工作站通过集线器连接至主环上。在FDDI中，集线器分为两类：单连接集线器SAC。用于连接B类站；双连接集线器DAC。用于连接A类站。集线器的主要功能是连接工作站，具体功能有以下几项。1、数据帧的发送与接收功能。2、支持标识和确认帧处理，并能实现定时令牌协议。3、站点旁路。站点旁路功能是为了解决站点故障而设计的。当连接在集线器上的工作站发生故障或者断电等情况时，集线器会自动使设备与网络隔离，从而不会影响环路的正常工作。4、网络管理。由于FDDI站点是分布式的，许多管理工作需要由集线器来承担。例如搜集网络性能参数，执行对网络上各个站点的管理，负责对各个站点进行诊断和测试，并对出错的站点从逻辑上进行隔离等。
3.传输设备。FDDI网中环路的传输介质主要是光纤。FDDI标准中推荐使用62.5/125um的多模光纤，其波长为1300nm，使用二极管而不是激光二极管。光纤要有相应的插头才能与设备相连接，目前用得最多的光纤插头是MIC，它可以接两根光纤；其次还有ST，它只能接一根光纤。
4.FDDI网卡。 网卡也称网络适配器，适用于连接站点的设备，凡是要直接连接到FDDI网上的设备，都应配置FDDI网卡。FDDI网卡一端接在站点的总线上，另一端与物理媒体相连。网卡的功能主要分为：完成信号的接收与发送工作，并实现接收和发送的自动检测；具有接收和发送数据缓冲的能力；完成信号的串/并转换工作；完成发送和接收链路的管理工作；对错误等有检测能力；完成帧的装配与拆卸功能等。
FDDI和标记环介质访问控制标准接近，有以下几点好处：（1）标记环协议在重负载条件下，运行效率很高，因此FDDI可得到同样的效率。（2）使用相似的帧格式，全球不同速率的环网互连。（3）已经熟悉IEEE802.5的人很容易了解FDDI（4）已经积累了IEEE802.5的实践经验，特别是将它做集成电路片的经济，用于FDDI系统和元件的制造。 由此可知：FDDI MAC帧和IEEE802.5的帧十分相似，不同之处包括：FDDI帧含有前文，对高数据率下时钟同步十分重要；允许在网内使用16位和48位地址，比IEEE802.5更加灵活；控制帧也有不同。
FDDI和IEEE802.5的两个主要区别：（1）FDDI协议规定发送站发送完帧后，立即发送一幅新的标记帧，而IEEE802.5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时，才发送新的标记帧。（2）容量分配方案不同，两者都可采用单个标记形式，对环上各站点提供同等公平的访问权，也可优先分配给某些站点。IEEE802.5使用优先级和预约方案。
B. 局域网中的介质访问控制方法都有什么
常用的介质访问控制方式有时分多路复用（TDM）、带冲突检测的载波监听多路访问介质控制（CSMA/CD）和令牌环（Token Ring）。
1、CSMA/CD为标准以太网、快速以太网和千兆以太网中统一采用的介质争用处理协议（但在万兆以太网中，由于采用的是全双工通信，所以不再采用这一协议）。
2、令牌环工作原理：网上站点要求发送帧，必须等待空令牌。当获取空令牌，则将它改为忙令牌，后随数据帧；环内其它站点不能发送数据。环上站点接收、移位数据，并进行检测。如果与本站地址相同，则同时接收数据，接收完成后，设置相应标记。
该帧在环上循环一周后，回到发送站，发送站检测相应标记后，将此帧移去。将忙令牌改成空令牌，继续传送，供后续站发送帧。
(2)标记环传递介质访问扩展阅读
在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。
一种CSMA的改进方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。
如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，发送站点就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被破坏的帧，可以节省时间和带宽。
C. 局域网基本技术中有哪几种媒体访问控制方法
计算机局域网一般采用共享介质，这样可以节约局域网的造价。对于共享介质，关键问题是当多个站点要同时访问介质时，如何进行控制，这就涉及到局域网的介质访问控制（Medium Access Control，MAC）协议。在网络中服务器和计算机众多，每台设备随时都有发送数据的需求，这就需要有某些方法来控制对传输媒体的访问，以便两个特定的设备在需要时可以交换数据。传输媒体的访问控制方式与局域网的拓扑结构、工作过程有密切关系。目前，计算机局域网常用的访问控制方式有3种，分别是载波多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、令牌环访问控制法（Token Ring）和令牌总线访问控制法（Toking Bus）。其中，载波多路访问/冲突检测（CSMA/CD）是由ALOHA随机访问控制技术发展而来的，在此，对ALOHA随机访问控制技术简要介绍一下。
1．ALOHA协议
ALOHA协议是20世纪70年代在夏威夷大学由Norman Abramson及其同事发明的，目的是为了解决地面无线电广播信道的争用问题。ALOHA协议分为纯ALOHA和分槽ALOHA两种。
（1）纯ALOHA
ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏（检测到冲突），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。对于局域网LAN，反馈信息很快就可以得到；而对于卫星网，发送方要在270ms后才能确认数据发送是否成功。通过研究证明，纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18%（1/2e）。
（2）分槽ALOHA
1972年，Roberts发明了一种能把信道利用率提高一倍的信道分配策略，即分槽ALOHA协议。其思想是用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。在分槽ALOHA系统中，计算机并不是在用户按下回车键后就立即发送数据，而是要等到下一个时间片开始时才发送。这样，连续的纯ALOHA就变成离散的分槽ALOHA。由于冲突的危险区平均减少为纯ALOHA的一半，因此分槽ALOHA的信道利用率可以达到36%（1/e），是纯ALOHA协议的两倍。对于分槽ALOHA，用户数据的平均传输时间要高于纯ALOHA系统。
2．载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）
CSMA/CD是Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection的缩写，含有两方面的内容，即载波侦听（CSMA）和冲突检测（CD）。CSMA/CD访问控制方式主要用于总线型和树状网络拓扑结构、基带传输系统。信息传输是以“包”为单位，简称信包，发展为IEEE 802.3基带CSMA/CD局域网标准。
（1）CSMA/CD介质访问控制方案
先听后发，工作站在每次发送前，先侦听总线是否空闲，如发现已被占用，便推迟本次的发送，仅在总线空闲时才发送信息。介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间，与帧长成正比，与传播时间成反比。
载波监听多路访问CSMA的技术也称做先听后说LBT（Listen Before Talk）。要传输数据的站点首先对媒体上有无载波进行监听，以确定是否有别的站点在传输数据。如果媒体空闲，该站点便可传输数据；否则，该站点将避让一段时间后再做尝试。这就需要有一种退避算法来决定避让的时间，常用的退避算法有非坚持、1-坚持、P-坚持3种。
① 非坚持算法。算法规则如下：
如果媒本是空闲的，则可以立即发送。
如果媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重复前一个步骤。
采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。
非坚持算法的缺点是：即使有几个着眼点位都有数据要发送，但由于大家都在延迟等待过程中，致使媒体仍可能处于空闲状态，使利用率降低。
② 1-坚持算法。算法规则如下：
如果媒体是空闲的，则可以立即发送。
如果媒体是忙的，则继续监听，直至检测到媒体是空闲，立即发送。
如果有冲突（在一段时间内未收到肯定的回复），则等待一个随机量的时间，重复前两步。
这种算法的优点是：只要媒体空闲，站点就可立即发送，避免了媒体利用率的损失。
其缺点是：假若有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。
③ P-坚持算法。算法规则如下：
监听总线，如果媒体是空闲的，则以P的概率发送，而以（1–P）的概率延迟一个时间单位。一个时间单位通常等于最大传播时延的2倍。
延迟一个时间单位后，再重复第一步。
如果媒体是忙的，继续监听直至媒体空闲并重复第一步。
P-坚持算法是一种既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的折中方案。问题在于如何选择P的值，这要考虑到避免重负载下系统处于的不稳定状态。假如媒体忙时，有N个站有数据等待发送，一旦当前的发送完成，将要试图传输的站的总期望数为NP。如果选择P过大，使NP>1，表明有多个站点试图发送，冲突就不可避免。最坏的情况是，随着冲突概率的不断增大，而使吞吐量降低到零。所以必须选择适当P值使NP<1。当然P值选得过小，则媒体利用率又会大大降低。
（2）二进制指数退避算法
重发时间均匀分布在0～TBEB之间，TBEB=2i–1（2a），a为端-端的传输延迟，i为重发次数。该式表明，重发延迟将随着重发次数的增加而按指数规律迅速地延长。
（3）CSMA/CD
载波监听多路访问/冲突检测方法是提高总线利用率的一种CSMA改进方案。该方法为：使各站点在发送信息时继续监听介质，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线发送一串阻塞信号，通知总线上的各站点冲突已发生。
采用CSMA/CD介质访问控制方法的总线型局域网中，每一个结点在利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲状态。如果总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如果总线上没有数据信号传输，则为总线空闲。由于Ethernet的数据信号是按差分曼彻斯特方法编码，因此如果总线上存在电平跳变，则判断为总线忙；否则判断为总线空。如果一个结点准备好发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或两个以上结点发送了数据帧，那么就会产生冲突，所以结点在发送数据的同时应该进行冲突检测。
（4）CSMA/CD方式的主要特点
原理比较简单，技术上较易实现，网络中各工作站处于同等地位，不要集中控制，但这种方式不能提供优先级控制，各结点争用总线，不能满足远程控制所需要的确定延时和绝对可靠性的要求。此方式效率高，但当负载增大时，发送信息的等待时间较长。
3．令牌环（Token Ring）访问控制
Token Ring是令牌传输环（Token Passing Ring）的简写。令牌环介质访问控制方法是通过在环状网上传输令牌的方式来实现对介质的访问控制。只有当令牌传输至环中某站点时，它才能利用环路发送或接收信息。当环线上各站点都没有帧发送时，令牌标记为01111111，称为空标记。当一个站点要发送帧时，需等待令牌通过，并将空标记置换为忙标记01111110，紧跟着令牌，用户站点把数据帧发送至环上。由于是忙标记，所以其他站点不能发送帧，必须等待。
发送出去的帧将随令牌沿环路传输下去。在循环一周又回到原发送站点时，由发送站点将该帧从环上移去，同时将忙标记换为空标记，令牌传至后面站点，使之获得发送的许可权。发送站点在从环中移去数据帧的同时还要检查接收站载入该帧的应答信息，若为肯定应答，说明发送的帧已被正确接收，完成发送任务。若为否定应答，说明对方未能正确收到所发送的帧，原发送站点需要在带空标记的令牌第二次到来时，重发此帧。采用发送站从环上收回帧的策略，不仅具有对发送站点自动应答的功能，而且还具有广播特性，即可有多个站点接收同一个数据帧。
接收帧的过程与发送帧不同，当令牌及数据帧通过环上站点时，该站将帧携带的目标地址与本站地址相比较。若地址符合，则将该帧复制下来放入接收缓冲器中，待接收站正确接收后，即在该帧上载入肯定应答信号；若不能正确接收则载入否定应答信号，之后再将该帧送入环上，让其继续向下传输。若地址不符合，则简单地将数据帧重新送入环中。所以当令牌经过某站点而它既不发送信息，又无处接收时，会稍经延迟，继续向前传输。
在系统负载较轻时，由于站点需等待令牌到达才能发送或接收数据，因此效率不高。但若系统负载较重，则各站点可公平共享介质，效率较高。为避免所传输数据与标记形式相同而造成混淆，可采用位填入技术，以区别数据和标记。
使用令牌环介质访问控制方法的网络，需要有维护数据帧和令牌的功能。例如，可能会出现因数据帧未被正确移去而始终在环上传输的情况；也可能出现令牌丢失或只允许一个令牌的网络中出现了多个令牌等异常情况。解决这类问题的办法是在环中设置监控器，对异常情况进行检测并消除。令牌环网上的各个站点可以设置成不同的优先级，允许具有较高优先权的站申请获得下一个令牌权。
归纳起来，在令牌环中主要有下面3种操作。
截获令牌并且发送数据帧。如果没有结点需要发送数据，令牌就由各个结点沿固定的顺序逐个传递；如果某个结点需要发送数据，它要等待令牌的到来，当空闲令牌传到这个结点时，该结点修改令牌帧中的标志，使其变为“忙”的状态，然后去掉令牌的尾部，加上数据，成为数据帧，发送到下一个结点。
接收与转发数据。数据帧每经过一个结点，该结点就比较数据帧中的目的地址，如果不属于本结点，则转发出去；如果属于本结点，则复制到本结点的计算机中，同时在帧中设置已经复制的标志，然后向下一个结点转发。
取消数据帧并且重发令牌。由于环网在物理上是个闭环，一个帧可能在环中不停地流动，所以必须清除。当数据帧通过闭环重新传到发送结点时，发送结点不再转发，而是检查发送是否成功。如果发现数据帧没有被复制（传输失败），则重发该数据帧；如果发现传输成功，则清除该数据帧，并且产生一个新的空闲令牌发送到环上。
4．令牌总线访问控制法（Token Bus）
Token Bus是令牌通行总线（Token Passing bus）的简写。这种方式主要用于总线型或树状网络结构中。1976年美国Data Point公司研制成功的ARCnet（Attached Resource Computer）网络，它综合了令牌传递方式和总线网络的优点，在物理总线结构中实现令牌传递控制方法，从而构成一个逻辑环路。此方式也是目前微机局域中的主流介质访问控制方式。
ARCnet网络把总线或树状传输介质上的各工作站形成一个逻辑上的环，即将各工作站置于一个顺序的序列内（例如可按照接口地址的大小排列）。方法可以是在每个站点中设一个网络结点标识寄存器NID，初始地址为本站点地址。网络工作前，要对系统初始化，以形成逻辑环路，其过程主要是：网中最大站号n开始向其后继站发送“令牌”信包，目的站号为n+1，若在规定时间内收到肯定的信号ACK，则n+1站连入环路，否则在n+1继续向下询问（该网中最大站号为n=255，n+1后变为0，然后1、2、3、…递增），凡是给予肯定回答的站都可连入环路并将给予肯定回答的后继站号放入本站的NID中，从而形成一个封闭逻辑环路，经过一遍轮询过程，网络各站标识寄存器NID中存放的都是其相邻的下游站地址。
逻辑环形成后，令牌的逻辑中的控制方法类似于Token Ring。在Token Bus中，信息是按双向传送的，每个站点都可以“听到”其他站点发出的信息，所以令牌传递时都要加上目的地址，明确指出下一个将到控制的站点。这种方式与CSMA/CD方式的不同在于除了当时得到令牌的工作站之外，所有的工作站只收不发，只有收到令牌后才能开始发送，所以拓扑结构虽是总线型但可以避免冲突。
Token Bus方式的最大优点是具有极好的吞吐能力，且吞吐量随数据传输速率的增高而增加，并随介质的饱和而稳定下来但并不下降；各工作站不需要检测冲突，故信号电压容许较大的动态范围，联网距离较远；有一定实时性，在工业控制中得到了广泛应用，如MAP网就是用的宽带令牌总线。其主要缺点在于其复杂性和时间开销较大，工作站可能必须等待多次无效的令牌传送后才能获得令牌。
应该指出，ARCnet网实际上采用称为集中器的硬件联网，物理拓扑上有星状和总线型两种连接方式。
D. 令牌环网的介质访问方法的原理，格式和传递方式是什么
令牌环网在拓扑结构上是环型的，在令牌传递逻辑上也是环型的，在网络正常工作时，令牌按某一方向沿着环路经过环路中的各个节点单方向传递。握有令牌的站点具有发送数据的权力，当它发送完所有数据或者持有令牌到达最大时间时，就要交就令牌
E. 令牌环网和令牌总线的介质访问控制方法
如果某结点有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来。当此结点获得空闲令牌之后，将令牌标志位由“闲”变为“忙”，然后传送数据。令牌环的基本工作过程如下图所示。
IEEE802.5标准对以上技术进行了一些改进，主要表现在以下几点：
--单令牌协议，即环中只能存在一个有效令牌
--支持多优先级方案
--设置一个监控站，执行环维护功能
--通过预约指示器进行令牌预约。
F. 什么是介质访问控制方法
介质访问控制方式，也就是信道访问控制方法，可以简单的把它理解为如何控制网络节点何时发送数据、如何传输数据以及怎样在介质上接收数据。常用的介质访问控制方式有时分多路复用（TDM）、带冲突检测的载波监听多路访问介质控制（CSMA/CD）和令牌环（Token Ring）。
G. 局域网的访问控制有哪几种，分别适用于哪些网络
1、冲突检测的载波侦听多路访问法：适用于所有局域网。
2、令牌环访问控制法：只适用于环形拓扑结构的局域网。
3、令牌总线访问控制法：主要用于总线形或树形网络结构中。
(7)标记环传递介质访问扩展阅读
令牌总线访问控制方式类似于令牌环，但把总线形或树形网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。信息是双向传送，每个站都可检测到站点发出的信息。
CSMA/CD要解决的另一主要问题是如何检测冲突。当网络处于空闲的某一瞬间，有两个或两 个以上工作站要同时发送信息，同步发送的信号就会引起冲突。
H. 介质访问控制的令牌环介质访问控制
IEEE 802.5令牌环介质访问控制使用一个令牌沿着环循环，且应确保令牌在环中为唯一的。令牌环工作原理：
网上站点要求发送帧，必须等待空令牌。
当获取空令牌，则将它改为忙令牌，后随数据帧；环内其它站点不能发送数据。
环上站点接收、移位数据，并进行检测。如果与本站地址相同，则同时接收数据，接收完成后，设置相应标记。
该帧在环上循环一周后，回到发送站，发送站检测相应标记后，将此帧移去。
将忙令牌改成空令牌，继续传送，供后续站发送帧。 环的长度用位计算：
由于电磁波的传播速度有限，传输介质中可能同时存在多个数据位。
环上每个中继器引入至少 1 bit 延迟
环上保留的位数：
传播延迟(us /km)×介质长度×数据速率 + 中继器延迟
例：介质长度 L = 1 km ，数据速率 C = 4 Mbit/s ，站点数 N = 50。
解：传播延迟 tp = L / v
v = 2 ×105km / s tp = 5 us 环上保留的位数 = 5 × 1 ×4 + 50 = 70 bit IEEE 802.5 MAC帧格式令牌和数据帧的管理：
如何防止数据帧在环上无休止循环？
设置监控器
在帧结构上留一标识
如何监测令牌出错？
无令牌
多个令牌
忙令牌死循环
集中式检测：
设置集中监控站（超时计数器）/标记丢失
在帧结构上检测忙标记标识/ 死循环
分布式检测：
每站设置定时器：当站有数据要发且等待标记的时间超限 /标记丢失 拓扑结构： 工作原理： Token Bus 在物理总系线上建立逻辑环。
逻辑环上，令牌是站点可以发送数据的必要条件。
令牌在逻辑环中按地址的递减顺序传送到下一站点。
从物理上看，含DA的令牌帧广播到BUS上，所有站点按DA = 本站地址判断收否。
特点： 无冲突，令牌环的信息帧长度可按需而定。
顺序接收Fairness (公平性），站点等待Token的时间是确知的。
（需限定每个站发送帧的最大值）
因检测冲突需要填充信息位（不允许小于46字节）
I. 局域网典型特性是什么
局域网分布范围小，投资少，配置简单等，具有如下特征：
1．传输速率高：一般为1Mbps--20Mbps，光纤高速网可达100Mbps，1000MbpS
2．支持传输介质种类多。
3．通信处理一般由网卡完成。
4．传输质量好，误码率低。
5．有规则的拓扑结构。