局部區域網

自60年代後期以來，隨着計算機硬件價格迅速下降，特別是微處理器和各種智能設備的發展，出現了將計算功能分散的趨向，從而產生了對局部區域網的廣泛需要。80年代，局部區域網已作為商品出售，並已提出一些有關局部區域網的標準建議。

局部區域網和廣域計算機網一樣採用分層的體系結構，網絡結點的功能典型地分為物理層、數據鏈路層，以及網絡層、轉送層、會晤層、表示層、應用層。網絡結點之間通過物理信道（傳輸媒質）互相連接。為適應局部區域應用的特點，數據鏈路層再分為邏輯鏈路控制子層和媒質訪問控制子層。邏輯鏈路控制子層採用一般計算機網的數據鏈路控制規程，如高級數據鏈路控制(HDLL)規程，但修改了幀標誌，增加了地址域，並將幀校驗功能移至媒質訪問控制子層等。媒質訪問控制子層負責分配共享物理信道的訪問權。

局部區域物理信道採用高抗干擾媒質，如同軸電纜和光導纖維和雙絞線或微波線路。在數據傳輸率高達 1兆比特/秒以上的情況下,一般將時鐘信號與數據一起編碼，並常用調相制和改進的調頻制編碼。調相制亦稱曼徹斯特編碼，用碼元中心由低到高跳變表示“1”,由高到低跳變表示“0”;當連續出現兩個“1”或兩個“0”時，在碼元邊界處也跳變一次。改進的調頻制亦稱密勒編碼，“1”碼元中心處要反相；“0”碼元中心則不反相，但連續出現兩個“0”時在碼元邊界處反相一次。

局部區域網的佈局通常為總線形、環形、星形和樹形。物理信道總長度比較短，一般連接有幾十至幾百個屬於同一組織的工作站（網絡結點）。它的網絡安全性好，通信費用較低。一個局部區域網內部可以包含若干個互連的子網，通常它又與外部的廣域計算機網連接。

總線形局部區域網採用廣播式物理信道，各結點共享信道的控制方法有集中式控制和分佈式控制兩類。按集中式控制方法，網絡中存在一個主控結點(主站N0)，由它選擇使用信道的次站（主控結點以外的其餘結點），常用鏈式、查詢和獨立請求等選擇法。鏈式選擇法適用於並行傳輸信道，專有一選擇信號線鏈式地穿過每一結點，選擇信號（電平或脈衝）傳至某一結點（Ni）時,若Ni有數據發送,則將另一條各結點公用的“忙”線置忙態。當Ni使用完信道後把“忙”線恢復為閒態，並將選擇信號傳至下一結點(Ni+1)。查詢選擇法適用於串行傳輸信道，N0通過發“查詢序列”選擇Ni,Ni或者回答“無通信量”;或者向信道發送數據報文,接收報文的不限於N0而可能是任何網絡結點。各結點被查詢的次序和頻率是可變的，由N0中的查詢表控制。獨立請求選擇法讓希望使用信道的Ni主動向N0發請求，N0根據這些請求的優先級排序，然後有選必中地選擇有關結點。上述三種選擇法也適用於分佈式控制方法。

按分佈式控制方法各網絡結點處於平等地位，在一定限制之下可以獨立、隨機地向廣播式信道發送報文。分佈式控制方法包括非分片式和分片式兩類。非分片式方法包括完全隨機式及其各種改進方法。按完全隨機式控制方法，每個結點可完全獨立而隨機地使用信道，一旦出現使用衝突，與衝突有關結點各自延遲一段時間後重發,延遲時間值分別取一偽隨機數。為了減少衝突,各結點在發送前先監測信道狀態，只有當信道空閒時才發送,但仍有可能發生衝突。如果在發送時也監測信道,一旦檢測到衝突，便及時中止衝突報文的發送，則可進一步提高信道利用率。上述經改進的隨機式控制方法即是“載波監測多站訪問-衝突檢測”(CSMA/CD)方法。

分片式控制方法是將信道傳輸時間分為定長的時間片。在第i個時間片內各結點到達的報文均在第i+1時間片定時出現時開始發送，使可能出現的衝突報文完全重疊，減少衝突機會。採用適當的衝突報文重發控制方法，可以進一步提高信道利用率，例如，在一次衝突解決以前，可以禁止與此次衝突無關的結點發送，並且按樹形規則分解衝突,即在時間片i發生衝突的各結點各自等概率地選擇時間片i+1或i+2進行重發，把一個大重發組結點分解為兩個小重發組結點（相當於一樹分左右兩支），再按先左後右(或相反)原則繼續分解每一小重發組，直至衝突完全分解。

這種分片隨機式控制方法存在着時間片爭用現象，分片預約式控制方法能保證信道使用避免衝突，如採用時分複用方法固定分配各結點使用信道的時間片；或先用一個測試時間片測試當前各結點使用信道的請求，然後動態地把時間片分配給有關請求結點。當廣播式信道負荷輕時，隨機方式有利於使報文傳輸延遲減小；當負荷重時，預約方式有利於充分利用信道。因此，還可以將這兩種方式結合，使分佈式控制方式動態地與信道負荷相適應。

局部區域網常用的另一類媒質訪問控制方法是通信證傳遞方式，它主要適用於環形局部區域網，也可以應用於總線形或其他拓撲結構的局部區域網。“通信證”是一特定的比特串（如11111111），它沿環路（在總線形或其他拓撲結構的局部區域網指邏輯環路）逐站（結點）傳遞。若i站需要使用環路，則將通信證取下,先向環路發送一個“暫停證”（如11111110），通知其他各站暫停，然後發送數據報文。當i站發給j站的數據報文到達j站時，j站除了收下數據報文外，並在數據報文中的應答域給出確認或否認應答。i站回收到繞環一週的數據報文時,根據其應答域狀態決定是否重發。待i站使用完環路後再將通信證傳遞給i+1站。如果i+1站無數據報文發送，則將通信證繼續往下傳遞。通信證傳遞方式的變型有“報文包”方式。“報文包”像列車運行在一條環路上一樣，各站需要發送的數據待空報文包途經本站時裝入；報文包經過目的站時卸下數據。報文包變為空包後則供其他站再度使用。還可將隨機方式與通信證傳遞方式結合，在環路負荷輕時按隨機方式工作，環路負荷重時則按通信證方式工作，綜合兩者的優點。

一般説，採用通信證傳遞方式的局部區域網有一定的最大傳輸延遲和較高的信道利用率，比較適宜於實時應用。採取將失效站旁路或雙環路等方法，可以改進環形局部區域網可靠性差的缺點。