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  • 某个局域网内有n(n≤100)台计算机,由于搭建局域网时工作人员的疏忽,现在局域网内的连接形成了回路,我们知道如果局域网形成回路那么数据将不停的在回路内传输,造成网络卡的现象。因为连接计算机的网线本身不同,...

    1391:局域网(net)

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    【题目描述】
    某个局域网内有n(n≤100)台计算机,由于搭建局域网时工作人员的疏忽,现在局域网内的连接形成了回路,我们知道如果局域网形成回路那么数据将不停的在回路内传输,造成网络卡的现象。因为连接计算机的网线本身不同,所以有一些连线不是很畅通,我们用f(i,j)表示i,j之间连接的畅通程度(f(i,j)≤1000),f(i,j)值越小表示i,j之间连接越通畅,f(i,j)为0表示i,j之间无网线连接。现在我们需要解决回路问题,我们将除去一些连线,使得网络中没有回路,并且被除去网线的Σf(i,j)最大,请求出这个最大值。

    【输入】
    第一行两个正整数n,k
    接下来的k行每行三个正整数i,j,m表示i,j两台计算机之间有网线联通,通畅程度为m。

    【输出】
    一个正整数,Σf(i,j)的最大值。

    【输入样例】
    5 5
    1 2 8
    1 3 1
    1 5 3
    2 4 5
    3 4 2
    【输出样例】
    8


    思路:这题逆向思考,求最大值,那么我们用总和减去最小值即是最大值

    #include<cstdio>
    #include<iostream>
    #include<cstring>
    #include<algorithm> 
    const int N = 1000;
    const int M = N * N;
    using namespace std;
    int n,m;
    struct node{
    	int u;
    	int v; 
    	int w;
    }edge[M];
    
    bool cmp(node x, node y){
    	return x.w < y.w;
    	
    } 
    int fa[N];
    inline int find(int x){
    	return x == fa[x]?x:fa[x] = find(fa[x]);
    }
    inline void un(int x, int y){
    	fa[x] = y ;
    	return;
    }
    
    int main(){
    	ios::sync_with_stdio(false);
    	cin >> n >> m;
    	int sum = 0;
    	for(register int  i = 1; i <= n;i++)
    	fa[i] = i;
    	for(register int  i = 1; i <= m; i++){
    	
    	int u,v,w;
    	cin >> u >> v >> w;
    	edge[i] = {u,v,w};
    	sum += w; //求总和
    }
    int ans = 0;
    sort(edge+1,edge+m+1,cmp);//排序
    for(register int i = 1; i<=m;i++)//并查集求得最小值
    {
    	int fx = find(edge[i].u);
    	int fy = find(edge[i].v);
    	if(fx == fy) continue;
    	ans += edge[i].w ;//最小值
    	un(fx,fy);
    	}	
    	printf("%d ",sum - ans);
    	return 0;
    }
    
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  • phisical restrictions for connecting LAN protocols within a small geographical area (在一个小的地理区域内连接局域网协议的物理限制): – number of computers (more computers, more traffic) – cable ...

    LAN and WAN

    LAN (local area network)
    typically connects computers, printers,etc., located in one building or a cluster of buildings.
    Ethernet, token ring, token bus

    WAN (wide area network)
    connects devices located throughout a city, a country and the worid
    Internet

    Contention schemes

    • what is contention?
      access to the communication medium from many entry points.

    Aloha protocol

    – any node may transmit a signal whenever it wants.
    – when collision appears, a node waits for a random amount of time then tries again.

    Carrier sense multiple access (CSMA)

    can reduce the number of collisions compared to Aloha protocol, but cannot eliminate them.
    – listen to the transmission medium for any activity.
    – transmit if no activity is detected; otherwise wait.

    Collision detection (CD)

    reduce the time of collision
    – when a collision is detected, each node stops transmitting.
    – a node will send a jamming signal to make sure that all nodes know a collision has occurred.
    collision detection and jamming signal

    CSMA/CD

    combination of CSMA and CD. a protocol for Ethernet.
    – if the medium is busy, a node waits.
    – if the medium is quiet, a node transmits a signal and continues to listen the meduim.
    – when a collision is detected, a node immediately stops transmitting and sends a short jamming signal.
    – after the collision, it waits for a random amount of time and try again.

    Token Passing

    a protocol for the token ring and token bus.

    protocol:
    token: a unique bit stream, circulating along all network nodes.
    – if a node wants to transmit any message, it must wait until it receives a token.
    – once a token arrives, it does not carry any data, a node may append (附加,贴上) the message and the destination address to the token.
    在这里插入图片描述

    LAN Protocols

    data link layer contains logic link control (LLC) and medium access control (MAC).
    – LLC handles logical links between nodes.
    – MAC handles access to the transmission medium.

    LAN standards consist of MAC and LLC protocols.
    两种拓扑:
    在这里插入图片描述

    Ethernet

    在这里插入图片描述
    经典以太网的体系结构就是一根长电缆围绕建筑物,这根电缆连接着所有的计算机。
    advantage: easy to add/remove a node.
    disadvantage: collisions do occur.
    – works well in general, but occasionally substantial delays may happen.

    Frame

    • Frame format:
      在这里插入图片描述
      preamble (序文): a 7-oclet (a sequence of 8 bits) pattern cosisting of alternating (交替的) 0’s and 1’s, is used for synchronisation.
      (Synchronisation establishes the sampling rate.确定采样率)
      frame delimiter (帧定界符): is a special pattern ‘10101011’, indicating the start of a frame.
      destination address: indicate the destination is either a specific node (if the first bit is 0) or all nodes (if the first bit is 1).
      source address: specifies where the frame comes from.
      data field length (数据域长度): contains the number of octets in the combined data / pad fields.
      data/pad field (数据域): must be between 46 to 1518 octets. If there is not enough data, extra octets are added to make up the difference.
      frame chech sequence (帧校验序列): is an error checking code (32 bits CRC)
    • Frame transmission 帧传递
    1. MAC unit monitors the signal on the bus, then starts transmission of a frame through the transceiver (收发器).
    2. the transceiver simultaneously monitors a collision.
    3. if a collision occurs, the MAC unit transmit a jamming signal.

    MAC单元监控总线上的信号,然后开始通过收发器传输帧。收发器此时同步监控碰撞。如果碰撞发生,MAC单元会传输一个jamming signal。

    • Frame reception 帧接收
    1. once the MAC unit detects an incoming signal from the transceiver, synchronisation is achieved by preamble.
    2. then the MAC unit test delimiter, then, from destination address, determines if this frame should be received.
    3. if so, the rest of the frame is processed and passed to the higher layer.

    当MAC单元检测到一个从收发器进来的信号,序文会实现同步。然后MAC单元会检测帧定界符,然后通过目的地址来决定是否接受这个帧。如果接受,帧的剩余部分将被处理并传递到更高层。

    Token Ring

    在这里插入图片描述advantage: collisions cannot occur
    disadvantage: a malfunction (故障,失灵) at one node may destroy/duplicate (复制) a token, thus affecting the entire network.

    Frame

    • Frame format:
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      using the differential Manchester encoding scheme.
      signal J: starts like a 0 (从0开始), but no transition in the middle.
      signal K: starts like a 1, but no transition in the middle.
      starting delimiter (开始定界符): a pattern ‘JK0JK000’.
      access control: ring maintenance.
      frame control: ring maintenance.
      destination address: same as Ethernet
      source address: same as Ethernet
      data field: 0 to 5000 (typical) octets
      frame check sequence: same as Ethernet
      ending delimiter (结束定界符): a pattern ‘JK1JK1IE’.
      ‘I’ bit: 0 for the last frame, 1 otherwise
      ‘E’ bit: 1 whenever an error is detected
      frame status: ring maintenance
    • Frame transmission 帧传递
    1. a service request from the upper layer is encapsulated by the MAC unit.
    2. the MAC unit awaits a token.
    3. the MAC unit transmits a data frame with a token.

    下层传来一个被MAC单元封装了的服务请求,MAC单元等待token,MAC单元用token传递一个数据帧。

    • Frame reception 帧接收
    1. when the MAC unit detects the reception of a data frame, it determines, form destination address, if this frame should be accepted.
    2. if so, the MAC unit processes its data field, then transmits a token.
    3. otherwise, it retransmits a received data frame.

    当MAC单元检测到了一个数据帧的接收的时候,从目的地址来判定要不要接收这一数据帧。如果需要接收,MAC单元会处理数据域。如果不需要接受,MAC单元会重新发出这个数据帧。

    Interconnecting LANs

    phisical restrictions for connecting LAN protocols within a small geographical area (在一个小的地理区域内连接局域网协议的物理限制):
    number of computers (more computers, more traffic)
    cable length (up to several hundred meters)
    Methods:
    layer 1 connection: repeater 中继器
    layer 2 connection: bridge 网桥

    Repeater

    physical layer connections:
    在这里插入图片描述
    – a repeater connects between LANs having the same protocol and the same frame format.
    – nodes on interconnected LANs do not recognise the existence (存在) of a repeater. So there is no need to change the network protocol.
    – phsyically, it is simply a buffer (i.e., an amplifier 一个缓冲区,即一个放大器) of electrical signal.
    在这里插入图片描述

    Station A sees every frame transmitted by, say, station C, regardless of whether the frame is addressed to station A. (站A会看到例如站C传输的每一个帧,不管该帧是否寻址到站A)
    – heavier traffic in the network, difficult to build a very large LAN system using repeaters only.

    Bridge

    data link layer connections
    在这里插入图片描述

    – a bridge is a connector with the ability to execute (执行) a subset (子集) of a protocol.
    error correction
    frame formatting
    – it can connect between LANs having different protocols and different frame formats.
    在这里插入图片描述

    suppose bridge 1 receives any frame from the LAN2 side, it is transmitted to LAN1 only if it is destined for any station on LAN1. (假如网桥1从LAN2接收到了任何帧,都要确认了这个帧的目的地址是LAN1上的任何一个站。)
    – a bridge selectively accepts/rejects frames based on their destination. can reduce unnecessary traffic, thus more efficient. can accommodate (适应) some security feature.

    Bridging different LAN protocols has some considerations:

    1. different LANs may have different bit rates, so it requires a sufficient buffer space when transmitting frames to the slower side.
    2. each LAN has a different frame format, so it requires reformatting.
    3. each LAN has a different maximum frame size (e.g., 1518 octets for the Ethernet, 5000 octets for the token ring), so it has to break a large frame into smaller ones.

    Bridge Routing

    Fixed routing bridge (固定路由)

    • requires a routing table
    • drawback: needs to update routing table each time network configuration (配置) changes

    Transparent bridge (透明网桥)

    • supported by all standard bridges
    • make all the frame forwarding decisions (转发决策), end nodes (终端节点) do not realise the bridge is there.
    • can create and update its own routing table
    • route learning: examines the source address when a frame is received (route learning algorithm)
    • simple configuration on bridges without hardware or software changes to the end nodes 网桥的配置简单,无需对终端节点进行硬件或软件更改
    • slow, since the operation involves table lookup/update.
    • loops in a network may cause a problem 循环会导致问题
    • table learning algorithm requires considerable time to adjust to a new topology of a network. 表学习算法需要相当长的时间来适应新拓扑

    Transparent bridge: route learning algorithm (自学习算法)

    1. watch all frames arriving at each LAN
    2. for each frame, store in a cache (缓存):
      MAC address: the source address
      port #: the associated (关联的) LAN the frame arrived on
      age: the arrival time
    3. for each frame, the cache is queried for (查询) the destination address
      – is found, the frame is forwarded to the LAN associated with the address, apart from the LAN the frame arrived on (filtered) 转发到相关联的那个地址,但是应该除去这个帧来时的那个LAN。
      – is not found, the frame is forwarded to all LANs apart from the LAN the frame arrived on (flooding) 转发到其他所有的LAN,除去到达的这个LAN。

    本质是寻找到那个“对”的接口。一开始网桥的routing table是空的,随着有第一个站点发送数据,逐渐填补这个routing table。一开始网桥对于每一个地址应该在哪个接口的那个方向是全然不知的,但是每一个帧发送数据的时候需要给出三个参数,源地址,进入的接口和时间。当一个帧B的目的地址和某个已经发过的帧A的源地址一样的时候,就要送去那个帧A当时记下所通过的接口,通过那个接口必然能到达目的地。记录时间是为了不断刷新网络拓扑的信息,因为拓扑会经常发生变化而且并非所有的工作站都一直接电工作。只要在一定时间以前的都予以删除,这样就能使得routing table能反映网络当前的拓扑状态。
    当然,这样的情况会造成有一些帧根本无法找到能匹配的source address,如果没有的话,就通过其他接口进行转发。如果有,就按照routing table里给出的接口进行转发。但是应当注意,如果转发表里给出的那个接口就是当前接口,就转发失败。

    • entries in the table show that ‘an end node with a MAC address lies in direction of the port# from the bridge, and the entry was made at age time ago’
    • unused MAC addresses (e.g. addresses not checked or updated within a set length of time) are removed from the table (time-out policy)

    e.g.
    在这里插入图片描述

    Source routing bridge (源网桥路由)

    • optional feature for bridges
    • intelligence moved from bridges to end nodes, thus requiring much less processing at bridges 是一种比较智能的方法,因为选择了最佳路径
    • a source node determines and stores a route to the destination
    • quickly accommodating适应 new paths for frequently changing network topologies
    • allow network loops, and used in token ring

    how it works

    • a source node can discover a route to a destination by transmitting a paths explorer packet that replicates (复制) itself at bridges, sending a copy over each possible path / 一个source node可以通过发送paths explorer packet来获得到目的地的路径。paths explorer packet在网桥自己复制自己,然后把copy发送给每一个可能的路径
    • each copy records its route so that a route can be identified when it reaches the destination / 每一个copy都记录自己的路径,所以每一个到达终点的路径都可以被记录下来
    • a source node caches the discovered route, which can be used for subsequent (随后的) packets to the same destination / source node缓存发现的路径,用于发送接下来想要去往同一个目的地的包
    • a source routing packet requires additional information in the header, contained in a field known as the RI (routing information) field / 一个source routing packet需要在头部额外添加信息,包含在RI field里

    Within the same LAN, packets with the RI field are processed by the source routing bridge and ones without are handled by the transparent bridge.

    Transparent bridge VS source routing bridge

    • ease of configuration配置
      little effort to configure parameters for TB
      – SR requires that every LAN be assigned a number and that every bridge can be configured with the LAN number for each of its ports 对每个LAN分配一个号码,对每个网桥的每个端口配置 LAN number
    • bandwidth overhead 带宽开销
      – the number of paths in a network increases exponentially以指数方式 across bridges, hence the number of paths explorer packets grows exponentially when finding a route for SR / 路径过多,所以paths explorer packets过多
      TB wastes bandwidth by forwarding packets needlessly when cache entries项目 at the bridge are not established, although the waste is not nearly as spectacular壮观的 as SR / 传送那些没有缓存项目的flooding的东西是waste,但是waste是不如SR的
    • universality
      – TB is not fully transparent when connecting different types of LANs (e.g., packet size problem) / 链接不同种类LAN的时候无法完全透明,比如包大小的问题,“透明”就是说局域网的站点并不知道发送的帧将经过几个网桥,网桥对各站来说是透明的。
      – SR can handle the packet size problem by identifying the maximum packet size when a route is discovered
    • cost and performance
      – TB can be implemented at a reasonable cost
      – SR requires more processing at end nodes, thus increasing the cost; this additional node cost is multiplied by the number of nodes, which is greater than the number of bridges; hence the resulting figure would be vastly larger than any increase of the cost at bridges.
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  • (注:无线宽带路由器的无线接入部分从属于LAN的范围)也就是说,默认情况从局域网内电脑上发出的数据包进入路由器的LAN口,可以顺利通过路由器从WAN口被发出,但是从WAN这一端主动过来的数据包进入WAN口以后,...

    接触过宽带路由器的用户,大抵都了解宽带路由器上的端口有WAN口和LAN口之分。宽带路由器在工作过程中有这样一个特点:从LAN到WAN方向上的数据流默认不受限制通过路由器,从WAN到LAN方向上默认不能通过。(注:无线宽带路由器的无线接入部分从属于LAN的范围)也就是说,默认情况从局域网内电脑上发出的数据包进入路由器的LAN口,可以顺利通过路由器从WAN口被发出,但是从WAN这一端主动过来的数据包进入WAN口以后,路由器默认是不让那些数据包通过的。

    本文档主要描述当局域网内存在多台宽带路由器时的配置方法(本文档主要以有线路由器TL-R460+和无线路由器TL-WR541G+为例进行说明)。

    一、网络拓扑分析

    1、假设您有一条ADSL宽带线,经过TL-R460+宽带路由器实现了两台电脑共享上网,网络连接示意图如下:

    宽带线〈—〉ADSL MODEM〈—〉(WAN口)R460+(LAN口)〈—〉电脑

    2、由于某些原因,您购买了TL-WR541G+无线宽带路由器,想要网络能够提供无线接入功能,这时候必定是从TL-R460+的LAN口引出一根网线连接TL-WR541G+,那么应该连接WR541G+的WAN口呢?还是连结WR541G+的LAN口?网络连接示意图有如下两种:

    1)宽带线〈—〉ADSL MODEM〈—〉R460+(LAN口)〈—〉(WAN口)WR541G+(无线)〈—〉电脑

    按照这种接线方法,只要进行如下的设置即可:
    首先将电脑2的IP地址配置为192.168.1.X (X取自然数范围2—254),通过http://192.168.1.1进入WR541G+的管理界面,在“网络参数”-“LAN口设置”里面,将LAN口IP地址改为: 172.16.1.1(注意:此地址可以更改为和原地址段不同的任意内网地址),保存提示重启路由器。

    接下来再将电脑的IP地址修改为172.16.1.X (X 取自然数范围2~254)

    再次通过http://172.16.1.1地址进入WR541G+的管理界面对WAN口进行配置,这种连接方式下需要在WR541的配置界面中的WAN口设置中配置静态IP,参数如下:

    IP地址:192.168.1.X (X取自然数范围2~254)

    子网掩码:255.255.255.0

    默认网关:192.168.1.1

    注意:通过此种方式连接后路由器R460+下面的电脑不能与WR541G+下面的电脑通过网上邻居互访。

    2)宽带线〈—〉ADSL MODEM〈—〉R460+(LAN口)〈—〉(LAN口)WR541G+(无线)〈—〉电脑

    这种连接方式因为没有使用WR541G+的WAN口所以也就没有必要配置WAN口了,只需要配置如下部分:

    首先,需要关闭WR541G+的DHCP服务器功能(选择“不启用”即可)。

    其次,更改一下WR541G+的LAN口IP地址(和TL-R460+的LAN口地址在同一网段),比如改为 :192.168.1.254 ,只要此IP地址没有被其它电脑使用即可。

    接下来就是通过无线或者有线方式连接WR541G+和电脑,上面两步配置完以后,WR541G+就相当于一台“无线交换机”,所以通过有线或者无线方式连接在WR541G+上面的电脑的TCP/IP属性要和R460+保持一致!就相当于这些电脑是直接连接在R460+ LAN口下面的电脑

    通过上面配置之后,就可以实现内网多台路由器下面的电脑共享上网。

    二、实例无线路由接局域网

    把局域网宽带接入无线路由器的WAN口,电脑网卡与LAN口连接好。
    首先在TP-LINK541G+里面进行设置:
    LAN选项中IP:192.168.2.1,子网掩码:255.255.255.0。保存后路由器重启,
    设置电脑的本地连接属性,TCP/IP属性修改为:
    IP:192.168.2.100
    子网掩码:255.255.255.0
    网关:192.168.2.1
    DNS:各地宽带提供商的DNS。
    保存后,打开IE,键入192.168.2.1,进入无线路由器设置:
    WAN口设置参数如下:
    WAN口连接类型选:静态IP
    IP:192.168.1.X(局域网分配给你的IP,不要与局域网中其他人重复就行)
    子网掩码:255.255.255.0
    网关:192.168.1.1(局域网的网关)
    DNS:当地DNS
    保存。
    启用DHCP服务,
    地址池开始地址:192.168.2.100
    地址池结束地址:192.168.2.199
    网关:192.168.2.1
    DNS:当地的DNS
    保存后,重启路由器。
    最后设置IPHONE:
    找到网络后设置如下:
    IP:192.168.2.101
    子网掩码:255.255.255.0
    路由器(网关):192.168.2.1
    DNS: 跟你电脑里面设置一样

    好了,现在你的IPHONE可以上网。

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  • 2. 在IEEE 802标准中,局域网体系结构由三部分组成:  (1) 物理层  a. 对应OSI参考模型的物理层  b. 负责信号的编码/解码  c. 前导码的生成与取出  d. 比特的发送/接收  (2)媒体访问控制层(Media ...

    1.  IEEE 802 标准是各种不同构建局域网的技术标准。

    2. 在IEEE 802标准中,局域网体系结构由三部分组成:

        (1) 物理层

           a. 对应OSI参考模型的物理层

           b. 负责信号的编码/解码

           c. 前导码的生成与取出

           d. 比特的发送/接收

        (2)媒体访问控制层(Media Access Control ,MAC)子层

        (3)逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC)子层

           a. MAC子层+LLC子层 对应OSI参考模型的数据链路层

           b.  负责流量控制和差错检测。

           c. MAC子层负责数据组帧 ; 收帧检错 ; 管理和控制对于局域网传输媒体的访问。

           d. LLC子层以服务访问点(SAP)的方式为高层协议提供相应的接口;端到端的差错控制和流量控制。

     

    3. 局域网拓扑结构

       (1) 网络拓扑结构是指用传输媒介互联各种设备的物理布局。

       (2) 根据不同的物理布局,常见拓扑结构:总线型(一根电缆,分布式媒体访问控制方法),星型(一个中心节点设备,点对点),环型。

     

    4. 局域网媒体访问控制方法

      (1) 目前,局域网常用的访问控制方式有3种:

                 a. 载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)

                   1)CSMA/CD 控制方法适用于总线型拓扑结构,包括载波侦听多路访问(CSMA)和冲突检测(CD)

                   2)CSMA解释:

                         CSMA/CD结构是将所有的设备都直接连到同一条物理信道上。

                         该物理信道负责任何两个设备之间的全部数据传送,即该信道以 “多路访问” 方式进行操作。

                          查看信号的有无称为载波侦听。

                   3) 说明:一个站点在发送数据前,先侦听总线,如果总线没有数据传送则立即发送数据 ,否则等待总线空闲。

                   4)CD解释:

                        在同一条物理信道上可能有两个或者更多的设备在同一瞬间发送数据帧,会产生数据帧的重叠冲突,产生帧碎片。

                        当站点检测到有冲突发生时,停止发送数据,并发送一个Jam信号告警其他站点。

                        然后根据截短二进制指数退避算法(决定后退时延的取值范围与重发次数形成二进制指数关系)确定延迟时间。

                   5)碰撞槽时间

                         1)碰撞槽时间是CSMA/CD机理的一个参数,用于处理帧发送时的冲突。

                         2)碰撞槽时间:检查一次碰撞所需的最长时间。是个可以确定信道无数据帧传送的安全时间

                         3)规定了数据帧的最小帧长度。

                         4)决定了碰撞后在媒体上产生的最大帧碎片长度。

                         5)碰撞后帧重新发送数据的时间延迟计算基准。

                         6)有一个以太网计算 碰撞槽时间 的公式

                   6) 以太网结构下节点接收数据规则

                          1)当一个节点接收到一组数据后,先判断数据帧的长度是否符合最小帧长度,小于的就是废弃帧,会被丢掉。

                          2)然后检查数据帧的目的地址,以判断接收数据的节点是否属于目的地址(单一地址,组地址,广播地址)

            

                 b. 令牌环访问控制法(Token Ring)

                       1) Token Ring 是Token Passing Ring的简写 ,即令牌通行网。

                       2)适用于环形的拓扑结构的及带我。

                       3) 采用单令牌或双令牌的传递方法。

                       4)只有一条环路,信息单向沿环流动,无路径选择问题。

                       5)优点在于访问方式可以调整,有优先权服务,实时性强。

                       6) 缺点:令牌维护复杂。

                 c. 令牌总线访问控制法(Token Bus)

                      1)Token Bus 是Token Passing Bus的简写,即令牌通行总线。

                       2)在物理总线结构上通过实现令牌传递控制方法,从而构建一个逻辑环路

                      3)适用于总线或树形网络拓扑结构

                      4)优点:吞吐能力强,可以随数据传输速率的增加而增加;不需要检测冲突。

                      5)缺点:复杂性和时间开销较大。

      

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