第三章 計算機局域網(wǎng)

1、網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)課程講義 （2001年9月） 第三章 計算機局域網(wǎng) 第 26 頁 共 26頁第三章 計算機局域網(wǎng)【計劃課時】16課時（要求預習教材第二、三章，）【實物教具】網(wǎng)卡、BNC接頭、T形頭、雙絞線、同軸電纜、50終端電阻、中繼器、HUB3.1 LAN的特點 P102·跨越一個物理上有限的距離（一般在10km以內(nèi)）·為一個單位或組織擁有·共享傳輸信道·傳輸速率高（1100Mbps）·誤碼率低（10-810-11間）·多采用分布式控制和廣播式通信各站平等，可進行廣播（一站發(fā)，其他所有站收）或組播（一站發(fā)，多站收）與廣域網(wǎng)相比，廣域網(wǎng)主

2、要問題是如何充分利用信道和通信設(shè)備，局域網(wǎng)主要問題是多源、多目的數(shù)據(jù)鏈路管理?！炬溌贰浚╨ink）中間沒有任何交換結(jié)的點到點間的物理線路段。從通信角度看，由于存在各種干擾，物理鏈路不可能絕對可靠。要傳輸數(shù)據(jù)，還須具有控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)程（協(xié)議）?！緮?shù)據(jù)鏈路】（data link） =物理鏈路+實現(xiàn)可靠傳輸控制協(xié)議所需的硬件和軟件 一條物理鏈路可以復用多條數(shù)據(jù)鏈路3.2 LAN的體系結(jié)構(gòu)3.3.1 OSI參考模型與LAN局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)遵循但并不完全符合OSI參考模型。由于局域網(wǎng)只是一個通信網(wǎng)，所以只有OSI的低3層，而且網(wǎng)絡層并非必要（共享傳輸介質(zhì)，任意兩節(jié)點間只有一條鏈路，無需進行路由選擇和流

3、量控制）。一、物理層1OSI物理層的作用：在一條物理傳輸媒體上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間透明地傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流。 P37主要解決接口設(shè)備的四個特性： P38機械特性連接器形狀、引腳數(shù)等電氣特性信號的電氣參數(shù)等（如電壓量值）功能特性接口引腳的分配等（某一引腳處出現(xiàn)某一電平的電壓表示的意義）規(guī)程特性傳輸數(shù)據(jù)順序、通信方式（雙工/半雙工）等 2LAN采用多種傳輸媒體，所以物理層要求更復雜，一般分為兩個子層(sublayer)，一個與傳輸媒體有關(guān)，一個與傳輸媒體無關(guān)。 如以太網(wǎng)物理層分為以下兩層：·PLS（物理信令，physical signaling）子層（負責比特流的曼徹斯特編碼、解碼、

4、載波監(jiān)聽）數(shù)據(jù)編碼改變了計算機使用的0、1簡單數(shù)字信號模式，能更好地適應物理介質(zhì)的特性，有助于位與幀的同步。它解決了以下問題： 哪一種信號模型表示一個二進制1 接收站如何判定一個“位時間”開始 接收站如何界定一幀·PMA（物理媒體連接件，physical medium attachment）子層（負責沖突檢測、超長控制、發(fā)送和接收串行比特流）二、數(shù)據(jù)鏈路層 P441OSI數(shù)據(jù)鏈路層的作用：在不太可靠的物理鏈路上，通過數(shù)據(jù)層協(xié)議（鏈路控制規(guī)程）實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 （功能較簡單） P73主要功能： 鏈路管理通過交換信息建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路幀 同 步發(fā)方打包成幀，收方能正確識別幀的起

5、止流量控制發(fā)方速率控制差錯控制檢錯重發(fā)（重傳816次仍失敗，將作為不可恢復的故障報告上層用戶）信息分離區(qū)分同一信道或同一幀中數(shù)據(jù)和和控制信息透明傳輸使收方不致于將與控制信息相同的數(shù)據(jù)當成控制信息接收尋 址多點連接時，幀能正確送達，且收方知道發(fā)方站址。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程）有面向字符和面向比特兩類。后者傳輸效率高，廣泛用于計算機網(wǎng)絡。面向字符在字符（8個二進制位一組）基礎(chǔ)上生成報文和接收報文 該規(guī)程規(guī)定了若干控制字符，以識別報文的開始和結(jié)束，如用字符STX（ASCII值2）指示報文開始，用字符ETX（ACSII值3）指示報文結(jié)束，二者之間為報文正文（8個二進制位一組）。 000000

6、10（STX）字符1字符2字符300000011（ETX）面向比特在二進制位基礎(chǔ)上生成報文和接收報文（傳輸效率高，廣泛用于計算機網(wǎng)絡。 該規(guī)程中報文稱為“幀”。每幀均以二進制位組（01111110）開始和結(jié)束。該幀標志間是正文（任意長二進制位，不必是8的倍數(shù)）。 01111110（幀標志）001010001001111110（幀標志）OSI根據(jù)IBM公司協(xié)議擴充而成的高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC,high level data link control）即為面向比特型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。其幀格式見P54 圖2.20 01111110F（標志）地址字段A控制字段C信息字段(要傳送的數(shù)據(jù),任意長度)

7、幀校驗字段FCS01111110F（標志）FCSFrame Check Sequence 附加各字段的目的是解決鏈路管理、幀同步、流量控制、尋址、差錯控制、信息分離、透明傳輸和尋址等問題： P54 幀 同 步由標志(flag)字段（8位）標識幀的起止 透明傳輸0比特填充技術(shù)（發(fā)送前先掃描整個幀，若標志字段間連續(xù)5個1，則在其后插一個0，接收時同樣掃描整個幀，若標志字段間連續(xù)5個1，則將其后的一個0刪去）。 尋 址由地址字段（8位，可擴展到16位）標識（全1為廣播地址，全0為無效地址） 差錯控制由FCS（16位）字段控制 流量控制等由控制字段（8位）確定的幀類型控制和滑動窗口控制方法控制。信息幀

8、（I幀）：要傳送的數(shù)據(jù)和捎帶的流量控制、差錯控制等信號監(jiān)視幀（S幀）：均為次站對主站的響應幀，不帶信息字段 P56 表1.2RR（receive ready）幀：接收準備好，希望主站繼續(xù)發(fā)送RNR（receive not ready）幀：次站正忙（緩沖區(qū)滿等），希望主站停止發(fā)送REJ（reject）幀: 要求重發(fā)N（R）順序號起各幀（被拒收）SERJ（selective reject）幀：要求重發(fā)順序號為N（R）的那一幀 無編號幀（U幀）：用于鏈路管理（包括數(shù)據(jù)鏈路的建立、釋放、恢復的命令和響應） 控制字段0信息幀（數(shù)據(jù)傳送）1000RR幀監(jiān)控幀（次站對主站的響應幀）1010RNR幀1001R

9、EJ幀1011SERJ幀11無編號幀（鏈路管理）2LAN的數(shù)據(jù)鏈路層 P105由于采用多站共享傳輸介質(zhì)方式，必須解決信道如何分配以解決信道爭用問題，必須有媒體訪問控制功能。此外，由于LAN采用的拓撲結(jié)構(gòu)與傳輸媒體的多樣性，必須提供多種媒體訪問控制方法。所以其數(shù)據(jù)鏈路層要求也更為復雜，同樣分為兩個子層：一個與傳輸媒體有關(guān)，一個與傳輸媒體無關(guān)。 ·MAC（媒體訪問控制，medium access control）子層 ·LLC（邏輯鏈路控制，logical link control）子層之所以這樣劃分，一方面是在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路控制中缺少對包含多個源和多個目的地的鏈路進行訪問管理

10、所需要的邏輯，另一方面在局域網(wǎng)上同一LLC可以有幾種MAC方式的選擇。其優(yōu)點是使LLC子層對各種物理介質(zhì)的訪問是透明的，即在LLC子層的上面看不到具體的局域網(wǎng)，只有在MAC子層才能看到所連接的局域網(wǎng)采用的是什么標準。MAC子層 負責執(zhí)行在物理層基礎(chǔ)上進行無差錯通信，有管理多個源鏈路和多個目的鏈路的功能（對不同的局域網(wǎng)，其MAC子層是不相同的，所以將在后面介紹）。主要功能：管理鏈路上的通信（實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議）發(fā)送時將數(shù)據(jù)組裝成帶有地址和差錯校驗字段的MAC幀接收時拆卸幀，并執(zhí)行地址識別和差錯校測LLC子層 主要功能則是: 建立和終止鏈路（建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接，通過SAP向高層提供邏

11、輯接口） 會議代表 上學學生 旅游人員 （ ） （） （ ）SAP（訪問服務點，進出門處）LLC（出發(fā)地/目的地清點人數(shù)）MAC（組成團體或接收團體）PHYSICS（編號排隊上/下交通工具）交通線路（公路/鐵路/水路/航空等）控制幀流量（具有幀的接收、發(fā)送控制功能）確認幀（具有幀差錯控制功能）幀排序（給LLC幀加上序號）LLC層提供的4種不同類型的服務： P108-110·操作類型1（LLC1）：不確認的無連接服務（數(shù)據(jù)報服務）局域網(wǎng)中最為廣泛使用，尤其適合點-點通信、廣播通信和組播通信（以太網(wǎng)即用之）此時，端到端的差錯控制和流量控制由高層協(xié)議提供。·操作類型2（LLC2）

12、：面向連接服務（虛電路） 特別適合在一定時間內(nèi)向同一目的地連續(xù)發(fā)送許多或傳送很長的數(shù)據(jù)文件。·操作類型3（LLC3）：帶確認的無連接服務（可靠的數(shù)據(jù)報）不建連接先發(fā)出信息，收方發(fā)確認信息。（只用于令牌總線）·操作類型4（LLC4）：高速傳送服務（只用于城域網(wǎng)）高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU，又稱“包”）傳到LLC子層，LLC子層把封裝成LLC幀（加上LLC層目的服務訪問點、源服務訪問點及某些控制信息），再下傳給MAC子層。MAC子層將LLC幀封裝成MAC幀（即把LLC幀當作數(shù)據(jù)字段，加上地址、控制信息、FCS和起止標識等），再下傳給物理層進行位流傳輸。 P107 圖3.3高層P

13、DU高層數(shù)據(jù)LLC幀LLC首部LLC數(shù)據(jù)MAC幀MAC首部MAC數(shù)據(jù)MAC尾部IEEE 802委員會為局域網(wǎng)制定了一套標準：802.1標準對這一組標準作一介紹并定義了接口原語，802.2標準描述了數(shù)據(jù)鏈路層的上部，它使用了LLC（邏輯鏈路控制）協(xié)議。803.3、802.4和802.5分別了描述了3個局域網(wǎng)標準，即CSMA/CD、令牌總線和令牌環(huán)標準。IEEE802.2邏輯鏈路控制（LLC）標準與媒體訪問控制（MAC）標準一起執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層的功能。IEEE802.2標準總的說來是基于HDLC數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，但又不是HDLC的幀結(jié)構(gòu)，HDLC關(guān)于位填充、結(jié)束標志等不適用于局域網(wǎng)，因此被LLC刪除

14、。（參見 計算機網(wǎng)絡習題與解析 魯士文編著 清華大學出版社 第四章）帶外露AUI的DTE網(wǎng)絡層訪問服務點SAP帶有嵌入式AUI的DTE網(wǎng)絡(際)層LLC數(shù)據(jù)鏈路層MACPLS物理層AUIAUI接頭連接電纜AUI接頭MAUPMAMDI傳輸媒介LAN模型示意圖【名詞解釋】MDI（Medium Dependent Interface，介質(zhì)相關(guān)接口） 具體的網(wǎng)絡線路接口，如RJ-45連接器 P11圖1.18/P42圖3.27MAU（Medium Attachment Unit，介質(zhì)接入單元） DTE與物理介質(zhì)間的物理和電氣接口（如為嵌入式，則該部分將不可見）AUI（Attachment Unit In

15、terface，接入單元接口） 在MAU與網(wǎng)卡（NIC）之間連接接口的IEEE規(guī)范3.3.2 IEEE 802 標準系列 3.3 LAN的基本組成以W/S系統(tǒng)總線型以太網(wǎng)為例： （參見教材P116圖3.11） 網(wǎng)間連接器端接器 網(wǎng)卡 其他網(wǎng)絡 電纜 服務器（FS） 工作站（WS）打印機等 工作站（WS） 工作站3.3.1 硬件組成 文件服務器（File Server）專用服務器/高檔微機工作站（Workstation）或客戶機（Client）通常是微機（有盤/無盤） 【瘦客戶機】與特定服務器配套使用的無盤計算機。（如果使用Sun公司的瘦客戶機，就必須購買一臺Sun公司的服務器。不同廠商之間的系

16、統(tǒng)無法相互替代）傳輸媒介 （教材P40 2.2.2節(jié)） a.雙絞線（Twisted-Pair Cable） 見P40“雙絞”的作用是減少相鄰導線的電磁干擾。 可分為: ·STP（屏蔽，shielded）可減少外部電磁干擾 ·UTP（無屏蔽,unshielded）價廉（常用） 特點：模擬傳輸（寬帶信號）/數(shù)字通信（基帶信號）均可使用 單位價格最低，但每根電纜只能直接連接一個站點，使線路總費用增加 抗高頻干擾能力較差 使用雙絞線需在傳輸速率和傳輸距離之間作出選擇 普通電話線是一種傳輸模擬信號用的雙絞線，但不宜直接用于計算機網(wǎng)絡的信號（數(shù)字信號）傳輸（需經(jīng)MODEM處理）。 b.

17、同軸電纜（Coaxial Cable） 可分為： ·基帶傳輸（數(shù)據(jù)通信）型 見P40 圖2.9 50RG-11 A/U型（粗纜，10mm） RG-58 A/U型（細纜，5mm） 93RG62型 ·寬帶傳輸（模擬傳輸）型 見P41 75公用天線電視系統(tǒng)（CATV）用 （還有一種300扁平電纜） c.光導纖維（光纖，Optical Fiber） P42 圖2.11圖2.12光導纖維 外層護套反射層 主要用于：主干網(wǎng)（高速）/防雷擊/保密（防竊聽） 相對于其他傳輸媒介，低損耗、高帶寬和高抗干擾性是光纖最主要的優(yōu)點。目前光纖的數(shù)據(jù)傳輸率已達2.4G，更高速率的（20G）的系統(tǒng)也正在

18、研制中。光纖無中繼傳輸距離可達20km以上。其傳輸距離僅受波長影響，衰減率極低。 光纖表層有用于保護芯線和將光反射回玻璃導體內(nèi)的鍍層，然后封裝堅韌的芳綸（制造防彈衣的材料）外皮，最后再用PVC等材料制作的護套封裝。光纖分為·多模（multimode fiber） 芯徑在50到100m的范圍內(nèi)，多條入射角度不同的光線可以同時在一條光纖中反射式地傳播。目前常用有：50m（纖芯直徑）/125m（包層直徑），折射率為緩變型的多模光纖 一般只用于短距離傳輸（遠小于下種）63.5m（纖芯直徑）/125m（包層直徑），折射率為緩變型的增強多模光纖較高的光耦合效率，光纖對準要求不太嚴格，彎曲時損耗不

19、太靈敏，被推薦應用于所有的建筑物綜合布線系統(tǒng)。 支持100Mbps傳輸率和1.52km范圍的LAN（波長0.85m）。 【折射率問題】折射率為緩變型的光纖，其折射率隨光纖芯徑變化（中心處為0），折射率為突變型的光纖，其折射率在整個光纖直徑方向為一常量。單模光纖和多模光纖均可為突變型。·單模（single-mode fiber） 8.3m（纖芯直徑）/125m（包層直徑），折射率為突變型的單模光纖衰減小，適合遠程傳送，但需用昂貴的注入式激光二極管作光源。說明按工作波長光纖還可劃分為： 短波光纖：0.85m（0.80.9m，第一窗口） 均為多模 長波光纖：1.30m（1.251.35m，

20、第二窗口） 單?；蚨嗄?1.55m（1.531.58m，第三窗口） 均為單?！臼褂霉饫w注意事項】光纜不易分支，所以一般適用于點到點的連接。光纖在任何時間都只能單向傳輸，因此，要實行雙向通信，必須成對使用，一個用于輸入，一個用于輸出。每一條光纖電纜的連接都需要小心地磨光光端頭，通過電燒烤或化學工藝與光學接口連在一起。整個安裝過程，必須確保光通道沒有被阻塞，也不能將光纖拉得太緊或形成直角?！竟饫w軟跳線】光纖的傳輸是單方向的，所以兩機間如果連接光纖的話，必須至少是兩根光纖，一根發(fā)送數(shù)據(jù)，一根接收數(shù)據(jù)。一般的光纖又分為2芯、4芯、6芯、8芯光纖等，可以連接到多個計算機。一般來說，多芯光纖并不直接連接到

21、計算機的網(wǎng)卡上，而是連接到一種叫做光端器的設(shè)備上。還有一種光纖，即所謂“光纖軟跳線”，它并非一般常識中的那種JUMPER，也是光纖，一根光纖軟跳線中只含有一根光纖，只能進行單向的數(shù)據(jù)傳輸，其作用就是連接光端器和計算機上的網(wǎng)卡。一般連接一臺計算機需要兩根光纖軟跳線，一根發(fā)送數(shù)據(jù)，一根接收數(shù)據(jù)。 【光纖連接方式】光纖有三種連接方式。首先，可以將它們接入連接頭并插入光纖插座。連接頭要損耗10%到20%的光，但是它便于系統(tǒng)重新配置。第二是機械接合，即將兩根小心切割好的光纖的一端放在一個套管中，然后鉗起來。其操作需要專業(yè)人員進行，光的損耗約為10%。第三種是融合連接，形成的光纖和單根光纖差不多是相同的，

22、損耗最小。 d.無線傳輸（微波/紅外/激光） P43只能直線傳輸。紅外線和激光對環(huán)境（如雨、霧、雷電）干擾特別敏感。微波對環(huán)境干擾不敏感，但方向性不強，存在著竊聽、插入數(shù)據(jù)等一系列不安全問題。主要用于移動通信和不便于鋪設(shè)有線電纜（光纜）的場合。網(wǎng)卡（NIC，LAN Card）又稱“網(wǎng)絡接口卡”、“網(wǎng)絡適配器” 是網(wǎng)絡設(shè)備（電腦等）與傳輸媒介（如電纜）間的信號轉(zhuǎn)換接口電路和協(xié)議支持部件。其余共享的硬件資源（硬盤、打印機、Modem等）網(wǎng)絡及網(wǎng)間連接器（HUB、中繼器、交換器、路由器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等）3.3.2 軟件組成 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（NOS）主流為Novell公司的NetWare網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和微軟

23、公司的Windows NT（Server版），Windows 2000（Server版）， 工作站操作系統(tǒng)MS-DOS、Windows 9X 各種應用軟件如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3.4 LAN的基本網(wǎng)型3.4.1 三大基本網(wǎng)型 三個LAN協(xié)議（爭用、輪詢、令牌傳遞）分別與三個LAN的基本拓撲結(jié)構(gòu)（總線、星、環(huán)）相結(jié)合，形成了三大基本網(wǎng)型： ·以太網(wǎng) ·ARCNet網(wǎng) ·令牌環(huán)網(wǎng)3.4.2 其他網(wǎng)型 ·FDDI光纖環(huán)網(wǎng)·100VG-AnyLAN （HP公司開發(fā)，可利用3類雙絞線實現(xiàn)聲音級網(wǎng)絡傳送，淘汰）·ATM·無線局域網(wǎng)3.5 以太

24、網(wǎng)（Ethernet）3.5.1 概述 【以太網(wǎng)】符合IEEE 803.3標準（即采用CMSA/CD訪問控制方式）的網(wǎng)絡產(chǎn)品。 由美國Xeron（施樂）公司和Stanford（斯坦福）大學聯(lián)合開發(fā)并于75年推出，原為總線型，現(xiàn)已擴展到星形、星形總線、樹形等。由于以太網(wǎng)與其他LAN類型相比，具有易用、易安裝、易維護、低成本等諸多優(yōu)點，目前世界上8085%與LAN相連的PC和工作站使用以太網(wǎng)連接。以太網(wǎng)為基帶系統(tǒng)，采用曼徹斯特編碼，且只支持LLC層的類型1操作。傳統(tǒng)以太網(wǎng)主要技術(shù)指標拓撲結(jié)構(gòu)傳輸媒體最大網(wǎng)段長最大節(jié)點數(shù)訪問控制協(xié)議編碼形式傳輸速率總線型星型UTPSTP同軸電纜光纖100m100m粗

25、同軸 500m細同軸 185m多模 4km1024個1024個粗同軸 100個細同軸 30個 IEEE 803.3CSMA/CD曼徹斯特10Mbit/s3.5.2 以太網(wǎng)電纜標志【例】50同軸電纜（基帶傳輸型） F 光纖 T 雙絞線 10 BASE 5 同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度500米） 電纜上傳輸?shù)男盘柺腔鶐盘枺〝?shù)字信號） 傳輸速率為10Mbs（兆位比特/秒） 75同軸電纜（寬帶傳輸型） 10 BROAD 36 同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度3600米） 電纜上傳輸?shù)男盘柺菍拵盘枺M信號） 傳輸速率為10Mbs（兆位比特/秒）按其所用電纜類型，以太網(wǎng)可分為： ·10 BASE

26、5 （粗纜以太網(wǎng)） ·10 BASE 2 （細纜以太網(wǎng)） ·10 BASE-T （雙絞線以太網(wǎng)） ·10 BASE-F （光纖以太網(wǎng)） ·1 BASE 5 （低速以太網(wǎng)） ·10 BROAD 36 （寬帶以太網(wǎng)） ·100 BASE-T （快速以太網(wǎng)） 光纖或雙絞線3.5.3 以太網(wǎng)的分類傳統(tǒng)以太網(wǎng)按其電纜標志分類。近年來高速以太網(wǎng)不再按電纜類型分類，如： ·Gigabit Ethernet (千兆以太網(wǎng)) 光纖或雙絞線發(fā)展趨勢：10G帶寬（萬兆以太網(wǎng)）。3.5.4 以太網(wǎng)的特點任何一個網(wǎng)上設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)時，其他的設(shè)備只能等

27、待，同時有兩個或兩個以上設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)時，“碰撞”便會發(fā)生而導致重發(fā)，直到?jīng)]有出現(xiàn)碰撞為止。（簡言之，任何一個站點在傳輸數(shù)據(jù)時，其他站點必須等待即所謂CSMA/CD訪問控制方式或曰“爭用”方式）為了能夠正確地檢測出沖突信號，一般要限制最大電纜段（網(wǎng)段）長度。 3.5.5 以太網(wǎng)的幀格式 P117幀長度：641518字節(jié)（從DAFCS）803.3幀格式PA10101010前導SFD10101011幀起始DA目標地址SA源地址L數(shù)據(jù)字段長度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗7字節(jié) 1字節(jié) 6字節(jié) 6字節(jié) 2字節(jié) 46-1500字節(jié) 4字節(jié)以太網(wǎng)幀格式PA10101010前導11同步DA目標地址S

28、A源地址類型DATAPADFCS幀校驗MAC控制操作碼（2字節(jié)）控制碼參數(shù)（60字節(jié)，不足填0）62位 2位 6字節(jié) 6字節(jié) 2字節(jié) 46-1500字節(jié) 4字節(jié) PA=Preamble SFD=Start-of-Frame Delimiter DA=Destination Address SA=Source Address FCS=Frame Check Sequence 【注】 類型值不超過1500時，表示數(shù)據(jù)字段長度；等于8888（十六進制）時，表示MAC控制幀，等于8100（十六進制）時，表示VLAN-tagged（標識）幀，用來輔助路由和網(wǎng)絡管理。值為其他時，表示非標準的專用幀。3.5

29、.6以太網(wǎng)的站點地址（address） P118IEEE為局域網(wǎng)制定了兩種管理模式：全局管理和局部管理，相應工作站的地址也分為：全局地址和局部地址。前者又稱“絕對地址”或MAC地址，對所有空間和時間（即在任何LAN中）都是單值的、唯一的。后者是指在局部管理方式下每個局域網(wǎng)按自己的地址結(jié)構(gòu)為工作站所規(guī)定的地址。這種地址僅在自身的局域網(wǎng)中才是單值的、唯一的，故又稱“相對地址”。其識別符在地址字段的第2位。全局地址：I/G146位地址局部地址：I/G014位地址 I/G=1 表示單地址 I/G=0 表示組地址MAC地址又稱硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是以太網(wǎng)就是令牌環(huán)網(wǎng)。MAC地址有六個字

30、節(jié)的信息，常用十六進制表示，前三個字節(jié)為網(wǎng)絡設(shè)備生產(chǎn)廠商代號，后三個字節(jié)為廠商分配到設(shè)備上的序列號，如下：00000C B40E1A 或 00-00-C-B4-0E-1A 簡寫為C-B4-E-1A著名網(wǎng)絡廠商標識廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel廠商代號00000C02608C08000908002008005A00AA00每個MAC地址在全球都是唯一的。如果生產(chǎn)商用完了分配的標識數(shù)字，它總是能夠得到新的前綴。FF-FF-FF-FF 為廣播地址。SA不可為廣播地址。檢測本機MAC地址的方法：使用winipcfg命令（適配器地址即MAC地址）3.5.7以太網(wǎng)的MAC子層功能以太網(wǎng)的

31、MAC子層負責執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議： 1.發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封包 a.幀處理（幀定界，幀同步）b.尋址（源地址和目的地址處理）c.錯誤檢測（物理介質(zhì)傳輸錯誤）發(fā)送過程：最開始是正確的前導/SFD序列，接著是真正的幀內(nèi)容（包括DA，SA，長度/類型以及數(shù)據(jù)），最后是作為FCS域的計算出的CRC序列。MAC層應有效地將主機（計算機）傳遞給它的面向字節(jié)的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，并將其串行化為可在網(wǎng)絡介質(zhì)上進行傳輸?shù)奈涣?。接收過程：MAC層必須將輸入的位流重新轉(zhuǎn)化為由字節(jié)構(gòu)成的幀。當一個接收數(shù)據(jù)包開始時，MAC層的接收功能要檢查到來的位流以找出幀起始。前導和幀起始將被接收MAC所丟棄。一旦檢測到SFD，MAC層必

32、須從接收幀中得到DA域并與相應所存儲的地址（依賴于所用的目的地址類型）進行比較。如果不匹配，MAC層將丟棄接收幀并等待介質(zhì)變得不活動。如果匹配則MAC層將接收到來的幀，獨立計算其CRC值，并將其與從接收幀的FCS域中得到的CRC（最后4個字節(jié)）相比較。如果彼此不匹配，MAC層就報告一個錯誤，如果幀中包含正確數(shù)目的字節(jié)，它將報告一個“CRC錯誤”。如果收到部份字節(jié)，MAC層必須報告一個“對齊錯誤”而不是CRC錯誤。2.介質(zhì)存取管理 a.介質(zhì)分配（沖突避免） b.競爭化解（沖突處理）3.5.8以太網(wǎng)的網(wǎng)卡以太網(wǎng)卡的基本功能和圖形 控制輸入數(shù)據(jù)輸入MAC（介質(zhì)接入單元）PLS（物理信號）數(shù)據(jù)輸出發(fā)送

33、粘貼MACFIFO緩沖存儲器總線接口 網(wǎng)絡 總線 曼徹斯特 收發(fā)器 AUI 編碼/譯碼器 LAN控制器 【注】 FIFO=先進先出 AUI插座BNC插頭TPPI收發(fā)器LAN控制器IEEE地址EPROM緩沖存儲器絕緣變壓器AUI 【類型】 常用網(wǎng)卡類型 總線規(guī)格 適用機型 NE1000及兼容卡（8位） ISA總線 IBM-PC、XT NE2000及兼容卡（16位） ISA總線 286（AT）至486 NE3200及兼容卡（32位） EISE總線 EISA總線PC VL總線卡 （32位） VESA總線 486DX/2-66等 PCI總線卡 （32/64位） PCI總線 Pentium(586)等

34、注意：·用于無盤工作站時，應另配一只遠程引導芯片（PROM） ·網(wǎng)卡接口形式（根據(jù)所用電纜形式選擇） AUI插座（15芯）10BASE5（粗纜以太網(wǎng)用，接收發(fā)器上DIX連接頭） BNC插頭（卡式）10BASE5與10BASE2（粗、細纜以太網(wǎng)用，接T形頭）TPI插座 10BASE-T（雙絞線以太網(wǎng)用，接RJ-45雙絞線接頭）3.6 10BASE系列以太網(wǎng) 3.6.1 10 BASE 5粗纜以太網(wǎng)（標準以太網(wǎng)） 拓撲結(jié)構(gòu)：總線型 網(wǎng)卡 收發(fā)器（Transceiver） 中繼器(Repeater)連接兩網(wǎng)段增強信號強度 最小3.5米 網(wǎng)段一 50終端電阻（Terminator）

35、 一端接地，一端可不接地 網(wǎng)段二鏈路組成 a.電纜：RG-11 A/U 50同軸電纜（芯徑0.410毫米） 黃色外皮，每隔2.5米有一黑點作為固定收發(fā)器的距離標識 b.收發(fā)器（有軌道型和改進T型兩種）及其連接電纜（參見參考書：架設(shè)網(wǎng)絡不求人陳明德 編著 周曉津 改編 人民郵電出版社 第四章 ） 收發(fā)器 15芯插座 15芯插頭 網(wǎng)段電纜 收發(fā)器電纜 DIX連接頭（接網(wǎng)卡） （max.50米） 收發(fā)器與網(wǎng)絡電纜連接方式：·夾、刺穿電纜（無需切斷電纜，無需T形頭） ·T形頭連接（需切斷電纜，連接工作量大） c.Ethernet網(wǎng)卡（以太網(wǎng)通用） d.終端電阻（終端匹配器、端接器）

36、 每個網(wǎng)段一對。 功能：將傳輸?shù)诫娎|端部的信號能量吸收掉，以消除干擾。 一端必須接地（電氣安全與抗干擾的要求） e.BNC接頭與T形頭（采用T形頭連接時） f中繼器 物理層連接設(shè)置，連接兩個同類型的網(wǎng)段 教材P133 技術(shù)參數(shù) 教材P110表4.3·兩收發(fā)器間距：3.5米或其整倍數(shù)·工作站-收發(fā)器間最大間距：50米·最大網(wǎng)段長度：500米·網(wǎng)絡最大總長度：2500米·一個網(wǎng)段最多支持的工作站數(shù)：100（中繼器算一個）·工作站數(shù)量多于100個或網(wǎng)段長度超過500米時，應采用中繼器來延長距離。·物理連接遵循5-4-3規(guī)則：最多可

37、用4個中繼器，5個網(wǎng)段（其中僅3個網(wǎng)段可接工作站，其余只用于距離加長）。 特點 線路可靠性好，但安裝不易(電纜粗硬)，造價較高（電纜較貴且需增加收發(fā)器費用），傳輸距離長。目前僅作基干網(wǎng)或室外大距離布線時才用（與10BASE2或10BASE-T網(wǎng)混用）。3.6.2 10 BASE 2細纜以太網(wǎng)（Cheapnet,廉價以太網(wǎng)） 拓撲結(jié)構(gòu)：總線型 網(wǎng)卡 中繼器(Repeater) 最小0.5米 網(wǎng)段一 50終端電阻（Terminator） 一端接地，一端可不接地 網(wǎng)段二鏈路組成 以實物教具向?qū)W生展示a. 電纜：RG-58 A/U 50同軸電纜（芯徑0.25毫米） 市場上有帶BNC連接器、標準長度（2

38、米）的商品電纜出售 b.BNC連接器（裝在電纜兩端） c.BNC T型連接器（T型頭） d.以太網(wǎng)卡 e.50終端電阻（一端需接地）技術(shù)參數(shù)兩T形頭間距：0.5米或其整倍數(shù)最大網(wǎng)段長度：185米網(wǎng)絡最大總長度：925米一個網(wǎng)段最多支持的工作站數(shù)：30（中繼器算一個）物理連接遵循5-4-3規(guī)則特點造價最低。線路可靠性不高，總線故障影響整個網(wǎng)絡，傳輸距離短。一般用于集中式室內(nèi)布線的機房環(huán)境?！菊f明】由于粗、細電纜的電氣特性是一致的，因此可將粗、細同軸電纜網(wǎng)段混接于一個以太網(wǎng)上使用，以彌補細纜傳輸距離短而粗纜價格高、安裝不便的缺點（通過粗、細電纜轉(zhuǎn)接器或中繼器相連）。它們還可通過HUB與10BASE

39、-T網(wǎng)段混接，形成混合式以太網(wǎng)。3.6.3 10 BASE-T雙絞線以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)： 小網(wǎng)絡星型（各站點通過HUB互連） 大網(wǎng)絡星型總線 網(wǎng)卡 雙絞線（100m） HUB 中繼器(Repeater) 50終端電阻（Terminator） 網(wǎng)段一 一端接地，一端可不接地 網(wǎng)段二鏈路組成 a.電纜：無屏蔽雙絞線（UTP），2026AWG（芯徑0.40.6毫米） （不同于國內(nèi)郵電常用的并行電話線）用于語音/低速傳輸，不適宜于10BASE-T網(wǎng)用 按其傳輸性能，通常又分為 ·1類線，用于5Mbps傳輸 ·2類線，用于5Mbps傳輸 ·3類線，用于16Mbps傳輸（最常用的

40、10BASE-T網(wǎng)用電纜，4芯） ·4類線，用于20 Mbps傳輸 ·5類線與超5類線，用于100Mbps傳輸（8芯）·6類線，除現(xiàn)有所有LAN外，還可支持未來更高速網(wǎng)（如千兆以太網(wǎng)） 電纜上通常印有類別標志,如 cat 5 或category 5 (5類線) b.Etherhub以太網(wǎng)用集線器 以實物教具展示 【HUB（集線器）】以星型拓撲結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)傳輸線路集中連接在一起的設(shè)備。集線器是10BASE-T網(wǎng)絡的重要設(shè)備，又稱為有源的多口轉(zhuǎn)發(fā)器（Multi-port Repeater）,它的引入大大改善了網(wǎng)絡的管理和維護性能，增強了網(wǎng)絡穩(wěn)定性與可靠性。HUB一般有N

41、個（4、8、12、16、24、32個等）雙絞線接口RJ-45，M個（1、2、3、4個等）AUI或BNC接口，典型的8口HUB如下圖所示，通過RJ-45接口可以連接8個工作站或其他HUB，通過AUI或BNC接口可與粗纜、細纜相連接。 HUB“港灣”、“中心”的意思，中文譯為“集線器”或“集中器”，顧名思義，HUB是計算機網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)交換的樞紐之一，是網(wǎng)上計算機信息出入的“港灣”。采用HUB進行物理連接的計算機網(wǎng)絡被稱為具有“星型”拓撲結(jié)構(gòu)，與不用HUB的“總線型”或“環(huán)型”結(jié)構(gòu)相比，星型結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點是可靠性與靈活性均較好，目前已成為LAN網(wǎng)絡連接的主流形式。HUB結(jié)構(gòu)：可以看成用一個多口中繼器(

42、HUB)取代同軸電纜網(wǎng)段（變成內(nèi)部連接）及其互聯(lián)的中繼器（變成MAU）。 AUI（接粗纜） BNC（接細纜）MAU多口轉(zhuǎn)發(fā)器雙絞線MAU雙絞線MAU雙絞線MAU RJ-45 RJ-45 RJ-45（接WS或其他HUB） 圖中：MAU內(nèi)部收發(fā)器（接粗纜端口內(nèi)部不用） HUB按其功能又可分為三種形式： P182 ·有源HUB（Active HUB）：帶穩(wěn)壓電源，能對信號整形再生放大，并監(jiān)測數(shù)據(jù)通信情況 ·無源HUB（Passive HUB）：對被傳送的信號不作信號整理增強（無放大整形電路） ·智能HUB（Intelligent HUB）：提供網(wǎng)絡管理服務、橋接、路由和網(wǎng)關(guān)等功能（大型網(wǎng)絡主干集線器） c. RJ-45接頭（注：國內(nèi)并行電話線接頭為RJ-11） d.以太網(wǎng)卡（須帶RJ-45插座）技術(shù)參數(shù) 雙絞線最大長度：100米 網(wǎng)絡最大跨距：3.8千米 一個HUB可連接的最大工作站數(shù)：由HUB端口決定特點 線路穩(wěn)定性和可靠性好，可以有管理功能，成本適中（高于10BASE2）。3.6.4 10 BASE-F光纖以太網(wǎng) 拓撲結(jié)構(gòu)：簇型光纖HUB光纖HUB光纖HUB鏈路組成 光纖HUB（2