計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件(蔡開裕)——Ch4 局域網(wǎng)

1、1第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -第四章第四章 局域網(wǎng)局域網(wǎng) 定義：局域網(wǎng)定義：局域網(wǎng)LAN(Local Area Network)是一種在較小的地理范圍是一種在較小的地理范圍內(nèi)，用共享通信介質(zhì)將大量計(jì)算機(jī)內(nèi)，用共享通信介質(zhì)將大量計(jì)算機(jī)及各種及各種IP設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 需要解決的主要問題：需要解決的主要問題：l連接接口連接接口l連接設(shè)備連接設(shè)備l通信介質(zhì)通信介質(zhì)l訪問協(xié)議訪問協(xié)議l通信距離、速率等通信距離、速率等 關(guān)鍵問題：多個(gè)用戶如何在共享介關(guān)鍵問題：多個(gè)用

2、戶如何在共享介質(zhì)上進(jìn)行正確、有效的通信質(zhì)上進(jìn)行正確、有效的通信 ？2第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.1 4.1 介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制（Medium Access Control)Medium Access Control)多個(gè)用戶在單個(gè)信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可采用多個(gè)用戶在單個(gè)信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可采用:l FDM l TDMl WDM 問題：?jiǎn)栴}：l 聯(lián)網(wǎng)用戶的個(gè)數(shù)是不確定；聯(lián)網(wǎng)用戶的個(gè)數(shù)是不確定；l 每次通信的時(shí)機(jī)具有突發(fā)性；每次通信的時(shí)機(jī)具有突發(fā)性；l 每次通信的數(shù)據(jù)量具有隨機(jī)性；每次通信的數(shù)據(jù)量具有隨機(jī)性；所以，所以， FDM

3、、TDM 、WDM對(duì)于局域網(wǎng)通信其效率都不高對(duì)于局域網(wǎng)通信其效率都不高,不適合局域網(wǎng)環(huán)境下通信要求。不適合局域網(wǎng)環(huán)境下通信要求。3第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.1.1 ALOHA協(xié)議協(xié)議 ALOHA協(xié)議是協(xié)議是70年代在夏威夷大學(xué)由年代在夏威夷大學(xué)由Norman Abramson及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無線電廣播信道的及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無線電廣播信道的爭(zhēng)用問題。爭(zhēng)用問題。 ALOHA協(xié)議的基本思想：協(xié)議的基本思想：用戶想發(fā)就發(fā)，發(fā)完后進(jìn)行用戶想發(fā)就發(fā)，發(fā)完后進(jìn)行沖突檢測(cè)，沖突檢測(cè)，若有沖突，則等待一個(gè)隨機(jī)若有沖突，

4、則等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)長(zhǎng)后重復(fù)進(jìn)行，直到發(fā)送成功。時(shí)長(zhǎng)后重復(fù)進(jìn)行，直到發(fā)送成功。 ALOHA協(xié)議特點(diǎn)：協(xié)議特點(diǎn)：l無協(xié)調(diào)關(guān)系、多用戶競(jìng)爭(zhēng)單信道使用權(quán)無協(xié)調(diào)關(guān)系、多用戶競(jìng)爭(zhēng)單信道使用權(quán)l(xiāng)不進(jìn)行載波偵聽，不考慮目前的實(shí)際情況不進(jìn)行載波偵聽，不考慮目前的實(shí)際情況l信道利用率低，為信道利用率低，為18% 沖突檢測(cè)：沖突檢測(cè)：在共享介質(zhì)中，某個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)后，網(wǎng)上所有用戶（包括發(fā)送者）在共享介質(zhì)中，某個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)后，網(wǎng)上所有用戶（包括發(fā)送者）都可以收到數(shù)據(jù)，發(fā)送者把收到的數(shù)據(jù)與保留在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行都可以收到數(shù)據(jù)，發(fā)送者把收到的數(shù)據(jù)與保留在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若不同，則表明發(fā)生了沖突。比較，若不同，則

5、表明發(fā)生了沖突。對(duì)于接收者如對(duì)于接收者如何知道數(shù)據(jù)是何知道數(shù)據(jù)是否正確呢？否正確呢？4第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -ALOHA協(xié)議的改進(jìn)協(xié)議的改進(jìn)-分槽分槽ALOHA 基本思想為：基本思想為：l將時(shí)間分為離散的時(shí)間片；將時(shí)間分為離散的時(shí)間片；l用戶要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須用戶要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須等待下一個(gè)時(shí)間片等待下一個(gè)時(shí)間片才能開始發(fā)送。才能開始發(fā)送。在一定程度上避免了發(fā)送的隨意性，減少了沖突，提高了信道的利用率。在一定程度上避免了發(fā)送的隨意性，減少了沖突，提高了信道的利用率。 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：l進(jìn)行了簡(jiǎn)單的時(shí)間同步，但并未完全避免沖突（進(jìn)行了簡(jiǎn)單的

6、時(shí)間同步，但并未完全避免沖突（可可基本基本避免發(fā)送過程中避免發(fā)送過程中的沖突的沖突，但發(fā)送，但發(fā)送開始時(shí)開始時(shí)仍有沖突）；仍有沖突）；l信道的最大利用率：信道的最大利用率：36%；l時(shí)間片的定義與允許的最大包長(zhǎng)和介質(zhì)的時(shí)延有關(guān)。時(shí)間片的定義與允許的最大包長(zhǎng)和介質(zhì)的時(shí)延有關(guān)。 存在問題：存在問題：l發(fā)送開始時(shí)仍有沖突；發(fā)送開始時(shí)仍有沖突；l如果時(shí)間片的定義不合適，有可能在發(fā)送過程中還存在沖突。如果時(shí)間片的定義不合適，有可能在發(fā)送過程中還存在沖突。 問題的原因：各站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從不考慮其它站點(diǎn)是否已經(jīng)在發(fā)送問題的原因：各站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從不考慮其它站點(diǎn)是否已經(jīng)在發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)然會(huì)引起許多沖突。

7、數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)然會(huì)引起許多沖突。怎么辦？怎么辦？5第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - 基本思想：基本思想：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，進(jìn)行站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，進(jìn)行載波偵聽載波偵聽，以判斷目，以判斷目前是否有人在發(fā)送數(shù)據(jù)，然后再采取相應(yīng)動(dòng)作。前是否有人在發(fā)送數(shù)據(jù)，然后再采取相應(yīng)動(dòng)作。 載波偵聽：載波偵聽：根據(jù)物理接口的電氣特性，捕獲信道上的脈沖根據(jù)物理接口的電氣特性，捕獲信道上的脈沖信號(hào)，并與發(fā)送數(shù)據(jù)用的載波信號(hào)比較，以判斷是否有人信號(hào)，并與發(fā)送數(shù)據(jù)用的載波信號(hào)比較，以判斷是否有人在發(fā)送數(shù)據(jù)的技術(shù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的技術(shù)。 CSMA有多種形式：有多種形式：l1-堅(jiān)持堅(jiān)持

8、CSMAl非堅(jiān)持非堅(jiān)持CSMAlP堅(jiān)持堅(jiān)持CSMAl某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；l如果空閑，則以概率如果空閑，則以概率P發(fā)送數(shù)據(jù)，以概發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率率1-P推遲到下一個(gè)時(shí)間片，然后偵聽信推遲到下一個(gè)時(shí)間片，然后偵聽信道；道；l如果信道忙，則等下一個(gè)時(shí)間片，然如果信道忙，則等下一個(gè)時(shí)間片，然后偵聽信道；后偵聽信道；l重復(fù)上述過程，直到數(shù)據(jù)發(fā)送完。重復(fù)上述過程，直到數(shù)據(jù)發(fā)送完。l某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；l如果空閑，則立即發(fā)送；如果空閑，則立即發(fā)送；l否則，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后，重復(fù)上否則，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后，重復(fù)上述過程。

9、述過程。4.1.2 載波偵聽多路訪問協(xié)議載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA(Carrier Sense Multiple Access)l某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先偵聽信道；l如果空閑，則立即發(fā)送；如果空閑，則立即發(fā)送；l如果忙，繼續(xù)偵聽，直到信道空閑，如果忙，繼續(xù)偵聽，直到信道空閑， 然后以概率然后以概率1發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)；6第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - 三種三種CSMA是否完全避免了沖突呢？是否完全避免了沖突呢？ 例：站點(diǎn)例：站點(diǎn)A在發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于信道的傳播時(shí)延，數(shù)據(jù)還在發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于信道的傳播時(shí)延，數(shù)據(jù)還未到

10、達(dá)站點(diǎn)未到達(dá)站點(diǎn)B，此時(shí)站點(diǎn)，此時(shí)站點(diǎn)B要發(fā)送數(shù)據(jù)，它偵聽到信道是要發(fā)送數(shù)據(jù)，它偵聽到信道是空閑的，于是也開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而發(fā)生沖突?？臻e的，于是也開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而發(fā)生沖突。BA沖突沖突結(jié)論：在結(jié)論：在CSMA中沖突是不可避免的，必須進(jìn)行沖突檢測(cè)和處理！中沖突是不可避免的，必須進(jìn)行沖突檢測(cè)和處理！4.1.2 CSMA 協(xié)議協(xié)議 （conti.）7第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - 1、CSMA/CD 基本思想：基本思想：n 某站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須首先某站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須首先偵聽信道偵聽信道；n 如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)如果信道空閑，立

11、即發(fā)送數(shù)據(jù),并進(jìn)行并進(jìn)行沖突檢測(cè)沖突檢測(cè)；n 如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù)如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù),并進(jìn)行沖突檢測(cè)；并進(jìn)行沖突檢測(cè)；n 如果站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并如果站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待一隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，重新偵聽信道。等待一隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，重新偵聽信道。4.1.3 具有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問協(xié)議具有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD(CSMA With Collision Detection)n問題：?jiǎn)栴}：-是否還存在沖突呢？是否還存在沖突呢？-是否能正確處理

12、沖突呢？是否能正確處理沖突呢？-一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送后在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能夠確定是否會(huì)發(fā)生沖突呢一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送后在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能夠確定是否會(huì)發(fā)生沖突呢？8第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -2、沖突窗口、沖突窗口n問題：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)后多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以檢測(cè)到?jīng)_突呢？問題：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)后多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以檢測(cè)到?jīng)_突呢？假設(shè)：局域網(wǎng)內(nèi)站點(diǎn)之間最大的傳播時(shí)延為：假設(shè)：局域網(wǎng)內(nèi)站點(diǎn)之間最大的傳播時(shí)延為：= 兩站點(diǎn)的距離兩站點(diǎn)的距離(m) / 信號(hào)傳播速度信號(hào)傳播速度(200m/s)。 n 結(jié)論：站點(diǎn)最遲在開始發(fā)送后結(jié)論：站點(diǎn)最遲在開始發(fā)送后2 時(shí)間（稱之為沖突窗口）內(nèi)可以時(shí)間

13、（稱之為沖突窗口）內(nèi)可以檢測(cè)到?jīng)_突！所以，在檢測(cè)到?jīng)_突！所以，在2 后沒有沖突才表明數(shù)據(jù)發(fā)送成功！后沒有沖突才表明數(shù)據(jù)發(fā)送成功！- e/2 時(shí)刻時(shí)刻A、B數(shù)據(jù)發(fā)生沖突數(shù)據(jù)發(fā)生沖突9第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.2 IEEE802局域網(wǎng)協(xié)議與參考模型局域網(wǎng)協(xié)議與參考模型IEEE-Institute of Electrical and Electronics Engineers -“電器電器與電子工程師協(xié)會(huì)與電子工程師協(xié)會(huì)”1、局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：、局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802（ISO8802）系列）系列：l802.1 - 表示局域網(wǎng)中的高層互聯(lián)與管

14、理協(xié)議表示局域網(wǎng)中的高層互聯(lián)與管理協(xié)議 l802.2 - 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制l802.3 - CSMA/CD（以太網(wǎng)，（以太網(wǎng)， Ethernet ）uEthernet 成為成為IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) （1985）uIEEE 802.3u Fast Ethernet 標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（1995）uIEEE 802.3z Gigabit Ethernet 標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（1998）uIEEE 802.3ab Gigabit Ethernet 標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（1999） l802.4 - Token Bus （令牌總線）（令牌總線）l802.5 - Token Ring（令牌環(huán)）（令牌環(huán)）l802

15、.6 - 分布隊(duì)列雙總線分布隊(duì)列雙總線DQDB - MAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)l802.8 FDDI（光纖分布數(shù)據(jù)接口）（光纖分布數(shù)據(jù)接口）l802.11 WLAN（無線局域網(wǎng)）（無線局域網(wǎng)）l l802.x10第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -2. IEEE802局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型n IEEE802只包含兩層：只包含兩層：數(shù)據(jù)鏈路層，物理層數(shù)據(jù)鏈路層，物理層;n IEEE802定義了多種物理層定義了多種物理層802.3802.1x，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不 同的介質(zhì)訪問控制方法；同的介質(zhì)訪問控制方法；n 數(shù)據(jù)鏈路層又分為數(shù)

16、據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC和和介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制MAC兩個(gè)子層：兩個(gè)子層：lLLC：向高層提供統(tǒng)一的鏈路訪問形式，組幀：向高層提供統(tǒng)一的鏈路訪問形式，組幀/拆幀、建立拆幀、建立/釋放邏輯釋放邏輯連接、差錯(cuò)控制、幀序號(hào)處理等功能，與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)；連接、差錯(cuò)控制、幀序號(hào)處理等功能，與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)； lMAC：進(jìn)行尋址與差錯(cuò)檢測(cè)，與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)：進(jìn)行尋址與差錯(cuò)檢測(cè)，與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān), MAC在各子標(biāo)準(zhǔn)在各子標(biāo)準(zhǔn)802.3-802.1x中定義。中定義。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 OSI IEEE802 介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層 MAC802.3CSMA/CD

17、802.4令牌總線令牌總線802.5令牌環(huán)令牌環(huán)802.8FDDI802.11WLANIEEE802.2 邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層LLCIEEE802.1 上層協(xié)議接口子層上層協(xié)議接口子層802.x11第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.2.1 IEEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議1、物理層標(biāo)準(zhǔn)物理層標(biāo)準(zhǔn) 傳統(tǒng)以太網(wǎng)：傳統(tǒng)以太網(wǎng)：10Mb/s 802.3 粗同軸電纜粗同軸電纜 802.3a 細(xì)同軸電纜細(xì)同軸電纜 802.3i 雙絞線雙絞線 802.3j 光纖光纖 快速以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)（FE）：）：100Mb/s 802.3u 雙絞線

18、，光纖雙絞線，光纖 千兆以太網(wǎng)（千兆以太網(wǎng)（GE）：）：1000Mb/s（1Gb/s） 802.3z 屏蔽短雙絞線、光纖屏蔽短雙絞線、光纖 802.3ab 雙絞線雙絞線 萬兆以太網(wǎng)（萬兆以太網(wǎng)（10GE）：）：10Gb/s 802.3ae 光纖光纖12第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -2、以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)方法、以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)方法速率（速率（Mb/s）基帶或?qū)拵Щ鶐Щ驅(qū)拵ase，Broad每段最大長(zhǎng)度（單位每段最大長(zhǎng)度（單位:百米）或百米）或介質(zhì)類型（介質(zhì)類型（T，F(xiàn)，X）10 Base 5傳統(tǒng)以太網(wǎng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base5 粗同軸粗同軸

19、10Base2 細(xì)同軸細(xì)同軸10Base-T UTP 10Base-F MMF快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)100Base-T UTP100Base-F MMF/SMF1000Base-X STP/MMF/SMF1000Base-T UTP13第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.2.2 IEEE 802.3 鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議包括數(shù)據(jù)幀格式定義和鏈路層協(xié)議包括數(shù)據(jù)幀格式定義和CSMA/CD協(xié)議。協(xié)議。1、802.3 MAC 幀格式：幀格式：前導(dǎo)符前導(dǎo)符起始符起始符目的地址目的地址源地址源地址類型類型/長(zhǎng)度長(zhǎng)度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PA

20、DCRC7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4 (bytes)校驗(yàn)區(qū)間校驗(yàn)區(qū)間64-1518 字節(jié)字節(jié)l 前導(dǎo)符前導(dǎo)符PR:7個(gè)個(gè)Bytes的的10101010，該字段的曼徹斯特編碼會(huì)產(chǎn)生，該字段的曼徹斯特編碼會(huì)產(chǎn)生 10MHz，持續(xù)時(shí)間為，持續(xù)時(shí)間為 5.6 s，以便接收方和發(fā)送的時(shí)鐘進(jìn)行同步；，以便接收方和發(fā)送的時(shí)鐘進(jìn)行同步；l 起始符起始符SFD:10101011，標(biāo)志著一幀的開始；，標(biāo)志著一幀的開始；l 目的目的MAC地址地址DA: Unicast Addr：最高位為最高位為0， Multicast Addr：最高位為最高位為1, Broadcast Addr：全：全 1；l

21、源源MAC地址地址SA: Unicast Addr：最高位為最高位為0 .l長(zhǎng)度長(zhǎng)度/幀類型：指明數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)，幀類型：指明數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)，01500 Bytes，或者指明，或者指明數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀的類型幀的類型。（。（見參考資料見參考資料）14第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -l Data：數(shù)據(jù)，：數(shù)據(jù)，0-1500字節(jié)字節(jié);l PAD: 填充字段填充字段, 046 Bytes；u為了確保為了確保64 Bytes 的的 最小幀長(zhǎng)最小幀長(zhǎng) ，當(dāng)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不夠時(shí)進(jìn)行填充。，當(dāng)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不夠時(shí)進(jìn)行填充。u64 目的地址（目的地址（6） 源地址（源地

22、址（6） 長(zhǎng)度（長(zhǎng)度（2） CRC(4) = 46 Bytes l CRC校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼：4 Bytes；u CRC校驗(yàn)：為了保證發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性，在發(fā)送端根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生校驗(yàn)：為了保證發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性，在發(fā)送端根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)碼（循環(huán)冗余碼），附加在數(shù)據(jù)的后面一起發(fā)送到接收端，接收一個(gè)校驗(yàn)碼（循環(huán)冗余碼），附加在數(shù)據(jù)的后面一起發(fā)送到接收端，接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，若有錯(cuò)，端對(duì)收到的數(shù)據(jù)按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，若有錯(cuò)，則要求對(duì)方重發(fā)。則要求對(duì)方重發(fā)。uCRC校驗(yàn)例子校驗(yàn)例子：u校驗(yàn)范圍為：目的地址、源地址、長(zhǎng)度校驗(yàn)范圍為：目的地址

23、、源地址、長(zhǎng)度/類型、數(shù)據(jù)和類型、數(shù)據(jù)和PAD；u802.3的生成多項(xiàng)式為：的生成多項(xiàng)式為：G(X)=X32+X26+X23+X22+X16 +X11+X10 +X8+X7 +X5+X4+X2+X1+11、802.3 MAC 幀格式幀格式 （conti.）15第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -2、關(guān)于以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度問題、關(guān)于以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度問題n已知條件：已知條件：l幀的傳輸時(shí)長(zhǎng)：幀的傳輸時(shí)長(zhǎng)： t =數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度(bit)/數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)；l信號(hào)傳播時(shí)延：信號(hào)傳播時(shí)延：=兩站點(diǎn)的距離兩站點(diǎn)的距離(m)/信號(hào)傳播速

24、度信號(hào)傳播速度(200m/s)； l在在以太網(wǎng)中，規(guī)定以太網(wǎng)中，規(guī)定沖突窗口為沖突窗口為2 = 51.2s，即一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)即一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)后，若在據(jù)后，若在51.2 s內(nèi)沒有檢測(cè)到?jīng)_突，則本次發(fā)送不會(huì)再發(fā)生內(nèi)沒有檢測(cè)到?jīng)_突，則本次發(fā)送不會(huì)再發(fā)生 沖突；沖突；n要求：保證在幀的傳輸過程中檢測(cè)到?jīng)_突，即要求：保證在幀的傳輸過程中檢測(cè)到?jīng)_突，即：幀的傳輸時(shí)延幀的傳輸時(shí)延 t = 2* 信號(hào)傳播時(shí)延信號(hào)傳播時(shí)延= 51.2 s 。n結(jié)論結(jié)論1：l對(duì)于傳輸速率為對(duì)于傳輸速率為10M /bps 的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榈木W(wǎng)絡(luò)，因?yàn)?4Bytes的傳輸時(shí)間為：的傳輸時(shí)間為：64*8/10M = 51.2s

25、； 所以，所以，幀的長(zhǎng)度必須幀的長(zhǎng)度必須 大于大于 64 Bytes（不含前導(dǎo)字符和起始字符）。（不含前導(dǎo)字符和起始字符）。16第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度問題（續(xù)）以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度問題（續(xù)）n結(jié)論結(jié)論2：l 沖突只可能在一幀的前沖突只可能在一幀的前64字節(jié)內(nèi)發(fā)生；字節(jié)內(nèi)發(fā)生；l 幀長(zhǎng)度小于幀長(zhǎng)度小于64字節(jié)時(shí)，在發(fā)送過程中將無法檢測(cè)出沖突；字節(jié)時(shí)，在發(fā)送過程中將無法檢測(cè)出沖突；l 長(zhǎng)度小于長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。n結(jié)論結(jié)論3：l在以太局域網(wǎng)中，由于沖突窗口的限制，在以太局域

26、網(wǎng)中，由于沖突窗口的限制，傳輸速率傳輸速率R、網(wǎng)絡(luò)跨距網(wǎng)絡(luò)跨距S、最小幀長(zhǎng)最小幀長(zhǎng)Fmin三者之間必須滿足一定的關(guān)系：三者之間必須滿足一定的關(guān)系： FminkSR k:系數(shù)系數(shù)可以看出：可以看出：l最小幀長(zhǎng)度不變時(shí)，傳輸率越高，網(wǎng)絡(luò)跨距就越??；最小幀長(zhǎng)度不變時(shí)，傳輸率越高，網(wǎng)絡(luò)跨距就越??；l傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距越大，最小幀長(zhǎng)度就應(yīng)該越大；傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距越大，最小幀長(zhǎng)度就應(yīng)該越大；l網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率越高，最小幀長(zhǎng)度就應(yīng)該越大。網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率越高，最小幀長(zhǎng)度就應(yīng)該越大。 返返 回回17第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -關(guān)于802

27、.3的MAC地址問題 MAC又稱為又稱為物理地址物理地址，它是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的全球唯一的，它是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識(shí)符，與其物理位置無關(guān)。標(biāo)識(shí)符，與其物理位置無關(guān)。l注意：注意：MAC地址是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行處理，而不地址是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行處理，而不是在物理層。是在物理層。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（網(wǎng)卡）都有一個(gè)唯一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（網(wǎng)卡）都有一個(gè)唯一的的MAC地址。地址。lMAC地址固化在網(wǎng)卡中地址固化在網(wǎng)卡中. 一個(gè)節(jié)點(diǎn)允許有多個(gè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)允許有多個(gè)MAC地址，取決于該站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址，取決于該站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口的個(gè)數(shù)。例如：接口的個(gè)數(shù)。例如：l安裝有多塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)；安裝有多塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)；l有

28、多個(gè)以太網(wǎng)接口的路由器。有多個(gè)以太網(wǎng)接口的路由器。18第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：lMAC地址的長(zhǎng)度為地址的長(zhǎng)度為6個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)，共，共48位；位；u可表示可表示24670萬億個(gè)地址（有萬億個(gè)地址（有2位用于特殊用途）位用于特殊用途）l高高24位為機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符位為機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符OUI ，由，由IEEE統(tǒng)一分給設(shè)備生產(chǎn)廠商；統(tǒng)一分給設(shè)備生產(chǎn)廠商；u如如3COM公司的公司的OUI=02608Cl低低24位稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符位稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符EI，由廠商自行分配給每一塊網(wǎng)卡或設(shè)備的網(wǎng)，由廠商自行分配給每一塊網(wǎng)卡或

29、設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)硬件接口。絡(luò)硬件接口。I/GOUI（22位）位）G/LEI（24位）位）0=全局管理地址全局管理地址1=本地管理地址（一般不用）本地管理地址（一般不用）0=單播地址單播地址1=組播地址組播地址關(guān)于802.3的MAC地址問題（續(xù)）19第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - MAC地址的三種類型：地址的三種類型：l單播地址（單播地址（ Unicast Addr ）：（：（I/G0） 擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個(gè)由單播地址指定的站點(diǎn)擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個(gè)由單播地址指定的站點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；l多播地址（多播地址（ M

30、ulticast Addr ）：（：（I/G1） 擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組站點(diǎn)擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組站點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸；點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸；l廣播地址（廣播地址（ Broadcast Addr ）：（全：（全1地址，地址，F(xiàn)F-FF-FF-FF-FF-FF）擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)。擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)。廣播傳輸。廣播傳輸。 注意，以上分類只適用于注意，以上分類只適用于目的地址，對(duì)于源地址只能為目的地址，對(duì)于源地址只能為單播地址單播地址。關(guān)于802.3的MAC地址問題（續(xù)）返返 回回20第四章第四章 局域網(wǎng)和高速

31、局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4、802.3 CSMA/ CD 協(xié)議協(xié)議（1）802.3 的的 CSMA/CD 協(xié)議的基本思想：協(xié)議的基本思想：l某站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須首先偵聽信道；某站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須首先偵聽信道；l如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；l如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送 數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；l如果站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，如果站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)， 并等

32、待一并等待一隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，重新偵聽信道。，重新偵聽信道。l接收者收取目標(biāo)地址，然后與自己的地址比較，若不同，則繼續(xù)接收者收取目標(biāo)地址，然后與自己的地址比較，若不同，則繼續(xù)偵聽，若相同，則把數(shù)據(jù)包存放在自己的接收緩沖區(qū)中，并進(jìn)行偵聽，若相同，則把數(shù)據(jù)包存放在自己的接收緩沖區(qū)中，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)，正確則交給上層協(xié)議，否則丟棄之。校驗(yàn)，正確則交給上層協(xié)議，否則丟棄之。 （2）二進(jìn)制指數(shù)回退算法：）二進(jìn)制指數(shù)回退算法： 用來確定第用來確定第i次沖突后等待多長(zhǎng)時(shí)間（次沖突后等待多長(zhǎng)時(shí)間（Ti）再進(jìn)行第）再進(jìn)行第i+1次偵聽：次偵聽：Ti = r *沖突時(shí)間片沖突時(shí)間片 其中：其中：r = r

33、andom（0 2i-1），），沖突時(shí)間片沖突時(shí)間片=2， 當(dāng)當(dāng) i 16 一般認(rèn)為硬件發(fā)生故障，不再重試。一般認(rèn)為硬件發(fā)生故障，不再重試。 21第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -信道忙？信道忙？發(fā)送幀發(fā)送幀沖突？沖突？發(fā)送完發(fā)送完？中斷發(fā)送中斷發(fā)送N16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes發(fā)送成功發(fā)送成功YesYes發(fā)送失敗發(fā)送失敗NoNo延遲隨機(jī)時(shí)間延遲隨機(jī)時(shí)間NoNoYesYes發(fā)送發(fā)送碰撞次數(shù)碰撞次數(shù)N+1N+1（3）802.3 CSMA/CD工作的流程圖工作的流程圖22第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- N

34、UDT - NUDT -5、流量控制、流量控制 在數(shù)據(jù)鏈路層必須保證鄰接點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸，除了在數(shù)據(jù)鏈路層必須保證鄰接點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸，除了采用采用CRC校驗(yàn)防止傳輸出錯(cuò)外，為了防止接收方處理速度校驗(yàn)防止傳輸出錯(cuò)外，為了防止接收方處理速度慢導(dǎo)致數(shù)據(jù)報(bào)文丟失，收發(fā)雙方必須進(jìn)行流量控制。目前慢導(dǎo)致數(shù)據(jù)報(bào)文丟失，收發(fā)雙方必須進(jìn)行流量控制。目前常用的流量控制方法稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議常用的流量控制方法稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議(Sliding Window Protocol) 。23第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -typedef struct_ethdr u_c

35、harether_dhost6;u_charether_shost6;u_shortether_type; ETH_HEADER ;802.3 以太包頭的實(shí)現(xiàn)以太包頭的實(shí)現(xiàn)24第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.3 令牌環(huán)網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)和IEEE802.5n 問題：能否設(shè)計(jì)出沒有沖突的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議呢？問題：能否設(shè)計(jì)出沒有沖突的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議呢？n 令牌環(huán)網(wǎng)主要思路：令牌環(huán)網(wǎng)主要思路：為了防止沖突，把網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成一種閉合的環(huán)型，為了防止沖突，把網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成一種閉合的環(huán)型，在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)上設(shè)計(jì)一個(gè)令牌（在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)上設(shè)計(jì)一個(gè)令牌（token)，該令牌在網(wǎng)絡(luò)上循環(huán)，需要發(fā)送

36、，該令牌在網(wǎng)絡(luò)上循環(huán)，需要發(fā)送數(shù)據(jù)者必須獲取令牌，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)完后在釋放令牌，以便其他人數(shù)據(jù)者必須獲取令牌，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)完后在釋放令牌，以便其他人使用。使用。ABDC站點(diǎn)站點(diǎn)干線耦合器干線耦合器單向環(huán)單向環(huán)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路點(diǎn)到點(diǎn)鏈路25第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -1 1、令牌環(huán)工作原理、令牌環(huán)工作原理 在沒有站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，令牌在環(huán)上不停地旋轉(zhuǎn)；在沒有站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，令牌在環(huán)上不停地旋轉(zhuǎn)； 如果某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)如果某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)l等待令牌的到來；等待令牌的到來；l抓住令牌并破壞掉；抓住令牌并破壞掉；l站點(diǎn)往環(huán)中發(fā)送數(shù)據(jù)；站點(diǎn)往環(huán)中發(fā)送數(shù)據(jù)

37、；l發(fā)送的數(shù)據(jù)沿環(huán)旋轉(zhuǎn)一周后，由發(fā)送站點(diǎn)負(fù)責(zé)將其移走發(fā)送的數(shù)據(jù)沿環(huán)旋轉(zhuǎn)一周后，由發(fā)送站點(diǎn)負(fù)責(zé)將其移走l發(fā)送站點(diǎn)重新產(chǎn)生令牌。發(fā)送站點(diǎn)重新產(chǎn)生令牌。 接收者收取目標(biāo)地址，然后與自己的地址比較，若不同，則接收者收取目標(biāo)地址，然后與自己的地址比較，若不同，則繼續(xù)偵聽，若相同，則把數(shù)據(jù)包存放在自己的接收緩沖區(qū)中繼續(xù)偵聽，若相同，則把數(shù)據(jù)包存放在自己的接收緩沖區(qū)中，并進(jìn)行，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)，正確則交給上層協(xié)議，否則丟棄之。校驗(yàn)，正確則交給上層協(xié)議，否則丟棄之。26第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -2、Token Ring/802.5的工作舉例的工作舉例ATD

38、ata（a）A有數(shù)據(jù)要發(fā)有數(shù)據(jù)要發(fā)送送C, 它抓住令它抓住令牌并破壞之牌并破壞之CBD（b）AA將數(shù)據(jù)發(fā)送將數(shù)據(jù)發(fā)送TDataCDataC站點(diǎn)從環(huán)上站點(diǎn)從環(huán)上拷貝數(shù)據(jù)拷貝數(shù)據(jù)TDataCTDataCTDataCBCDAT（c）幀循環(huán)一圈后幀循環(huán)一圈后,A將數(shù)據(jù)幀回收將數(shù)據(jù)幀回收并產(chǎn)生新令牌并產(chǎn)生新令牌DCB27第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - SD(Start Delimiter)：含無效的差分曼徹斯特編碼：含無效的差分曼徹斯特編碼 AC(Access Control)：P P P T M R R RlT=0：Token；T=1：Informat

39、ionlPPP：數(shù)據(jù)或令牌的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)站點(diǎn)持有的優(yōu)先級(jí)高于：數(shù)據(jù)或令牌的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)站點(diǎn)持有的優(yōu)先級(jí)高于PPP時(shí)才能獲得之時(shí)才能獲得之lRRR：預(yù)約優(yōu)先級(jí)：預(yù)約優(yōu)先級(jí) FC(Frame Control)：FFZZZZZZ：FF=00/01 控制幀控制幀/數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí) DA，SA：源地址、目的地址：源地址、目的地址 Data：數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度由站點(diǎn)內(nèi)的：數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度由站點(diǎn)內(nèi)的THT(Token Hold Timer)確定，確定，THT一般為一般為10ms。 FCS(Frame Check Sequence)：CRC校驗(yàn)，與校驗(yàn)，與802.3一樣。一樣。 ED(End Delimiter)：

40、含無效的差分曼徹斯特編碼：含無效的差分曼徹斯特編碼 FS(Frame Status)：ACrrACrr :進(jìn)行捎帶應(yīng)答進(jìn)行捎帶應(yīng)答,AC=11時(shí)表示幀已收到，時(shí)表示幀已收到，AC=00表示目標(biāo)站不存在或未加電，表示目標(biāo)站不存在或未加電，AC=10表示幀錯(cuò)。表示幀錯(cuò)。3、令牌環(huán)、令牌環(huán)MAC幀格式幀格式 1 1 1 字節(jié) SD AC ED SD AC FC DA SA DATA CRC ED FS 1 1 1 6 6 65535 4 1 1 字字節(jié)節(jié) 令牌幀：令牌幀：信息幀：信息幀：28第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、環(huán)的維護(hù)、環(huán)的維護(hù) 監(jiān)控站的

41、功能：監(jiān)控站的功能：l保證保證Token不丟失不丟失設(shè)置最長(zhǎng)無令牌定時(shí)器；設(shè)置最長(zhǎng)無令牌定時(shí)器；l破損幀、無效幀的檢測(cè)與清除；破損幀、無效幀的檢測(cè)與清除；l無主幀的檢測(cè)與清除無主幀的檢測(cè)與清除AC字段中的字段中的Monitor位；位；l保證環(huán)能容納一個(gè)完整的保證環(huán)能容納一個(gè)完整的Token插入延時(shí)插入延時(shí); 監(jiān)控站的產(chǎn)生過程：地址最小的站獲勝監(jiān)控站的產(chǎn)生過程：地址最小的站獲勝 告警檢測(cè)過程：告警檢測(cè)過程：l某站發(fā)現(xiàn)其鄰近站似乎失效時(shí)，便發(fā)出一個(gè)告警幀；某站發(fā)現(xiàn)其鄰近站似乎失效時(shí)，便發(fā)出一個(gè)告警幀；l當(dāng)站點(diǎn)接收到其上游鄰居發(fā)來的告警幀，則停止發(fā)送自當(dāng)站點(diǎn)接收到其上游鄰居發(fā)來的告警幀，則停止發(fā)送自

42、己的告警幀，而是轉(zhuǎn)發(fā)接收到的告警幀；己的告警幀，而是轉(zhuǎn)發(fā)接收到的告警幀；l最后環(huán)中只出現(xiàn)故障點(diǎn)下游的站點(diǎn)發(fā)出的告警幀。最后環(huán)中只出現(xiàn)故障點(diǎn)下游的站點(diǎn)發(fā)出的告警幀。29第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - 問題：在目前已有技術(shù)條件下，問題：在目前已有技術(shù)條件下，802.3以太網(wǎng)的速率能否以太網(wǎng)的速率能否提高？提高？4.4.1 快速以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）、快速以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：、快速以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：l協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為：協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為：IEEE802.3u；l采用共享集線器（采用共享集線器（HUB）的連接方式；）的連接方式；l傳輸介質(zhì)只支

43、持雙絞線和光纖，不再支持同軸電纜；傳輸介質(zhì)只支持雙絞線和光纖，不再支持同軸電纜；l距離從距離從1000 米減少到米減少到100米；米；l數(shù)據(jù)傳輸率從數(shù)據(jù)傳輸率從10Mbps提高到提高到100Mbps；l保留保留IEEE802.3 以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問協(xié)議以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問協(xié)議CSMA/CD及幀格式；及幀格式；l提供提供10/100Mbps自適應(yīng)功能；自適應(yīng)功能；l支持支持3種物理層接口：種物理層接口：u100Base-TX：使用兩對(duì)：使用兩對(duì)5類雙絞線類雙絞線u100Base-FX：使用：使用62.5/125m多模光纖多模光纖u100BASE-T4：使用四對(duì)：使用四對(duì)3類雙絞線類雙絞線4.4 4.4

44、 高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)30第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、快速以太網(wǎng)三種物理層標(biāo)準(zhǔn)、快速以太網(wǎng)三種物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4支持全雙工是是否電纜對(duì)數(shù)兩對(duì)雙絞線一對(duì)光纖四對(duì)雙絞線電纜類型UTP Cat 5，STP Type 1多模/單模光纖UTP Cat 3最大距離100m200m，2km100m接口類型RJ-45 或 DB9MIC，ST，SCRJ-4531第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -100Base-TX的連接方式的連接方式(通過通過HUB)UTP交叉

45、電纜交叉電纜Max. 5mHUBHUB工作站工作站/服務(wù)器服務(wù)器工作站工作站/服務(wù)器服務(wù)器 Max. 100mUTP直聯(lián)電纜直聯(lián)電纜RJ45RJ4532第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、IEEE802.3u的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議n IEEE802.3u的幀格式與的幀格式與IEEE802.3 相同：相同：PR： 前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼 - 10101010序列，用于使接收方與發(fā)送方同步；序列，用于使接收方與發(fā)送方同步；SFD： 幀首定界符幀首定界符 10101011，表示一幀的開始；，表示一幀的開始；DA/SA：目的：目的/源源MAC地址；地址；L

46、EN： 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)），取值范圍：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)），取值范圍：0-1500；或或Type：類型，高層協(xié)議標(biāo)識(shí)；：類型，高層協(xié)議標(biāo)識(shí)；Data： 數(shù)據(jù)，最少數(shù)據(jù)，最少0字節(jié)字節(jié), 最多最多1500字節(jié)。字節(jié)。Pad： 填充字段（可選）填充字段（可選）0-46字節(jié)，保證幀長(zhǎng)不小于字節(jié)，保證幀長(zhǎng)不小于64字節(jié)。字節(jié)。CRC： 幀校驗(yàn)和。幀校驗(yàn)和。PRSFD 7 1 6 6 2 46-1500 4 字節(jié)字節(jié)CRCSALENDADataPad 校驗(yàn)區(qū)間校驗(yàn)區(qū)間64-1518 字節(jié)字節(jié)33第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -n IEEE

47、802.3u的介質(zhì)訪問協(xié)議與的介質(zhì)訪問協(xié)議與IEEE802.3 相同相同,即采用即采用CSMA/CD協(xié)議協(xié)議:媒體忙？媒體忙？發(fā)送幀發(fā)送幀碰撞？碰撞？發(fā)送完？發(fā)送完？中斷發(fā)送中斷發(fā)送N16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes發(fā)送成功發(fā)送成功YesYes發(fā)送失敗發(fā)送失敗NoNo延遲隨機(jī)時(shí)間延遲隨機(jī)時(shí)間NoNoYesYes發(fā)送發(fā)送碰撞次數(shù)碰撞次數(shù)N+1N+134第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -4.4.2 千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)、千兆以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：、千兆以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：l協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IE

48、EE802.3z；l數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為1000Mbps (1 Gbps)；l兼容兼容10Base-T和和100Base-T；l保留了以太網(wǎng)的保留了以太網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議及幀格式，協(xié)議及幀格式，并進(jìn)行了擴(kuò)充并進(jìn)行了擴(kuò)充；l物理層支持兩種標(biāo)準(zhǔn)四種接口：物理層支持兩種標(biāo)準(zhǔn)四種接口：uIEEE 802.3z，1998.6正式公布正式公布-1000Base-SX，MMF/550m，多模光纖接口，多模光纖接口-1000Base-LX，SMF/5000m，單模光纖接口，單模光纖接口-1000Base-CX，屏蔽短銅纜接口，屏蔽短銅纜接口/25muIEEE 802.3ab，1999.6正式公布正式公

49、布-1000Base-T，UTP雙絞線接口雙絞線接口/100m35第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、千兆位以太網(wǎng)物理層接口標(biāo)準(zhǔn)、千兆位以太網(wǎng)物理層接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)類型光纖直徑(m)最大傳輸距離1000BASE-CXSTP25m1000BASE-T5 類 UTP100m1000BASE-SX多模62.5，50440m，550m1000BASE-LX多模，單模62.5，50， 5250m，550m，3km10/100M SWITCH or HUB工作站工作站/服務(wù)器服務(wù)器Max. 100m光纜光纜RJ45工作站工作站/服務(wù)器服務(wù)器RJ4510/100

50、M SWITCH or HUB1000M bps SWITCHMax. 3km36第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、IEEE802.3z的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議n IEEE802.3z的幀格式：的幀格式：當(dāng)幀長(zhǎng)小于當(dāng)幀長(zhǎng)小于512字節(jié)時(shí)，需填充字節(jié)時(shí)，需填充“載波擴(kuò)展載波擴(kuò)展”符符號(hào)號(hào) 7 1 6 6 2 46-1500 4 0- 448字節(jié)字節(jié)64字節(jié)字節(jié)512字節(jié)字節(jié)CRCSALEN/TypeDADataPad載波擴(kuò)展載波擴(kuò)展PRSFDl IEEE802.3z保留了保留了IEEE802.3對(duì)用戶的最小幀長(zhǎng)度是對(duì)用戶的最小幀長(zhǎng)度是64字

51、節(jié)，最大幀長(zhǎng)字節(jié)，最大幀長(zhǎng)度為度為1518字節(jié)約定，便于與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的兼容；字節(jié)約定，便于與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的兼容；l載波擴(kuò)展載波擴(kuò)展（Carrier Extension）技術(shù)技術(shù)：實(shí)際傳輸時(shí)，為保證數(shù)據(jù)發(fā)送期間：實(shí)際傳輸時(shí)，為保證數(shù)據(jù)發(fā)送期間檢測(cè)到?jīng)_突，當(dāng)幀小于檢測(cè)到?jīng)_突，當(dāng)幀小于512字節(jié)，字節(jié)，MAC層將在幀后面填補(bǔ)足夠的擴(kuò)充符號(hào)層將在幀后面填補(bǔ)足夠的擴(kuò)充符號(hào)，這個(gè)過程叫做載波擴(kuò)展。幀的校驗(yàn)部分不包含載波擴(kuò)展的符號(hào)；，這個(gè)過程叫做載波擴(kuò)展。幀的校驗(yàn)部分不包含載波擴(kuò)展的符號(hào)；37第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT -、IEEE802.3z

52、的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（續(xù)）的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（續(xù)）l 由于載波擴(kuò)展信號(hào)不是有用的用戶數(shù)據(jù)，從而降低了信道的利用率。由于載波擴(kuò)展信號(hào)不是有用的用戶數(shù)據(jù)，從而降低了信道的利用率。 例如，一個(gè)例如，一個(gè)64字節(jié)的幀將浪費(fèi)字節(jié)的幀將浪費(fèi)448字節(jié)用于傳輸載波擴(kuò)展符字節(jié)用于傳輸載波擴(kuò)展符 ；l 突發(fā)包（突發(fā)包（packet bursting）技術(shù)）技術(shù)：如果第一個(gè)幀不夠如果第一個(gè)幀不夠512字節(jié)，則采用載波擴(kuò)展技術(shù)填充并發(fā)送字節(jié)，則采用載波擴(kuò)展技術(shù)填充并發(fā)送，而后續(xù)而后續(xù)的數(shù)據(jù)幀即使不夠的數(shù)據(jù)幀即使不夠512字節(jié)，也不進(jìn)行填充，而只在幀與幀之間發(fā)送適字節(jié)，也不進(jìn)行填充，而只在幀與幀之間發(fā)送適當(dāng)?shù)妮d波擴(kuò)展字符，

53、以防止其它工作站在突發(fā)包期間開始傳輸當(dāng)?shù)妮d波擴(kuò)展字符，以防止其它工作站在突發(fā)包期間開始傳輸 。 減少載波擴(kuò)展信號(hào)從而提高信道的利用率。減少載波擴(kuò)展信號(hào)從而提高信道的利用率。n IEEE802.3z的介質(zhì)訪問協(xié)議：的介質(zhì)訪問協(xié)議： IEEE802.3z 千兆位以太網(wǎng)的千兆位以太網(wǎng)的MAC協(xié)議與協(xié)議與802.3 相同（省略）相同（省略）。38第四章第四章 局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)局域網(wǎng)和高速局域網(wǎng)- NUDT - NUDT - 萬兆位以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：萬兆位以太網(wǎng)的基本要點(diǎn)：l傳輸速率為傳輸速率為10Gb/s；l保留了保留了802.3的幀格式、最大幀長(zhǎng)度和最小幀長(zhǎng)度；的幀格式、最大幀長(zhǎng)度和最小幀長(zhǎng)度；l不再使用不再使用CSMA/CD協(xié)議；協(xié)議；l只能工作在全雙工方式；只能工作在全