第5章 局域網(wǎng)技術(shù)

1、第五章局域網(wǎng)技術(shù)第五章局域網(wǎng)技術(shù)l主要內(nèi)容主要內(nèi)容 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 信道共享技術(shù)信道共享技術(shù) 以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn) 無線局域網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng)絡(luò)5.1局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述 l局域網(wǎng)產(chǎn)生的原因局域網(wǎng)產(chǎn)生的原因8080年代，微型機(jī)發(fā)展迅速，彼此需要相年代，微型機(jī)發(fā)展迅速，彼此需要相互通信（近距離），共享資源；互通信（近距離），共享資源；功能分布：分布式計(jì)算，分布式數(shù)據(jù)庫功能分布：分布式計(jì)算，分布式數(shù)據(jù)庫l局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)定義是一種將是一種將小區(qū)域小區(qū)域內(nèi)的內(nèi)的各種通信設(shè)備各種通信設(shè)備互連互連在一起的在一起的通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)。覆蓋范圍小房間、建筑物、園區(qū)范圍距離25 km高傳輸速率

2、10 Mbps1000Mbps低誤碼率10-810-10 采用基帶傳輸為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)，不對外提供服務(wù)局域網(wǎng)的基本特征局域網(wǎng)的基本特征l 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)l 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)雙絞線雙絞線基帶同軸電纜基帶同軸電纜光纖光纖無線無線局域網(wǎng)的基本構(gòu)成局域網(wǎng)的基本構(gòu)成 局域網(wǎng)的局域網(wǎng)的IEEE 802體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) IEEE 802中的主要標(biāo)準(zhǔn)中的主要標(biāo)準(zhǔn)l 802.1A 802.1A 概述和體系結(jié)構(gòu)概述和體系結(jié)構(gòu) l 802.1B 802.1B 尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互連及高層接口尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互連及高層接

3、口l 802.2 802.2 邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層LLCLLCl 802.3 802.3 以太網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范以太網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范l 802.4 802.4 令牌總線網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范令牌總線網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范l 802.5 802.5 令牌環(huán)網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范令牌環(huán)網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范l 802.6 802.6 城域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范（城域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范（DQDBDQDB）l 802.8 802.8 光纖技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)光纖技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)IEEE802IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層劃分子層的目的數(shù)據(jù)鏈路層劃分子層的目的l

4、 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分開，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。部分分開，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。l 局域網(wǎng)特點(diǎn)：共享信道局域網(wǎng)特點(diǎn)：共享信道( (如總線如總線) )。需要解決。需要解決介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制(MAC)(MAC)問題。子層劃分可以使問題。子層劃分可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和MACMAC方法。方法。LLCLLC： 與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)MACMAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)LLC與與MAC關(guān)系關(guān)系局 域 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn) 1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC站點(diǎn) 2IEEE80

5、2IEEE802網(wǎng)絡(luò)體系各層功能網(wǎng)絡(luò)體系各層功能1.1.物理層功能物理層功能信號(hào)的編碼信號(hào)的編碼/ /譯碼譯碼前導(dǎo)碼的生成前導(dǎo)碼的生成/ /去除去除比特的發(fā)送比特的發(fā)送/ /接收接收2.2.數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能MACMAC子層功能：成幀子層功能：成幀/ /拆幀，拆幀， 實(shí)現(xiàn)、維護(hù)實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MACMAC協(xié)協(xié)議，位差錯(cuò)檢測，尋址。議，位差錯(cuò)檢測，尋址。LLCLLC子層功能：向高層提供子層功能：向高層提供SAPSAP，建立，建立/ /釋放邏輯釋放邏輯連接，差錯(cuò)控制，幀序號(hào)處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功連接，差錯(cuò)控制，幀序號(hào)處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。能。1. LLC1. LLC幀格式幀格式（控制信息與

6、（控制信息與HDLCHDLC大同小大同小異）異）高層高層PDUPDU LLC LLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) LLC LLC首部首部MACMAC首部首部MACMAC尾部尾部MACMAC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)LLCLLC幀和幀和MACMAC幀的關(guān)系幀的關(guān)系SSAPSSAP控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 1 11 11/21/2長度無限制長度無限制 單位：字節(jié)單位：字節(jié)DSAPDSAPLLC PDULLC PDU邏輯鏈路控制子層LLC（1）2.2.服務(wù)訪問點(diǎn)（服務(wù)訪問點(diǎn)（SAPSAP） LLC SAPLLC SAP：向上層提供進(jìn)程訪問能力。：向上層提供進(jìn)程訪問能力。 MAC SAPMAC SAP：MACMAC地址（即：網(wǎng)卡地址）地址（即：網(wǎng)

7、卡地址）3.LLC3.LLC提供的服務(wù)類型提供的服務(wù)類型 LLC1 LLC1 不確認(rèn)無連接的服務(wù)不確認(rèn)無連接的服務(wù) LLC2 LLC2 面向連接的服務(wù)面向連接的服務(wù) LLC3 LLC3 帶確認(rèn)無連接的服務(wù)帶確認(rèn)無連接的服務(wù) LLC4 LLC4 高速傳輸服務(wù)高速傳輸服務(wù) （19911991年專為城域網(wǎng)提年專為城域網(wǎng)提出）出）邏輯鏈路控制子層LLC（2）5.2信道共享技術(shù)信道共享技術(shù)l計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成兩類：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成兩類：使用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)使用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò) 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)使用廣播信道（多路訪問信道，隨機(jī)使用廣播信道（多路訪問信道，隨機(jī)訪問信道）的網(wǎng)絡(luò)訪問信道）的網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)局域網(wǎng)q關(guān)鍵

8、問題：如何解決對信道爭用關(guān)鍵問題：如何解決對信道爭用l解決信道爭用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問控制解決信道爭用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問控制協(xié)議協(xié)議 MACMAC（Medium Access ControlMedium Access Control），），是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一部分。是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一部分。l頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 FDMFDM（波分復(fù)用（波分復(fù)用WDMWDM）原理：將頻帶平均分配給每個(gè)要參與通信的用戶；原理：將頻帶平均分配給每個(gè)要參與通信的用戶；優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；信量都較大的情況；缺點(diǎn)：無法靈活適應(yīng)站

9、點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。缺點(diǎn)：無法靈活適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。l時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 TDMTDM原理：每個(gè)用戶擁有固定的信道傳送時(shí)槽；原理：每個(gè)用戶擁有固定的信道傳送時(shí)槽；優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；信量都較大的情況；缺點(diǎn)：無法靈活適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。缺點(diǎn)：無法靈活適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。信道的靜態(tài)分配信道的靜態(tài)分配l動(dòng)態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配 局域網(wǎng)都采用動(dòng)態(tài)分配策略，即根據(jù)當(dāng)前局域網(wǎng)都采用動(dòng)態(tài)分配策略，即根據(jù)當(dāng)前對對信道請求的情況信道請求的情況動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)各用戶對信道的使各用戶對信道的使用權(quán)。用

10、權(quán)。 類別：類別：沖突協(xié)議沖突協(xié)議無沖突協(xié)議無沖突協(xié)議 信道的動(dòng)態(tài)分配信道的動(dòng)態(tài)分配ALOHAALOHA沖突協(xié)議沖突協(xié)議l 上世紀(jì)上世紀(jì)7070年代，年代，Norman AbramsonNorman Abramson設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議目的：解決信道的動(dòng)態(tài)分配，基本思想可用于任何目的：解決信道的動(dòng)態(tài)分配，基本思想可用于任何無協(xié)無協(xié)調(diào)關(guān)系調(diào)關(guān)系的用戶爭用單一共享信道使用權(quán)的系統(tǒng)；的用戶爭用單一共享信道使用權(quán)的系統(tǒng)；分類：分類：純純ALOHAALOHA協(xié)議和協(xié)議和時(shí)間片時(shí)間片ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議l 純純ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議基本思想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，可以基本思

11、想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，可以直接發(fā)至信道直接發(fā)至信道；然后然后監(jiān)聽信道監(jiān)聽信道看是否產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，則等待一看是否產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，則等待一段段隨機(jī)的隨機(jī)的時(shí)間重發(fā)。時(shí)間重發(fā)。l 時(shí)間片時(shí)間片ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議基本思想：把信道時(shí)間基本思想：把信道時(shí)間分成離散的時(shí)間片分成離散的時(shí)間片，片長為一個(gè)，片長為一個(gè)幀所需的發(fā)送時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)只能在幀所需的發(fā)送時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)只能在時(shí)間片開始時(shí)時(shí)間片開始時(shí)才允才允許發(fā)送。其他過程與純許發(fā)送。其他過程與純ALOHAALOHA協(xié)議相同。協(xié)議相同。ALOHAALOHA協(xié)議的發(fā)送過程協(xié)議的發(fā)送過程CSMACSMA協(xié)議協(xié)議l載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議l載

12、波監(jiān)聽（Carrier Sense）站點(diǎn)在為發(fā)送幀而訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無載波，若有載波，說明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。l多路訪問（Multiple Access）多個(gè)用戶共用一條信道l三個(gè)變種1-堅(jiān)持型CSMA（1-persistent ）非堅(jiān)持型非堅(jiān)持型CSMACSMA（nonpersistentnonpersistent ）p-p-堅(jiān)持型堅(jiān)持型CSMACSMA（p-persistentp-persistent）1-堅(jiān)持型CSMAl基本原理基本原理 若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道監(jiān)聽信道； 若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑信道空閑，則，則發(fā)送發(fā)送；

13、 若信道忙，則若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(fā)送；發(fā)送； 若產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過，然后重新開始發(fā)送過程。程。l協(xié)議特點(diǎn)協(xié)議特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑時(shí)間；優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑時(shí)間； 缺點(diǎn)：增加了發(fā)生沖突的概率；缺點(diǎn)：增加了發(fā)生沖突的概率； 廣播延遲對協(xié)議性能的影響：廣播延遲越大，發(fā)生沖廣播延遲對協(xié)議性能的影響：廣播延遲越大，發(fā)生沖突的可能性越大，協(xié)議性能越差；突的可能性越大，協(xié)議性能越差；非堅(jiān)持型CSMACSMAl 基本原理基本原理若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)

14、發(fā)現(xiàn)若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑信道空閑，則發(fā)送；，則發(fā)送；若信道忙，若信道忙，等待一隨機(jī)時(shí)間等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過，然后重新開始發(fā)送過程；程；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過程。過程。l 協(xié)議特點(diǎn)協(xié)議特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突的概率；優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突的概率；缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大；缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大；信道效率比信道效率比 1-1-堅(jiān)持堅(jiān)持CSMACSMA高，傳輸延遲比高，傳輸延遲比 1-1-堅(jiān)持堅(jiān)持CSMACSMA大。大。 p-堅(jiān)持型CSMACSMAl適用于分槽信道適用于分槽信道l基本原理基本原

15、理若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以概率概率p p發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)，以以概率概率q =1- pq =1- p 延遲至下一個(gè)時(shí)槽發(fā)送。若延遲至下一個(gè)時(shí)槽發(fā)送。若下一個(gè)時(shí)槽仍空閑，重復(fù)此過程，直至數(shù)據(jù)下一個(gè)時(shí)槽仍空閑，重復(fù)此過程，直至數(shù)據(jù)發(fā)出或時(shí)槽被其他站點(diǎn)所占用；發(fā)出或時(shí)槽被其他站點(diǎn)所占用；若信道忙，則等待下一個(gè)時(shí)槽，重新開始發(fā)若信道忙，則等待下一個(gè)時(shí)槽，重新開始發(fā)送；送；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送。始發(fā)送。l 沖突當(dāng)多個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺

16、當(dāng)多個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。當(dāng)一個(gè)站檢測到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，當(dāng)一個(gè)站檢測到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了沖突。沖突。l 沖突檢測當(dāng)兩個(gè)幀發(fā)生沖突時(shí)，兩個(gè)被損壞幀繼續(xù)傳送毫無意義，而且信道無法被其他站點(diǎn)使用，對于有限的信道來講，這是很大的浪費(fèi)。如果站點(diǎn)邊發(fā)送邊監(jiān)聽，并在監(jiān)聽到?jīng)_突之后立即停止發(fā)送，可以提高信道的利用率，因此產(chǎn)生了CSMA/CD。CSMA/CDCSMA/CDl站點(diǎn)使用CSMA協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)

17、發(fā)送；l在發(fā)送期間如果檢測到?jīng)_突，立即終止發(fā)送，并發(fā)出一個(gè)瞬間干擾信號(hào)，使所有的站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突；l在發(fā)出干擾信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避） ，再重復(fù)上述過程。CSMA/CDCSMA/CD工作過程工作過程 無沖突協(xié)議（Collision-Free ProtocolsCollision-Free Protocols）l 基本位圖協(xié)議（基本位圖協(xié)議（A Bit-Map ProtocolA Bit-Map Protocol）工作原理：）工作原理：共享信道上有共享信道上有NN個(gè)站，競爭周期分為個(gè)站，競爭周期分為NN個(gè)時(shí)槽，如果個(gè)時(shí)槽，如果一個(gè)站有幀發(fā)送，則在對應(yīng)的時(shí)槽內(nèi)發(fā)送比特一個(gè)站有幀發(fā)送

18、，則在對應(yīng)的時(shí)槽內(nèi)發(fā)送比特1 1；NN個(gè)時(shí)槽之后，每個(gè)站都知道哪個(gè)站要發(fā)送幀，這時(shí)個(gè)時(shí)槽之后，每個(gè)站都知道哪個(gè)站要發(fā)送幀，這時(shí)按站序號(hào)發(fā)送按站序號(hào)發(fā)送。lBRAPBRAP具有輪換優(yōu)先權(quán)的廣播識(shí)別協(xié)議具有輪換優(yōu)先權(quán)的廣播識(shí)別協(xié)議 按序輪轉(zhuǎn)分配各站的發(fā)送權(quán)按序輪轉(zhuǎn)分配各站的發(fā)送權(quán) ；預(yù)約時(shí)間片的個(gè)數(shù)和工作站數(shù)相等預(yù)約時(shí)間片的個(gè)數(shù)和工作站數(shù)相等 無沖突協(xié)議（無沖突協(xié)議（Collision-Free ProtocolsCollision-Free Protocols）令牌協(xié)議l 網(wǎng)絡(luò)中流轉(zhuǎn)著一個(gè)被稱為網(wǎng)絡(luò)中流轉(zhuǎn)著一個(gè)被稱為“令牌令牌Token”Token”的幀，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的幀，一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)必須首先

19、截獲令牌，由于網(wǎng)絡(luò)中要發(fā)送數(shù)據(jù)必須首先截獲令牌，由于網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)令只有一個(gè)令牌牌，從而不會(huì)產(chǎn)生沖突。，從而不會(huì)產(chǎn)生沖突。 5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)IEEE 802.3 IEEE 802.3 和和 EthernetEthernetl 發(fā)展歷史發(fā)展歷史ALOHAALOHA系統(tǒng)系統(tǒng)ALOHA + ALOHA + 載波監(jiān)聽載波監(jiān)聽Xerox Xerox 設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了2.94Mbps2.94Mbps的采用的采用CSMA/CDCSMA/CD協(xié)協(xié)議議的的EthernetEthernetXerox, DEC, IntelXerox, DEC, Intel共同制定了共同制定了10Mbps10Mbps的的CSMA/C

20、DCSMA/CD以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEEIEEE定義了采用定義了采用1-1-堅(jiān)持型堅(jiān)持型CSMA/CDCSMA/CD技術(shù)的技術(shù)的802.3802.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，速率從局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，速率從1M1M到到10Mbps10Mbps，802.3802.3標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)協(xié)議略有差別。標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)協(xié)議略有差別。 Ethernet和IEEE 802.3的幀格式不同。物理層類型： 網(wǎng)段最大長度傳統(tǒng)以太網(wǎng)種類l傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：銅纜（粗纜或細(xì)纜）銅纜（粗纜或細(xì)纜）銅線（雙絞線）銅線（雙絞線）光纜光纜l四種不同的物理層。四種不同的物理層。 10BASE510BASE

21、5粗纜粗纜10BASE210BASE2細(xì)纜細(xì)纜10BASE-T10BASE-T雙絞線雙絞線10BASE-F10BASE-F光纜光纜以太網(wǎng)媒體接入控制以太網(wǎng)媒體接入控制 MACMAC網(wǎng)卡作用網(wǎng)卡作用l網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network NIC (Network Interface Card)Interface Card)，或，或“網(wǎng)卡網(wǎng)卡”。 l網(wǎng)卡的重要功能網(wǎng)卡的重要功能進(jìn)行串行進(jìn)行串行/ /并行轉(zhuǎn)換。并行轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在計(jì)算機(jī)的操

22、作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。網(wǎng)卡連接CPUCPU高高速速緩緩存存存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O I/O 總線總線計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)至局域網(wǎng)至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）（網(wǎng)卡）串行通信串行通信并行通信并行通信網(wǎng)卡地址網(wǎng)卡地址l在局域網(wǎng)中，在局域網(wǎng)中，硬件地址硬件地址又稱為又稱為物理地址物理地址，或或 MAC MAC 地址、網(wǎng)卡地址地址、網(wǎng)卡地址。 l802 802 標(biāo)準(zhǔn)所說的標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的是每一個(gè)站的“名字名字”或標(biāo)識(shí)符?；驑?biāo)識(shí)符。l地址類型地址類型單播單播(unicast(unicast) )幀（一對一）幀（一對一）廣播廣播(bro

23、adcast)(broadcast)幀（一對全體）幀（一對全體）多播多播(multicast)(multicast)幀（一對多）幀（一對多）網(wǎng)卡地址結(jié)構(gòu)網(wǎng)卡地址結(jié)構(gòu)第第 1最高位最高位最先發(fā)送最先發(fā)送最低位最低位最高位最高位最低位最低位最后發(fā)送最后發(fā)送00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001最低位最低位最先發(fā)送最先發(fā)送最高位最高位最低位最低位最高位最高位最后發(fā)送最后發(fā)送機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI擴(kuò)展標(biāo)志符擴(kuò)展標(biāo)志符高位在前高位在前低位在前低位在前十六進(jìn)制表示的十六進(jìn)制表示的 EUI-48 地址：地址： AC-DE-48

24、-00-00-80二進(jìn)制表示的二進(jìn)制表示的 EUI-48 地址：地址：第第 1 字節(jié)字節(jié)第第 6 字節(jié)字節(jié)I/G 比特比特I/G 比特比特字節(jié)順序字節(jié)順序第第 2第第 3第第 4第第 5第第 6第第 1字節(jié)順序字節(jié)順序第第 2第第 3第第 4第第 5第第 610101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000802.5802.6802.3802.4802.5802.610Base5連接示意主機(jī)箱主機(jī)箱收發(fā)器電纜收發(fā)器電纜網(wǎng)卡網(wǎng)卡插入式插入式分接頭分接頭MAUMAUMDIMDI保護(hù)外層保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器收發(fā)器D

25、B-15DB-15連接器連接器10Base2連接示意主機(jī)箱主機(jī)箱BNC T BNC T 型接頭型接頭BNC BNC 連接器連接器插口插口10BaseT連接示意主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線雙絞線集線器集線器RJ-45RJ-45插頭插頭集線器集線器l集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳線的工作，因此整個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。 l使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站使用的還是總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CDCSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。協(xié)議，

26、并共享邏輯上的總線。 l集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。在物理層。集線器示意集線器示意集集線線器器網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站雙絞線雙絞線以太網(wǎng)最大作用距離750 m750 m500 m500 m500 m50 m50 m50 m網(wǎng)段網(wǎng)段1轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)段網(wǎng)段2網(wǎng)段網(wǎng)段3轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器1 km1 kmA AB Bt t沖突沖突t t = = B B 檢測到檢測到信道空閑信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)t t = = / 2 / 2發(fā)生沖突發(fā)生沖突t t = 2 = 2 A A 檢測到?jīng)_突檢測到?jīng)_突 t

27、t = = B B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)B B 檢測到發(fā)生沖突檢測到發(fā)生沖突 t t = = A AB BA AB BA AB B t t = 0 = 0 A A 檢測到檢測到信道空閑信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)A AB Bt t = 0 = 0t t = = B B 檢測到發(fā)生沖突檢測到發(fā)生沖突停止發(fā)送停止發(fā)送STOPSTOPt t = 2 = 2 A A 檢測到檢測到發(fā)生沖突發(fā)生沖突STOPSTOPA AB B單程端到端單程端到端傳播時(shí)延記為傳播時(shí)延記為 以太網(wǎng)沖突示意過程以太網(wǎng)沖突示意過程爭用期爭用期l最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時(shí)間至多經(jīng)過時(shí)間

28、2 2 （兩倍的端到端往返（兩倍的端到端往返時(shí)延）時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。了碰撞。l以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延 2 2 稱為爭用稱為爭用期，或碰撞窗口。期，或碰撞窗口。l經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)爭用期以太網(wǎng)爭用期l以太網(wǎng)取以太網(wǎng)取 51.2 51.2 s s 為爭用期的長度。為爭用期的長度。l對于對于 10 Mb/s 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送發(fā)送512 bit512 bit，即，即

29、64 64 字節(jié)。字節(jié)。l以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前 64 64 字節(jié)沒字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。沖突。二進(jìn)制指數(shù)后退算法二進(jìn)制指數(shù)后退算法l 發(fā)生第一次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)等待發(fā)生第一次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)等待 0 0 或或 1 1 個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)槽再開始重傳；槽再開始重傳；l 發(fā)生第二次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇等待發(fā)生第二次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇等待0, 0, 1, 21, 2或或3 3個(gè)時(shí)槽再開始重傳；個(gè)時(shí)槽再開始重傳；l 第第 i i 次沖突后，在次沖突后，在 0 0 至至 2 2i i-1 -1 間間隨機(jī)地選擇一個(gè)隨

30、機(jī)地選擇一個(gè)等待的時(shí)槽數(shù)，再開始重傳；等待的時(shí)槽數(shù)，再開始重傳；l 1010次沖突后，選擇等待的時(shí)槽數(shù)固定在次沖突后，選擇等待的時(shí)槽數(shù)固定在0 0至至2 210101 1之間；之間；l 1616次次沖突后，發(fā)送失敗，報(bào)告上層。沖突后，發(fā)送失敗，報(bào)告上層。最短幀長最短幀長l如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 64 字節(jié)之內(nèi)。字節(jié)之內(nèi)。 l由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 64 字字節(jié)。節(jié)。 l以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 64 字節(jié)，

31、字節(jié)，凡長度小于凡長度小于 64 64 字節(jié)的幀都是由于沖突字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的而異常中止的無效幀無效幀。強(qiáng)化沖突強(qiáng)化沖突l 當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時(shí)，除了當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的特的人為干擾信號(hào)人為干擾信號(hào)(jamming signal)(jamming signal)，以便讓，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了沖突。所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了沖突。強(qiáng)化沖突示意強(qiáng)化沖突示意數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測到?jīng)_突開始沖突信道占用時(shí)間A 發(fā)送數(shù)據(jù)MAC幀

32、格式幀格式l以太網(wǎng)以太網(wǎng)MACMAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：DIX Ethernet V2 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE IEEE 的的 802.3 802.3 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)l最常用的最常用的 MAC MAC 幀是幀是以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 V2 的格式的格式。MAC幀格式示意幀格式示意MAC MAC 幀幀字節(jié)字節(jié)6 66 62 24 4IP IP 層層物理層物理層目的地址目的地址源地址源地址長度長度/ /類型類型FCSFCSMAC MAC 層層10101010101010 1010101010101010101110101010101010 1010101010101

33、0101011前同步碼前同步碼幀開始定界符幀開始定界符7 7 字節(jié)字節(jié)1 1 字節(jié)字節(jié)8 8 字節(jié)字節(jié)插入插入數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)MAC MAC 子層子層IP IP 層層LLC LLC 子層子層802.2802.2LLC LLC 幀幀當(dāng)長度當(dāng)長度/ /類型字段類型字段表示長度時(shí)表示長度時(shí) 802.3802.3MAC MAC 幀幀以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2V2 MAC MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCSFCS6 66 62 24 4字節(jié)字節(jié)46 150046 150043 149743 14971 11 11 1DSAPDSAP SSAPSSAP1 11 11 1 控制控制 數(shù)數(shù) 據(jù)

34、據(jù)字節(jié)字節(jié)DSAPDSAPSSAPSSAP控制控制上層數(shù)據(jù)報(bào)上層數(shù)據(jù)報(bào)上層數(shù)據(jù)報(bào)上層數(shù)據(jù)報(bào)MAC MAC 幀幀物理層物理層MAC MAC 層層IP IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2V2 MAC MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCSFCS6 66 62 24 4字節(jié)字節(jié)46 150046 1500IP IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式目的地址字段目的地址字段 6 6 字節(jié)字節(jié)MAC MAC 幀幀物理層物理層MAC MAC 層層IP IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2V2 MAC MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCSFC

35、S6 66 62 24 4字節(jié)字節(jié)46 150046 1500IP IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式源地址字段源地址字段 6 6 字節(jié)字節(jié)MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式類型字段 2 字節(jié)類型字段用來標(biāo)志類型字段用來標(biāo)志上一層上一層使用的是什么協(xié)議，使用的是什么協(xié)議，以便把收到的以便把收到的 MAC MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。 MAC MAC 幀幀物理層物理層MAC MAC 層層

36、IP IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2V2 MAC MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCSFCS6 66 62 24 4字節(jié)字節(jié)46 150046 1500IP IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)字段 46 150046 1500 字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC MAC 客戶數(shù)據(jù)字段客戶數(shù)據(jù)字段最小長度最小長度 64 64 字節(jié)字節(jié) 18 18 字節(jié)的首部和尾部字節(jié)的首部和尾部 = = 數(shù)據(jù)字段的最小長度數(shù)據(jù)字段的最小長度 MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)

37、FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式FCS 字段 4 字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時(shí)，MAC 子層可使未檢測到的差錯(cuò)小于 11014。 當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1

38、字節(jié)8 字節(jié)插入在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。 為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié)l 數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；l 幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；l 用收到的幀檢驗(yàn)序列用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS FCS 查出有差錯(cuò)；查出有差錯(cuò)；l 數(shù)據(jù)字段的長度不在數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 46 1500 字節(jié)之間。字節(jié)之間。l 有效的有效的 MAC MAC 幀長度為幀長

39、度為 64 1518 64 1518 字節(jié)之間。字節(jié)之間。l 對于檢查出的無效對于檢查出的無效 MAC MAC 幀就簡單地丟棄。以幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 無效無效 MAC 幀幀 l 幀間最小間隔為幀間最小間隔為 9.6 9.6 s s，相當(dāng)于，相當(dāng)于 96 bit 96 bit 的發(fā)的發(fā)送時(shí)間。送時(shí)間。l 一個(gè)站在檢測到總線開始空閑后，還要等待一個(gè)站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 9.6 s s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。l 目的：為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存目的：為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀

40、的準(zhǔn)備。來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 幀間最小間隔幀間最小間隔 網(wǎng)橋網(wǎng)橋l網(wǎng)橋（網(wǎng)橋（BridgeBridge）：工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種）：工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的LANLAN之間實(shí)現(xiàn)幀的之間實(shí)現(xiàn)幀的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。l根據(jù)根據(jù) MAC MAC 幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。l網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的幀的目的 MAC MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)地址，

41、然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口到哪一個(gè)端口 網(wǎng)橋連接及內(nèi)部結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋連接及內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表端口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)橋優(yōu)點(diǎn)l 過濾通信量。過濾通信量。 l 擴(kuò)大了物理范圍。擴(kuò)大了物理范圍。l 提高了可靠性。提高了可靠性。l 可互連不同物理層、不同可互連不同物理層、不同 MAC MAC 子層和不同速子層和不同速率（如率（如10 Mb/s 10 Mb/s 和和 100 Mb/s 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。網(wǎng)。網(wǎng)橋缺點(diǎn)網(wǎng)橋缺點(diǎn)l 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 l 在在MAC MAC 子層并

42、沒有流量控制功能。子層并沒有流量控制功能。 l 具有不同具有不同 MAC MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。更大。l 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多( (不超過幾百個(gè)不超過幾百個(gè)) )和和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的的廣播風(fēng)暴廣播風(fēng)暴。網(wǎng)橋與集線器區(qū)別網(wǎng)橋與集線器區(qū)別l 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。l 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/

43、CD CSMA/CD 算法。算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。退避。在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。有網(wǎng)卡。 l 由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。的幀的源地址。透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋/生成樹網(wǎng)橋生成樹網(wǎng)橋l 網(wǎng)橋工作在網(wǎng)橋工作在混雜（混雜（promiscuouspromiscuous）方式；方式；l 網(wǎng)橋接收到一幀后，通過網(wǎng)橋接收到一幀后，通過查詢地址查詢地址/ /端口對應(yīng)表端口對應(yīng)表來來確定是丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)；確

44、定是丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)；l 網(wǎng)橋剛啟動(dòng)時(shí)，網(wǎng)橋剛啟動(dòng)時(shí)，地址地址/ /端口對應(yīng)表為空端口對應(yīng)表為空，采用，采用洪泛洪泛方法方法轉(zhuǎn)發(fā)幀；轉(zhuǎn)發(fā)幀；l 在轉(zhuǎn)發(fā)過程中采用在轉(zhuǎn)發(fā)過程中采用逆向?qū)W習(xí)逆向?qū)W習(xí)算法收集算法收集MACMAC地址。網(wǎng)地址。網(wǎng)橋通過分析幀的源橋通過分析幀的源MACMAC地址得到地址得到MACMAC地址與端口的地址與端口的對應(yīng)關(guān)系，并寫入地址對應(yīng)關(guān)系，并寫入地址/ /端口對應(yīng)表；端口對應(yīng)表； l 網(wǎng)橋軟件對地址網(wǎng)橋軟件對地址/ /端口對應(yīng)表進(jìn)行不斷的更新，并端口對應(yīng)表進(jìn)行不斷的更新，并定時(shí)檢查，刪除在一段時(shí)間內(nèi)沒有更新的地址定時(shí)檢查，刪除在一段時(shí)間內(nèi)沒有更新的地址/ /端端口項(xiàng)；口項(xiàng)；透明

45、網(wǎng)橋的幀轉(zhuǎn)發(fā)透明網(wǎng)橋的幀轉(zhuǎn)發(fā)l 幀的轉(zhuǎn)發(fā)過程幀的轉(zhuǎn)發(fā)過程目的目的LANLAN與源與源LANLAN相同，則丟棄幀；相同，則丟棄幀；目的目的LANLAN與源與源LANLAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)幀；不同，則轉(zhuǎn)發(fā)幀；目的目的LANLAN未知，則洪泛幀未知，則洪泛幀; ;均執(zhí)行逆向?qū)W習(xí)。均執(zhí)行逆向?qū)W習(xí)。透透明明橋橋工工作作流流程程網(wǎng)橋回路問題網(wǎng)橋回路問題l 多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生回路回路局域網(wǎng)局域網(wǎng) 2局域網(wǎng)局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋網(wǎng)橋 1 AFF2F1不停地不停地兜圈子兜圈子A 發(fā)出的幀發(fā)出的幀網(wǎng)橋網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)橋網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了網(wǎng)

46、絡(luò)資源白白消耗了網(wǎng)橋回路問題網(wǎng)橋回路問題l 多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生回路回路l 解決多個(gè)網(wǎng)橋產(chǎn)生回路的問題解決多個(gè)網(wǎng)橋產(chǎn)生回路的問題思想：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每思想：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個(gè)個(gè)LANLAN的的生成樹（生成樹（Spanning TreeSpanning Tree）覆蓋覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。生成樹構(gòu)造生成樹構(gòu)造l 網(wǎng)橋回路解決方案：網(wǎng)橋回路解決方案：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個(gè)讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個(gè)LANLAN的的生成樹生成樹（Spanning TreeSpanning Tree）覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

47、。覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。l 構(gòu)造生成樹構(gòu)造生成樹每個(gè)橋廣播自己的橋編號(hào)，號(hào)最小的橋稱為生成樹的每個(gè)橋廣播自己的橋編號(hào)，號(hào)最小的橋稱為生成樹的根；根；每個(gè)網(wǎng)橋計(jì)算自己到根的最短路徑，構(gòu)造出生成樹，每個(gè)網(wǎng)橋計(jì)算自己到根的最短路徑，構(gòu)造出生成樹，使得每個(gè)使得每個(gè)LANLAN和橋到根的路徑最短；和橋到根的路徑最短；當(dāng)某個(gè)當(dāng)某個(gè)LANLAN或網(wǎng)橋發(fā)生故障時(shí)，要重新計(jì)算生成樹；或網(wǎng)橋發(fā)生故障時(shí)，要重新計(jì)算生成樹；生成樹構(gòu)造完后，算法繼續(xù)執(zhí)行以便自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)生成樹構(gòu)造完后，算法繼續(xù)執(zhí)行以便自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，更新生成樹構(gòu)變化，更新生成樹。l 透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)

48、絡(luò)資源的利用不充分。l 源路由源路由(source route)(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。路由信息放在幀的首部中。l 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。l 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀

49、的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。信息。 源路由網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)l 通常都有多個(gè)端口，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是通常都有多個(gè)端口，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)一個(gè)多端口的網(wǎng)橋；多端口的網(wǎng)橋；l 特點(diǎn)特點(diǎn)以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在一般都工作在全雙工方式全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的端口，使每一對相互通交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)。

50、 以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。交換速率就較高。物理端口類型相同。物理端口類型相同。全雙工以太網(wǎng)全雙工以太網(wǎng)l不再使用不再使用CSMA/CDCSMA/CD；l前提條件：前提條件：發(fā)送和接收信道必須使用分離的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；發(fā)送和接收信道必須使用分離的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；任兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間須配備專門的鏈路；任兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間須配備專門的鏈路；網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須支持全雙工方式。網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須支持全雙工方式。l主要應(yīng)用場合：主要應(yīng)用場合：交換機(jī)到交換機(jī)的連接，它們之間通常有較遠(yuǎn)的距離；交換機(jī)到交換機(jī)的連接，它們之間通常有較遠(yuǎn)的距離；交換機(jī)到服務(wù)器

51、的連接，以提高通往服務(wù)器鏈路的帶寬；交換機(jī)到服務(wù)器的連接，以提高通往服務(wù)器鏈路的帶寬；長距離節(jié)點(diǎn)間的連接。長距離節(jié)點(diǎn)間的連接。 5.4 5.4 高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng) l 速率達(dá)到或超過速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為的以太網(wǎng)稱為高高速以太網(wǎng)速以太網(wǎng)。l 在雙絞線上傳送在雙絞線上傳送 100 Mb/s 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 IEEE 802.3 的的CSMA/CD CSMA/CD 協(xié)議。協(xié)議。100BASE-T 100BASE-T 以太網(wǎng)又稱以太網(wǎng)又稱為為快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)(Fa

52、st Ethernet)(Fast Ethernet)。100BaseT100BaseT特點(diǎn)特點(diǎn)l MAC MAC 幀格式仍然是幀格式仍然是 802.3 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。l 保持最短幀長不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜保持最短幀長不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長度減小到長度減小到 100 m100 m。l 幀間時(shí)間間隔從原來的幀間時(shí)間間隔從原來的 9.6 9.6 s s 改為現(xiàn)在的改為現(xiàn)在的 0.96 0.96 s s。l 三種物理層類型三種物理層類型100BASE-TX100BASE-TX100BASE-FX100BASE-FX100BASE-T4100BASE-T4 10BA

53、SE10BASE-T-T100BASE-100BASE-TXTX100BAS100BASE-FXE-FX100BAS100BASE-T4E-T4編碼方法編碼方法曼徹斯特曼徹斯特4B/5B4B/5B4B/5B4B/5B8B/6T8B/6T傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)UTP3/4/UTP3/4/5 5UTP5,STPUTP5,STP1 1多模多模/ /單模單模光纖光纖UTP3/4/UTP3/4/5 5信號(hào)頻率信號(hào)頻率20MHz20MHz125MHz125MHz125MH125MHz z25MHz25MHz使用線對使用線對2 2對對2 2對對2 2對對4 4對對發(fā)送線對發(fā)送線對1 1對對1 1對對1 1對對3

54、3對對網(wǎng)段距離網(wǎng)段距離100m100m100m100m150/412150/412/ /2000m2000m100m100m全雙工能力全雙工能力有有有有有有無無100BaseT100BaseT和和10BaseT10BaseT比較比較吉比特吉比特以太網(wǎng)（以太網(wǎng)（Gigabit EthernetGigabit Ethernet）l 又被稱為前兆比特以太網(wǎng)又被稱為前兆比特以太網(wǎng)l 支持全雙工和半雙工兩種方式。支持全雙工和半雙工兩種方式。l 使用使用 802.3 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。協(xié)議規(guī)定的幀格式。l 在半雙工方式下使用在半雙工方式下使用 CSMA/CD CSMA/CD 協(xié)議。協(xié)議。l 與

55、與 10BASE-T 10BASE-T 和和 100BASE-T 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。技術(shù)向后兼容。l 物理層類型物理層類型1000BASE-X 1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：基于光纖通道的物理層：q1000BASE-SX SX1000BASE-SX SX表示短波長表示短波長q1000BASE-LX LX1000BASE-LX LX表示長波長表示長波長q1000BASE-CX CX1000BASE-CX CX表示銅線表示銅線1000BASE-T 1000BASE-T 使用使用 4 4對對 5 5 類線類線 UTP UTP 載波擴(kuò)展載波擴(kuò)展l 根本目的在于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的物

56、理覆蓋范圍，由物根本目的在于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的物理覆蓋范圍，由物理層控制，而幀填充是由鏈路層控制理層控制，而幀填充是由鏈路層控制l 共享式千兆時(shí)間槽增加到共享式千兆時(shí)間槽增加到512B512B，10M10M和和100M 100M EthernetEthernet都是都是64B64Bl 最小幀長度保持在最小幀長度保持在64B64Bl 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀超過發(fā)送的數(shù)據(jù)幀超過512B512B，則無需載波擴(kuò)展，若，則無需載波擴(kuò)展，若處于處于64B64B512B512B之間，需要之間，需要載波擴(kuò)展載波擴(kuò)展目地地址目地地址源地址源地址數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)長度數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCSMAC 幀的最小值幀的最小值 = 64 字節(jié)字節(jié)載波延

57、伸載波延伸前同步碼前同步碼加上加上載波延伸使載波延伸使 MAC 幀長度幀長度 = 爭用期長度爭用期長度512 字節(jié)字節(jié)在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L幀突發(fā)幀突發(fā)l 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)啟動(dòng)突發(fā)定時(shí)器在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)啟動(dòng)突發(fā)定時(shí)器l 選擇發(fā)送另一數(shù)據(jù)幀條件：選擇發(fā)送另一數(shù)據(jù)幀條件：存在待發(fā)送數(shù)據(jù)幀；存在待發(fā)送數(shù)據(jù)幀；突發(fā)定時(shí)器尚未失效突發(fā)定時(shí)器尚未失效l 突發(fā)前的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀需要載波擴(kuò)展，突發(fā)期間突發(fā)前的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀需要載波擴(kuò)展，突發(fā)期間的數(shù)據(jù)幀不需要的數(shù)據(jù)幀不需要l 所有的發(fā)送數(shù)據(jù)幀長度之和不得超過所有的發(fā)送數(shù)據(jù)幀長度之和不得超過1500B1500B發(fā)送的發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 分組

58、分組#1 RRRRRRRR 分組分組#2 RRRR 分組分組#3 RRR 分組分組#4爭用期爭用期 512 字節(jié)字節(jié)將突發(fā)計(jì)時(shí)器設(shè)定為將突發(fā)計(jì)時(shí)器設(shè)定為 1500 字節(jié)字節(jié)載波延伸載波延伸載波載波監(jiān)聽監(jiān)聽 吉比特以太網(wǎng)的配置舉例吉比特以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路鏈路吉比特吉比特交換交換集線器集線器百兆比特或吉比特集線器百兆比特或吉比特集線器100 Mb/s 鏈路鏈路中央服務(wù)器中央服務(wù)器10吉比特以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng) l 與與 10 Mb/s10 Mb/s，100 Mb/s 100 Mb/s 和和 1 Gb/s1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀以太網(wǎng)的幀格式完全相同。格式完全相同。l 不使用銅線而只

59、使用光纖。不使用銅線而只使用光纖。l 只工作在全雙工方式。只工作在全雙工方式。 l 物理層類型物理層類型局域網(wǎng)物理層局域網(wǎng)物理層 ：10.000 Gb/s10.000 Gb/s?？蛇x廣域網(wǎng)物理層可選廣域網(wǎng)物理層 ：OC-192/STM-64OC-192/STM-64q使使 10 10 吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC-OC-192/STM-64 192/STM-64 幀的有效載荷中，數(shù)據(jù)率為幀的有效載荷中，數(shù)據(jù)率為 9.95328 Gb/s9.95328 Gb/s。5.5 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng) l 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng) VLAN VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與是

60、由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè)每一個(gè) VLAN VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè)個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLANVLAN。l 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。l 虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)、添加和修改的管理開銷減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)、添加和修改的管理開銷減少 可以控制廣播風(fēng)暴；可以控制廣播風(fēng)暴；