計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理：第六章 局域網(wǎng)與介質(zhì)訪問子層

1、第六章局域網(wǎng)與介質(zhì)訪問子層主要內(nèi)容局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)技術(shù)信道分配多路訪問協(xié)議IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)邏輯鏈路控制LLCIEEE 802.3 和 Ethernet快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)主要內(nèi)容（續(xù)）其他局域網(wǎng)技術(shù)IEEE 802.5和Token Ring光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDIDPT 網(wǎng)橋技術(shù)連接 802.X和 802.Y的網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋/生成數(shù)網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)產(chǎn)生的原因1980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；分布式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：分布式計(jì)算，分布式數(shù)據(jù)庫定義局域網(wǎng)是一種將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)概述（續(xù)）局域網(wǎng)

2、的基本特點(diǎn)高傳輸率（10 Mbps 100 Gbps）短距離（0.1 km 10 km）低出錯率（10-8 10-11）局域網(wǎng)發(fā)展趨勢高速，100G Ethernet無線，無線局域網(wǎng) IEEE 802.11局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)雙絞線基帶同軸電纜光纖無線無線網(wǎng)卡和桌面天線無線網(wǎng)卡和天線無線PCMCIA網(wǎng)卡無線 PCMCIA 網(wǎng)卡和發(fā)送/接收器信道分配計(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) 廣域網(wǎng)使用廣播信道（多路訪問信道，隨機(jī)訪問信道）的網(wǎng)絡(luò) 局域網(wǎng)關(guān)鍵問題：如何解決對信道爭用解決信道爭用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問控制協(xié)議 MAC (Med

3、ium Access Control)，是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一部分信道分配方法有兩種靜態(tài)分配動態(tài)分配信道分配（續(xù)）靜態(tài)分配頻分多路復(fù)用 FDM（波分復(fù)用WDM）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，各用戶的通信量都較大的情況缺點(diǎn)：無法靈活地適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化時(shí)分多路復(fù)用 TDM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，各用戶的通信量都較大的情況缺點(diǎn)：無法靈活地適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化信道分配（續(xù)）動態(tài)分配信道分配模型獨(dú)立站點(diǎn)假設(shè)：每個(gè)站點(diǎn)是獨(dú)立的，并以統(tǒng)計(jì)固定的速率產(chǎn)生幀，一幀產(chǎn)生后到被發(fā)送走之前，站點(diǎn)被封鎖單信道假

4、設(shè)：所有的通信都是通過單一的信道來完成的，各個(gè)站點(diǎn)都可以從信道上收發(fā)信息沖突假設(shè)：若兩幀同時(shí)發(fā)出，會相互重疊，結(jié)果使信號無法辨認(rèn)，稱為沖突。所有的站點(diǎn)都能檢測到?jīng)_突，沖突幀必須重發(fā)確定何時(shí)發(fā)送：連續(xù)時(shí)間/時(shí)間分槽確定能否發(fā)送：載波監(jiān)聽/非載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議定義：控制多個(gè)用戶共用一條信道的協(xié)議多路訪問協(xié)議ALOHA協(xié)議載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD無沖突協(xié)議有限競爭協(xié)議無線局域網(wǎng)協(xié)議ALOHA協(xié)議70年代，夏威夷大學(xué)的Norman Abramson設(shè)計(jì)了ALOHA協(xié)議目的：解決信道的動態(tài)分配基本思想可用于任何無協(xié)調(diào)關(guān)系的用戶爭用單一共享信道使用權(quán)的系

5、統(tǒng)分類純ALOHA協(xié)議分槽ALOHA協(xié)議純ALOHA協(xié)議基本思想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，可以直接發(fā)至信道；然后監(jiān)聽信道看是否產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，則等待一段隨機(jī)的時(shí)間重發(fā)多用戶共享單一信道，并由此產(chǎn)生沖突，這樣的系統(tǒng)稱為競爭系統(tǒng)純ALOHA協(xié)議（續(xù)）信道效率假設(shè)：幀長固定，無限個(gè)用戶，按泊松分布產(chǎn)生新幀，平均每個(gè)幀時(shí)（frame time）產(chǎn)生S幀（0 S 1）；發(fā)生沖突重傳，新舊幀共傳k次，遵從泊松分布，平均每個(gè)幀時(shí)產(chǎn)生G幀吞吐率 S = GP0，P0為發(fā)送一幀不受沖突影響的概率沖突危險(xiǎn)區(qū)一個(gè)幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生k幀的概率：Prk = Gke-G/k!，兩個(gè)幀時(shí)平均產(chǎn)生2G個(gè)幀，在沖突危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)無其它幀產(chǎn)

6、生的概率為：P0 = e-2G，所以S = Ge-2G效率：信道利用率最高只有18.4%分槽ALOHA協(xié)議基本思想：把信道時(shí)間分成離散的時(shí)間槽，槽長為一個(gè)幀所需的發(fā)送時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)只能在時(shí)槽開始時(shí)才允許發(fā)送。其他過程與純ALOHA協(xié)議相同信道效率沖突危險(xiǎn)區(qū)是純ALOHA的一半，所以P0 = e-G，S = Ge-G與純ALOHA協(xié)議相比，降低了產(chǎn)生沖突的概率，信道利用率最高為36.8%載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMACSMA（Carrier Sense Multiple Access Protocols）載波監(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

7、有載波，說明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突多路訪問（Multiple Access）多個(gè)用戶共用一條線路1-堅(jiān)持型CSMA1-persistent CSMA原理若站點(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，則發(fā)送若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(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)議性能越差非堅(jiān)持型CSMAnonpersistent CSMA原理若站點(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，則發(fā)送若信道忙，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過程

8、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)送延遲增大隨著每個(gè)幀時(shí)發(fā)送幀數(shù)量（G）的增加，非堅(jiān)持型CSMA信道效率比 1-堅(jiān)持CSMA高，傳輸延遲比 1-堅(jiān)持CSMA大p-堅(jiān)持型CSMAp-persistent CSMA適用于分槽信道原理若站點(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，則以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率q =1- p 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)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)送若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送五種多路訪問協(xié)議性能比較帶沖突檢測的載波監(jiān)

9、聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD引入原因當(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，浪費(fèi)信道如果站點(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原理站點(diǎn)使用CSMA協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送在發(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，使所有的站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突在發(fā)出干擾信號后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，再新開始發(fā)送問題：一個(gè)站點(diǎn)確定發(fā)生沖突要花多少時(shí)間？最壞情況下，2倍電纜傳輸時(shí)間工作狀態(tài)傳輸周期競爭周期空閑周期無沖突協(xié)議無沖突協(xié)議（續(xù)）基本位圖協(xié)議（A Bit-Map Protocol）工作原理共享信道上有N個(gè)

10、站，競爭周期分為N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1N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)按站序號發(fā)送無沖突協(xié)議（續(xù)）象這樣在實(shí)際發(fā)送信息前先廣播發(fā)送請求的協(xié)議稱為預(yù)留協(xié)議（reservation protocol）效率輕負(fù)載下，效率為 d / (N + d)，數(shù)據(jù)幀由d個(gè)時(shí)間單位組成重負(fù)載下，效率為 d / (d + 1)缺點(diǎn)與站序號有關(guān)的不平等性，序號大的站得到的服務(wù)好每個(gè)站都有 1 比特的開銷無沖突協(xié)議（續(xù)）二進(jìn)制下數(shù)法（Binary Countdown）工作原理所有站的地址用等長二進(jìn)制位串表示，若要占用信道，則廣播該位串不同站發(fā)的地址中的位做“或”操作，一旦

11、某站了解到比本站地址高位更高的位置被置為“1”，便放棄發(fā)送請求效率d / (d + log2N)有限競爭協(xié)議占用信道的策略競爭方法例，CSMA輕負(fù)載下，發(fā)送延遲小；重負(fù)載下，信道效率低無沖突方法例，基本位圖法輕負(fù)載下，發(fā)送延遲大；重負(fù)載下，信道效率高有限競爭方法結(jié)合以上兩種方法，輕負(fù)載下使用競爭，重負(fù)載下使用無沖突方法減少競爭的站的數(shù)目可以增加獲取信道的概率基本思路：將站分組，組內(nèi)競爭問題：如何分組？適應(yīng)樹搜索協(xié)議工作原理站點(diǎn)組織成二叉樹一次成功傳輸之后，第0槽全部站可競爭信道，只有一個(gè)站要使用信道則發(fā)送；有沖突則在第1槽內(nèi)半數(shù)站（2以下站）參與競爭。如其中之一獲得信道，本幀后的時(shí)槽留給3以下

12、的站；如發(fā)生沖突，繼續(xù)折半搜索當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載很重時(shí)，從根結(jié)點(diǎn)開始競爭發(fā)生沖突的概率非常大。為提高效率，可以從中間結(jié)點(diǎn)開始競爭問題：搜索應(yīng)該從樹的哪一級開始？無線局域網(wǎng)協(xié)議無線局域網(wǎng)產(chǎn)生背景筆記本電腦的普及促進(jìn)了無線局域網(wǎng)的發(fā)展portable mobile要做到真正的移動，需要使用無線信號進(jìn)行通信無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)只有一個(gè)信道（與蜂窩電話不同）短距離傳輸一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信號，只能被它周圍一定范圍內(nèi)的站點(diǎn)接收到無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）無線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)不同隱藏站點(diǎn)問題（hidden station problem）由于站點(diǎn)距離競爭者太遠(yuǎn)，從而不能發(fā)現(xiàn)潛在介質(zhì)競爭者的問題稱為隱藏站點(diǎn)問題A向B發(fā)送數(shù)據(jù)的過

13、程中，C由于收不到A的數(shù)據(jù)，也可以向B發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致B接收時(shí)發(fā)生沖突無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）暴露站點(diǎn)問題（exposed station problem）由于非競爭者距離發(fā)送站點(diǎn)太近，從而導(dǎo)致介質(zhì)非競爭者不能發(fā)送數(shù)據(jù)的問題稱為暴露站點(diǎn)問題B向A發(fā)送數(shù)據(jù)，被C監(jiān)聽到，導(dǎo)致C不能向D發(fā)送數(shù)據(jù)無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）傳統(tǒng)的CSMA協(xié)議不適合于無線局域網(wǎng)，需要特殊的MAC子層協(xié)議CSMA電纜上的信號傳播給所有站點(diǎn)CSMA只判斷發(fā)送站點(diǎn)周圍是否有其它活躍發(fā)送站點(diǎn)沖突被發(fā)送站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)某一時(shí)刻，信道上只能有一個(gè)有效數(shù)據(jù)幀無線局域網(wǎng)信號只能被發(fā)送站點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)的站點(diǎn)接收需要盡量保證接收站點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)只有一個(gè)發(fā)送

14、站點(diǎn)沖突被接收站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)某一時(shí)刻，信道上可以有多個(gè)有效數(shù)據(jù)幀無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）MACA（Multiple Access with Collision Avoidance）是IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)基本思想：發(fā)送站點(diǎn)刺激接收站點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答短幀，從而使得接收站點(diǎn)周圍的站點(diǎn)監(jiān)聽到該幀，并在一定時(shí)間內(nèi)避免發(fā)送數(shù)據(jù)無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）基本過程A向B發(fā)送RTS(Request To Send)幀，A周圍的站點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)，以保證CTS幀返回給AB向A回答CTS(Clear To Send)幀，B周圍的站點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)，以保證A發(fā)送完數(shù)據(jù)A開始發(fā)送若發(fā)生沖突，采用二進(jìn)制指

15、數(shù)后退算法等待隨機(jī)時(shí)間，再重新開始無線局域網(wǎng)協(xié)議（續(xù)）MACAW對MACA協(xié)議做了改進(jìn)，提高了性能主要改進(jìn)對每個(gè)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，都要產(chǎn)生確認(rèn)幀增加了發(fā)送站點(diǎn)的載波監(jiān)聽發(fā)生沖突后，針對每個(gè)數(shù)據(jù)流（相同源和目的地址）執(zhí)行后退算法，而不是針對每個(gè)站點(diǎn)發(fā)生擁塞時(shí)，站點(diǎn)間交互信息小結(jié)關(guān)鍵問題：在MAC子層如何解決多個(gè)站點(diǎn)爭用共享信道？信道分配方式：靜態(tài)（FDM、WDM、TDM），動態(tài)多路訪問協(xié)議競爭協(xié)議ALOHA：純ALOHA、分槽ALOHACSMA：1-堅(jiān)持型CSMA、非堅(jiān)持型CSMA、 p-堅(jiān)持型CSMA（分槽協(xié)議）CSMA/CDEthernet采用哪種CSMA協(xié)議？無沖突協(xié)議有限競爭協(xié)議無線局域

16、網(wǎng)協(xié)議（MACA, MACAW）IEEE 802協(xié)議IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)定義了若干種LAN，包括對物理層、MAC子層的定義和描述。它的組成如下：802.1 基本介紹和接口原語定義802.2 邏輯鏈路控制（LLC）子層802.3 采用CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)802.4 采用令牌總線（Token Bus）技術(shù)的局域網(wǎng)802.5 采用令牌環(huán)（Token Ring）技術(shù)的局域網(wǎng)802標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的位置IEEE 802 familyIEEE 802 family（續(xù)）LAN的參考模型引入LLC子層的原因：MAC子層只提供盡力而為的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，不提供確認(rèn)機(jī)制和流量控制（滑動窗口）有些情況下，

17、這種服務(wù)足夠，如支持IP協(xié)議；當(dāng)需要確認(rèn)和流控的時(shí)候，這種服務(wù)就不能滿足，需要LLC對于同一個(gè)LLC，可以提供多個(gè)MAC選擇LLC：Logical Link ControlLLC子層提供確認(rèn)機(jī)制和流量控制LLC隱藏了不同802MAC子層的差異，為網(wǎng)絡(luò)層提供單一的格式和接口LLC提供三種服務(wù)選項(xiàng)：不可靠數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，有確認(rèn)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，可靠的面相連接的服務(wù)LLC幀頭基于HDLC協(xié)議邏輯鏈路控制子層 LLCMAC：Medium Access ControlMAC子層的功能數(shù)據(jù)幀封裝、發(fā)送和接收成幀（幀定界、幀同步）尋址（源和目的MAC地址處理）差錯檢測介質(zhì)訪問管理介質(zhì)分配（避免沖突）沖突解決（處理沖突

18、）介質(zhì)訪問控制子層 MAC歷史ALOHA系統(tǒng)ALOHA + 載波監(jiān)聽Xerox 設(shè)計(jì)了2.94Mbps的采用CSMA/CD協(xié)議的EthernetXerox, DEC, Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE定義了采用1-堅(jiān)持型CSMA/CD技術(shù)的802.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，速率從1M到10MbpsIEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)協(xié)議略有差別IEEE 802.3和Ethernet802.3采用的電纜標(biāo)準(zhǔn)10Base5：粗纜，AUI接口10Base2：細(xì)纜，BNC接口，T型頭10Base-T：RJ-45接口10Base-F：光纖接口IEEE 802.3和Ethernet（續(xù)）

19、物理層類型用以下域表示 10Base5含義10：10MbpsBase：基帶傳輸（baseband medium）5：500米收發(fā)器（transceiver）：處理載波監(jiān)聽和沖突檢測IEEE 802.3和Ethernet（續(xù)）IEEE 802.3和Ethernet（續(xù)）布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線形，脊椎形，樹形，分段三種電纜布線8個(gè)辦公室的網(wǎng)絡(luò)連接 (a) 粗纜(b) 細(xì)纜 (c) 10Base-T 雙絞線擴(kuò)展網(wǎng)段長度中繼器：物理層設(shè)備，只對信號進(jìn)行接收、放大和雙向重傳兩個(gè)收發(fā)器之間最多使用4個(gè)中繼器，最長2500米802.3的信號編碼由于曼徹斯特編碼簡單，所有的802.3基帶系統(tǒng)都使用曼徹斯特編碼IEE

20、E 802.3 和 Ethernet（續(xù)）10Base-T hub802.3的MAC子層幀格式前導(dǎo)序列（7個(gè)字節(jié)10101010）幀開始標(biāo)志（1字節(jié)， 10101011）IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）目標(biāo)地址和源地址2 或 6個(gè)字節(jié)，以太網(wǎng)為6個(gè)字節(jié) 目的地址第一位（LSB: Least Significant Bit）為 0，表示單地址（individual address）；為 1，表示組地址（group address），支持multicast，目的地址全 1，為廣播地址。源地址第一位（LSB）為0地址中的第二位（LSB）用來區(qū)分本地地址和全球地址。幀長度域（2字節(jié)，取

21、值在0-1500之間）數(shù)據(jù)（0-1500個(gè)字節(jié)）填充（0-46字節(jié)）校驗(yàn)和：CRC校驗(yàn)（4個(gè)字節(jié)）IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）最短幀長避免幀的第一個(gè)比特到達(dá)電纜的遠(yuǎn)端前幀已經(jīng)發(fā)完，幀發(fā)送時(shí)間應(yīng)該大于 2；10Mbps LAN，最大沖突檢測時(shí)間為51.2微秒，最短幀長為64字節(jié)；網(wǎng)絡(luò)速度提高，最短幀長也應(yīng)該增大或者站點(diǎn)間的距離要減小。IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）二進(jìn)制指數(shù)后退算法（binary exponential backoff）將沖突發(fā)生后的時(shí)間劃分為長度為51.2微秒的時(shí)槽發(fā)生第一次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)等

22、待 0 或 1 個(gè)時(shí)槽再開始重傳；發(fā)生第二次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇等待0,1, 2或3個(gè)時(shí)槽再開始重傳；第 i 次沖突后，在 0 至 2i-1 間隨機(jī)地選擇一個(gè)等待的時(shí)槽數(shù)，再開始重傳；10次沖突后，選擇等待的時(shí)槽數(shù)固定在0至210-1間；16次沖突后，發(fā)送失敗，報(bào)告上層。交換式802.3 LAN目的：減少沖突；兩種實(shí)現(xiàn)方法一個(gè)卡內(nèi)是一個(gè)802.3LAN，構(gòu)成自己的沖突域，卡間并行使用端口緩存，無沖突發(fā)生IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）IEEE 802.3 和 Ethernet（續(xù)）快速以太網(wǎng)Fast Ethernet標(biāo)準(zhǔn)1995年，IEEE通過802.3u標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上是8

23、02.3的一個(gè)補(bǔ)充。原有的幀格式、接口、規(guī)程不變，只是將比特時(shí)間從100ns縮短為10ns已合并到IEEE 802.3中對10 Mbps 802.3 LAN的改進(jìn)一種方法是改進(jìn)10Base-5 或 10Base-2，采用CSMA/CD，最大電纜長度減為1/10，未被采納另一種方法是改進(jìn)10Base-T，使用HUB，被采納快速以太網(wǎng)（續(xù)）100Base-T4使用4對 ISO/IEC 11801定義的3、4、5類平衡雙絞線3類非屏蔽雙絞線（UTP），使用25MHz的信號（802.3 10M LAN使用20MHz的信號，由于使用Manchester編碼，波特率=2*比特率）4對雙絞線，1對 to t

24、he hub，1對 from the hub，另外2對根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向變換8B6T（8 bits map to 6 trits）編碼，使用三進(jìn)制信號（ternary signals），1對雙絞線的比特率為25 * 8/6 = 33.3 Mbps，正向100M，反向33.3M快速以太網(wǎng)（續(xù)）100Base-TX使用2對5類平衡雙絞線或150屏蔽平衡電纜，1對 to the hub，1對 from the hub，全雙工5類雙絞線使用125 MHz的信號4B5B編碼，5個(gè)時(shí)鐘周期發(fā)送4個(gè)比特，物理層與FDDI兼容，比特率為 125 * 4/5 = 100 Mbps100Base-FX使用2根多模光

25、纖，全雙工100Base-T4 和 100Base-TX 統(tǒng)稱 100Base-T快速以太網(wǎng)（續(xù)）兩種類型的HUB共享式 HUB，一個(gè)沖突域，工作方式與802.3相同，CSMA/CD，二進(jìn)制指數(shù)后退算法，半雙工 交換式HUB，輸入幀被緩存，一個(gè)端口構(gòu)成一個(gè)沖突域千兆以太網(wǎng)Gigabit Ethernet標(biāo)準(zhǔn)：802.3z已合并到IEEE 802.3中Gigabit Ethernet 使用擴(kuò)展的 802.3 MAC 子層接口，通過GMII（Gigabit Media Independent Interface）與物理層相連千兆以太網(wǎng)（續(xù)）物理層實(shí)體1000BASE-LX, 1000BASE-SX

26、, 1000BASE-CX, 1000BASE-T1000BASE-X（包括1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 和 1000BASE-CX）物理層標(biāo)準(zhǔn)符合 ANSI X3.230-1994 (Fibre Channel) FC-0 和 FC-1，采用8B/10B編碼1000BASE-T 采用4B/5B編碼在一個(gè)沖突域內(nèi)，只允許一個(gè)repeater幀格式以太網(wǎng)與Metcalfe1972 1975年（通常認(rèn)為1973年），施樂公司（Xerox）的Robert Metcalfe等人發(fā)明了Ethernet1979年，Metcalfe離開施樂，成立了3Com （Computer, Com

27、munication, Compatibility）3Com一度是Cisco的強(qiáng)大競爭對手2010.4，3Com為惠普收購，退出市場 Metcalfe以太網(wǎng)發(fā)明人創(chuàng)建3Com公司提出Metcalfes LawIEEE 802.3與Ethernet的區(qū)別幀格式IEEE 802.3 MAC地址長度為2或6個(gè)字節(jié)Ethernet MAC地址長度為6個(gè)字節(jié)Token Ring1980年代，IBM開發(fā)出令牌環(huán)作為它的LAN技術(shù)IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)是主要基于IBM的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的，但是也有一些細(xì)微的差別 令牌環(huán)技術(shù)提出時(shí)聲稱理論上比Ethernet好，但是隨著交換以太網(wǎng)的出現(xiàn)和以太網(wǎng)速率不斷提高，令牌環(huán)

28、技術(shù)落后于以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)環(huán)實(shí)際上并不是一個(gè)廣播介質(zhì)，而是不同的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路組成的環(huán)，點(diǎn)到點(diǎn)鏈路有很多技術(shù)優(yōu)勢各個(gè)站點(diǎn)是公平的，獲得信道的時(shí)間有上限，避免沖突發(fā)生IEEE 802.5 令牌環(huán)基本思想令牌（Token）是一種特殊的比特組合模式，一個(gè)站要發(fā)送幀時(shí)，需要抓住令牌，并將其移出環(huán)環(huán)本身必須有足夠的時(shí)延容納一個(gè)完整的令牌，時(shí)延由兩部分組成：每站的1比特延遲和信號傳播延遲。對于短環(huán)，必要時(shí)需要插入人工延遲環(huán)接口有兩種操作模式：監(jiān)聽模式和傳輸模式IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，在令牌通過此站點(diǎn)時(shí)，將令牌從環(huán)上取下，發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，發(fā)送站負(fù)責(zé)將發(fā)出的幀從環(huán)上移去，然后重新生

29、成令牌，并轉(zhuǎn)入監(jiān)聽模式確認(rèn)：幀內(nèi)一個(gè)比特域，初值為0，目的站收到后，將其變?yōu)?；對廣播的確認(rèn)比較復(fù)雜重負(fù)載下，效率接近100%環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)分析的一個(gè)主要問題是 1 比特的“物理長度”，數(shù)據(jù)傳輸速率為 R Mbps，典型信號傳播速率為200米/微秒，則1 比特的“物理長度”為 200/R米環(huán)接口引入了1比特的傳輸延遲IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）802.5的布線屏蔽雙絞線，速率為1/4/16M，采用差分曼徹斯特編碼傳輸為解決環(huán)斷裂導(dǎo)致整個(gè)環(huán)無法工作的問題，使用線路中心（Wire Center）進(jìn)行布線，線路中心設(shè)有旁路中繼器令牌環(huán)MAC子層協(xié)議協(xié)議基本操作：無信

30、息傳輸時(shí)，3字節(jié)的令牌在環(huán)上循環(huán)；有信息要發(fā)送時(shí)，站獲得令牌，并將第二個(gè)字節(jié)的某一位由 0 變成 1，將令牌的前兩個(gè)字節(jié)變成幀的起始序列，然后輸出幀的其它部分IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）開始定界符SD和結(jié)束定界符ED標(biāo)志著幀的開始和結(jié)束,使用差分曼徹斯特編碼模式(HH和LL，物理層編碼違例法)訪問控制域 AC 包括令牌位、監(jiān)視位、優(yōu)先級位和保留位幀控制域 FC 用于將數(shù)據(jù)幀和控制幀區(qū)別開來和進(jìn)行環(huán)的維護(hù)；幀狀態(tài)字節(jié)FS用于報(bào)告幀的傳送情況，包括地址位A和拷貝位C，幀經(jīng)過目的站，A置為“1”，幀被接收，C置為“1”。A、C位提供了自動確認(rèn)。為增加可靠性，A、C在 FS中出現(xiàn)兩次A = 0，

31、C = 0，目的站不存在或未加電A = 1，C = 0，目的站存在但幀未被接收A = 1，C = 1，目的站存在且?guī)粡?fù)制令牌持有時(shí)間（token-holding time），一般為10毫秒提供優(yōu)先級控制：訪問控制域中的優(yōu)先級位給出令牌的優(yōu)先級，只有當(dāng)要發(fā)送的幀的優(yōu)先級大于等于令牌的優(yōu)先級時(shí)才能獲得令牌，站還可以預(yù)約某個(gè)優(yōu)先級的令牌IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）環(huán)的維護(hù)環(huán)上存在一個(gè)監(jiān)控站，負(fù)責(zé)環(huán)的維護(hù)，通過站的競爭產(chǎn)生監(jiān)控站的職責(zé)保證令牌不丟失處理環(huán)斷開情況清除壞幀，檢查無主幀IEEE 802.5 令牌環(huán)（續(xù)）光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（Fiber Distributed Data Int

32、erface）特征使用多模光纖作為傳輸介質(zhì)MAC協(xié)議與 Token Ring 類似100M的速率采用4B5B編碼方法32中組合中的16種表示數(shù)據(jù)，3種表示定界符，2種表示控制，3種表示硬件信號，8種保留最大距離200公里最多1000個(gè)站點(diǎn)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（續(xù)）通常作為連接LAN的主干網(wǎng)絡(luò)FDDI的雙環(huán)操作FDDI定義了兩類站：A類站連接雙環(huán)，B類站連接單環(huán)。為提高信道利用率，站點(diǎn)發(fā)完數(shù)據(jù)后立即產(chǎn)生新令牌，環(huán)上可能同時(shí)存在多個(gè)幀F(xiàn)DDI的hub DPT/RPRDynamic Packet Transport (option)Cisco 的技術(shù)，主要用于城域網(wǎng)，非國際標(biāo)準(zhǔn)OC-12 (622 M

33、bps)，OC-48（2.488 Gbps）結(jié)合了IP帶寬利用率高、服務(wù)種類豐富的特點(diǎn)和光纖環(huán)高帶寬、自治愈的特點(diǎn)DPT環(huán)是雙環(huán)，每個(gè)環(huán)都同時(shí)用于用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸Spatial Reuse Protocol (SRP)SRP是一個(gè)媒介無關(guān)的MAC層協(xié)議，用來實(shí)現(xiàn)DPT在光纖環(huán)情況上的功能SRP提供基本的尋址，報(bào)文封裝，帶寬控制和控制信息的傳輸機(jī)制 DPT（續(xù)）目的地提取報(bào)文: 報(bào)文被目的節(jié)點(diǎn)從環(huán)上取下，不繼續(xù)占用帶寬。這樣DPT環(huán)可以提供空間復(fù)用，使得多個(gè)不同網(wǎng)段可以同時(shí)全速使用帶寬DPT結(jié)合了 SONET/SDH的處理能力和第二層的管理能力，來實(shí)現(xiàn)多層性能監(jiān)視，錯誤檢查和錯誤隔離功能

34、ReferenceHttp:/，搜索關(guān)鍵詞“DPT”網(wǎng)橋技術(shù)定義：網(wǎng)橋（bridge）是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的LAN之間實(shí)現(xiàn)幀的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)為什么使用網(wǎng)橋？兩個(gè)LAN之間的距離超過2500米，一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)的方案是使用橋?qū)⑺鼈冞B接起來網(wǎng)橋技術(shù)（續(xù)）將一個(gè)負(fù)載很重的大LAN分隔成使用網(wǎng)橋互連的幾個(gè)LAN以減輕負(fù)擔(dān)，防止出故障的站點(diǎn)損害全網(wǎng)沖突域：在使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)中，如果兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送幀會產(chǎn)生沖突，則這個(gè)CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)沖突域中繼器不能隔離沖突域，網(wǎng)橋/交換機(jī)可以隔離沖突域網(wǎng)橋技術(shù)（續(xù)）網(wǎng)橋可以互連不同類型的LAN網(wǎng)橋可以有助于安全保密網(wǎng)橋技術(shù)（續(xù)）網(wǎng)橋的工作原理連接k個(gè)不同LAN的網(wǎng)橋具有k個(gè)MAC子層和k個(gè)物理層連接 802.X和 802.Y的網(wǎng)橋互連時(shí)需要解決的相同問題不同LAN幀格式的轉(zhuǎn)換不同的LAN速率不同，網(wǎng)橋要有