計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件-3數(shù)據(jù)鏈路層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第5版）第3章數(shù)據(jù)鏈路層課件制作人：謝希仁第3章數(shù)據(jù)鏈路層*3.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

3.1.2三個(gè)基本問(wèn)題*3.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP 3.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)

3.2.2PPP協(xié)議的幀格式

3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)課件制作人：謝希仁第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）*3.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.3.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

3.3.2CSMA/CD協(xié)議*3.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

3.4.1使用集線器的星形拓?fù)?/p>

3.4.2以太網(wǎng)的信道利用率

3.4.3以太網(wǎng)的MAC層課件制作人：謝希仁第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）*3.5擴(kuò)展的以太網(wǎng)

3.5.1在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

3.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)*3.6高速以太網(wǎng)

3.6.1100BASE-T以太網(wǎng)

3.6.2吉比特以太網(wǎng)

3.6.310吉比特以太網(wǎng)

3.6.4使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入3.7其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一(即一個(gè)發(fā)送端，一個(gè)接收端)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)多(即一個(gè)發(fā)送端，多個(gè)接收端)的廣播通信方式，因此過(guò)程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層的地位（圖3-1）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)(a)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2(b)從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層地位(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)圖3-1（a）主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2圖3-2只考慮數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層的流動(dòng)課件制作人：謝希仁3.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)（比如交換機(jī)、路由器等）。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（如撥號(hào)適配器-例如MODEM、局域網(wǎng)適配器-網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

課件制作人：謝希仁IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B幀圖3-3使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層(a)三層簡(jiǎn)化模型(b)只考慮數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀，即數(shù)據(jù)鏈路層的PDU課件制作人：謝希仁3.1.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯(cuò)控制課件制作人：謝希仁1.封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個(gè)幀。首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界（即確定幀的界限）。

幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)開始發(fā)送幀開始課件制作人：謝希仁圖3-5用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT注意：SOH和EOT分別表示一個(gè)控制字符，ASCII碼值分別為01H，04H。課件制作人：謝希仁2.透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個(gè)幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前圖3-6數(shù)據(jù)部分恰好出現(xiàn)與EOT一樣的代碼課件制作人：謝希仁解決透明傳輸問(wèn)題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。這種方法稱為字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing)。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。課件制作人：謝希仁SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過(guò)字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符圖3-7用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題SOH課件制作人：謝希仁3.差錯(cuò)檢測(cè)在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1可能會(huì)變成0，而0也可能變成1。在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率

BER(BitErrorRate)。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。信噪比越高，誤碼率就越小。實(shí)際的通信鏈路并非理想的，它不可能使誤碼率降為0。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施。課件制作人：謝希仁循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯(cuò)技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個(gè)比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。我們?cè)贛的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的n

位冗余碼一起發(fā)送。課件制作人：謝希仁冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模

2

運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個(gè)0。得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為(n+1)位的除數(shù)

P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P少1位，即R是n

位。課件制作人：謝希仁冗余碼的計(jì)算舉例現(xiàn)在

k=6,M=101001。設(shè)

n=3,除數(shù)

P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運(yùn)算的結(jié)果是：商

Q=110101，

余數(shù)

R=001。把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM+R

即：101001001，共(k+n)位。課件制作人：謝希仁

110101

←

Q

(商)P(除數(shù))→

1101101001000

←

2nM(被除數(shù))

1101

1110

1101

0111

0000

1110

1101

0110

0000

1100

1101

001←R(余數(shù))，作為FCS

圖3-8循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理的說(shuō)明例子課件制作人：謝希仁幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列

FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯(cuò)方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來(lái)獲得FCS的唯一方法。

課件制作人：謝希仁接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R

0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。課件制作人：謝希仁應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差錯(cuò)接受(accept)?！盁o(wú)差錯(cuò)接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于

1

的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生差錯(cuò)”。也就是說(shuō)：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都無(wú)差錯(cuò)”（有差錯(cuò)的幀就丟棄而不接受）。課件制作人：謝希仁傳輸差錯(cuò)與可靠傳輸傳輸差錯(cuò)包括：（1）比特差錯(cuò)（2）幀丟失、幀重復(fù)、幀失序可靠傳輸指的是數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送端發(fā)送什么，接收端就收到什么。在數(shù)據(jù)鏈路層使用CRC檢驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)比特差錯(cuò)的傳輸，但還不是可靠傳輸。課件制作人：謝希仁3.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

3.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)在通信線路質(zhì)量較差的年代，在數(shù)據(jù)鏈路層使用的可靠傳輸協(xié)議曾經(jīng)是一種好方法。例如高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC，但現(xiàn)在HDLC已經(jīng)很少使用了。現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。PPP協(xié)議就是用戶計(jì)算機(jī)和ISP進(jìn)行通信時(shí)所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。見(jiàn)圖3-9。換句話說(shuō)，用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。課件制作人：謝希仁圖3-9用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議課件制作人：謝希仁圖3-9的補(bǔ)充

用戶撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖路由器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)用戶家庭撥號(hào)電話線使用TCP/IP的

PPP連接使用TCP/IP的客戶進(jìn)程路由選擇進(jìn)程至因特網(wǎng)…PC機(jī)課件制作人：謝希仁3.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)IETF在1992年制訂了PPP協(xié)議。經(jīng)過(guò)1993年和1994年的修訂，現(xiàn)在的PPP協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)[RFC1661]。課件制作人：謝希仁1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡(jiǎn)單——這是首要的要求★封裝成幀*透明性*多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議★多種類型鏈路★差錯(cuò)檢測(cè)*檢測(cè)連接狀態(tài)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商課件制作人：謝希仁（1）簡(jiǎn)單接收方每接收一個(gè)幀，就進(jìn)行CRC檢驗(yàn)。如果CRC檢驗(yàn)正確，就收下該幀；否則，就丟棄該幀，其他什么都不做。課件制作人：謝希仁（4）多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議能夠在同一條物理鏈路上同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運(yùn)行。例如，因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：IP協(xié)議；

NovellNetWare網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：IPX協(xié)議。課件制作人：謝希仁（5）多種類型鏈路能夠在多種類型的鏈路上運(yùn)行。例如，串行或并行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路；同步的或異步的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路；低速的或高速的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路；電的或光的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路；交換的（動(dòng)態(tài)的）或非交換的（靜態(tài)的）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。課件制作人：謝希仁2.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)★流量控制★序號(hào)多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路課件制作人：謝希仁3.PPP協(xié)議的組成PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分（1)一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。即封裝成PPP幀的方法（見(jiàn)3.2.2節(jié)）。（2）鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路的連接。（3）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。其中的每一個(gè)協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。課件制作人：謝希仁3.2.2PPP協(xié)議的幀格式1.字段的意義。

PPP協(xié)議的幀（簡(jiǎn)稱為PPP幀）格式如圖3-10所示。課件制作人：謝希仁圖3-10PPP幀的格式IP數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò)1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部英文縮寫的說(shuō)明：F=Flag,A=Address,C=Control,FCS=FrameCheckSequence課件制作人：謝希仁圖3-10PPP幀的格式的說(shuō)明標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號(hào)“0x”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的

7E

的二進(jìn)制表示是01111110）。地址字段

A

只置為0xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用?？刂谱侄?/p>

C

通常置為0x03。協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。若為0xC021,則信息字段是LCP的數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)層的控制數(shù)據(jù)。幀檢驗(yàn)序列字段FCS。使用CRC檢驗(yàn)方法。課件制作人：謝希仁透明傳輸問(wèn)題當(dāng)PPP用在異步傳輸?shù)逆溌窌r(shí)，使用字節(jié)填充的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。當(dāng)PPP用在同步傳輸?shù)逆溌窌r(shí)，采用零比特填充的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸（和HDLC的做法一樣）。課件制作人：謝希仁異步傳輸和同步傳輸異步傳輸逐個(gè)字符地傳送。又稱為起止式傳輸，其特點(diǎn)是字符內(nèi)部的各個(gè)比特采用固定的時(shí)間模式，字符之間的間隔任意。采用異步傳輸?shù)逆溌酚蠺1和E1標(biāo)準(zhǔn)的鏈路。同步傳輸一連串的比特連續(xù)傳送。是以多個(gè)字符或者多個(gè)比特組合成的數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，利用獨(dú)特的同步模式來(lái)限定數(shù)據(jù)塊，達(dá)到同步接收的目的。采用同步傳輸?shù)逆溌酚蠸ONET/SDH鏈路。課件制作人：謝希仁2.字節(jié)填充將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)0x7E字節(jié)（即和標(biāo)志字段一樣的字節(jié)），轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出現(xiàn)一個(gè)0x7D的字節(jié)（即和轉(zhuǎn)義符一樣的字節(jié)），,則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個(gè)0x7D字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。課件制作人：謝希仁3.零比特填充在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)1，則立即填入一個(gè)0。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1時(shí)，就把這5個(gè)連續(xù)1后的一個(gè)0刪除。課件制作人：謝希仁01001111101000101001001111110001010010011111010001010信息字段中出現(xiàn)了和標(biāo)志字段F完全一樣的8比特組合發(fā)送端在5個(gè)連1之后填入0比特再發(fā)送出去在接收端把5個(gè)連1之后的0比特刪除會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段F發(fā)送端填入0比特接收端刪除填入的0比特圖3-11零比特填充與刪除課件制作人：謝希仁問(wèn)題3-1為什么當(dāng)PPP用在異步傳輸?shù)逆溌窌r(shí)，使用字節(jié)填充的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸？而當(dāng)PPP用在同步傳輸?shù)逆溌窌r(shí)，采用零比特填充的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸？答：這由異步傳輸、同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)決定的。因?yàn)楫惒絺鬏斒侵饌€(gè)字符地傳送，而同步傳輸是按照一連串的比特連續(xù)傳送。課件制作人：謝希仁

3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)

--工作原理當(dāng)用戶撥號(hào)接入ISP時(shí)，ISP路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條從PC機(jī)到ISP路由器的物理連接。PC機(jī)向ISP路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個(gè)PPP幀），以便建立LCP連接。這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP參數(shù)。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接（即NCP連接），收回原來(lái)分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接（即LCP連接）。最后釋放的是物理層的連接（即物理連接）。課件制作人：謝希仁PPP協(xié)議的工作原理圖示鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層ISP路由器用戶PC機(jī)NCP連接LCP連接物理連接課件制作人：謝希仁設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理鏈路LCP鏈路已鑒別的LCP鏈路已鑒別的LCP鏈路和NCP鏈路物理層連接建立LCP配置協(xié)商鑒別成功或無(wú)需鑒別NCP配置協(xié)商鏈路故障或關(guān)閉請(qǐng)求LCP鏈路終止鑒別失敗LCP配置協(xié)商失敗圖3-12PPP協(xié)議的狀態(tài)圖課件制作人：謝希仁3.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層廣播信道可以進(jìn)行一對(duì)多的通信。局域網(wǎng)使用廣播信道進(jìn)行通信。相對(duì)而言，接入網(wǎng)則使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道進(jìn)行通信。課件制作人：謝希仁3.3.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問(wèn)全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。

便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和生存性。課件制作人：謝希仁圖3-13局域網(wǎng)的拓?fù)洌ɑ蛲負(fù)浣Y(jié)構(gòu)）匹配電阻集線器干線耦合器(c)總線網(wǎng)(a)星形網(wǎng)(d)樹形網(wǎng)(b)環(huán)形網(wǎng)課件制作人：謝希仁局域網(wǎng)和以太網(wǎng)局域網(wǎng)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，以太網(wǎng)Ethernet已經(jīng)在局域網(wǎng)市場(chǎng)中占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)在以太網(wǎng)幾乎成為局域網(wǎng)的同義詞。課件制作人：謝希仁局域網(wǎng)的傳輸媒體雙絞線：局域網(wǎng)的主流傳輸媒體。以雙絞線作為傳輸媒體的局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)率有1～2Mb/s，10Mb/s，100Mb/s，1Gb/s等。同軸電纜光纖課件制作人：謝希仁局域網(wǎng)工作的層次局域網(wǎng)工作的層次跨越（即包括）了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。相對(duì)物理層而言，數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)容比較豐富。課件制作人：謝希仁共享信道的技術(shù)（1）靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用等。用戶只要分配了信道就不會(huì)何其他用戶發(fā)生沖突。

（2）動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）。其特點(diǎn)是信道并非固定分配給用戶。分為兩類：隨機(jī)接入★。所有用戶可隨機(jī)地發(fā)送信息。典型代表有以太網(wǎng)。受控接入。典型代表有令牌環(huán)局域網(wǎng)和多點(diǎn)線路探詢(polling)或輪詢。（目前較少使用）課件制作人：謝希仁傳統(tǒng)以太網(wǎng)表示最早流行的10Mb/s速率的以太網(wǎng)。本頁(yè)～3.5節(jié)的內(nèi)容都是討論傳統(tǒng)以太網(wǎng)。課件制作人：謝希仁

1.以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)。（2）IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明：

DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)與IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將802.3局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無(wú)關(guān)，不管采用何種傳送媒體和MAC子層的局域網(wǎng)對(duì)LLC子層來(lái)說(shuō)都是透明的。課件制作人：謝希仁以后一般不考慮LLC子層由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是DIXEthernetV2而不是802.3標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在802委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層LLC（即802.2標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有MAC協(xié)議而沒(méi)有LLC協(xié)議。課件制作人：謝希仁2.適配器的作用網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡

NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網(wǎng)卡”。適配器的重要功能：進(jìn)行數(shù)據(jù)串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

課件制作人：謝希仁圖3-15計(jì)算機(jī)通過(guò)適配器

和局域網(wǎng)進(jìn)行通信硬件地址至局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU和存儲(chǔ)器生成發(fā)送的數(shù)據(jù)處理收到的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)從局域網(wǎng)接收幀計(jì)算機(jī)IP地址并行通信課件制作人：謝希仁最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒(méi)有有源器件。3.3.2CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)

C

D

A

E匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)的廣播通信方式總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于只有計(jì)算機(jī)D的地址（即適配器的硬件地址）與數(shù)據(jù)幀首部的地址(即接收站的地址)一致，因此只有D才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。課件制作人：謝希仁為了通信的簡(jiǎn)便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施第一種措施：采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。有差錯(cuò)的幀是否需要重傳由高層來(lái)決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。課件制作人：謝希仁第二種措施：以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用曼徹斯特編碼的信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換圖3-16

曼徹斯特(Manchester)編碼

課件制作人：謝希仁載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)

CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection?！岸帱c(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。CSMA/CD協(xié)議的實(shí)質(zhì)是“載波監(jiān)聽”和“碰撞檢測(cè)”。課件制作人：謝希仁載波監(jiān)聽“載波監(jiān)聽”就是“發(fā)送前先監(jiān)聽”，是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他站在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。總線上并沒(méi)有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。課件制作人：謝希仁碰撞檢測(cè)“碰撞檢測(cè)”就是“邊發(fā)送邊監(jiān)聽”，即計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓的變化情況。當(dāng)幾個(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）。當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)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)生了碰撞。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。課件制作人：謝希仁發(fā)生碰撞時(shí)的處理在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息來(lái)。每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。課件制作人：謝希仁當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，為什么在總線上有碰撞？當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。因?yàn)殡姶挪ㄔ诳偩€上的傳播速率是有限的,比如電磁波在銅線（如5類雙絞線）上的傳播速率是每秒23.1萬(wàn)公里。如圖3-17所示。A向B發(fā)出的信息，要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間（5μs）后才能傳送到B。B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí)B的載波監(jiān)聽檢測(cè)不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無(wú)用。課件制作人：謝希仁1kmABt碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞

t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞

t=t=0單程端到端傳播時(shí)延記為

圖3-17傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽的影響課件制作人：謝希仁1kmABt碰撞t=

B檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞

t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞

t=ABABAB

t=0A檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=B檢測(cè)到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為

課件制作人：謝希仁A發(fā)送數(shù)據(jù)后，如何盡早知道是否發(fā)生了碰撞？或者說(shuō)，A發(fā)送數(shù)據(jù)后，最遲經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)的時(shí)間才能知道自己發(fā)送的數(shù)據(jù)和其他站發(fā)送的數(shù)據(jù)有沒(méi)有發(fā)生碰撞？根據(jù)圖3-17得知，這個(gè)時(shí)間是2倍的端到端傳播時(shí)延2。對(duì)于圖3-17的情況即10μs，=5μs，假定A到B是總線上任意兩個(gè)站的最大距離。課件制作人：謝希仁CSMA/CD協(xié)議的重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。課件制作人：謝希仁爭(zhēng)用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間2就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度以太網(wǎng)(即傳統(tǒng)以太網(wǎng))取51.2s為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。為什么？分析：發(fā)送1比特所需時(shí)間為1b/(10Mb/s)=0.1s,51.2s可發(fā)送51.2s/（0.1s/b）=512b以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒(méi)有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。為什么？分析：經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。課件制作人：謝希仁最短有效幀長(zhǎng)如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測(cè)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64字節(jié)。以太網(wǎng)(即傳統(tǒng)以太網(wǎng))規(guī)定了最短有效幀長(zhǎng)為64字節(jié)，凡長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無(wú)效幀。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)使用截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法(truncatedbinaryexponentialbackoff)

解決碰撞問(wèn)題發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期2。定義參數(shù)k

，即

k=Min[重傳次數(shù),10]從整數(shù)集合[0,1,…,(2k

1)]中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為r。重傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間。當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。

課件制作人：謝希仁截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法舉例在第一次重傳時(shí)，k=1,隨機(jī)數(shù)r從整數(shù){0，1}中選一個(gè)數(shù)。因此重傳的站可選擇的重傳推遲時(shí)間是0或2

，在這2個(gè)時(shí)間中隨機(jī)選擇一個(gè)。若再發(fā)生碰撞，則在第2次重傳時(shí)，k=2，隨機(jī)數(shù)r從整數(shù){0，1，2，3}中選一個(gè)數(shù)。因此重傳的站可選擇的重傳推遲時(shí)間是0，2

，4和6

，在這4個(gè)時(shí)間中隨機(jī)選擇一個(gè)。若再發(fā)生碰撞，依此類推。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)(即傳統(tǒng)以太網(wǎng))規(guī)定了幀間最小間隔為9.6s，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時(shí)間。一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，還要等待9.6s才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來(lái)得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。幀間最小間隔課件制作人：謝希仁CSMA/CD協(xié)議要點(diǎn)（1）適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個(gè)分組，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中，準(zhǔn)備發(fā)送。（2）若適配器檢測(cè)到信道空閑（即在96比特時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到信道上有信號(hào)），就發(fā)送這個(gè)幀。若檢測(cè)到信道忙，則繼續(xù)檢測(cè)并等待信道轉(zhuǎn)為空閑（加上96比特時(shí)間），然后發(fā)送這個(gè)幀。（3）在發(fā)送過(guò)程中繼續(xù)檢測(cè)信道，若一直未檢測(cè)到碰撞，就順利把這個(gè)幀成功發(fā)送完畢。若檢測(cè)到碰撞，則中止數(shù)據(jù)的發(fā)送，并發(fā)送人為干擾信號(hào)。（4）在中止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法，等待r倍512比特時(shí)間后，返回到步驟（2）。課件制作人：謝希仁3.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

3.4.1使用集線器的星形拓?fù)鋫鹘y(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來(lái)演進(jìn)到使用比較便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。這種以太網(wǎng)采用星形拓?fù)?，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)，如圖3-19所示。

課件制作人：謝希仁使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)（圖3-19）集線器兩對(duì)雙絞線站點(diǎn)RJ-45插頭課件制作人：謝希仁星形以太網(wǎng)10BASE-T10BASE-T中，10代表10Mb/s,BASE表示連接線上的信號(hào)是基帶信號(hào)，T代表雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線(做在一根電纜內(nèi)），分別用于發(fā)送和接收，即一對(duì)發(fā)送，另一對(duì)接收。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此集線器的可靠性已大大提高了。由于使用雙絞線電纜的以太網(wǎng)價(jià)格便宜和使用方便，因此粗纜和細(xì)纜以太網(wǎng)現(xiàn)在都已成為歷史，并已從市場(chǎng)上消失了。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位10BASE-T的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過(guò)100m。這種10Mb/s速率的無(wú)屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。課件制作人：謝希仁雙絞線傳送高速數(shù)據(jù)的主要措施把雙絞線的絞合度做得非常精確。這樣不僅可使特性阻抗均勻以減少失真，而且大大減少了電磁波輻射和無(wú)線電頻率的干擾。課件制作人：謝希仁集線器的一些特點(diǎn)（1）集線器是使用電子器件來(lái)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)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。也就是說(shuō)，使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，各站使用的還是CSMA/CD

協(xié)議（更具體些，是各站中的適配器執(zhí)行CSMA/CD

協(xié)議）。（2）集線器很像一個(gè)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器（3）集線器工作在物理層，它的每個(gè)接口僅僅簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)比特，即收到1就轉(zhuǎn)發(fā)1，收到0就轉(zhuǎn)發(fā)0，不進(jìn)行碰撞檢測(cè)。如圖3—20所示。（4）集線器采用了專門的芯片，進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消。課件制作人：謝希仁具有三個(gè)接口的集線器

（圖3—20）集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線課件制作人：謝希仁圖3—20的說(shuō)明該圖中的雙絞線（總共有8條線，線號(hào)1～8，這里只畫出了4條線），其中使用1、2、3、6編號(hào)的芯線傳遞數(shù)據(jù)，即1、2用于發(fā)送，3、6用于接收。按顏色來(lái)說(shuō)：橙白、橙兩條用于發(fā)送；綠白、綠兩條用于接收。

課件制作人：謝希仁3.4.2以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的信道利用率并不能達(dá)到100%課件制作人：謝希仁*3.4.3以太網(wǎng)的

MAC

層

1.MAC

層的硬件地址

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。802

標(biāo)準(zhǔn)所說(shuō)的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識(shí)符。但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說(shuō)法并不太嚴(yán)格。課件制作人：謝希仁48位的MAC地址IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)

RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)(即高位24位)。地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒(méi)有重復(fù)地址。一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種48位地址稱為MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符EUI-48。課件制作人：謝希仁MAC地址舉例在操作系統(tǒng)的命令提示符下輸入：

c:\ipconfig/all即可查看物理地址（physicaladdress）,該地址是用十六進(jìn)制數(shù)表示的。比如：00-A0-C9-22-E8-D9課件制作人：謝希仁適配器檢查MAC地址適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè)MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址.如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理?！鞍l(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：?jiǎn)尾?unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）多播(multicast)幀（一對(duì)多）課件制作人：謝希仁2.MAC

幀的格式常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入IP層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)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC幀格式目的地址字段6字節(jié)課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC幀格式源地址字段6字節(jié)課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC幀格式類型字段2字節(jié)類型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC幀格式數(shù)據(jù)字段46~1500

字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC

客戶數(shù)據(jù)字段最小長(zhǎng)度64字節(jié)

18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度

課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC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(cè)到的差錯(cuò)小于11014。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)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(zhǎng)不小于64字節(jié)。課件制作人：謝希仁MAC幀物理層MAC層IP層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)V2的MAC幀格式1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1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(lái)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)課件制作人：謝希仁（1）幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；（2）用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯(cuò)；（3）收到的幀的MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長(zhǎng)度為64~1518字節(jié)之間。對(duì)于檢查出的無(wú)效MAC幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。無(wú)效的MAC幀及其處理課件制作人：謝希仁3.5擴(kuò)展的局域網(wǎng)在許多情況下，我們希望把以太網(wǎng)的覆蓋范圍擴(kuò)展。這種擴(kuò)展的以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來(lái)仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。課件制作人：謝希仁3.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

（1）使用轉(zhuǎn)發(fā)器擴(kuò)展以太網(wǎng)在過(guò)去廣泛使用的粗細(xì)電纜以太網(wǎng)時(shí)，常使用工作在物理層的轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)擴(kuò)展以太網(wǎng)的地理覆蓋范圍。但隨著雙絞線以太網(wǎng)成為以太網(wǎng)的主流類型，擴(kuò)展以太網(wǎng)的地理覆蓋范圍已很少使用轉(zhuǎn)發(fā)器了。課件制作人：謝希仁3.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

（2）使用光纖調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)展以太網(wǎng)方法：主機(jī)使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器連接到幾公里外的集線器。以太網(wǎng)集線器光纖光纖調(diào)制解調(diào)器光纖調(diào)制解調(diào)器課件制作人：謝希仁某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng)（3）用多個(gè)集線器可連成更大的多級(jí)星形結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)★三個(gè)獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域課件制作人：謝希仁用集線器組成更大的局域網(wǎng)

都在一個(gè)碰撞域中一系三系二系主干集線器一個(gè)更大的碰撞域碰撞域課件制作人：謝希仁優(yōu)點(diǎn)使原來(lái)屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來(lái)。

用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)課件制作人：謝希仁在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過(guò)濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口。3.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)課件制作人：謝希仁1.網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體緩存接口1接口2①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥接口1接口212課件制作人：謝希仁（1）過(guò)濾通信量，增大吞吐量★。如圖3-26所示。不同網(wǎng)段上的通信不會(huì)相互干擾。若是跨網(wǎng)段的通信，則會(huì)影響到有關(guān)的網(wǎng)段的其他站點(diǎn)。（2）擴(kuò)大了物理范圍。（3）提高了可靠性。（4）可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。如圖3-27所示。使用網(wǎng)橋帶來(lái)的好處課件制作人：謝希仁網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為

隔離開的碰撞域（圖3-26）B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF課件制作人：謝希仁（1）網(wǎng)橋存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)幀，轉(zhuǎn)發(fā)前需執(zhí)行CSMA/CD算法，這就增加了時(shí)延。（2）在MAC子層并沒(méi)有流量控制功能。（3）網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過(guò)幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。使用網(wǎng)橋帶來(lái)的缺點(diǎn)課件制作人：謝希仁用戶層IPMAC站A用戶層IPMAC站B物理層網(wǎng)橋B1網(wǎng)橋B2用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TPPP-HPPP-T

物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LAN1LAN2兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路(采用PPP協(xié)議)圖3-27網(wǎng)橋1在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，從MAC層到DL層時(shí)做協(xié)議轉(zhuǎn)換，把MAC幀轉(zhuǎn)換為PPP幀（即→

）；網(wǎng)橋2在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，則反過(guò)來(lái)（即

→

）。網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。課件制作人：謝希仁目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge),其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D?！巴该鳌笔侵妇钟蚓W(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛?lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，意思是只要把網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)，不用人工配置轉(zhuǎn)發(fā)表，網(wǎng)橋就能工作。當(dāng)網(wǎng)橋剛剛連接到以太網(wǎng)時(shí)，其轉(zhuǎn)發(fā)表是空的。網(wǎng)橋是如何建立轉(zhuǎn)發(fā)表的？2.透明網(wǎng)橋課件制作人：謝希仁自學(xué)習(xí)算法的原理：若從某個(gè)站A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個(gè)接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到A。所以，網(wǎng)橋每收到一個(gè)幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個(gè)項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)的。這時(shí)就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。網(wǎng)橋按照自學(xué)習(xí)算法

建立轉(zhuǎn)發(fā)表課件制作人：謝希仁地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程舉例

圖3-28B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF2課件制作人：謝希仁(1)A向B發(fā)送幀連接在同一局域網(wǎng)上的站點(diǎn)B和網(wǎng)橋B1都能收到A發(fā)送的幀（即圖3-28中的“A→B”）。網(wǎng)橋B1先按源地址A查找轉(zhuǎn)發(fā)表。網(wǎng)橋B1的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有A的地址，于是把地址A和收到該幀的接口1寫入到轉(zhuǎn)發(fā)表中。這就表示，以后若收到要發(fā)給A的幀，就應(yīng)該從接口1轉(zhuǎn)發(fā)出去。接著再按目的地址B查找轉(zhuǎn)發(fā)表。網(wǎng)橋B1的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有B的地址，于是就通過(guò)除收到此幀的接口1以外的所有接口（現(xiàn)在就是接口2）轉(zhuǎn)發(fā)該幀。網(wǎng)橋B2從其接口1收到這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的幀。課件制作人：謝希仁(1)A向B發(fā)送幀（續(xù)）網(wǎng)橋B2按同樣方式處理收到的幀。網(wǎng)橋B2的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有A的地址，于是把地址A和收到該幀的接口1寫入到轉(zhuǎn)發(fā)表中。因此網(wǎng)橋B2通過(guò)除收到此幀的接口1以外的所有接口（現(xiàn)在就是接口2）轉(zhuǎn)發(fā)該幀。課件制作人：謝希仁(2)F向C發(fā)送幀網(wǎng)橋B2從其接口2收到這個(gè)幀。B2的轉(zhuǎn)發(fā)表中沒(méi)有F,因此在轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入地址F和接口2。B2的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有C,因此要通過(guò)B2的接口1把幀轉(zhuǎn)發(fā)出去?，F(xiàn)在C和網(wǎng)橋B1都能收到這個(gè)幀。在網(wǎng)橋B1的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有F,因此在轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入地址F和接口2,并且還要從B1的接口1把幀轉(zhuǎn)發(fā)出去。課件制作人：謝希仁(3)B向A發(fā)送幀網(wǎng)橋B1從其接口1收到這個(gè)幀。B1的轉(zhuǎn)發(fā)表中沒(méi)有B,因此在轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入地址B和接口1。再查找目的地址A?，F(xiàn)在B1的轉(zhuǎn)發(fā)表可以查到A,其轉(zhuǎn)發(fā)接口是1，和這個(gè)幀進(jìn)入網(wǎng)橋B1的接口一樣。于是網(wǎng)橋B1知道，不用自己轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀，A也能收到B發(fā)送的幀。于是網(wǎng)橋B1把這個(gè)幀丟棄，不再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)了這次網(wǎng)橋B1的轉(zhuǎn)發(fā)表增加了一個(gè)項(xiàng)目，網(wǎng)橋B2的轉(zhuǎn)發(fā)表沒(méi)有變化。課件制作人：謝希仁在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會(huì)發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會(huì)更換適配器（這就改變了站點(diǎn)的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。把每個(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來(lái)，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個(gè)信息課件制作人：謝希仁網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀

的步驟歸納

（1）網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。（2）轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，則通過(guò)所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。課件制作人：謝希仁透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。因此，另一種網(wǎng)橋就問(wèn)世了，即源路由(sourceroute)網(wǎng)橋。該網(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。3.源路由網(wǎng)橋課件制作人：謝希仁1990年問(wèn)世的交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見(jiàn)交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4.多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機(jī)也是一種即插即用設(shè)備，也采用自學(xué)習(xí)算法建立轉(zhuǎn)發(fā)表。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。以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)課件制作人：謝希仁對(duì)于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)接口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)于擁有N對(duì)接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)課件制作人：謝希仁用具有多種速率接口的以太網(wǎng)交換機(jī)來(lái)擴(kuò)展局域網(wǎng)舉例圖3-30一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器10Mb/s課件制作人：謝希仁有些交換機(jī)采用直通方式的交換方式雖然許多以太網(wǎng)交換機(jī)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，但也有一些交換機(jī)采用直通（cut-through）方式。直通交換不必把整個(gè)幀先緩存后再進(jìn)行處理，而是在接收幀的同時(shí)就立即按幀的目的MAC地址決定該幀的轉(zhuǎn)發(fā)接口，因而提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度。直通交換的缺點(diǎn)是它不檢查差錯(cuò)就直接將幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，因此有可能也將一些無(wú)效的幀轉(zhuǎn)發(fā)給其他站。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)仍需要采用基于軟件的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的情況當(dāng)需要進(jìn)行線路速率匹配，協(xié)議轉(zhuǎn)換，差錯(cuò)檢測(cè)時(shí)。現(xiàn)在有的廠商已生產(chǎn)出能支持兩種交換方式（自適應(yīng)方式）的以太網(wǎng)交換機(jī)。課件制作人：謝希仁虛擬局域網(wǎng)

VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無(wú)關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè)VLAN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)VLAN。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)。虛擬局域網(wǎng)例子見(jiàn)圖3-31。利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地

實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)課件制作人：謝希仁圖3-31說(shuō)明設(shè)有10個(gè)工作站分配在三個(gè)樓層中，構(gòu)成了三個(gè)局域網(wǎng)，即：LAN1(A1,A2,B1,C1),LAN2(A3,B2,C2),LAN3(A4,B3,C3),它們被劃分為3個(gè)虛擬局域網(wǎng)。即：

VLAN1(A1,A2,A3,A4),VLAN2(B1,B2,B3),VLAN3(C1,C2,C3)。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)圖3-31三個(gè)虛擬局域網(wǎng):VLAN1,VLAN2和VLAN3課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成當(dāng)B1

向VLAN2

工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站B2和B3將會(huì)收到廣播的信息。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成B1發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，B1所在的LAN1中的其他工作站A1,A2和C1都不會(huì)收到B1發(fā)出的廣播信息。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。課件制作人：謝希仁虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè)4字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為VLAN標(biāo)記(tag)，用來(lái)指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)使用的

以太網(wǎng)幀格式

802.3MAC幀字節(jié)66246~15004MAC幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù)據(jù)FCS長(zhǎng)度/類型=802.1Q標(biāo)記類型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID2字節(jié)2字節(jié)插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記4用戶優(yōu)先級(jí)CFI課件制作人：謝希仁*1.端口VLAN:通過(guò)對(duì)交換機(jī)的端口定義來(lái)形成VLAN。具體例子見(jiàn)圖3-31（2）。*2.MACVLAN：通過(guò)對(duì)主機(jī)網(wǎng)卡上的MAC地址定義來(lái)形成VLAN。3.第三層VLAN：通過(guò)第三層網(wǎng)絡(luò)地址或協(xié)議類型定義來(lái)形成VLAN。4.IP多播組VLAN：通過(guò)一組IP結(jié)點(diǎn)和代理（動(dòng)態(tài)建立）來(lái)形成VLAN。虛擬局域網(wǎng)的劃分方法（補(bǔ)充內(nèi)容）課件制作人：謝希仁劃分VLAN舉例：對(duì)圖3-31按端口（接口）劃分VLAN比如VLAN2（B1,B2,B3):交換機(jī)4的接口3：連接工作站B3；交換機(jī)3的接口3：連接工作站B2；交換機(jī)2的接口3：連接工作站B1；數(shù)據(jù)的發(fā)送過(guò)程簡(jiǎn)要分析。見(jiàn)下圖3-31（2）按MAC地址劃分VLAN時(shí)也可類似分析。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)交換機(jī)2A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)4VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)3以太網(wǎng)交換機(jī)1圖3-31（2）帶有交換機(jī)及其接口編號(hào)的三個(gè)VLAN431111243452233課件制作人：謝希仁其他類型的以太網(wǎng)交換機(jī)具有第三層特性的第二層交換機(jī)具有某些第三層（網(wǎng)絡(luò)層）的功能，如數(shù)據(jù)報(bào)的分片和對(duì)多播通信量的管理。多層交換機(jī)可根據(jù)第三層的IP地址對(duì)分組進(jìn)行過(guò)濾課件制作人：謝希仁3.6高速以太網(wǎng)

3.6.1100BASE-T以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。100BASE-T是在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD協(xié)議，又稱為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)。課件制作人：謝希仁10BASE-T升級(jí)到100BASE-T站點(diǎn)的10Mb/s的適配器更換為100Mb/s的適配器；10Mb/s的集線器更換為100Mb/s集線器。10BASE-T上的應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件可保持不變。課件制作人：謝希仁100BASE-T以太網(wǎng)的特點(diǎn)可在全雙工方式下工作而無(wú)沖突發(fā)生。因此，在全雙工方式下不使用CSMA/CD協(xié)議。在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議。MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。保持最短幀長(zhǎng)不變（64字節(jié)），但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到100m。爭(zhēng)用期從原來(lái)的51.2s改為5.12s，幀間最小間隔從原來(lái)的9.6s改為現(xiàn)在的0.96s