CH計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)實(shí)用實(shí)用教案

1、第第 4 章章 局域網(wǎng)（續(xù)）*4.4 擴(kuò)展的局域網(wǎng)4.4.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)4.4.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 4.5 虛擬局域網(wǎng) 4.5.1 虛擬局域網(wǎng)的概念(ginin) 4.5.2 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 第1頁/共136頁第一頁，共137頁。第第 4 章章 局域網(wǎng)（續(xù)）*4.6 高速以太網(wǎng)4.6.1 100BASE-T 以太網(wǎng)4.6.2 吉比特以太網(wǎng)4.6.3 10 吉比特以太網(wǎng) 4.7 其他種類的高速局域網(wǎng)4.7.1 100VG-AnyLAN 局域網(wǎng)4.7.2 光纖分布式數(shù)據(jù)(shj)接口 FDDI4.7.3 高性能并行接口 HIPPI4.7.4 光纖通道 4.8 無線局域

2、網(wǎng) *4.8.1 無線局域網(wǎng)的組成4.8.2 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層4.8.3 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層第2頁/共136頁第二頁，共137頁。4.1 局域網(wǎng)概述(i sh) 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)： 能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及(yj)軟件、數(shù)據(jù)。從一個(gè)站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。 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、可用性和殘存性。第3頁/共136頁第三頁，共137頁。局域網(wǎng)的拓?fù)?tu p) 匹配(ppi)電阻集線器干線(gnxin)耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形

3、網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)第4頁/共136頁第四頁，共137頁。媒體共享技術(shù)(jsh) 靜態(tài)劃分信道 頻分復(fù)用 時(shí)分復(fù)用 波分復(fù)用 碼分復(fù)用 動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入） 隨機(jī)(su j)接入 受控接入 ，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。 第5頁/共136頁第五頁，共137頁。4.2 傳統(tǒng)(chuntng)以太網(wǎng)4.2.1 以太網(wǎng)的工作原理 1. 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界(shji)上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。 DIX Ethernet V2 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)簡稱為“

4、以太網(wǎng)”。 嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) 第6頁/共136頁第六頁，共137頁。數(shù)據(jù)(shj)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 (Logical Link Control)子層 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容(nirng)都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來說都是透明的 第7頁/共136頁第七頁，共137頁。局域網(wǎng)

5、對(duì) LLC 子層是透明(tumng)的 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數(shù)據(jù)(shj)鏈路層站點(diǎn) 2第8頁/共136頁第八頁，共137頁。以后(yhu)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 DIX Ethernet V2 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)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議(xiy)而沒有 LLC 協(xié)議(xiy)。 第9頁/共136頁第九頁，共137頁。2. 網(wǎng)卡的作用(zuyng)

6、 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 (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 網(wǎng)卡的重要功能： 進(jìn)行串行/并行(bngxng)轉(zhuǎn)換。 對(duì)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。 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 第10頁/共136頁第十頁，共137頁。計(jì)算機(jī)通過(tnggu)網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 CPU高速緩存存儲(chǔ)器I/O 總線(zn xin)計(jì)算機(jī)至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(wnglu)接口卡（網(wǎng)卡）串行通信并行通信第11頁/共136頁第十一頁，共137頁。 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單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有(

7、mi yu)有源器件。 3. CSMA/CD 協(xié)議(xiy) B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線(zn xin)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)第12頁/共136頁第十二頁，共137頁。以太網(wǎng)的廣播(gungb)方式發(fā)送 總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，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）都檢測到不是(b shi)發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。 具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。 第13

8、頁/共136頁第十三頁，共137頁。為了通信的簡便(jinbin)以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)(shj)。 以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)(shj)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。 第14頁/共136頁第十四頁，共137頁。以太網(wǎng)提供(tgng)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。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。 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

9、(dn zu)一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 第15頁/共136頁第十五頁，共137頁。載波(zib)監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測CSMA/CD CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多點(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。 “載波(zib)監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)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。 總線上并沒有什么“載波(zib)”。因此， “載波(zib)監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 第16頁/

10、共136頁第十六頁，共137頁。碰撞檢測 “碰撞檢測”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號(hào)電壓大小。 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)站檢測到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(chogu)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”也稱為“沖突檢測”。第17頁/共136頁第十七頁，共137頁。檢測(jin c)到碰撞后 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，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。 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)

11、資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間(shjin)后再次發(fā)送。第18頁/共136頁第十八頁，共137頁。電磁波在總線上的有限傳播(chunb)速率的影響 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。 A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到 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( jin c)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)幀都變得無用。 第19頁/共136頁第十九頁，共137頁。1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t =

12、 t = 0單程(dnchng)端到端傳播時(shí)延記為 第20頁/共136頁第二十頁，共137頁。1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道(xn do)空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生(fshng)碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測(jin c)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為 第21頁/共136頁第二十一頁，共137頁。重要(zhngyo)特性 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信(tng xn

13、)而只能進(jìn)行雙向交替通信(tng xn)（半雙工通信(tng xn)）。 每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信(tng xn)量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 第22頁/共136頁第二十二頁，共137頁。4. 爭用期 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)過時(shí)間 2 （兩倍的端到端往返時(shí)延）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(chn wi)爭用期，或碰撞窗口。 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。 第23頁/共136頁第二十三頁，共137頁。二進(jìn)制指數(shù)類型退避(tu

14、b)算法 (truncated binary exponential type) 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(shjin)才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 確定基本退避時(shí)間(shjin)，一般是取為爭用期 2。 定義重傳次數(shù) k ，k 10，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(shjin)。 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。 第24頁/共136頁第二十四頁，共137頁。爭用期的長度(chngd) 以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭用期的長度(chngd)。 對(duì)

15、于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前 64 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)生沖突。 第25頁/共136頁第二十五頁，共137頁。最短有效(yuxio)幀長 如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去(ch q)的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 第26頁/共136頁第二十六頁，共137頁。強(qiáng)化(qinghu)碰撞 當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)(fxin)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停

16、止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)( jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 第27頁/共136頁第二十七頁，共137頁。數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJ人為(rnwi)干擾信號(hào) ABTBt 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)B 也能夠(nnggu)檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號(hào)。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。第28頁/共136頁第二十八頁，共137頁。4.2.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接(linji)方法 傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用(shyng)的傳輸媒體有四種： 銅纜（粗纜或細(xì)纜） 銅線（雙絞線） 光纜

17、這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC第29頁/共136頁第二十九頁，共137頁。銅纜或銅線(tn xin)連接到以太網(wǎng)的示意圖 主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線集線器BNC T 型接頭(ji tu)收發(fā)器電纜(dinln)網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC 連接器插口RJ-45插頭第30頁/共136頁第三十頁，共137頁。以太網(wǎng)的最大作用(zuyng)距離 250 m750 m500 m500 m500 m50 m50 m50 m網(wǎng)段 1轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)段 2

18、網(wǎng)段 3轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器第31頁/共136頁第三十一頁，共137頁。細(xì)纜(x ln)以太網(wǎng) 10BASE2 用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜(特性阻抗仍為 50 W)，可代替粗同軸電纜。 將媒體連接(linji)單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) BNC T 型接頭連接(linji)到網(wǎng)卡上的 BNC 連接(linji)器的插口。 第32頁/共136頁第三十二頁，共137頁。網(wǎng)卡的功能(gngnng) 數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部(wi b)，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?w

19、i b)，然后送交上一層。 鏈路管理 主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。 編碼與譯碼 即曼徹斯特編碼與譯碼。 第33頁/共136頁第三十三頁，共137頁。星形網(wǎng) 10BASE-T 不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。 在星形網(wǎng)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)。 集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣(zhyng)的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 第34頁/共136頁第三十四頁，共137頁。以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治(tngzh)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 100 m。 這種 10 Mb/s 速

20、率的無屏蔽(pngb)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)。 第35頁/共136頁第三十五頁，共137頁。集線器的一些(yxi)特點(diǎn) 集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，因此(ync)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。 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 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 第36頁/共136頁第三十六頁，共137頁。具有(jyu)三個(gè)端口的集線器

21、 集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線第37頁/共136頁第三十七頁，共137頁。4.2.3 以太網(wǎng)的信道(xn do)利用率 我們(w men)假定：總線上共有 N 個(gè)站，每個(gè)站發(fā)送幀的概率都是 p。爭用期長度為 2，即端到端傳播時(shí)延的兩倍。檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信號(hào)。幀長為 L (bit)，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 C (b/s)，因而幀的發(fā)送時(shí)間為 L/C = T0 (s)。 第38頁/共136頁第三十八頁，共137頁。以太網(wǎng)的信道(xn do)利用率 一個(gè)幀從開始發(fā)送，經(jīng)碰撞后再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑(kngxin)(即再經(jīng)過時(shí)間 使得信道上無信號(hào)在傳播)時(shí)為止，共需平均時(shí)間為

22、 Tav。 發(fā) 送 成 功 爭用期 爭用期 爭用期 222T0t占用(zhn yn)期 爭用期的平均個(gè)數(shù) NR 發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間 Tav第39頁/共136頁第三十九頁，共137頁。以太網(wǎng)的信道(xn do)利用率（續(xù)） 令 A 為某個(gè)站發(fā)送成功的概率，則 A = P某個(gè)站發(fā)送成功 = Np(1 p)N 1 (4-1)顯然，某個(gè)站發(fā)送失敗的概率為 1 A。因此(ync)， P爭用期為 j 個(gè) = P發(fā)送 j 次失敗但下一次成功 = (1 A)jA (4-2)爭用期的平均個(gè)數(shù)等于幀重發(fā)的次數(shù) NR：NjAAAARjj()() /110(4-3)第40頁/共136頁第四十頁，共137頁。以太網(wǎng)

23、的信道(xn do)利用率（續(xù)） 求出以太網(wǎng)的信道利用率（它又稱為歸一化吞吐量）為：這里參數(shù) a 是總線的單程(dnchng)傳播時(shí)延與幀的發(fā)送時(shí)延之比。 (4-4)(4-5)第41頁/共136頁第四十一頁，共137頁。最大信道(xn do)利用率若設(shè)法使 A 為最大，則可獲得最大的信道(xn do)利用率。 將(4-4)式對(duì) p 求極大值，得出當(dāng) p = 1/N 時(shí)可使 A等于其極大值 Amax： 當(dāng) N 時(shí)，Amax = 1/e 0.368。 (4-6)第42頁/共136頁第四十二頁，共137頁。 將(4-6)式中的 Amax 值代入(4-4)式，即得出(d ch)信道利用率的最大值 Sm

24、ax。 取 A = Amax = e1 0.368 時(shí)，(4-4)式可簡化為： 若 a0，則信道利用率的最大值可達(dá)到 100%。 信道(xn do)利用率的最大值 Smax N (4-7)aS44. 411max第43頁/共136頁第四十三頁，共137頁。a 1 時(shí)的信道利用(lyng)情況（a = 4） ABABt = T0ABABt = 3T0t = 4T0t = 2T0ABt = 5T0參數(shù) a = 4 使得(sh de)信道利用率很低。 第44頁/共136頁第四十四頁，共137頁。 考慮到 T0 是幀長 L 與數(shù)據(jù)的發(fā)送速率 C之比，于是參數(shù) a 可寫為： (4-9)式的分子正是(zh

25、n sh)時(shí)延帶寬積，或以比特為單位的信道長度，而分母是以比特為單位的幀長。 參數(shù) a 可以很容易地和時(shí)延帶寬(di kun)積聯(lián)系起來 (4-9)第45頁/共136頁第四十五頁，共137頁。a = 0.01 時(shí)的信道利用(lyng)情況參數(shù)(cnsh) a = 0.01 使得信道利用率很高。 ABABt = t = 0.5ABt = 100ABt = 100.5第46頁/共136頁第四十六頁，共137頁。4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層4.3.1 MAC 層的硬件(yn jin)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)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字

26、”或標(biāo)識(shí)符。 但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種 48 bit 的“名字”稱為“地址”，所以(suy)本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。第47頁/共136頁第四十七頁，共137頁。第 1最高位最先發(fā)送(f sn)最低位最高位最低位最后(zuhu)發(fā)送00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001最低位最先發(fā)送(f sn)最高位最低位最高位最后發(fā)送機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI擴(kuò)展標(biāo)志符高位在前低位在前十六進(jìn)制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80二進(jìn)制表示的 EUI-48 地址：第 1 字節(jié)第 6 字節(jié)I/G

27、 比特I/G 比特字節(jié)順序第 2第 3第 4第 5第 6第 1字節(jié)順序第 2第 3第 4第 5第 610101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000802.5802.6802.3802.4第48頁/共136頁第四十八頁，共137頁。網(wǎng)卡上的硬件(yn jin)地址 路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個(gè)硬件(yn jin)地址。 第49頁/共136

28、頁第四十九頁，共137頁。網(wǎng)卡檢查(jinch) MAC 地址 網(wǎng)卡從網(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。 “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： 單播(unicast)幀（一對(duì)(y du)一） 廣播(broadcast)幀（一對(duì)(y du)全體） 多播(multicast)幀（一對(duì)(y du)多）第50頁/共136頁第五十頁，共137頁。4.3.2 兩種不同(b tn)的 MAC 幀格式 常用的以太網(wǎng)MAC幀格式(g shi)有兩種標(biāo)準(zhǔn) ： DIX Ethernet V

29、2 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(g shi)。第51頁/共136頁第五十一頁，共137頁。MAC 幀字節(jié)(z ji)6624IP 層物理層目的(md)地址源地址長度(chngd)/類型FCSMAC 層10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入數(shù) 據(jù)MAC 子層IP 層LLC 子層802.2LLC 幀當(dāng)長度/類型字段表示長度時(shí) 802.3MAC 幀以太網(wǎng) V2 MAC 幀這種 802.3 + 802.2 幀已經(jīng)較少使用目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1

30、50043 1497111DSAPSSAP111 控制 數(shù) 據(jù)字節(jié)DSAP SSAP控制IP 數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)第52頁/共136頁第五十二頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)目的(md)地址字段 6 字節(jié)第53頁/共136頁第五十三頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)源地址字段 6 字節(jié)(z

31、ji)第54頁/共136頁第五十四頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)類型(lixng)字段 2 字節(jié)類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議(xiy)，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(xiy)。 第55頁/共136頁第五十五頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)數(shù)據(jù)字段 46

32、 1500 字節(jié)(z ji)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)據(jù)字段最小長度 64 字節(jié)(z ji) 18 字節(jié)(z ji)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長度 第56頁/共136頁第五十六頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)FCS 字段 4 字節(jié)(z ji)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時(shí)，MAC 子層可使未檢測(jin c)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

33、太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 第57頁/共136頁第五十七頁，共137頁。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) V2 的 MAC 幀格式(g shi)10101010101010 10101010101010101011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，用來迅速實(shí)現(xiàn)(shxin) 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(tngb)，在傳輸媒體上實(shí)際傳

34、送的要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié)第58頁/共136頁第五十八頁，共137頁。 數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致； 幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)； 用收到的幀檢驗(yàn)(jinyn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)； 數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 字節(jié)之間。 有效的 MAC 幀長度為 64 1518 字節(jié)之間。 對(duì)于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 無效(wxio)的 MAC 幀 第59頁/共136頁第五十九頁，共137頁。 幀間最小間隔為 9.6 s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時(shí)間。 一個(gè)站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。 這樣做是為了

35、(wi le)使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 幀間最小間隔(jin g) 第60頁/共136頁第六十頁，共137頁。 用多個(gè)(du )集線器可連成更大的局域網(wǎng) 4.4 擴(kuò)展(kuzhn)的局域網(wǎng)4.4.1 在物理層擴(kuò)展(kuzhn)局域網(wǎng) 集線器集線器一系二系集線器三系三個(gè)獨(dú)立(dl)的碰撞域第61頁/共136頁第六十一頁，共137頁。 用多個(gè)(du )集線器可連成更大的局域網(wǎng) 4.4 擴(kuò)展(kuzhn)的局域網(wǎng)4.4.1 在物理層擴(kuò)展(kuzhn)局域網(wǎng) 一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器第62頁/共136頁第六十二頁，共137頁。 優(yōu)點(diǎn) 使原來

36、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(tng xn)。 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。 用集線器擴(kuò)展(kuzhn)局域網(wǎng) 第63頁/共136頁第六十三頁，共137頁。 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)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)(y )幀時(shí)，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 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)(y )端口 4.4.2 在數(shù)據(jù)(shj)鏈路層擴(kuò)展

37、局域網(wǎng) 第64頁/共136頁第六十四頁，共137頁。1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表端口管理(gunl) 軟件網(wǎng)橋協(xié)議(xiy) 實(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址(dzh)端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋第65頁/共136頁第六十五頁，共137頁。 過濾通信量。 擴(kuò)大了物理(wl)范圍。 提高了可靠性。 可互連不同物理(wl)層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 使用(shyng)網(wǎng)橋帶來的好處 第66頁/共136頁第六十六頁，共137頁。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)

38、時(shí)延更大。 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多(u du)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(shyng)網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn) 第67頁/共136頁第六十七頁，共137頁。用戶(yngh)層IPMAC站 1用戶(yngh)層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)橋 2AB用戶(yngh)數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T 物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 第68頁/共136頁第六十八頁，共137頁。 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀

39、之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 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)橋卻沒有(mi yu)網(wǎng)卡。 由于網(wǎng)橋沒有(mi yu)網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。 網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同(b tn) 第69頁/共136頁第六十九頁，共137頁。 目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明(tumng)網(wǎng)橋(transparent bridge)。 “透明(tumng)”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 透明(tumng)網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。 2. 透明

40、(tumng)網(wǎng)橋第70頁/共136頁第七十頁，共137頁。(1) 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 (2) 如有，則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(3) 如到這個(gè) MAC 地址去的端口 d = x，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4) 轉(zhuǎn)到(6)。(5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。(6) 如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站 MAC 地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號(hào)，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)

41、行(7)。(7) 更新計(jì)時(shí)器。(8) 等待(dngdi)新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照(nzho)以下算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 第71頁/共136頁第七十一頁，共137頁。站地址：登記(dngj)收到的幀的源 MAC 地址。端口：登記(dngj)收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號(hào)。時(shí)間：登記(dngj)收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù)源 MAC 地址寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址當(dāng)作目的地址。如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠從端口 x 收到從源地址 A 發(fā)來的幀，那么以后就可以從端口 x 將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址 A。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下(yxi)三個(gè)信息 第72頁/共13

42、6頁第七十二頁，共137頁。這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)(wnglu)中不斷地兜圈子。 透明網(wǎng)橋使用了支撐(zh chng)樹算法 局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AFF2F1不停地兜圈子A 發(fā)出(fch)的幀網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了第73頁/共136頁第七十三頁，共137頁。每隔幾秒鐘每一個(gè)網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識(shí)號(hào)(由生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定(sh dn)的一個(gè)惟一的序號(hào))和它所知道的其他所有在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。 支撐樹算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹的根(例如，選擇一個(gè)最小序號(hào)的網(wǎng)橋)，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí)，支撐樹的算法很花

43、費(fèi)時(shí)間。這時(shí)可將大的互連網(wǎng)劃分為多個(gè)較小的互連網(wǎng)，然后得出多個(gè)支撐樹。 支撐(zh chng)樹的得出第74頁/共136頁第七十四頁，共137頁。透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。源路由(source route)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。源站以廣播方式(fngsh)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。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擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 3. 源路由網(wǎng)橋第75頁/共136頁第七十五頁，共137頁。199

44、0 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為(chn wi)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)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4. 多端口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī) 第76頁/共136頁第七十六頁，共137頁。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(ybn)都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，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)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 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

45、率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)(tdin)第77頁/共136頁第七十七頁，共137頁。對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有(n yu) N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/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)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占(dzhn)傳輸媒體的帶寬 第78頁/共136頁第七十八頁，共137頁。用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展(kuzhn)局域網(wǎng) 集線器集線器集線器一系三系二系1

46、0BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件(din z yu jin) 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器第79頁/共136頁第七十九頁，共137頁。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(wi zhi)無關(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)。 4.5 虛擬(xn)局域網(wǎng)4.5.1 虛擬(xn)局域網(wǎng)的概念第80頁/共136頁第八十頁，共137頁。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)

47、VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬(xn)局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 第81頁/共136頁第八十一頁，共137頁。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(xn)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(gungb)的信息。第82頁/共136頁第八十二頁，共137頁。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLA

48、N1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬(xn)局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1都不會(huì)(b hu)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 第83頁/共136頁第八十三頁，共137頁。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(xn)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(xnx)的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過多的廣播信息(xnx)(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 第84頁

49、/共136頁第八十四頁，共137頁。虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式(g shi)中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為 VLAN 標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。 4.5.2 虛擬(xn)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度/類型數(shù) 據(jù)FCS長度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 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第85頁/共136頁第八十五頁，共137頁。4.6 高速(o s)以太網(wǎng)

50、4.6.1 100BASE-T 以太網(wǎng) 速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。 在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 協(xié)議(xiy)。100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。 第86頁/共136頁第八十六頁，共137頁。100BASE-T 以太網(wǎng)的特點(diǎn)(tdin) 可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用(shyng) CSMA/CD 協(xié)議。 MAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。 保持最短幀長不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長度減小到 100 m。 幀間時(shí)間間

51、隔從原來的 9.6 s 改為現(xiàn)在的 0.96 s。 第87頁/共136頁第八十七頁，共137頁。三種(sn zhn)不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) 100BASE-TX 使用(shyng) 2 對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 100BASE-FX 使用(shyng) 2 對(duì)光纖。 100BASE-T4 使用(shyng) 4 對(duì) UTP 3 類線或 5 類線。 第88頁/共136頁第八十八頁，共137頁。4.6.2 吉比特(b t)以太網(wǎng)允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作(gngzu)。使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要

52、使用 CSMA/CD 協(xié)議）。與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。第89頁/共136頁第八十九頁，共137頁。吉比特(b t)以太網(wǎng)的物理層 1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：1000BASE-SX SX表示短波長(bchng)1000BASE-LX LX表示長波長(bchng)1000BASE-CX CX表示銅線1000BASE-T 使用 4對(duì) 5 類線 UTP 第90頁/共136頁第九十頁，共137頁。載波(zib)延伸(carrier extension) 吉比特以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí)，就必須進(jìn)行碰撞檢測。 由于數(shù)據(jù)率提高了，因此只有減小最大電纜長度

53、或增大幀的最小長度，才能使參數(shù) a 保持為較小的數(shù)值。吉比特以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長度為 100 m，但采用了“載波延伸(ynshn)”的辦法，使最短幀長仍為 64 字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時(shí)將爭用時(shí)間增大為 512 字節(jié)。 第91頁/共136頁第九十一頁，共137頁。在短 MAC 幀后面(hu mian)加上載波延伸 凡發(fā)送的 MAC 幀長不足 512 字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面(hu mian)，使MAC 幀的發(fā)送長度增大到 512 字節(jié)，但這對(duì)有效載荷并無影響。接收端在收到以太網(wǎng)的 MAC 幀后，要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。 目地地址(dzh)源地址數(shù)

54、據(jù)長度數(shù) 據(jù)FCSMAC 幀的最小值 = 64 字節(jié)載波延伸前同步碼加上載波延伸使 MAC 幀長度 = 爭用期長度512 字節(jié)在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L第92頁/共136頁第九十二頁，共137頁。分組突發(fā)(t f) 當(dāng)很多短幀要發(fā)送(f sn)時(shí)，第一個(gè)短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進(jìn)行填充。 隨后的一些短幀則可一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送(f sn)，只需留有必要的幀間最小間隔即可。這樣就形成可一串分組的突發(fā)，直到達(dá)到 1500 字節(jié)或稍多一些為止。 發(fā)送(f sn)的數(shù)據(jù) 分組#1 RRRRRRRR 分組#2 RRRR 分組#3 RRR 分組#4爭用期 512 字節(jié)將突發(fā)計(jì)時(shí)器設(shè)定為 1500 字節(jié)

55、載波延伸載波監(jiān)聽 第93頁/共136頁第九十三頁，共137頁。全雙工方式 當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時(shí)（即通信雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)），不使用(shyng)載波延伸和分組突發(fā)。第94頁/共136頁第九十四頁，共137頁。吉比特(b t)以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路吉比特(b t)交換集線器百兆比特(b t)或吉比特(b t)集線器100 Mb/s 鏈路中央服務(wù)器第95頁/共136頁第九十五頁，共137頁。4.6.3 10 吉比特(b t)以太網(wǎng) 10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。 10 吉比特以太網(wǎng)還保留了 80

56、2.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，便于升級(jí)。 10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。 10 吉比特以太網(wǎng)只工作(gngzu)在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 第96頁/共136頁第九十六頁，共137頁。 吉比特(b t)以太網(wǎng)的物理層 局域網(wǎng)物理層 LAN PHY。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是 10.000 Gb/s。 可選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“Gb/s”的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相連接。 為了使 10 吉比特(b t)以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC-192/ST

57、M-64 幀的有效載荷中，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為 9.95328 Gb/s。 第97頁/共136頁第九十七頁，共137頁。端到端的(dund)以太網(wǎng)傳輸 10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)(y jing)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴(kuò)大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。 這種工作方式的好處是： 成熟的技術(shù) 互操作性很好 在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便宜。 統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。 第98頁/共136頁第九十八頁，共137頁。以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到10 Gb/s 的演進(jìn)(ynjn) 以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進(jìn)(ynjn)

58、證明了以太網(wǎng)是： 可擴(kuò)展的（從 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。 靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。 易于安裝。 穩(wěn)健性好。 第99頁/共136頁第九十九頁，共137頁。4.7 其他種類(zhngli)的高速局域網(wǎng) 4.7.1 100VG-AnyLAN 局域網(wǎng) 使用集線器的 100 Mb/s 高速局域網(wǎng) 4.7.2 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 使用光纖作為(zuwi)傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng) 4.7.3 高性能并行接口 HIPPI (HIgh-Performance Parallel Interface)

59、主要用于超級(jí)計(jì)算機(jī)與一些外圍設(shè)備（如海量存儲(chǔ)器、圖形工作站等）的高速接口 4.7.4 光纖通道(Fibre Channel) 第100頁/共136頁第一百頁，共137頁。4.8 無線局域網(wǎng)4.8.1 無線局域網(wǎng)的組成(z chn) 有固定(gdng)基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本(jbn)服務(wù)集 BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集 BSSAB漫游接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)第101頁/共136頁第一百零一頁，共137頁。 有固定(gdng)基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展(kuzhn)的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配(

60、fnpi)系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集 BSS 包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動(dòng)站，所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信，但在和本 BSS 以外的站通信時(shí)都要通過本 BSS 的基站。 第102頁/共136頁第一百零二頁，共137頁。 有固定(gdng)基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展(kuzhn)的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配(fnpi)系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)基本服務(wù)集中的基站叫做接入點(diǎn) AP (Access Point)其作用和網(wǎng)橋相似。第103頁/共136頁第一百零三頁，共137頁。擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服