計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)5-局域網(wǎng)

1、1計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)2主要內(nèi)容3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述3.2 IEEE 802.3局域網(wǎng)局域網(wǎng)3.3 交換式以太網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)交換式以太網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)3.4 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)3.5 環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.6 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)33.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述l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，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。且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。 l與廣域網(wǎng)相比局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：與廣域網(wǎng)相比局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：l具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，低的時(shí)延和較小的誤碼率具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，低的時(shí)延和較小的誤碼率l采用

2、共享廣播信道采用共享廣播信道l低層協(xié)議較簡單低層協(xié)議較簡單l不單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層不單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層l有多種媒體訪問控制技術(shù)有多種媒體訪問控制技術(shù)43.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述 與工作在多用戶系統(tǒng)下的小型計(jì)算機(jī)相比，局與工作在多用戶系統(tǒng)下的小型計(jì)算機(jī)相比，局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：l能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)據(jù)。從一個(gè)站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。據(jù)。從一個(gè)站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。l便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈便于系統(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。活調(diào)整和改變。l提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存

3、性。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。5局域網(wǎng)的拓?fù)渚钟蚓W(wǎng)的拓?fù)?匹配電阻匹配電阻集線器集線器干線耦合器干線耦合器總線網(wǎng)總線網(wǎng)星形網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng)樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)6總線型局域網(wǎng)可使用兩種協(xié)議總線型局域網(wǎng)可使用兩種協(xié)議l傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用的傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用的CSMA/CD星狀網(wǎng)星狀網(wǎng)l令牌傳遞總線網(wǎng)，即物理上是總線網(wǎng)邏輯上是令牌傳遞總線網(wǎng)，即物理上是總線網(wǎng)邏輯上是令牌網(wǎng)令牌網(wǎng) 局域網(wǎng)最常用的傳輸媒介是局域網(wǎng)最常用的傳輸媒介是雙絞線雙絞線7 以太網(wǎng)采用的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)采用的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) lDIX Ethernet V2 是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。（以太網(wǎng)）的規(guī)約。

4、lIEEE 的的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。lDIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡局域網(wǎng)簡稱為稱為“以太網(wǎng)以太網(wǎng)”。l嚴(yán)格說來，嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) 8局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) l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)，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：員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：l邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制 L

5、LC (Logical Link Control)子層子層l媒體接入媒體接入/訪問控制訪問控制 MAC (Medium Access Control)子層。子層。l與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而子層，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)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子層來說都是透明的 9以后一般不考慮以后一般不考慮 LLC 子層子層 l由于由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局標(biāo)

6、準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會(huì)制定的邏輯鏈路委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層控制子層 LLC（即（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。不大了。l很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議協(xié)議而沒有而沒有 LLC 協(xié)議。協(xié)議。 10網(wǎng)卡的作用網(wǎng)卡的作用 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)接口或網(wǎng)絡(luò)接口卡卡 NIC (Network Interface Card)NIC (Network Interface Card)，或，或“網(wǎng)卡網(wǎng)卡”。 l網(wǎng)卡的重要功能：網(wǎng)卡的重

7、要功能：l進(jìn)行串行進(jìn)行串行/ /并行轉(zhuǎn)換。并行轉(zhuǎn)換。l對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。l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)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。l實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 11計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 CPU高高速速緩緩存存存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器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12l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。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€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

8、有源器件。上沒有有源器件。 3.2 IEEE 802.3局域網(wǎng)局域網(wǎng)B向向 D發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻匹配電阻不接受不接受不接受不接受不接受不接受接受接受B只有只有 D 接受接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)133.2 IEEE 802.3局域網(wǎng)局域網(wǎng) l總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測到總線上的每一個(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)。發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 l由于只有計(jì)算機(jī)由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。才接收

9、這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 l其他所有的計(jì)算機(jī)（其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和和 E）都檢測到不是）都檢測到不是發(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。而不能夠收下來。l具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。 14為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 l采用較為靈活的無連接的工作方式，即不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)。必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 l以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不以太網(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)

10、方發(fā)回確認(rèn)。要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。l這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因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。信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。 15以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù) l以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大盡最大努力的交付。努力的交付。l當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，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。其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。l如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但如果高層發(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)

11、作以太網(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)幀來發(fā)送。一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 16載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測CSMA/CDlCSMA/CD 表示表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。l“多路訪問多路訪問”表示許多計(jì)算機(jī)以多路訪問的方表示許多計(jì)算機(jī)以多路訪問的方式連接在一根總線上。式連接在一根總線上。l“載波監(jiān)聽載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先是指每一個(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)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)

12、，以免發(fā)生據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生沖突。沖突。 l總線上并沒有什么總線上并沒有什么“載波載波”。因此，。因此， “載波載波監(jiān)聽監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他就是用電子技術(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)。計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 17沖突檢測沖突檢測l“沖突檢測沖突檢測”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信就是計(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。道上的信號(hào)電壓大小。l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）。信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。l當(dāng)一個(gè)站檢測到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的當(dāng)一

13、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)生了沖突。發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了沖突。18檢測到?jīng)_突后檢測到?jīng)_突后l在發(fā)生沖突時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重在發(fā)生沖突時(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。的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。l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)了沖突，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)現(xiàn)了沖突，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。網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。19

14、電磁波在總線上的有限傳播速率的影響電磁波在總線上的有限傳播速率的影響 l當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，也可能總線并當(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。非真正是空閑的。 lA 向向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到傳送到 B。lB 若在若在 A 發(fā)送的信息到達(dá)發(fā)送的信息到達(dá) B 之前發(fā)送自己的之前發(fā)送自己的幀幀(因?yàn)檫@時(shí)因?yàn)檫@時(shí) B 的載波監(jiān)聽檢測不到的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送所發(fā)送的信息的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和，則必然要在某個(gè)時(shí)間和 A 發(fā)送的幀發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。發(fā)生碰撞。l碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無用。碰撞的結(jié)果是兩個(gè)

15、幀都變得無用。 1 kmABt碰撞碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰檢測到發(fā)生碰撞撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端單程端到端傳播時(shí)延記為傳播時(shí)延記為 1 kmABt碰撞碰撞t = 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 = / 2發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰檢測到發(fā)生碰撞撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 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)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送停止發(fā)送STOPt = 2 A

16、 檢測到檢測到發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端單程端到端傳播時(shí)延記為傳播時(shí)延記為 22重要特性重要特性l使用使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通協(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）。信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。l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。遭遇碰撞的可能性。 l這種這種發(fā)送的不確定性發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 23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)幀后至多經(jīng)過最先

17、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)間時(shí)間 2 （兩倍的端到端往返時(shí)延）（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。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 稱為稱為爭用期爭用期，或，或碰碰撞窗口。撞窗口。l經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能肯經(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。定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。 24截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)類型退避算法截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type)l發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)

18、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)。（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。l確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭用期確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭用期 2 。l令參數(shù)令參數(shù)k等于重傳次數(shù)，等于重傳次數(shù)，k 10，即，即 k = Min（重傳次數(shù)（重傳次數(shù), 10）l從離散的整數(shù)集合從離散的整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個(gè)中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為數(shù)，記為 r。重傳所需的時(shí)延就是。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本退避時(shí)倍的基本退避時(shí)間。間。l當(dāng)重傳達(dá)當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。報(bào)告。 25爭用期的長度爭用期的長度 l以太

19、網(wǎng)取以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭用期的長度。為爭用期的長度。l對(duì)于對(duì)于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即，即 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 字節(jié)沒有發(fā)生沖字節(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。突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。 26最短有效幀長 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 字節(jié)之字節(jié)之內(nèi)。內(nèi)。 l由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)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)一定小于送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。字節(jié)。 l以太網(wǎng)

20、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 字節(jié)，凡長度字節(jié)，凡長度小于小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無無效幀效幀。 27強(qiáng)化碰撞強(qiáng)化碰撞 l當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)人為干擾信號(hào)(jamming signal)，以便讓所有用，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào)干擾信號(hào) TJ人為干擾信號(hào)人為干擾信號(hào) ABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)

21、A 檢測檢測到?jīng)_突到?jīng)_突開始沖突開始沖突信信道道占占用用時(shí)時(shí)間間A 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接也能夠檢測到?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。發(fā)送干擾信號(hào)的情況。293.2.2 IEEE 802.3局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)的組成 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：l銅纜（粗纜或細(xì)纜）銅纜（粗纜或細(xì)纜）l銅線（雙絞線）銅線（雙絞線）l光纜光纜l這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 10BASE-5

22、粗纜粗纜10BASE-2細(xì)纜細(xì)纜10BASE-T雙絞線雙絞線10BASE-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 MAC30銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖 主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線雙絞線集線器集線器BNC T 型接頭型接頭收發(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MAUMDI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DB-15連接器連接器BNC 連接器連接器插口插口RJ-45插頭插頭31細(xì)纜以太網(wǎng)細(xì)纜以太網(wǎng) 10BASE2 l用更便宜的直徑為用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜的細(xì)同軸電纜(特性阻特性阻

23、抗仍為抗仍為 50 W)，可代替粗同軸電纜。，可代替粗同軸電纜。 l將媒體連接單元將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口和媒體相關(guān)接口 MDI都安都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI:Attachment Unit Interface 連接單元接口電纜。連接單元接口電纜。 l細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) BNC T 型接頭連接到網(wǎng)卡上的型接頭連接到網(wǎng)卡上的 BNC 連接器的插口。連接器的插口。 32網(wǎng)卡的功能網(wǎng)卡的功能 l數(shù)據(jù)的封裝與解封數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以據(jù)加上首部和尾部，成為以

24、太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊浚缓笏徒簧弦粚?。太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層?l鏈路管理鏈路管理 主要是主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。 l編碼與譯碼編碼與譯碼 即曼徹斯特編碼與譯碼。即曼徹斯特編碼與譯碼。 33 10Base-2 局域網(wǎng)局域網(wǎng)l以太網(wǎng)限制細(xì)同軸電纜段的最大長度為以太網(wǎng)限制細(xì)同軸電纜段的最大長度為200m（實(shí)際上為（實(shí)際上為185m）l可采用轉(zhuǎn)發(fā)器（可采用轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）將信號(hào)放大整形）將信號(hào)放大整形l中繼器工作在物理層，作用是消除傳輸引起的中繼器工作在物理層，作用是消除傳輸引起的信號(hào)失真和衰減，使信號(hào)的波形和強(qiáng)度滿足要信號(hào)失真

25、和衰減，使信號(hào)的波形和強(qiáng)度滿足要求求l802.3規(guī)定：最多使用規(guī)定：最多使用4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接5個(gè)細(xì)同軸個(gè)細(xì)同軸電纜段，工作站只允許連接電纜段，工作站只允許連接3個(gè)細(xì)同軸電纜段，個(gè)細(xì)同軸電纜段，其余兩段用作加長距離，最大網(wǎng)絡(luò)長度其余兩段用作加長距離，最大網(wǎng)絡(luò)長度1000m34星形網(wǎng)星形網(wǎng) 10BASE-T l不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)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。雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。l在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做叫做集線器集線器(hub)。 l集線器使

26、用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 35以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位l10BASE-T 的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過離不超過 100 m。l這種這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。既降低了成本，又提高了可靠性。 l10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史雙絞線以太網(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)上

27、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)。中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。 36集線器的一些特點(diǎn)集線器的一些特點(diǎn) l集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，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)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。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。 l使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，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各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏協(xié)議，并共享邏輯上的總線。輯上的總線。 l集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物

28、理層。 37具有三個(gè)端口的集線器具有三個(gè)端口的集線器 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38 3.2.3 MAC子子 層層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 地址地址。 l802 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)是每一個(gè)嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的站的“名字名字”或標(biāo)識(shí)符?；驑?biāo)識(shí)符。 l但大家都早已習(xí)慣了將這種但大家都早已習(xí)慣了將這種 48 bit 的的“名字名字”稱稱為為“地址地址”39兩種不同的 MAC 幀格式 l常用的以太網(wǎng)常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：l

29、DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)lIEEE 的的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)l最常用的最常用的 MAC 幀是幀是以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的格式的格式。40MAC 幀幀字節(jié)字節(jié)6624IP 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FCSMAC 層層10101010101010 10101010101010101011前同步碼前同步碼幀開始幀開始定界符定界符7 字節(jié)字節(jié)1 字節(jié)字節(jié)8 字節(jié)字節(jié)插入插入數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)MAC 子層子層IP 層層LLC 子層子層802.2LLC 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) 802.3MAC 幀幀以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀

30、這種這種 802.3 + 802.2 幀已經(jīng)較少使用幀已經(jīng)較少使用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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 150043 1497111DSAP SSAP111 控制控制 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)字節(jié)字節(jié)DSAPSSAP控制控制IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)41MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 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 字節(jié)字節(jié)42MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以

31、太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 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 字節(jié)字節(jié)43MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 的的 MAC 幀格式幀格式類型字段類型字段 2 字節(jié)字節(jié)類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一

32、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。 44MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 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 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 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 字節(jié)字節(jié) 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 45MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀目的地址目

33、的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 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FCS 字段字段 4 字節(jié)字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1 10 8 時(shí)，時(shí)，MAC 子層可使未檢測到的差錯(cuò)小于子層可使未檢測到的差錯(cuò)小于 1 10 14。 當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時(shí)，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，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)的以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于幀長不小于 64 字節(jié)。字節(jié)。 46MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng)

34、 V2 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)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 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10101010101010 10101010101010101011前同步碼前同步碼幀開始幀開始定界符定界符7 字節(jié)字節(jié)1 字節(jié)字節(jié)8 字節(jié)字節(jié)插插入入在幀的前面插入的在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn)是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。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第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC

35、 幀。幀。 為了達(dá)到比特同步，為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比要比 MAC 幀還多幀還多 8 個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)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-48-00-00-80二進(jìn)制

36、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 10000000802.5802.6802.5802.6802.3802.448網(wǎng)卡檢查 MAC 地址 l網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè)網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就首先用硬件幀就首先用硬件檢查檢查 MAC 幀中的幀中的 MAC 地址地址.l如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行

37、其他的處理。如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。l否則就將此幀丟棄，不再進(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。l“發(fā)往本站的幀發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：包括以下三種幀： l單播單播(unicast)幀（一對(duì)一）幀（一對(duì)一）l廣播廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）幀（一對(duì)全體）l多播多播(multicast)幀（一對(duì)多）幀（一對(duì)多）49l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 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

38、長度不在 46 1500 字節(jié)之間。字節(jié)之間。l有效的有效的 MAC 幀長度為幀長度為 64 1518 字節(jié)之間。字節(jié)之間。對(duì)于檢查出的無效對(duì)于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 無效的無效的 MAC 幀幀 50l幀間最小間隔為幀間最小間隔為 9.6 s，相當(dāng)于，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送的發(fā)送時(shí)間。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 s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。l這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及

39、清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 幀間最小間隔幀間最小間隔 51l1990 年問世的年問世的交換式集線器交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能?？擅黠@地提高局域網(wǎng)的性能。l交換式集線器常稱為交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。l以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太以太網(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)網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋多端口的網(wǎng)橋，可見交，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。換

40、機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。3.3.1 交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)52l以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在且一般都工作在全雙工方式全雙工方式。l交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互交換機(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)。撞地傳輸數(shù)據(jù)。 l以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，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。其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)53l對(duì)于普通對(duì)于普通 10 Mb/s 的共

41、享式以太網(wǎng)，若共有的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的的 N 分之一。分之一。l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)的帶寬還是帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是，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，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)于擁有因此對(duì)于擁有 N 對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛閷?duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N 10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬

42、獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 54以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式1.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛最為廣泛的的方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來，然后進(jìn)行方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來，然后進(jìn)行CRCCRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）檢查，在對(duì)錯(cuò)誤包處理后才?。ㄑh(huán)冗余碼校驗(yàn)）檢查，在對(duì)錯(cuò)誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。正因如此，包。正因如此，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，這存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足是它的不足，但是，但是它可以對(duì)

43、進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。間的協(xié)同工作。552. 直接交換直接交換直接交換方式的以太網(wǎng)交換機(jī)可以理解為在各端口直接交換方式的以太網(wǎng)交換機(jī)可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。它在輸入端口檢間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。它在輸入端口檢測到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地測到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)

44、查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在址，啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實(shí)現(xiàn)交換功能。實(shí)現(xiàn)交換功能。由于不需要存儲(chǔ)，延遲非常小、交換非由于不需要存儲(chǔ)，延遲非常小、交換非?？?，這是它的優(yōu)點(diǎn)常快，這是它的優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是，因?yàn)閿?shù)據(jù)包內(nèi)容并它的缺點(diǎn)是，因?yàn)閿?shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯(cuò)誤檢測能力。由于沒有緩數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯(cuò)誤檢測能力。由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入存，不能將具有不

45、同速率的輸入/ /輸出端口直接接通，輸出端口直接接通，而且容易丟包。而且容易丟包。563. 無碎片交換無碎片交換這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠據(jù)包的長度是否夠6464個(gè)字節(jié)，如果小于個(gè)字節(jié)，如果小于6464字節(jié)，說明是字節(jié)，說明是假包，則丟棄該包；如果大于假包，則丟棄該包；如果大于6464字節(jié)，則發(fā)送該包。這字節(jié)，則發(fā)送該包。這種方式也不提供數(shù)據(jù)校驗(yàn)。種方式也不提供數(shù)據(jù)校驗(yàn)。它的數(shù)據(jù)處理速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)它的數(shù)據(jù)處理速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢發(fā)方式快，但比直通式慢。57 以太網(wǎng)交換機(jī)一般具有多種速率的端口，可以以太網(wǎng)交換機(jī)

46、一般具有多種速率的端口，可以連接計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)段或路由器。連接計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)段或路由器。 以太網(wǎng)交換機(jī)能廣播和組播數(shù)據(jù)，許多交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)能廣播和組播數(shù)據(jù)，許多交換機(jī)組成的以太網(wǎng)，當(dāng)廣播通信較多時(shí)，可能出現(xiàn)廣組成的以太網(wǎng)，當(dāng)廣播通信較多時(shí)，可能出現(xiàn)廣播風(fēng)暴（播風(fēng)暴（broadcast stormbroadcast storm），特別是當(dāng)交換式以），特別是當(dāng)交換式以太網(wǎng)包含不同數(shù)據(jù)率的網(wǎng)段時(shí)，高速段產(chǎn)生的廣太網(wǎng)包含不同數(shù)據(jù)率的網(wǎng)段時(shí)，高速段產(chǎn)生的廣播流量可能導(dǎo)致低速網(wǎng)段嚴(yán)重?fù)砣?，甚至使網(wǎng)絡(luò)播流量可能導(dǎo)致低速網(wǎng)段嚴(yán)重?fù)砣踔潦咕W(wǎng)絡(luò)崩潰。崩潰。58l虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域

47、網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。與物理位置無關(guān)的邏輯組。l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。l每一個(gè)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)這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。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)。 3.3.2 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)

48、以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的構(gòu)成的構(gòu)成 以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的構(gòu)成的構(gòu)成 當(dāng)當(dāng) B1 向向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站工作站 B2 和和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。將會(huì)收到廣播的信息。以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)VLAN3C3

49、B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的構(gòu)成的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和和 C1都不會(huì)收到都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的構(gòu)成的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站

50、數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)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)因傳播過多的廣播信息不會(huì)因傳播過多的廣播信息( (即即“廣播風(fēng)暴廣播風(fēng)暴”) )而引起性能惡而引起性能惡化。化。 633.4 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)3.4.1 100BASE-T 以太網(wǎng)以太網(wǎng)l速率達(dá)到或超過速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為的以太網(wǎng)稱為快速快速以太網(wǎng)以太網(wǎng)。l在雙絞線上傳送在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用撲以太網(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 的的CSMA/CD 協(xié)協(xié)議。議。100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)(Fast Et

51、hernet)。 64100BASE-T 以太網(wǎng)的特點(diǎn)以太網(wǎng)的特點(diǎn)l可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生,不使用不使用 CSMA/CD 協(xié)議。協(xié)議。lMAC 幀格式仍然是幀格式仍然是 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)段的最大電纜長保持最短幀長不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長度減小到度減小到 100 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 s 改為現(xiàn)在的改為現(xiàn)在的 0.96 s。 65三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) l100BASE-TXl使用使用 2 對(duì)對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線類線或屏蔽雙絞線 STP

52、，工作于，工作于全雙工方式下。全雙工方式下。 l100BASE-FX l使用使用 2 對(duì)光纖，對(duì)光纖，100Base-X l100BASE-T4l使用使用 4 對(duì)對(duì) UTP 3 類線或類線或 5 類線，其中類線，其中3對(duì)線同時(shí)傳對(duì)線同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，每對(duì)線以送數(shù)據(jù)，每對(duì)線以100/3 Mbps的速率傳送數(shù)據(jù)，用的速率傳送數(shù)據(jù)，用1對(duì)線作沖突檢測的接收信道。對(duì)線作沖突檢測的接收信道。663.4.2 千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)l允許在允許在 1000 Mbps 全雙工和半雙工兩種方式工作全雙工和半雙工兩種方式工作l使用使用 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

53、CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方協(xié)議（全雙工方式不需要使用式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）協(xié)議）l與與 10BASE-T 和和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。技術(shù)向后兼容。67千兆以太網(wǎng)的物理層千兆以太網(wǎng)的物理層 1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：基于光纖通道的物理層：l1000BASE-SX SX表示短波長表示短波長l1000BASE-LX LX表示長波長表示長波長l1000BASE-CX CX表示銅線表示銅線1000BASE-T l使用使用 4對(duì)對(duì) 5 類線類線 UTP 68載波延伸載波延伸(carrier extension) l千兆以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí)，就必須進(jìn)行

54、千兆以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí)，就必須進(jìn)行碰撞檢測。碰撞檢測。 l由于數(shù)據(jù)率提高了，因此只有減小最大電纜長度由于數(shù)據(jù)率提高了，因此只有減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，才能使參數(shù)或增大幀的最小長度，才能使參數(shù) a 保持為較小保持為較小的數(shù)值。的數(shù)值。l千兆以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長度為千兆以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長度為 100 m，但采用了，但采用了“載波延伸載波延伸”的辦法，使最短幀長的辦法，使最短幀長仍為仍為 64 字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時(shí)將字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時(shí)將爭用時(shí)間增大為爭用時(shí)間增大為 512 字節(jié)。字節(jié)。 69在短在短 MAC 幀后面加上載波延伸幀后面

55、加上載波延伸 l凡發(fā)送的凡發(fā)送的 MAC 幀長不足幀長不足 512 字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使字符填充在幀的后面，使MAC 幀的發(fā)送長度增大到幀的發(fā)送長度增大到 512 字節(jié)，但這對(duì)有效載荷并無影響。字節(jié)，但這對(duì)有效載荷并無影響。l接收端在收到以太網(wǎng)的接收端在收到以太網(wǎng)的 MAC 幀后，要將所填充的特幀后，要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。殊字符刪除后才向高層交付。 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

56、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L70全雙工方式全雙工方式 l當(dāng)千兆以太網(wǎng)工作在全雙工方式時(shí)（即通信當(dāng)千兆以太網(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)），不使用雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)），不使用載波延伸和分組突發(fā)。載波延伸和分組突發(fā)。713.4.3 萬兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)l萬兆以太網(wǎng)與萬兆以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。以太網(wǎng)的幀格式完全相同。l保留了保留了 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，便于升級(jí)。幀長，便于升級(jí)。l不再使用

57、銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。l萬兆以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有萬兆以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。協(xié)議。 72萬兆以太網(wǎng)的物理層萬兆以太網(wǎng)的物理層 l局域網(wǎng)物理層局域網(wǎng)物理層 LAN PHY的數(shù)據(jù)率是的數(shù)據(jù)率是 10.000 Gb/s。l可選的廣域網(wǎng)物理層可選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。廣域網(wǎng)物。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“Gb/s”的的 SONET/SDH（即（即OC-192/STM-64）相連接。）相連接。l為了使為了使

58、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-192/STM-64 幀的有效載荷中，就要使用可選的幀的有效載荷中，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為 9.95328 Gb/s。 73端到端的以太網(wǎng)傳輸端到端的以太網(wǎng)傳輸 l10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴(kuò)大到城已經(jīng)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)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。傳輸。l這種工作方式的好處是：這種工作方式的好處是： l成熟的技術(shù)成熟的技術(shù)l網(wǎng)絡(luò)的互操作性很

59、好網(wǎng)絡(luò)的互操作性很好l降低投資費(fèi)用，在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便降低投資費(fèi)用，在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便宜。宜。l統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。 74以太網(wǎng)從以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到到10 Gb/s 的演進(jìn)的演進(jìn) 以太網(wǎng)從以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到到 10 Gb/s 的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)：的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)：l可擴(kuò)展的（從可擴(kuò)展的（從 10 Mb/s 到到 10 Gb/s）。）。l靈活的（多種傳輸媒體、全靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享半雙工、共享/交換）。交換）。l易于安裝。易于安裝。l穩(wěn)健性好。穩(wěn)健性好。 753.5環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 3.5

60、.1 令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)，簡稱令牌環(huán)，其標(biāo)準(zhǔn)是令牌環(huán)網(wǎng)，簡稱令牌環(huán)，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.5令牌環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸方式令牌環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸方式使用基于令牌（使用基于令牌（token）的分散）的分散控制方式的受控接入技術(shù)，只有控制方式的受控接入技術(shù)，只有獲得令牌的站點(diǎn)才有權(quán)在環(huán)路上獲得令牌的站點(diǎn)才有權(quán)在環(huán)路上發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了信道訪問發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了信道訪問的沖突。的沖突。權(quán)標(biāo)環(huán) 令牌環(huán)的結(jié)構(gòu)令牌環(huán)的結(jié)構(gòu)76干線耦合器的工作方式干線耦合器的工作方式l發(fā)送方式：發(fā)送方式：數(shù)據(jù)以幀為單位由環(huán)接口的輸入端發(fā)送數(shù)據(jù)以幀為單位由環(huán)接口的輸入端發(fā)送到相鄰的下一個(gè)環(huán)接口的輸入端。到相鄰的下一個(gè)