【正文】 a = 4） A B A B t = T0 A B A B t = 3T0 t = 4T0 t = 2T0 A B t = 5T0? 參數(shù) a = 4 使得信道利用率很低。 ? 幀長(zhǎng)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)。 ? 這種 10 Mb/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。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層? 強(qiáng)化碰撞 ? 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 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。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本退避時(shí)間。 ? 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。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。 ? “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。 為了通信的簡(jiǎn)便 以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 ? 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)。 ? 在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)。仁 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 第 4 章 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)概述 * 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的工作原理 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 以太網(wǎng)的信道利用率 * 以太網(wǎng)的 MAC 層 MAC 層的硬件地址 兩種不同的 MAC 幀格式 第 4 章 局域網(wǎng)（續(xù)） * 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)的概念 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 第 4 章 局域網(wǎng)（續(xù)） * 高速以太網(wǎng) 100BASET 以太網(wǎng) 吉比特以太網(wǎng) 10 吉比特以太網(wǎng) 其他種類的高速局域網(wǎng) 100VGAnyLAN 局域網(wǎng) 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI 高性能并行接口 HIPPI 光纖通道 無(wú)線局域網(wǎng) * 無(wú)線局域網(wǎng)的組成 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 局域網(wǎng)概述 ? 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。 ? DIX Ether V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。 ? 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 ? 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)。 ? “載波監(jiān)聽(tīng)”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。 檢測(cè)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(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息來(lái)。 ? 這種 發(fā)送的不確定性 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。 ? 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。 ? TJ 人為干擾信號(hào) A B TB t ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) A 檢測(cè) 到?jīng)_突 開(kāi)始沖突 信 道 占 用 時(shí) 間 A 發(fā)送數(shù)據(jù) B 也能夠檢測(cè)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)。 ? 鏈路管理 主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。 ? 10BASET 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)。 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 一個(gè)幀從開(kāi)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 (即再經(jīng)過(guò)時(shí)間 ? 使得信道上無(wú)信號(hào)在傳播 )時(shí)為止，共需平均時(shí)間為 Tav。 ? 考慮到 T0 是幀長(zhǎng) L 與數(shù)據(jù)的發(fā)送速率 C之比，于是參數(shù) a 可寫為： ? (49)式的分子正是時(shí)延帶寬積，或以比特為單位的信道長(zhǎng)度，而分母是以比特為單位的幀長(zhǎng)。 ? “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： ? 單播 (unicast)幀（一對(duì)一） ? 廣播 (broadcast)幀（一對(duì)全體） ? 多播 (multicast)幀（一對(duì)多） 兩種不同的 MAC 幀格式 ? 常用的以太網(wǎng) MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ： ? DIX Ether V2 標(biāo)準(zhǔn) ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn) ? 最常用的 MAC 幀是 以太網(wǎng) V2 的格式 。 ? 對(duì)于檢查出的無(wú)效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。 ? 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)。 使用網(wǎng)橋帶來(lái)的好處 ? 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 ? 在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。 (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(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。 (8) 等待新的數(shù)據(jù)幀。 透明網(wǎng)橋使用了支撐樹(shù)算法 局域網(wǎng) 2 局域網(wǎng) 1 網(wǎng)橋 2 網(wǎng)橋 1 A F F2 ④ F1 ③ 不停地 兜圈子 ① ② A 發(fā)出的幀 ⑤ 網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀 ⑥ 網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀 網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了 ? 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。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。 ? 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。 虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)的概念 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 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 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 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。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式。 目地地址 源地址 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù) 據(jù) FCS MAC 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(zhǎng)度 = 爭(zhēng)用期長(zhǎng)度 512 字節(jié) 在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L(zhǎng) 分組突發(fā) ? 當(dāng)很多短幀要發(fā)送時(shí)，第一個(gè)短幀要采用上面所說(shuō)的載波延伸的方法進(jìn)行填充。 吉比特以太網(wǎng)的物理層 ? 局域網(wǎng)物理層 LAN PHY。 以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進(jìn) ? 以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)是： ? 可擴(kuò)展的（從 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。 門橋的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋 。 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層 ? 1997 年 IEEE 制訂出無(wú)線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的第一部分， 。 ? 即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測(cè)的功能，并且當(dāng)我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 ? 下面先介紹 的 MAC 層。 ? 若低優(yōu)先級(jí)幀還沒(méi)來(lái)得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級(jí)幀已發(fā)送到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)因而低優(yōu)先級(jí)幀就只能再推遲發(fā)送了。 三種幀間間隔 時(shí)間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時(shí)間 NAV（媒體忙） DIFS 爭(zhēng)用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時(shí)間 有幀要發(fā)送 源站 時(shí)間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 DIFS，即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔（最長(zhǎng)的 IFS），在 DCF 方式中用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。 假定沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)幀要發(fā)送 ? 源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀。 ? 若源站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)幀 ACK（由重傳計(jì)時(shí)器控制這段時(shí)間），就必須重傳此幀，直到收到確認(rèn)為止，或者經(jīng)過(guò)若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。 CSMA/CA 協(xié)議的原理 ? 欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測(cè)信道。 三種幀間間隔 時(shí)間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時(shí)間 NAV（媒體忙） DIFS 爭(zhēng)用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時(shí)間 有幀要發(fā)送 源站 時(shí)間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 SIFS，即短 (Short)幀間間隔，長(zhǎng)度為 28 ?s，是最短的幀間間隔，用來(lái)分隔開(kāi)屬于一次對(duì)話的各幀。 的 MAC 層在物理層之上包括兩個(gè)子層 MAC 層 無(wú)爭(zhēng)用服務(wù) 爭(zhēng)用服務(wù) 分布協(xié)調(diào)功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF (Point Coordination Function) 物理層 GHz FHSS 1 Mb/s 2 Mb/s GHz DSSS 1 Mb/s 2 Mb/s IR 1 Mb/s 2 Mb/s 5 GHz OFDM 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mb/s GHz DSSS Mb/s 11 Mb/s IEEE DCF 子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用 CSMA 機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過(guò)爭(zhēng)用信道來(lái)獲取發(fā)送權(quán)。 這種未能檢測(cè)出媒體上已存在的信號(hào)的問(wèn)題 叫做 隱蔽站問(wèn)題 (hidden station problem) B 的作用范圍 無(wú)線局域網(wǎng)的特殊問(wèn)題 C 的作用范圍 A D C B ？ B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。 ? 的物理層有以下三種實(shí)現(xiàn)方法： ? 跳頻擴(kuò)頻 FHSS ? 直接序列擴(kuò)頻 DSSS ? 紅外線 IR 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層（續(xù)） ? 的物理層工作在 5 GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用 OFDM，它也叫做多載波調(diào)制技術(shù)（載波數(shù)可多達(dá) 52 個(gè)）。 無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng) 自組網(wǎng)絡(luò) (ad hoc work) 自組網(wǎng)絡(luò) A E D C B F 源結(jié)點(diǎn) 目的結(jié)點(diǎn) 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn) 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn) 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn) ? 自組網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有上述基本服務(wù)集中的接入點(diǎn) AP 而是由一些處于平等狀態(tài)的移動(dòng)站之間相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。 ? 易于安裝。 ? 可選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。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。 ? 與 10BASET 和 100BASET 技術(shù)向后兼容。 ? 保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m。 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 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。 ? 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? N?10 Mb/s。 3. 源路由網(wǎng)橋 ? 1990 年問(wèn)世的 交換式集線器 (switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。 ? 當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí)，支撐樹(shù)的算法很花費(fèi)時(shí)間。 網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法 處理收到