【文章內(nèi)容簡介】 ： ? 1） 簡易性： 結(jié)構(gòu)簡單 、 易于實現(xiàn) 、 便于修改； ? 2） 低成本： 超大規(guī)模集成電路的發(fā)展和應(yīng)用使聯(lián)接設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口的成本不斷下降； ? 3） 兼容性： 建成的各個以太網(wǎng)之間均在數(shù)據(jù)鏈路層交換數(shù)據(jù) ， 可以消除各種以太網(wǎng)之間的不相容因素； ? 4） 編址靈活性： 編址機構(gòu)能夠指出信息幀是送往一個節(jié)點 、 一組節(jié)點還是所有的節(jié)點； ? 5） 均等性： 從時間平均值看 ， 所有節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)訪問的機會是均等的； ? 6） 擴展性： 按照協(xié)議工作的任一節(jié)點都不會妨礙其它節(jié)點的擴展； 41 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 7） 低延時： 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計使幀在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸延時盡可能小 。以太網(wǎng)的平均響應(yīng)時間為 30ms； ? 8） 穩(wěn)定性： 在滿負載條件下 ， 網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定的； ? 9） 可維護性 ：便于網(wǎng)絡(luò)的維護 、 操作與規(guī)范化； ? 10） 層次化體系結(jié)構(gòu)： 層次化體系結(jié)構(gòu)便于分析數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的邏輯概念和通信媒體的物理細節(jié)； ? 11） 廣泛的使用范圍： 適用于辦公自動化 、 分布數(shù)據(jù)處理和終端訪問網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域； ? 12） 高可靠性 ： 單個工作站的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)，并可通過總線對各工作站進行檢測、診斷，便于維護和故障恢復(fù)。 42 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 以太網(wǎng)的主要技術(shù)指標 ? 1) 傳輸速率：一般為 10Mbps， 最新的速率可達100010Mbps； ? 2） 拓撲結(jié)構(gòu)：總線形結(jié)構(gòu)為主； ? 3） 通信媒體：同軸電纜 、 雙絞線 、 光纖； ? 4） 所遵循的網(wǎng)絡(luò)標準： IEEE ； ? 5） 介質(zhì)訪問控制方式： CSMA/CD； ? 6） 網(wǎng)絡(luò)層次： OSI中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層； ? 7） 傳輸類型：報文分組交換； ? 8） 分組長度： 64～ 1518字節(jié)； ? 9） 最大站數(shù)： 1024個； ? 10）站間最大距離 ： （ 使用中繼器）； 43 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 以太網(wǎng)的工作原理 ? IEEE802 3以太網(wǎng)標準 ? l． IEEE ? ：媒體訪問控制子層 （ MAC） 和物理層 ， 對應(yīng)于 OSI的最低兩層 。 ? 物理層中定義了兩個兼容接口： 媒體相關(guān)接口 MDI和 訪問單元接口 AUI。 ? 媒體相關(guān)接口 MDI 是一個干線電纜接口 ， 所有站都必須嚴格遵守 ，嚴格遵守站點正確動作的規(guī)程； ? 訪問單元接口 AUI 是干線聯(lián)接電纜與站點的聯(lián)接接口 。 44 ? 2． MAC的幀結(jié)構(gòu) 包含的字段如下： ? l） 前導(dǎo)碼 （ P） ： 由 7個字節(jié)的碼組合 ， 用作建立接收器的比特同步 。 ? 2） 幀首定界符 （ SFD） ：“ 10101011” 序列 ， 用作接收器對幀的首位進行定位 ， 指示一幀的實際開始 。 ? 3） 目的地址 （ DA） ： 2或6個字節(jié)的二進制數(shù) ， 用以指示該幀發(fā)往的目的站的地址 ， 可以是唯一的地址 、 組地址或全地址 。 45 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 4） 源地址 （ SA） ： 指示發(fā)送該幀的站 ， 其長度必須與 DA的長度相同 。 ? 5） 長度 （ LEN） ： 2個字節(jié)二進制數(shù) ， 指示 LLC數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 。 ? 6） LLC PDU： 46至 1500個字節(jié) ， 是由 LLC提供的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 。 ? 7） 填充 （ PAD） ： 保證幀的長度而附加的 8位位組序列 。 ? 8）幀校驗序列（ FCS） ： 32bit循環(huán)冗余校驗碼。 46 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 3． MAC子層功能 ? MAC子層由 數(shù)據(jù)封裝和媒體訪問管理 兩個功能模塊組成。 ? 當 節(jié)點發(fā)送信息 時，由 LLC子層送出的發(fā)送信息經(jīng)過發(fā)送數(shù)據(jù)封裝模塊形成幀結(jié)構(gòu)，然后由發(fā)送媒體訪問管理模塊控制幀的發(fā)送，再通過物理層發(fā)送到媒體上。 ? 當 接收信息 時，節(jié)點通過物理層接收到幀后，由接收媒體訪問管理模塊控制，把幀交給接收解封模塊。幀解封后，成為 LLC子層所需要的信息，然后進入LLC子層。 ? MAC子層，具有沖突檢測的載波幀聽多路訪問協(xié)議。 47 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 1） 發(fā)送數(shù)據(jù)封裝模塊的功能 ? 接收 LLC子層所提供的數(shù)據(jù)。 ? 在該數(shù)據(jù)的 前面 加上前導(dǎo)碼 P、 幀起始定界符 SFD、目的地址 DA、 源地址 SA、 數(shù)據(jù)長度 LEN。 ? 在它 后面 附加上填充 PAD和 CRC校驗序列，組成一個完整的 MAC幀。然后把它交給發(fā)送媒體訪問管理模塊發(fā)送。 48 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 2） 發(fā)送媒體訪問管理模塊的功能 ? 媒體空閑時，經(jīng)過一個延遲，將發(fā)送信息送給物理層收發(fā)信號 PLS接口，啟動幀的發(fā)送。 ? 物理層收發(fā)信號 PLS接口將發(fā)送信息轉(zhuǎn)換為媒體所要求的電信號并發(fā)送到媒體上，并同時對碰撞信號進行檢測。 ? 若沒有碰撞產(chǎn)生，則發(fā)送完成。 49 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 若產(chǎn)生了碰撞 ，物理層收發(fā)信號接口向MAC發(fā)出碰撞檢測信號，通知媒體訪問管理模塊進行碰撞處理。 ? 該模塊收到信號后首先發(fā)送一個阻塞（ Jam）位序列來強制碰撞繼續(xù)，使得其它站有足夠時間進行碰撞檢測，然后停止發(fā)送， 經(jīng)一個隨機的時間延時后 ，進行重發(fā)嘗試。直至發(fā)送成功。 50 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 3） 接收媒體訪問管理模塊的功能 ? 對物理層接收到的幀進行過濾和校驗。 ? 當物理層收發(fā)信號 PLS檢測到一幀的前導(dǎo)碼時 ，該模塊即開始檢測到達的幀是否錯誤，幀長是否超過最大長度，是否為 8位的整數(shù)倍，是否有碰撞產(chǎn)生等，然后過濾掉出錯的幀，將接收正確的幀交給接收數(shù)據(jù)封裝模塊處理。 51 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 4） 接收數(shù)據(jù)封裝模塊的功能 ? 該模塊的功能是對接收到的幀進行 CRC校驗，同時檢驗幀的目的地址字段，決定本站是否接收該幀。 ? 如地址符合，則將幀的 LLC PDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元 字段送給 LLC子層處理。 52 ? 以太網(wǎng)的工作原理 ? （ 1） 以太網(wǎng)的控制流程 ? 以 太 網(wǎng) 是 按CSMA/CD協(xié)議工作的 ， 其控 制流程如圖 55所示 。 53 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 當任何站有信息包要發(fā)送時，先得聽信道是否忙，若忙則應(yīng)推遲發(fā)送，等待信道空閑后立即開始發(fā)送，并且邊發(fā)送邊檢測碰撞。 ? 若沒有碰撞，就連續(xù)不斷發(fā)完為止。 ? 若檢測到碰撞，立即停止發(fā)送余下部分，轉(zhuǎn)而發(fā)送阻塞信號，以增強沖突，供其它站點檢測。 ? 遇到碰撞的幀要重發(fā)，若重發(fā)多次不成功，可認為發(fā)送失敗。 ? 在以太網(wǎng)中，阻塞信號的長度為 32bit， 最大退后次數(shù)為 10次，最大發(fā)送延遲量為 1023個時間槽，最大的重發(fā)次數(shù)為16次。 54 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 2） 以太網(wǎng)媒體的工作狀態(tài) ? 以太網(wǎng)的傳輸媒體具有三種工作狀態(tài)： 競爭狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)和空閑狀態(tài) 。如圖 56所示。 圖 56 以太網(wǎng)媒體的三種工作狀態(tài) 55 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 媒體的連續(xù)的工作時間被劃分為一系列的長度相等的時間槽， 每一個時間槽的長度為信息最大傳播延遲時間的兩倍 。 ? 在 t0時刻，某站剛完成了一個信息幀的發(fā)送，這時，任何有幀要發(fā)送的站都可發(fā)。 ? 若同時發(fā)送的站多于一個，就會有碰撞發(fā)生，這時碰撞的站將等待一隨機延遲周期后再試發(fā)，最后在某一時刻 t1有一個站競爭成功，這就結(jié)束了競爭周期而開始一個發(fā)送周期。 56 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 3）應(yīng)答式以太網(wǎng)的控制流程 ? 應(yīng)答式以太網(wǎng)對原以太網(wǎng)的競爭規(guī)則作了修改 ，賦予 ACK幀較高的競爭優(yōu)先權(quán) ， 每當一個信息幀傳輸結(jié)束時 ， 信道就保留一個時間間隔 。 讓接收站能立即向源站發(fā)回一個 ACK幀 。 ? 其它要發(fā)送信息幀的站在檢測到信道空閑時 ， 必須再 等待基本等待時間 BWT后 ， 如信道仍然空閑才能發(fā)送 。 其控制流程如圖所示 。 ? 這種改變加速信息幀的接收應(yīng)答過程，從而提高了信道吞吐量，改善了網(wǎng)絡(luò)性能。 57 58 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 局域網(wǎng)組網(wǎng)方法 ? IEEE ? IEEE ，在物理層為每種傳輸介質(zhì)制定了相應(yīng)的標準。 ? 主要有 ： 10Base 10Base 10BaseT、10BaseFP、 10BaseFB與 l0BaseFL。 ? 及 58所示。 59 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 LLC IEEE 標準 MAC： CSMA/CD 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseFP 10BaseFB 10BaseFL 媒介 粗纜 細纜 非屏蔽雙絞線 光纖 圖 58 MAC、 LLC子層的關(guān)系 60 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 以太網(wǎng)在邏輯鏈路控制 LLC子層采用 ，在介質(zhì)訪問控制 MAC子層采用 CSMA/CD方法，物理層可以任意選取 6種標準中的一種或多種的組合。 ? 例如： 10BaseT，是 1990年補充的一個物理層標準。 ? 10BaseT采用以集線器 Hub為中心的星形拓撲結(jié)構(gòu)。 ? 由標準的 RJ45接插件、非屏蔽雙絞線、網(wǎng)卡、集線器Hub組成 。 ? 網(wǎng)卡與集線器之間的非屏蔽雙絞線長度最大為 100m， 其結(jié)構(gòu)如圖 59所示。 61 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 62 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 以太網(wǎng)絡(luò)接口適配器 —— 網(wǎng)卡 ? 以太網(wǎng)接口適配器可以 分為 3類 ： ? 標準的以太網(wǎng)卡 、 便攜式適配器與 PCMCIA卡 。 ? 標準的以太網(wǎng)卡 是為臺式計算機連網(wǎng)設(shè)計的 。 ? 可從支持的物理層標準及與主機接口方式的不同等方面進行分類 。 63 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 1． 網(wǎng)卡所支持的傳輸介質(zhì) ? 以太網(wǎng)卡可支持的傳輸介質(zhì)有粗纜 、 細纜 、 雙絞線與光纖 。 ? 針對不同的傳輸介質(zhì) ， 網(wǎng)卡提供了相應(yīng)的接口 。 ? 適用粗纜的網(wǎng)卡應(yīng)提供連接單元接口 AUI ， 適用細纜的網(wǎng)卡應(yīng)提供 NC接口 ， 適用于非屏蔽雙絞線的網(wǎng)卡應(yīng)提供 RJ45接口 ， 適用于光纖的網(wǎng)卡應(yīng)提供光纖的 F/O接口 。 ? 多數(shù)以太網(wǎng)卡都是將幾種接口形式集成在一塊網(wǎng)卡上，如AUI/BNC、 AUI/RJ4 BNC//RJ45的二合一網(wǎng)卡，以及AUI/BNC/RJ45的三合一網(wǎng)卡。 ? 多種接口的網(wǎng)卡一方面可以適應(yīng)不同類型傳輸介質(zhì)的連接要求；另一方面也為冗余連接提供條件，以提高網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性。 64 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 2． 網(wǎng)卡支持的主機總線類型 ? 網(wǎng)卡必須和它所連接的計算機總線類型相適應(yīng) 。 ? 典型的微型機總線有 8位 PC總線 、 16位的 ISA總線與 32位的EISA總線等 ， 而 PS/2采用微通道 MCA總線結(jié)構(gòu) 。 網(wǎng)卡也設(shè)計為適應(yīng)不同總線類型 。 ? 不同廠家生產(chǎn)的以太網(wǎng)卡在集成度、網(wǎng)卡 CPU、 數(shù)據(jù)緩沖