【文章內(nèi)容簡介】 嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標(biāo)識符。 ? 大家習(xí)慣于將這種 48 bit 的“名字”稱為“地址”。 第 1 最高位 最先發(fā)送 最低位 最高位 最低位 最后發(fā)送 00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001 最低位 最先發(fā)送 最高位 最低位 最高位 最后發(fā)送 機構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI 擴展標(biāo)志符 高位在前 低位在前 十六進制表示的 EUI48 地址： ACDE48000080 二進制表示的 EUI48 地址： 第 1 字節(jié) 第 6 字節(jié) I/G 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 6 10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 網(wǎng)卡上的硬件地址 ? 路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。 路由器 1A24F6541B0E 0000A2A42C02 20608CC7752A 080020471FE4 20608C11D2F6 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 網(wǎng)卡檢查 MAC 地址 ? 網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個 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，然后再進行其他的處理。 ? 否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。 ? “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： ? 單播 (unicast)幀（一對一） ? 廣播 (broadcast)幀（一對全體） ? 多播 (multicast)幀（一對多） 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 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。 MAC 幀 字節(jié) 6 6 2 4 IP 層 物理層 目的地址 源地址 長度 /類型 FCS MAC 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 LLC 幀 當(dāng)長度 /類型字段 表示長度時 MAC 幀 以太網(wǎng) V2 MAC 幀 這種 + 幀已經(jīng)較少使用 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 43 ~ 1497 1 1 1 DSAP SSAP 1 1 1 控制 數(shù) 據(jù) 字節(jié) DSAP SSAP控制 IP 數(shù)據(jù)報 IP 數(shù)據(jù)報 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 目的地址字段 6 字節(jié) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 源地址字段 6 字節(jié) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 類型字段 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， 以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 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)字段的最小長度 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 FCS 字段 4 字節(jié) 當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1?10?8 時， MAC 子層可使未檢測到的差錯小于 1?10?14。 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 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 為了達到比特同步， 在傳輸媒體上實際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個字節(jié) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 無效的 MAC 幀 ? 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)個字節(jié)； ? 用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯； ? 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。 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 幀間最小間隔 ? 幀間最小間隔為 ?s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時間。 ? 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 ?s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)幀的站有足夠的時間清理接收緩存，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 局域網(wǎng)的擴展 ? 物理層上擴展：集線器（ HUB） ? 原理： ? 多端口轉(zhuǎn)發(fā)器，信號放大整形， 一端口收到信號廣播到所有其它端口 ? 特點： ? 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng) ? 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，不能用集線器將它們互連起來 局域網(wǎng)的擴展 ? 數(shù)據(jù)鏈路層上擴展：網(wǎng)橋（ Bridge） 工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備； ? 原理： ? 網(wǎng)橋收到一個幀，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)，而是檢查此幀的目的 MAC 地址，再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。 局域網(wǎng)的擴展 ? 數(shù)據(jù)鏈路層上擴展：網(wǎng)橋（ Bridge） 局域網(wǎng)的擴展 ? 數(shù)據(jù)鏈路層上擴展：網(wǎng)橋（ Bridge） ? 優(yōu)點： ? 過濾通信量。 ? 擴大物理范圍。 ? 提高可靠性。 ? 可互連不同物理層、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) ? 缺點： ? 存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 ? 在 MAC 子層沒有流量控制功能。 局域網(wǎng)的擴展 ? 透明網(wǎng)橋： ? 把網(wǎng)橋與相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)在物理上連接后，不需要做任何配臵，即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備 ? “透明” —— 局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，站點“看不到”網(wǎng)橋。 局域網(wǎng)的擴展 ? 透明網(wǎng)橋工作原理： ? 網(wǎng)橋剛啟動時，地址 /端口對應(yīng)表（站表）為空，采用洪泛方法轉(zhuǎn)發(fā)幀； （向其它的 LAN網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)） ? 在轉(zhuǎn)發(fā)過程中采用逆向?qū)W習(xí)算法收集 MAC地址。網(wǎng)橋通過分析數(shù)據(jù)幀的源 MAC地址得到 MAC地址與端口的對應(yīng)關(guān)系，并登記到站表中。 ? 網(wǎng)橋?qū)φ颈磉M行不斷的更新，并定時檢查，刪除在一段時間內(nèi)沒有更新的地址 /端口項。 1 號 站 點網(wǎng) 橋2 號 站 點端 口 1端 口 2端 口 1端 口 2端 口 3網(wǎng) 橋 局域網(wǎng)的擴展 ? 多個網(wǎng)橋產(chǎn)生回路的問題： ? 多個網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生回路。 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 局域網(wǎng)的擴展 ? 解決多個網(wǎng)橋產(chǎn)生回路問題的方法： ? 生成樹（也叫支撐樹）： ? 思想：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個 LAN的生成樹（ Spanning Tree）覆蓋實際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 ? 構(gòu)造生成樹： ?每個橋廣播自己的編號，最小的橋稱為生成樹的根； ?每個網(wǎng)橋計算自己到根的最短路徑，構(gòu)造出生成樹，使得每個 LAN和橋到根的路徑最短； ?當(dāng)某個 LAN或網(wǎng)橋發(fā)生故障時，要重新計算生成樹； ?生成樹構(gòu)造完后，算法繼續(xù)執(zhí)行以便自動發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，更新生成樹。 局域網(wǎng)的擴展 ? 解決多個網(wǎng)橋產(chǎn)生回路問題的方法： ? 生成樹： LAN拓?fù)? 生成樹 局域網(wǎng)的擴展 ? 源路由網(wǎng)橋： 由發(fā)送幀的源站提供路由信息，網(wǎng)橋中不需存儲和維護路由信息。 ? 原理： ? 發(fā)送幀的源站將路由信息放在信息幀的首部，然后發(fā)送該幀，網(wǎng)橋讀取源 LAN上的信息幀，并依信息幀的路由信息來決定如何發(fā)送該幀。 ? 源站需存儲和維護路由信息。 ? 源站的路由信息獲得： 采用動態(tài)路由搜尋過程，即源站向其它工作站廣播一個路由查找?guī)?，根?jù)各個目標(biāo)工作站的回應(yīng)信息，建立路由信息表。 局域網(wǎng)的擴展 ? 源路由的產(chǎn)生： ? 每個站點通過廣播“查找?guī)眮慝@得到達各個站點的最佳路由。 ? 若目的地址未知，源站發(fā)送“查找?guī)保總€網(wǎng)橋收到后廣播，目的站收到后發(fā)應(yīng)答幀，該幀經(jīng)過網(wǎng)橋時被加上網(wǎng)橋的標(biāo)識，源站收到后就知道了到目的站的最佳路由。 ? 優(yōu)點： ? 對帶寬進行最優(yōu)的使用。 ? 缺點： ? 源路由網(wǎng)橋?qū)χ鳈C是不透明的，主機必須知道網(wǎng)橋的標(biāo)識以及連接到哪一個網(wǎng)段上。 局域網(wǎng)的擴展 ? 透明網(wǎng)橋： ? 對主機是透明的 ? 采用自動配臵方式 ? 透明網(wǎng)橋使用支撐樹，它一般不是最佳路由 ? 源路由網(wǎng)橋： ? 對主機是不透明的 ? 采用手工配臵方式 ? 可以利用最佳路由 局域網(wǎng)的擴展 ? 多端口網(wǎng)橋 — 以太網(wǎng)交換機： ? 1990 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以太網(wǎng)交換機 (switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。 ? 以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個端口。以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，以太網(wǎng)交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。 局域網(wǎng)的擴展 ? 交換式以太網(wǎng)圖例 局域網(wǎng)的擴展 ? 以太網(wǎng)交換機的特點： ? 交換式局域網(wǎng)通常以百兆以太網(wǎng)交換機或千兆以太網(wǎng)交換機作為局域網(wǎng)的核心設(shè)備，交換機的每個端口都可用于連接一個網(wǎng)絡(luò)、一個子網(wǎng)或一臺主機 ? 每個端口連接的網(wǎng)段形成一個沖突域。端口之間幀的傳輸不受 CSMA/CD的限制 ? 多個網(wǎng)段（網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)）組成的交換式局域網(wǎng)由局域網(wǎng)中的交換機負(fù)責(zé)各網(wǎng)段間的數(shù)據(jù)傳輸 ? 交換機上不