【正文】 門橋 局域網(wǎng) 因特網(wǎng) 一個基本服務(wù)集 BSS 包括 一個基站 和 若干個移動站 ， 所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信， 但在和本 BSS 以外的站通信時都要通過本 BSS 的基站。 ? 易于安裝。 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）。 ? 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)時價格便宜。 ? 為了使 10 吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC192/STM64 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 Gb/s。 ? 可選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。 吉比特以太網(wǎng)的物理層 ? 局域網(wǎng)物理層 LAN PHY。 ? 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。 吉比特以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路 吉比特 交換 集線器 百兆比特或吉比特集線器 100 Mb/s 鏈路 中央服務(wù)器 10 吉比特以太網(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。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。 目地地址 源地址 數(shù)據(jù)長度 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 幀長度 = 爭用期長度 512 字節(jié) 在以太網(wǎng)上實際傳輸?shù)膸L 分組突發(fā) ? 當(dāng)很多短幀要發(fā)送時，第一個短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進(jìn)行填充。 在短 MAC 幀后面加上載波延伸 ? 凡發(fā)送的 MAC 幀長不足 512 字節(jié)時，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使 MAC 幀的發(fā)送長度增大到 512 字節(jié)，但這對有效載荷并無影響。 ? 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) a 保持為較小的數(shù)值。 ? 與 10BASET 和 100BASET 技術(shù)向后兼容。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式。 ? 100BASET4 ? 使用 4 對 UTP 3 類線或 5 類線。 三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) ? 100BASETX ? 使用 2 對 UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 ? 保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到 100 m。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 100BASET 以太網(wǎng)又稱為 快速以太網(wǎng) (Fast Ether)。 虛擬局域網(wǎng)使用的 以太網(wǎng)幀格式 MAC 幀 字節(jié) 6 6 2 46 ~ 1500 4 MAC 幀 目地地址 源地址 長度 /類型 數(shù) 據(jù) FCS 長度 /類型 = 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 CFI 高速以太網(wǎng) 100BASET 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) 。 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) 不會因傳播過多的廣播信息 (即 “ 廣播風(fēng)暴 ” )而引起性能惡化。 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， 工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。 ? 每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標(biāo)識符 ， 指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。 獨占傳輸媒體的帶寬 用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 集線器 集線器 集線器 一系 三系 二系 10BASET 至因特網(wǎng) 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s 萬維網(wǎng) 服務(wù)器 電子郵件 服務(wù)器 以太網(wǎng) 交換機(jī) 路由器 ? 虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組 。 ? 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時，雖然在每個端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有 N 對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛? N?10 Mb/s。 ? 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。 4. 多端口網(wǎng)橋 ——以太網(wǎng)交換機(jī) ? 以太網(wǎng)交換機(jī)的每個端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在 全雙工方式 。 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個端口。 3. 源路由網(wǎng)橋 ? 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。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。 ? 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 支撐樹的得出 ? 透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。 ? 當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時，支撐樹的算法很花費時間。 透明網(wǎng)橋使用了支撐樹算法 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 ? 每隔幾秒鐘每一個網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識號 (由生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定的一個惟一的序號 )和它所知道的其他所有在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。 ? 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。 ? 時間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時間。 網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法 處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 ? 站地址：登記收到的幀的源 MAC 地址。 (8) 等待新的數(shù)據(jù)幀。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行 (7)。 (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，設(shè)置計時器。 (4) 轉(zhuǎn)到 (6)。 (3) 如到這個 MAC 地址去的端口 d = x，則丟棄此幀（因為這表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。 2. 透明網(wǎng)橋 (1) 從端口 x 收到無差錯的幀（如有差錯即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 ? “透明”是指局域網(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，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 ? 由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。 ? 在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。 ? 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。這就是所謂的 廣播風(fēng)暴 。 ? 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 ? 存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 ? 提高了可靠性。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，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)到哪一個端口 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表 端口管理 軟件 網(wǎng)橋協(xié)議 實體 端口 1 端口 2 緩存 ① ② ③ 網(wǎng)段 B 網(wǎng)段 A 1 1 1 2 ① ③ ⑤ 2 ② ④ ⑥ 2 站地址 端口 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 ④ ⑤ ⑥ ? 過濾通信量。 ? 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 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。 ? 擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。 ? 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清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 無效的 MAC 幀 ? 幀間最小間隔為 ?s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時間。 ? 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。 為了達(dá)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) ? 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。 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) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 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)中的第一個字段共 7 個字節(jié)， 是前同步碼，用來迅速實現(xiàn) MAC 幀的比特同步。 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) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 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 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) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 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。 ? “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） 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 。 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(jìn)行其他的處理。 ? 但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種 48 bit 的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。 A B A B t = ? t = ? … A B t = 100? … A B t = ? 以太網(wǎng)的 MAC 層 MAC 層的硬件地址 ? 在局域網(wǎng)中， 硬件地址 又稱為 物理地址 ，或 MAC 地址 。 ? 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： ? (49)式的分