【正文】 消耗了 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 透明網(wǎng)橋支撐樹(shù)算法 ? 這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。 b、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 透明網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表根據(jù)的原理 ? 轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù) 源 MAC 地址寫(xiě)入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址當(dāng)作目的地址。 ? 端口 ：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號(hào)。 轉(zhuǎn)到 (1)。 (7) 更新計(jì)時(shí)器 。 然后轉(zhuǎn)到 (8)。 ? 透明網(wǎng)橋處理幀的算法 b、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 透明網(wǎng)橋處理幀的算法 (5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀 （ 這樣 做可保證找到目的站 ） 。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀 。 (2) 如有 ， 則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d， 然后進(jìn)行 (3)， 否則轉(zhuǎn)到 (5)。 ? 透明網(wǎng)橋是一種 即插即用設(shè)備 ，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 。 ? 網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 b、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 目前使用得最多的網(wǎng)橋是 透明網(wǎng)橋 (transparent bridge)。但網(wǎng)橋卻沒(méi)有網(wǎng)卡。 – 若在發(fā)送過(guò)程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。 ? 網(wǎng)橋的缺點(diǎn) b、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 用戶層 IP MAC 站 1 用戶層 IP MAC 站 2 物理層 網(wǎng)橋 1 網(wǎng)橋 2 A B ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 用戶數(shù)據(jù) IPH MACH MACT DLH DLT ① ⑨ ② ⑧ ③ ④ ⑥ ⑦ ⑤ 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 LAN LAN 兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。 ? 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多 (不超過(guò)幾百個(gè) )和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。 ? 在 MAC 子層并沒(méi)有流量控制功能。 ? 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)。 ? 擴(kuò)大了物理范圍。 當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí) ，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(gè)端口 。 ? 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(duì)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(lái)。 – 擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。這種擴(kuò)展的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來(lái)仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因而需要實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)之間的通信。 ? 在使用共享集線器的以太網(wǎng)中，仍然受到“ 5－ 4－ 3” 原則的限制，一般集線器的級(jí)聯(lián)不超過(guò) 3 級(jí)。 10Base－ 2以太網(wǎng)和 BNC接口 10Base－ 2以太網(wǎng) 雙絞線以太網(wǎng) ? 10BaseT ? 雙絞線， UTP(Unshielded Twisted Paired ) – 3類（ 2對(duì)）， 5類（ 4對(duì)） ? 集線器 – HUB， 8口， 12口， 24口等 – 接口： RJ45， 也有 BNC或光纖接口， – 站點(diǎn)和集線器距離應(yīng)小于 100m RJ－ 45 接口標(biāo)準(zhǔn)和雙絞線 RJ－ 45 引腳 1 2 3 4 5 6 7 8 EIA－ 568A 綠白 綠 橙白 藍(lán) 藍(lán)白 橙 棕 棕白 EIA－ 568B 橙白 橙 綠白 藍(lán) 藍(lán)白 綠 棕 棕白 RJ－ 45 引腳 1 2 3 4 5 6 7 8 MDI－ II TX+ TX RX+ RX MDI－ X RX+ RX TX+ TX RJ－ 45 接口和雙絞線 具有三個(gè)端口的集線器 集 線 器 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 雙絞線 CSMA/CD方式的“ 5－ 4－ 3”原則 ? 介質(zhì)的最大利用率取決于幀的長(zhǎng)度和傳播時(shí)間，因此網(wǎng)絡(luò)最大傳播時(shí)延不能過(guò)大。 ? 站點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò) T型頭連接。 ? 最多 4個(gè)中繼器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)中繼放大。 ? 終接器 ： 50歐電阻，其中一端接地。 ? 最多 4個(gè)中繼器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)中繼放大。 ? 對(duì)于各種不同的幀長(zhǎng)情況，如 128， 256， 512和1024bit，可以計(jì)算得到，局域網(wǎng)的最大平均信道利用率 ?max隨站點(diǎn)個(gè)數(shù) N變化的趨勢(shì)如圖所示。如果幀長(zhǎng)越長(zhǎng)，幀的發(fā)送時(shí)延 T0就越大， a值就越小，由式 (58)，局域網(wǎng)的平均信道利用率就越大。那么，可以計(jì)算出爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)的數(shù)學(xué)期望 (平均個(gè)數(shù) )為 ? (47) ? 將式 (47)代入式 (44)，可得 CSMA/CD方式下局域網(wǎng)平均信道利用率為： ? (48) 1)1(]i[ 1011???? ???????? AiAiAic PPPiiPN ＝爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)為)12(11)1(22 101000?????????? ?? AAc PaTPTTNT?????以太網(wǎng)的信道利用率 ? 其中， ， 表示總線的端到端傳播時(shí)延與幀的發(fā)送時(shí)延的比值。發(fā)送成功的概率為 ? (45) ?? ＋＋ 0T2 cav NT ????? ???? 0002 TNTTTcav111 )1()1( ?? ?????? NNNA ppNppCP以太網(wǎng)的信道利用率 ? 在成功發(fā)送一幀之前，所經(jīng)過(guò)的爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)是一個(gè)隨機(jī)變量，其值為 0到某閾值之間的隨機(jī)整數(shù)，我們可以求出其數(shù)學(xué)期望值。爭(zhēng)用期平均個(gè)數(shù)為 Nc?？偩€局域網(wǎng)上共有 N個(gè)站，每個(gè)站發(fā)送幀的概率都是 p。 ? 從統(tǒng)計(jì)平均的角度看， CSMA/CD方式下信道利用率究竟可以達(dá)到多高呢？ ? 假設(shè)：爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為 2?，幀長(zhǎng)為 Lbit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為Cbit/s，幀間間隔為 ?，即發(fā)送成功后要經(jīng)過(guò)時(shí)間 ?使信道轉(zhuǎn)為空閑才發(fā)送下一幀。 以太網(wǎng)的 MAC層 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 采用 CSMA/CD作為媒體訪問(wèn)控制方法，無(wú)法避免沖突的發(fā)生。特別地，對(duì)于具有組播地址和廣播地址的數(shù)據(jù)幀，將會(huì)有多個(gè)站點(diǎn)復(fù)制和接收該幀。 ? (2) MAC實(shí)體分析幀中的目的地址，如果目的地址為本站點(diǎn)地址，就復(fù)制接收該幀。否則，停止發(fā)送嘗試，通知上層 LLC實(shí)體，報(bào)告可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。以使其它結(jié)點(diǎn)都能感知到發(fā)生沖突， MAC協(xié)議實(shí)體計(jì)算發(fā)送失敗的次數(shù)。 ? (4) 如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，則本次發(fā)送任務(wù)成功完成。 ? (2) MAC協(xié)議實(shí)體監(jiān)聽(tīng)傳輸媒體，檢查是否有信號(hào)正在傳輸。 以太網(wǎng)的 MAC層 MAC幀格式 P S F D D A S A T D A T A P A D F C S7 1 6 20 － 1 5 0 0 0 － 4 646( 字 節(jié) )P S F D D A S A L D A T A P A D F C S7 12 或 620 － 1 5 0 0 0 － 4 642 或 6 ( 字 節(jié) )(a) DIX V2 MAC幀結(jié)構(gòu) (b) IEEE MAC幀結(jié)構(gòu) 兩種 MAC幀結(jié)構(gòu) 以太網(wǎng)的 MAC層 MAC幀格式 ? 幀長(zhǎng)： 46～ 1500字節(jié) (不包括幀頭、幀尾 26字節(jié) )，若數(shù)據(jù)字段小于 46字節(jié)，附加填充字節(jié)，滿足最小 64字節(jié)的幀長(zhǎng)度要求。 以太網(wǎng)技術(shù) ? 最短幀的計(jì)算 例：假定 2 km長(zhǎng)的 CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率為 1 Gb/s，設(shè)信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速率為 2 108 m/s，求能夠使用此協(xié)議的最短幀長(zhǎng) 。有： ? ? t2－ t1 ?。 爭(zhēng)用期 A Bt1t2+ ?t2t1+ ? 以太網(wǎng)技術(shù) ? 計(jì)算機(jī) A在 t1時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)到總線為空閑，并開(kāi)始向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 參 數(shù) 數(shù) 值 爭(zhēng)用期時(shí)隙 (Slot time) us 幀間隔 (Inter Frame Gap) us 嘗試次數(shù) (Attempt Limit) 16 退避限制數(shù) (Back off Limit) 10 阻塞信號(hào) (Jam Size ) 32 bits 最大幀長(zhǎng) ( Max Frame Size ) 1518 bytes 最小幀長(zhǎng) ( Min Frame Size ) 64 bytes 地址長(zhǎng)度 (Address Size ) 6 bytes CSMA/CD方式的主要參數(shù) 以太網(wǎng)技術(shù) ? 以太網(wǎng)工作原理 – 爭(zhēng)用期和最短有效幀長(zhǎng) – 總線式局域網(wǎng)的端到端往返時(shí)延稱為 爭(zhēng)用期 ，也稱為 沖突窗口 。 二進(jìn)制指數(shù)退避算法的過(guò)程 ? 對(duì)每個(gè)幀 ， 當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí) ， 設(shè)置參數(shù)為 L＝ 2； ? 退避間隔取 1到 L個(gè)時(shí)間間隔 ， 1個(gè)時(shí)間間隔等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍 ， 即 2T（ 設(shè)最大傳播時(shí)延為 T ） ； ? 當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突 ， 則參數(shù) L加倍； ? 設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù) ， 超過(guò)這個(gè)限值 ，則停止 ， 不再重傳 ， 并報(bào)告出錯(cuò) 。 開(kāi)始發(fā)送 發(fā)現(xiàn)沖突 最遠(yuǎn)距離 時(shí)間 時(shí)間 CSMA/CD要求最短幀的發(fā)送時(shí)間至少為 2T。 CSMA/CD概念模型爭(zhēng)用時(shí)間片的寬度為 2T。 沖突檢測(cè)時(shí)間與時(shí)間片的關(guān)系 時(shí)間片 A B t1 t2 t3 開(kāi)始發(fā)送 開(kāi)始發(fā)送 發(fā)現(xiàn)沖突，終止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，廣播信道阻塞信號(hào)，避讓。 F在 t=T ?時(shí)刻向 A發(fā)送幀，在 t=T時(shí) 檢測(cè)到?jīng)_突，立即發(fā)送噪聲幀。 ? CSMA/CD的 工作原理 – 載波監(jiān)聽(tīng) – 沖突檢測(cè) – 多次訪問(wèn) ? IEEE 和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) Ether II 以太網(wǎng)技術(shù) CSMA/CD 概念模型 信道的三種狀態(tài)： ? 傳輸周期：一個(gè)站點(diǎn)使用信道，其他站點(diǎn)禁止使用 ? 競(jìng)爭(zhēng)周期：所有站點(diǎn)都有權(quán)嘗試使用信道，爭(zhēng)用時(shí)間片 ? 空閑周期：所有站點(diǎn)都不使用信道 幀 幀 幀 幀傳輸 競(jìng)爭(zhēng) 傳輸 競(jìng)爭(zhēng) 傳輸 空閑 傳輸時(shí)間 爭(zhēng)用時(shí)間片 to 以太網(wǎng)技術(shù) 沖突的檢測(cè) ? 沖突檢測(cè)方法 – 比較 發(fā)送信號(hào)與檢測(cè)信號(hào)的能量或脈沖寬度變化 ? 沖突檢測(cè)的要求 – 時(shí)間片寬度 ＝ 最大沖突檢測(cè)時(shí)間 ? 在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)可以檢測(cè)到最遠(yuǎn)距離的沖突 – 發(fā)送有效幀的時(shí)間 ? 最大沖突檢測(cè)時(shí)間 ? 防止在發(fā)生沖突時(shí)完成短幀發(fā)送 以太網(wǎng)技術(shù) 沖突檢測(cè)時(shí)間 若兩個(gè)最遠(yuǎn)距離站點(diǎn)間的傳輸時(shí)間為 T，則網(wǎng)絡(luò)的最大沖突檢測(cè)時(shí)間為 2T。 ? 嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ether 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。 基于輪詢?cè)L問(wèn)的介質(zhì)訪問(wèn)控制 ? 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)信道的介質(zhì)訪問(wèn)控制 ? 以太網(wǎng)技術(shù) ? 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式 ? 高速以太網(wǎng) ? 虛擬局域網(wǎng) ? 無(wú)線局域網(wǎng) ? 廣域網(wǎng) 內(nèi)容綱要 以太網(wǎng)技術(shù) ? 以太網(wǎng)概述 – 以太網(wǎng)是以 CSMA/CD方式工作的一種總線式局域網(wǎng) ， 是一種總線式局域網(wǎng) – IEEE 802委員會(huì)在局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層定義了兩個(gè)子層