【正文】 BASET或快速 Ether， IEEE 員會(huì)于 1995制定了快速 Ether標(biāo)準(zhǔn) ，新標(biāo)準(zhǔn)作為對(duì) 的補(bǔ)充和擴(kuò)充，保持了和原有標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。 (8) FCS：幀校驗(yàn)序列。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) (6) LLC數(shù)據(jù)：由 LLC子層提供的數(shù)據(jù)。 (4) 源地址：指明發(fā)出該幀的源站點(diǎn)。目的地址的最高位標(biāo)識(shí)地址的性質(zhì)，“ 0”代表這是一個(gè)單播地址，“ 1”則代表這是一個(gè)群地址，群地址用于實(shí)現(xiàn)多播通信(multicast)。 (2) 幀起始定界符 SFD(start of frame delimiter)：為10101011序列，指明幀的實(shí)際起始位置。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 2． Ether幀結(jié)構(gòu) 圖 (a)描述了 MAC地址的具體結(jié)構(gòu)。 另一種方法是在發(fā)送幀的同時(shí)也接收幀，將收到的信號(hào)進(jìn)行逐比特的比較，若發(fā)現(xiàn)不符就判定發(fā)生了沖突。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)的方法很多，最簡(jiǎn)單的一種是比較接收到的信號(hào)的電壓的大小。 (3) 在傳輸?shù)倪^(guò)程中同時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽，若發(fā)現(xiàn)沖突，則發(fā)出一個(gè)短小的干擾信號(hào)，進(jìn)行沖突強(qiáng)化，以使所有站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突并停止傳輸。為解決這一問(wèn)題， CSMA/CD采用了每個(gè)站點(diǎn)邊發(fā)送邊監(jiān)聽的技術(shù)，其規(guī)則是： 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) (1) 監(jiān)聽介質(zhì)是否空閑，若空閑就傳輸，否則轉(zhuǎn)第二步。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 1． CSMA/CD協(xié)議 Ether的 MAC層采用帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)技術(shù) (CSMA/CD協(xié)議 )，它是一種典型的隨機(jī)訪問(wèn)或競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，即多站點(diǎn)共享一條物理介質(zhì)時(shí)，每個(gè)站點(diǎn)傳輸信息時(shí)都沒有預(yù)先安排的時(shí)間，并且何時(shí)傳輸信息不可預(yù)測(cè)，因此它是隨機(jī)訪問(wèn)，并且每一次傳輸要和其它站點(diǎn)爭(zhēng)用總線使用權(quán)，因此它又是一種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。在 MAC子層，共享介質(zhì)的訪問(wèn)控制采用 CSMA/CD協(xié)議 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。該標(biāo)準(zhǔn)包含 MAC子層和物理層的內(nèi)容。 (3) 差錯(cuò)控制、流量控制等。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) LLC子層獨(dú)立于具體的局域網(wǎng)類型 (總線、令牌環(huán)、令牌總線等 )，是各類局域網(wǎng)的公共部分，其主要功能有： (1) 數(shù)據(jù)鏈路層邏輯連接的建立和釋放。 (2) 差錯(cuò)檢測(cè)。 (4) 傳輸介質(zhì)的的規(guī)格說(shuō)明等。 (2) 前綴的生成與刪除 (用于同步 )。圖 OSI參考模型的對(duì)比。不同的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別主要在物理層和 MAC子層，而在 LLC子層則是兼容的。其中，數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：介質(zhì)訪問(wèn)控制 MAC(Medium Access Control)子層和邏輯鏈路控制 LLC(Logical Link Control)子層。第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 局域網(wǎng)的基本概念 第二層交換 第三層交換 第四層交換 思考題 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 局域網(wǎng)的基本概念 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)在 20世紀(jì) 80年代初由 IEEE 802委員會(huì)開始制定，到目前為止已經(jīng)產(chǎn)生了多個(gè)關(guān)于局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，它們統(tǒng)稱為 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列，著名的包括 CSMA/CD(習(xí)慣稱為Ether)、令牌環(huán)、令牌總線、無(wú)線局域網(wǎng) WLAN等。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 與 OSI比較，局域網(wǎng)主要的設(shè)計(jì)思想是在共享介質(zhì)上以廣播分組方式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的通信，因而它不要求網(wǎng)絡(luò)提供路由選擇和中間交換等功能，因此 IEEE 802參考模型沒有定義網(wǎng)絡(luò)層，只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能。引入獨(dú)立的 MAC子層的原因是，傳統(tǒng)的第二層協(xié)議中沒有定義共享介質(zhì)的訪問(wèn)控制邏輯，而且獨(dú)立的 MAC子層也允許同一個(gè) LLC可以靈活地選擇接入不同的物理網(wǎng)絡(luò)。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 按 OSI的觀點(diǎn)，有關(guān)傳輸介質(zhì)的規(guī)格和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的說(shuō)明應(yīng)比物理層還低，但對(duì)局域網(wǎng)來(lái)說(shuō)這兩者卻至關(guān)重要，因而在802模型中包含了對(duì)兩者詳細(xì)的規(guī)定。 圖中物理層的主要功能是： (1) 信號(hào)的編 /解碼。 (3) 比特的傳輸和接收。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 圖 IEEE 802的參考模型與 OSI模型的比較 應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸介質(zhì)O S I 參考模型傳輸介質(zhì)物理層介質(zhì)訪問(wèn)控制 M A C邏輯鏈路控制 L L CI E E E 8 02 的參考模型高層協(xié)議L L C 業(yè)務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)I E E E802標(biāo)準(zhǔn)的范圍第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) MAC子層負(fù)責(zé)共享介質(zhì)的訪問(wèn)控制，它與具體的物理介質(zhì)有關(guān)，其主要功能包括： (1) 發(fā)端傳輸時(shí)將上層來(lái)的數(shù)據(jù)封裝成幀后進(jìn)行發(fā)送 (接收時(shí)執(zhí)行相反的動(dòng)作 )。 (3) LAN傳輸介質(zhì)訪問(wèn)控制。 (2) 提供與高層的接口。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) Ether標(biāo)準(zhǔn) IEEE ，其速率為共享總線 10 Mb/s。 根據(jù)物理層介質(zhì)的不同， Ether可分為 10BASE2(基帶細(xì)同軸 )、 10BASE5(基帶粗同軸 )、 10BASET(基帶雙絞線 )、10BASEFL(基帶光纖 )幾種類型。由于歷史的原因，人們習(xí)慣上將采用 IEEE Ether。由于信號(hào)傳輸時(shí)延的存在，總會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)占用介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)幀的沖突情況。 (2) 一直監(jiān)聽到信道空閑，然后馬上傳輸。 (4) 發(fā)送完干擾信號(hào)，等待一段隨機(jī)的時(shí)間后，再重新傳輸(從第一步開始 )。在基帶傳輸時(shí)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)疊加在一起時(shí)，電壓的波動(dòng)值比正常值大一倍，因而只要檢測(cè)到電壓的波動(dòng)值超過(guò)某一門限值時(shí)，就可判定發(fā)生了沖突，但該方法不適用于站點(diǎn)較遠(yuǎn)的情況。對(duì)于采用曼徹斯特編碼的局域網(wǎng)，由于碼字的過(guò)零點(diǎn)在正常情況下總在正中間位置，因此當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，通過(guò)檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)位置的變化就可以判斷是否發(fā)生了沖突。圖 (b)描述了 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)，它由以下字段組成： (1) 前導(dǎo)碼 (preamble)：一個(gè) 0和 1交替的 7字節(jié)串，接收者用它來(lái)建立位同步。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) (3) 目的地址：指明該幀的接收者，標(biāo)準(zhǔn)允許 2字節(jié)和 6字節(jié)兩種長(zhǎng)度的地址形式，但 10 M基帶以太網(wǎng)只使用 6字節(jié)地址。目的地址取值為全“ 1”則代表這是一個(gè)廣播幀。 (5) 長(zhǎng)度：指明 LLC數(shù)據(jù)字段以字節(jié)為單位的長(zhǎng)度。 (7) 填充 (PAD)：為保證幀的長(zhǎng)度滿足要進(jìn)行的適當(dāng)?shù)臎_突檢測(cè)， 64字節(jié)，但又允許 LLC數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度為 0，因而在某些情況下必須增加填充字節(jié)。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 圖 MAC地址的結(jié)構(gòu)和 (a) MAC地址的具體結(jié)構(gòu)； (b) 前導(dǎo)碼7byt eSFD1byt e目的地址6byt e源地址6byt e長(zhǎng)度2byt eL L C 數(shù)據(jù)≥0填充≥0F C S4byt e( a )I / G U / I 組織惟一標(biāo)識(shí)符 UNI該位為 0 代表地址全局分配 , 為 1 代表局部分配該位為 0 代表單一地址 , 為 1 代表群地址地址的前 24 位地址的前 24 位 局部分配的地址24 位M A C 地址( b)第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 3． Ether物理層介質(zhì) 對(duì)于具體可選用的物理層的實(shí)現(xiàn)方案， IEEE 一個(gè)簡(jiǎn)明的表示法： 以 Mb/s為單位的傳輸速率 信號(hào)調(diào)制方式 以百米為單位的網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度 例如 10BASE2中的 10代表傳輸速率是 10 Mb/s， BASE代表采用基帶信號(hào)方式， 2代表一個(gè)網(wǎng)段的長(zhǎng)度是 200米。 快速 Ether在 MAC子層仍然使用 CSMA/CD協(xié)議，幀結(jié)構(gòu)和幀的最小長(zhǎng)度也保持不變，但幀的發(fā)送間隔從 μs減少到 μs，以支持在共享介質(zhì)上的 100 Mb/s基帶信號(hào)的傳輸速率。其中： 100BASETX要求使用一對(duì)屏蔽雙絞線 (STP)或五類無(wú)屏蔽雙絞線 (UTP)； 100BASEFX使用一對(duì)光纖； 100BASET4使用 4對(duì)三類或 5類 UTP,它主要是為目前存在的大量話音級(jí)的 UTP設(shè)計(jì)的。目前，大多數(shù) 100 M網(wǎng)卡均支持自動(dòng)協(xié)商機(jī)制，可以自動(dòng)識(shí)別10或 100 M的網(wǎng)絡(luò)，確定自己的實(shí)際工作速率。在定義新的介質(zhì)和傳輸規(guī)范時(shí)，千兆 Ether保留了 CSMA/CD協(xié)議和 MAC幀格式，幀間隔則提升到 μs。工作波長(zhǎng)范圍為 1270～ 1355 nm。工作波長(zhǎng)范圍為 770～ 860 nm。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) 上述選項(xiàng)中除 1000BASET使用 4DPAM5編碼方案外，其它都使用 8B/10B方案。在局域網(wǎng)交換機(jī)到交換機(jī)的互連中使用千兆 Ether接口，例如長(zhǎng)距離使用光纖，短距離則使用銅線，以解決由于 100兆 Ether普及后，對(duì)骨干網(wǎng)帶寬的壓力。 (2) 在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)中，由于千兆 Ether與 ATM技術(shù)相比，不但技術(shù)簡(jiǎn)單，而且成本低，提供寬帶的的能力也強(qiáng)于ATM，與現(xiàn)有的企業(yè)、機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)互通簡(jiǎn)單，因而它目前也被廣泛用于組建基于 IP的城域網(wǎng)和 IP廣域骨干網(wǎng)。其它局域網(wǎng)技術(shù)如令牌環(huán)、令牌總線、FDDI也具有相同的特點(diǎn)。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術(shù) (2) 沖突域：指在共享介質(zhì)型局域網(wǎng)中，會(huì)發(fā)生沖突碰撞的區(qū)域。 (3) 廣播域：當(dāng)局域網(wǎng)上任意一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送廣播幀時(shí)，凡能收到廣播幀的區(qū)域稱為廣播域，這一區(qū)域中的所有站點(diǎn)稱為處在同一個(gè)廣播域。為解決這一問(wèn)題，引入了網(wǎng)橋和路由器技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，此時(shí)網(wǎng)橋和路由器的每一個(gè)端口連接一個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段是一個(gè)獨(dú)立的沖突域，不同網(wǎng)段內(nèi)的通信相互不會(huì)影響，這在一定程度上解決了沖突增加導(dǎo)致的性能下降問(wèn)題。網(wǎng)橋工作在OSI/RM的第二層 (MAC層 )，由于所有設(shè)備都使用相同的協(xié)議，它所做的工作很簡(jiǎn)單，就是根據(jù) MAC幀中的目的 MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀，且不對(duì)所接收的幀做任何修改。常規(guī)的網(wǎng)橋除了不能互連異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)外，也不能解決局域網(wǎng)中大量廣播分組帶來(lái)的廣播風(fēng)暴問(wèn)題。它能夠處理不同網(wǎng)絡(luò)之間的差異，例如編址方式、幀的最大長(zhǎng)度、接口等方面的差異，其功能遠(yuǎn)比網(wǎng)橋復(fù)雜。