【正文】 向下一個(gè)站點(diǎn)傳送，供后續(xù)站發(fā)送幀。 ? 1980年， DEC、 Intel和 Xerox聯(lián)手推出 DIX Ether ， DIX Ether IEEE 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的區(qū)別 (幀格式中兩個(gè)字節(jié)的定義有區(qū)別 ) 。 以太網(wǎng)技術(shù) ? 以太網(wǎng)工作原理 – 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入 /沖突檢測(cè) (CSMA/CD) CSMA/CD 介質(zhì)訪問控制方法 ? CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) – 沖突檢測(cè)：邊發(fā)送邊監(jiān)聽，只要監(jiān)聽到?jīng)_突，則沖突雙方立即停止發(fā)送。 A B C D E FT ? A在 t=0時(shí)刻向 F發(fā)送幀。 A在 t= 2T時(shí)刻收到 F向全網(wǎng)發(fā)送的噪聲幀。 最遠(yuǎn)距離 時(shí)間 時(shí)間 收到 B發(fā)送的阻塞信號(hào)，終止發(fā)送過程。 時(shí)間片 幀長(zhǎng)度與時(shí)間片的關(guān)系 A B t1 t2 t3 t4 t5 結(jié)束發(fā)送阻塞信號(hào) 開始發(fā)送 結(jié)束發(fā)送 A無法判定沖突由自己造成，自認(rèn)為已成功發(fā)送出幀。 二進(jìn)制指數(shù)后退算法 各站點(diǎn)嘗試爭(zhēng)用信道而連續(xù)遇到?jīng)_突時(shí)，隨機(jī)選擇一定范圍內(nèi)的某個(gè)退避等待時(shí)間片（ 2T）數(shù)： ? 第 1 次沖突： 0～ 1 （即 211） ； ? 第 2 次沖突： 0 ～ 3 （即 221）； ? … ? 第 10 次沖突： 0~1023（即 2101）， 此后固定選擇范圍 ； ? … ? 第 16次沖突：仍不成功則放棄，并報(bào)告上層。 ? 這種算法是按后進(jìn)先出的次序控制的 ， 即未沖突 ， 或很少發(fā)生沖突的幀 ， 具有優(yōu)先發(fā)送的概率 。 – 爭(zhēng)用期的物理意義在于：提供了設(shè)計(jì)總線式局域網(wǎng)中最小有效幀長(zhǎng)的計(jì)算依據(jù) 。計(jì)算機(jī) B也有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，并在 t2時(shí)刻監(jiān)聽到總線也為空閑，并開始向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 (41) 爭(zhēng)用期 以太網(wǎng)技術(shù) 爭(zhēng)用期 ? 以計(jì)算機(jī) A為例，從開始發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)刻 t1到確知發(fā)生了沖突的時(shí)刻 (t2+?)，這段時(shí)間長(zhǎng)度為： ?t ＝ t2 + ?－ t1 ? 由 (41)和 (42)可知， 0 ?t 2? 。 以太網(wǎng)技術(shù) 以太網(wǎng)的系列標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范） ? 傳輸速率 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ? 傳輸介質(zhì) ? 網(wǎng)段長(zhǎng)度 ? 允許的最大網(wǎng)段數(shù) 以太網(wǎng)技術(shù) 以太網(wǎng)的系列標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范） 傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ? 10 Base5 1983 10Mbps 500m AUI 粗纜以太網(wǎng) ? 10 Base2 1988 10Mbps 185m BNC細(xì)纜以太網(wǎng) ? 10 BaseT 1990 10Mbps 100m RJ45雙絞線以太網(wǎng) ? BASE 表示基帶傳輸 以太網(wǎng)技術(shù) ? 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)信道的介質(zhì)訪問控制 ? 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) ? 無線局域網(wǎng) ? 廣域網(wǎng) 內(nèi)容綱要 以太網(wǎng)的 MAC層 ? MAC地址 ? MAC幀格式 ? CSMA/CD的工作過程 ? 以太網(wǎng)的信道利用率 DIX Ether 特點(diǎn) ? 介質(zhì)訪問控制方式： CSMA/CD ? 地址字段 ： DA， SA均為 6 字節(jié) ? 差錯(cuò)校驗(yàn)： 32bit 幀校驗(yàn)序列 (FCS) ? 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)的 MAC層 CSMA/CD的工作過程 ? CSMA/CD方式的發(fā)送方工作過程 ： ? (1) 當(dāng)某個(gè)結(jié)點(diǎn)的 LLC協(xié)議實(shí)體希望發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將 LLC幀傳給下層的 MAC協(xié)議實(shí)體， MAC協(xié)議實(shí)體將 LLC幀封裝在用戶數(shù)據(jù)字段，形成 MAC幀。 ? (3) 如果媒體上有信號(hào)在傳輸，則轉(zhuǎn) (2)繼續(xù)監(jiān)聽，否則，發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)媒體繼續(xù)監(jiān)聽。否則，立即終止本次發(fā)送過程，并向媒體發(fā)送一個(gè)沖突加強(qiáng)的信號(hào)。 ? (5) 如果在發(fā)送失敗次數(shù)小于等于某個(gè)閾值，根據(jù)失敗次數(shù)執(zhí)行二進(jìn)制指數(shù)退避算法，計(jì)算得到某個(gè)退避時(shí)間值，等待該退避時(shí)間，轉(zhuǎn) (2)準(zhǔn)備重新發(fā)送。 以太網(wǎng)的 MAC層 CSMA/CD的工作過程 ? CSMA/CD方式的接收方工作過程 ： ? (1) 局域網(wǎng)上的每個(gè)站點(diǎn)的 MAC協(xié)議實(shí)體都監(jiān)聽傳輸媒體，如果有信號(hào)傳輸，則接收信息，得到 MAC幀；其中，對(duì)于因沖突造成的長(zhǎng)度不足最小有效幀長(zhǎng)的殘幀， MAC實(shí)體不予理會(huì)。否則，簡(jiǎn)單丟棄該幀。 ? 其中， CSMA/CD方式在發(fā)生沖突時(shí)采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。沖突必然造成本次發(fā)送過程失敗，從而浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)總線信道資源，造成信道利用率的下降。假設(shè)檢測(cè)到?jīng)_突后并不發(fā)送沖突加強(qiáng)信號(hào)。幀發(fā)送時(shí)延為 T0=L/C (s)。 以太網(wǎng)的 MAC層 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 一個(gè)幀從開始發(fā)送，然后經(jīng)過若干次沖突檢測(cè)和重傳，到最后發(fā)送成功的整個(gè)過程中信道占用時(shí)間如圖所示： 發(fā) 送 時(shí) 延爭(zhēng) 用 期 爭(zhēng) 用 期 爭(zhēng) 用 期?2 ?爭(zhēng) 用 期 平 均 個(gè) 數(shù) 為 Nc幀 間間 隔?T0 以太網(wǎng)的 MAC層 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間為 Tav ，則 ? (43) ? 一幀的發(fā)送時(shí)延為 T0，所以 CSMA/CD方式下局域網(wǎng)平均信道利用率 (也稱為歸一化吞吐量 )為： ? (44) ? 令 PA為 N個(gè)站中有一個(gè)站發(fā)送幀，而其它 (N1)個(gè)站均不發(fā)送幀，此時(shí)，沒有沖突，發(fā)送數(shù)據(jù)成功。 ? 爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)為 i的概率為： ? P[爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)為 i] = P[前 (i1)次發(fā)送失敗 且第 i次發(fā)送成功 ] ? = (1－ P A)i1PA (46) ? 為了簡(jiǎn)單起見，假定爭(zhēng)用期個(gè)數(shù)沒有限制。 ? 在總線式局域網(wǎng)中，端到端傳播時(shí)延通常是確定的。 ? 假設(shè)總線長(zhǎng)度為 1km，信號(hào)傳播速率為 2 108m/s，數(shù)據(jù)傳輸速率為 5Mb/s。 0/ Ta ??以太網(wǎng)的信道利用率 ? 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)信道的介質(zhì)訪問控制 ? 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) ? 無線局域網(wǎng) ? 廣域網(wǎng) 內(nèi)容綱要 1. 以太網(wǎng)的連接方法 M A UD B 1 5連 接 器B N C 連 接 器R J 4 5插 頭( a )粗 纜 以 太 網(wǎng)1 0 B A S E 5 ( b )細(xì) 纜 以 太 網(wǎng)1 0 B A S E 2 ( c )雙 絞 線 以 太 網(wǎng)1 0 B A S E T 以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式 粗纜以太網(wǎng) ? 網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡） – AUI（ Attachment Unit Interface）接入單元接口 ? 收發(fā)器 (Transceiver) – 實(shí)現(xiàn)信號(hào)驅(qū)動(dòng)、接收，連接電纜最長(zhǎng) 50米。 ? 粗同軸電纜，直徑 ，單段電纜最大長(zhǎng)度 500米。 細(xì)纜以太網(wǎng) ? 網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡） – BNC接口，網(wǎng)卡上自帶驅(qū)動(dòng)器。 ? 細(xì)同軸電纜，直徑 ，單段電纜最大長(zhǎng)度 185 米。 ? 終接器 – 50歐電阻，其中一端接地。 ? 由于爭(zhēng)用期的限制，使用 CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方式的 Ether，限制每段電纜的最大長(zhǎng)度為 500 m ，最多 5段電纜， 4個(gè)中繼器，其中 3段電纜可以接入用戶。 以太網(wǎng)的最大作用距離 250 m 750 m 500 m 500 m 500 m 50 m 50 m 50 m 網(wǎng)段 1 轉(zhuǎn)發(fā)器 網(wǎng)段 2 網(wǎng)段 3 轉(zhuǎn)發(fā)器 轉(zhuǎn)發(fā)器 轉(zhuǎn)發(fā)器 以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式 在許多情況下，一個(gè)單位可能擁有多個(gè)局域網(wǎng)。本節(jié)要討論的時(shí)在 物理層 或者 數(shù)據(jù)鏈路層 將 局域網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展 。 2. 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 a、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) ? 用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 集線器 集線器 一系 二系 集線器 三系 三個(gè)獨(dú)立的碰撞域 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 a、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) ? 用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 一系 二系 三系 集線器 集線器 集線器 集線器 主干集線器 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 優(yōu)點(diǎn) – 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。 ? 缺點(diǎn) – 碰撞域增大 了，但總的吞吐量并未提高。 ? 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) a、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 b、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) ? 在 數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 是使用 網(wǎng)橋 。 ? 網(wǎng)橋具有 過濾幀 的功能 。 ? 網(wǎng)橋 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 站表 端口管理 軟件 網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)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 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 以太網(wǎng)級(jí)聯(lián)與擴(kuò)展 ? 過濾通信量。 ? 提高了可靠性。 ? 網(wǎng)橋帶來的好處 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 ? 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 ? 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。這就是所謂的 廣播風(fēng)暴 。 ? 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。 – 在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。 ? 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 。 ? “ 透明 ”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 ? 透明網(wǎng)橋 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 (1) 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀 （ 如有差錯(cuò)即丟 棄 ） ， 在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找 目的站 MAC 地址 。 (3) 如到這個(gè) MAC 地址去的端口 d = x， 則丟棄此幀 （ 因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) ） 。 (4) 轉(zhuǎn)到 (6)。 (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(hào) ， 設(shè)置計(jì)時(shí)器 。 如源站在轉(zhuǎn) 發(fā)表中 ， 則執(zhí)行 (7)。 (8) 等待新的數(shù)據(jù)幀 。 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 ?網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個(gè)信息 ? 站地址 ：登記收到的幀的源 MAC 地址。 ? 時(shí)間 ：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。 ? 原理： 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。 ? 透明網(wǎng)橋支撐樹算法 ：互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集，在這個(gè)子集里整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中 不存在回路 。 ? 交換式集線器常稱為 以太網(wǎng)交換機(jī) (switch)或第二層交換機(jī) （ 表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層 ） 。 因此 ， 以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè) 多端口的網(wǎng)橋 ， 可見 交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層 。 ? 交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 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 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 ? 對(duì)于普通 10 Mb/s 的 共享式以太網(wǎng) ， 若共有 N 個(gè)用戶 ， 則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬 (10 Mb/s)的 N 分之一 。 這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn) 。利用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制 ， 網(wǎng)管員可以定義過濾算法來控制交換機(jī)的通信量 ， 實(shí)現(xiàn)速率不同兩個(gè)端口間信息處理 。 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 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式 ? 直通方式 （ CutThrough） ? 交換機(jī)收到 MAC幀時(shí) ， 不待收完整 ， 就按幀頭的 DA來判別起轉(zhuǎn)發(fā)端口 。 ? 由于采用直通方式 （ CutThrough） ， 在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)不進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn) ， 當(dāng)某些幀已有錯(cuò)仍然加以轉(zhuǎn)發(fā) ， 做無用功；且不適宜速率不同的兩個(gè)端口間轉(zhuǎn)發(fā) ， 100Mbit/s網(wǎng)段的信息直通轉(zhuǎn)發(fā)到10Mbit