【正文】 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 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。 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。 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。 ? 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。 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。 ? 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。 ? 擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。 ? 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。 ? 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行轉(zhuǎn)發(fā)。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 (1) 接收幀 (2) 緩存 (3) 查表 (4) 丟棄發(fā)往同 LAN 的幀；否則轉(zhuǎn)發(fā) 到相應(yīng)端口 ? 過濾通信量。 ? 提高了可靠性。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 ? 存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 ? 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。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。 ? 在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(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。 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。 (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，登記該幀進入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計時器。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。 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。 ? 時間：登記收到的幀進入該網(wǎng)橋的時間。 ? 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。 ? 支撐樹算法選擇一個網(wǎng)橋作為支撐樹的根(例如，選擇一個最小序號的網(wǎng)橋 )，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個結(jié)點。這時可將大的互連網(wǎng)劃分為多個較小的互連網(wǎng)，然后得出多個支撐樹。 ? 源路由 (source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。 ? 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時就沿各自的路由返回源站。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 ? 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）。因此，以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個 多端口的網(wǎng)橋 ，可見交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。 ? 交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)交換機的特點 ? 對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬 (10 Mb/s)的 N 分之一。這正是交換機的最大優(yōu)點。 ? 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求 。 ? 虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù) ， 而并不是一種新型局域網(wǎng) 。 以太網(wǎng) 交換機 A4 B1 以太網(wǎng) 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機 以太網(wǎng) 交換機 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 A1, A2 和 C1 都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 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) 。 100BASET 以太網(wǎng)又稱為 快速以太網(wǎng) (Fast Ether)。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 ? 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。 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。 ? 100BASET4 ?使用 4 對 UTP 3 類線或 5 類線。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式。 ? 與 10BASET 和 100BASET 技術(shù)向后兼容。 ? 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。 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。 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 全雙工方式 ? 當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時（ 即通信雙方可同時進行發(fā)送和接收數(shù)據(jù) ） ， 不使用載波延伸和分組突發(fā) 。 ? 10 吉比特以太網(wǎng)還保留了 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，便于升級。 ? 10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是 Gb/s。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“ Gb/s‖的 SONET/SDH（即 OC192/STM64）相連接。 端到端的以太網(wǎng)傳輸 ? 10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。 ? 統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。 ? 靈活的（多種傳輸媒體、全 /半雙工、共享 /交換）。 ? 穩(wěn)健性好。 組建千兆以太網(wǎng) ， 需要使用以下基本硬件設(shè)備： 1000 Mbps以太網(wǎng)交換機； 1000 Mbps以太網(wǎng)卡； 100 Mbps以太網(wǎng)交換機或 100 Mbps集線器； 10 Mbps以太網(wǎng)卡 、 100 Mbps以太網(wǎng)卡或 10/100 Mbps以太網(wǎng)卡；雙絞線或光纜 。 千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法 在千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法中，如何合理地分配網(wǎng)絡(luò)帶是很重要的，需要根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模與布局，來選擇合適的兩級或三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 在設(shè)計千兆以太網(wǎng)時，我們需要注意以下幾個問題 (1) 一般在網(wǎng)絡(luò)主干部分需要使用性能很好的千兆以太網(wǎng)主干交換機 ， 例如可以選擇 Cisco公司的 Cisco 5000、 6000系列或 3Com公司的 SuperStackⅡ 9300千兆以太網(wǎng)交換機 ， 以解決應(yīng)用中的主干網(wǎng)絡(luò)帶寬的瓶頸問題 。 (3) 在樓層或部門一級 ， 根據(jù)實際需要選擇 100 Mbps集線器或以太網(wǎng)交換機 ， 例如可以選擇 Cisco公司的 Cisco 1900系列以太網(wǎng)交換機或 Cisco公司的 FastHub 400系列集線器 。 其他種類的高速局域網(wǎng) ? 100VGAnyLAN 局域網(wǎng) ? 使用集線器的 100 Mb/s 高速局域網(wǎng) ? 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ? 使用光纖作為傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng) ? 高性能并行接口 HIPPI (HIghPerformance Parallel Interface) ? 主要用于超級計算機與一些外圍設(shè)備（如海量存儲器、圖形工作站等）的高速接口 ? 光纖通道 (Fiber Channel)