【正文】 AC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數 據 FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數據報 類型字段 2 字節(jié) 類型字段用來標志 上一層 使用的是什么協(xié)議， 以便把收到的 MAC 幀的數據上交給上一層的這個協(xié)議。 以太網的 MAC層 ? 以太網 V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 目的地址 源地址 類型 數 據 FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數據報 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 為了達到比特同步， 在傳輸媒體上實際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個字節(jié) 以太網的 MAC層 ? 無效的 MAC 幀 ? 數據字段的長度與長度字段的值不一致； ? 幀的長度不是整數個字節(jié)； ? 用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯； ? 數據字段的長度不在 46 ~ 1500 字節(jié)之間。 ? 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄，以太網不負責重傳丟棄的幀。 ? 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 ?s才能再次發(fā)送數據。 局域網的擴展 ? 物理層上擴展：集線器（ HUB） ? 原理： ? 多端口轉發(fā)器，信號放大整形， 一端口收到信號廣播到所有其它端口 ? 特點： ? 使用集線器的以太網在邏輯上仍是一個總線網 ? 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高 ? 如果不同的碰撞域使用不同的數據率，不能用集線器將它們互連起來 局域網的擴展 ? 數據鏈路層上擴展：網橋（ Bridge） 工作在數據鏈路層的一種網絡互連設備； ? 原理： ? 網橋收到一個幀，并不是向所有的端口轉發(fā)，而是檢查此幀的目的 MAC 地址，再確定將該幀轉發(fā)到哪個端口。 ? 擴大物理范圍。 ? 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）的局域網 ? 缺點： ? 存儲轉發(fā)增加了時延。 局域網的擴展 ? 透明網橋： ? 把網橋與相關的網絡在物理上連接后，不需要做任何配臵，即可實現(xiàn)網絡互聯(lián)的數據鏈路層設備 ? “透明” —— 局域網上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經過哪幾個網橋，站點“看不到”網橋。網橋通過分析數據幀的源 MAC地址得到 MAC地址與端口的對應關系，并登記到站表中。 1 號 站 點網 橋2 號 站 點端 口 1端 口 2端 口 1端 口 2端 口 3網 橋 局域網的擴展 ? 多個網橋產生回路的問題： ? 多個網橋（并行網橋）可能產生回路。 ? 構造生成樹： ?每個橋廣播自己的編號，最小的橋稱為生成樹的根； ?每個網橋計算自己到根的最短路徑，構造出生成樹，使得每個 LAN和橋到根的路徑最短； ?當某個 LAN或網橋發(fā)生故障時，要重新計算生成樹； ?生成樹構造完后，算法繼續(xù)執(zhí)行以便自動發(fā)現(xiàn)拓撲結構變化，更新生成樹。 ? 原理： ? 發(fā)送幀的源站將路由信息放在信息幀的首部，然后發(fā)送該幀，網橋讀取源 LAN上的信息幀，并依信息幀的路由信息來決定如何發(fā)送該幀。 ? 源站的路由信息獲得： 采用動態(tài)路由搜尋過程，即源站向其它工作站廣播一個路由查找?guī)?，根據各個目標工作站的回應信息，建立路由信息表。 ? 若目的地址未知，源站發(fā)送“查找?guī)?，每個網橋收到后廣播，目的站收到后發(fā)應答幀，該幀經過網橋時被加上網橋的標識，源站收到后就知道了到目的站的最佳路由。 ? 缺點： ? 源路由網橋對主機是不透明的，主機必須知道網橋的標識以及連接到哪一個網段上。 ? 交換式集線器常稱為以太網交換機 (switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數據鏈路層）。以太網交換機實質上就是一個多端口的網橋，以太網交換機工作在數據鏈路層。端口之間幀的傳輸不受 CSMA/CD的限制 ? 多個網段（網絡或子網）組成的交換式局域網由局域網中的交換機負責各網段間的數據傳輸 ? 交換機上不同類型的端口支持不同類型的傳輸介質，不同類型的端口其最大傳輸距離也不盡相同 局域網的擴展 ? 以太網交換機的特點： ? 對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網，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。 ? 仍使用 IEEE 的 CSMA/CD 協(xié)議。 高速以太網 ? 100BASET 以太網的特點： ? 使用交換式集線器可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。 ? MAC 幀格式仍然是 標準規(guī)定的。 ? 幀間時間間隔從原來的 ?s改為現(xiàn)在的 ?s。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式。 ? 與 10BASET 和 100BASET 技術向后兼容。 ? 由于數據率提高了，因此只有減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，才能確保信道利用率。 高速以太網 ? 吉比特以太網之載波延伸： ? 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)。 目地地址 源地址 數據長度 數 據 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) 在以太網上實際傳輸的幀長 高速以太網 ? 吉比特以太網之分組突發(fā)： ? 當很多短幀要發(fā)送時，為提高網絡性能，第一個短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進行填充。這樣就形成一串分組的突發(fā)，直到達到 1500 字節(jié)或稍多一些為止。 ? 10 吉比特以太網還保留了 標準規(guī)定的以太網最小和最大幀長，便于升級。 ? 10 吉比特以太網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。 ? 靈活性（多種傳輸媒體、全 /半雙工、共享 /交換）。 ? 穩(wěn)健性好。 ? 有固定基礎設施無線局域網： 無線局域網 課件制作人：謝希仁 基本服務集 BSS 擴展的服務集 ESS 基本服務集 BSS A B 漫游 接入點 AP 接入點 AP 分配系統(tǒng) DS 門橋 門橋 局域網 因特網 基本服務集中的基站叫做 接入點 AP (Access Point) 其作用和網橋相似。門橋的作用就相當于一個網橋。 自組網絡 A E D C B F 源結點 目的結點 轉發(fā)結點 轉發(fā)結點 轉發(fā)結點 無線局域網 ? 移動自組網絡的應用前景： ? 在軍事領域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時建立的移動自組網絡進行通信。 ? 當出現(xiàn)自然災害時，在搶險救災時利用移動自組網絡進行及時的通信往往很有效的。在 1999年又制訂了剩下的兩部分， 和 ?？梢允褂玫臄祿蕿? 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 56 Mb/s。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層： 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網卻不能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。 ?即使能夠實現(xiàn)碰撞檢測的功能，并且在發(fā)送數據時檢測到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網的暴露站點問題： B 的作用范圍 C 的作用范圍 A D C B ？ B 向 A 發(fā)送數據，而 C 又想和 D 通信。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? 無線局域網不能使用 CSMA/CD，而只能使用改進的 CSMA 協(xié)議。 ? 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理： ?欲發(fā)送數據的站先檢測信道。 ?當源站檢測到信道空閑，則在等待一段時間 DIFS后就可發(fā)送它的第一個 MAC 幀。如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。 ?目的站若正確收到此幀，則經過時間間隔 SIFS 后，向源站發(fā)送確認幀 ACK。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 — CSMA/CA 協(xié)議： ? CSMA/CA 協(xié)議的原理 — 避免沖突的方法： ?任何站在完成發(fā)送后必須等待一段時間才能發(fā)送下一幀，這段時間稱為幀間間隔 IFS ?間隔時間的長度取決于發(fā)送的幀類型。 ?爭用：當信道從忙轉為空閑時，任何站在發(fā)送數據前，都要采用二進制指數后退算法減少發(fā)生沖突的概率。 ? PIFS：點協(xié)調功能幀間間隔，比 SIFS長，是為了在開始使用 PCF方式時優(yōu)先獲得接入到媒體中。 ? DIFS：分布式協(xié)調功能幀間間隔，最長的 IFS，用在DCF方式中用來發(fā)送數據幀和管理幀，長度為 PIFS加一個時隙，為 128μs。 NAV指出需要多少時間才能使信道轉為空閑。 ?若信道空閑，目的站 B發(fā)回一個控制幀 CTS（允許發(fā)送）。 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 ? 點協(xié)調功能 A 的 作用 范圍 B 的 作用 范圍 CTS A C B D E CTS RTS RTS 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 ? 點協(xié)調功能 ?C能收到 RTS但收不到 CTS，因此在 A、 B通信期間，C也可以和其他站點通信，而不會干擾 B接收數據 ?D收到 CTS，因此 D知道 B將和 A通信，在這段時間內， D不能發(fā)送數據 ?E既能收到 RTS又能收到 CTS，因此在 A、 B通信期間， E不能和其他站點通信 ?當 B、 C同時向 A發(fā) RTS時，將會發(fā)生碰撞 ?碰撞后將會采用二進制后退算法解決 無線局域網 ? 標準中的 MAC 層 ? 點協(xié)調功能 時間 DIFS RTS SIFS 時間 NAV（ RTS） DIFS 爭用窗口 推遲接入 源站 時間 目的站 ACK 其他站 CTS SIFS SIFS 數據 NAV（ CTS） NAV（數據）