第4章計算機局域網絡2

1、2021-7-201 以太網最早是美國數(shù)字裝備公司以太網最早是美國數(shù)字裝備公司DEC 、英特爾英特爾 Intel和施樂和施樂 Xerox（DIX）聯(lián)合推出商業(yè)產品，是使用帶沖突檢測的載波聯(lián)合推出商業(yè)產品，是使用帶沖突檢測的載波 偵聽多路訪問（偵聽多路訪問（CSMA/CD）技術的總線型網絡，稱為技術的總線型網絡，稱為DIX Ethernet?，F(xiàn)行版本。現(xiàn)行版本DIX Ethernet V2以太網；以太網； 在此基礎上，在此基礎上，IEEE 802委員會頒布了委員會頒布了802.3標準；標準；IEEE802.3又又 叫做具有叫做具有CSMA/CD(載波偵聽多路訪問載波偵聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測

2、)的網絡，稱的網絡，稱 為為IEEE802.3 Ethernet； DIX Ethernet V2與與IEEE802.3 Ethernet略有區(qū)別。但在忽略網略有區(qū)別。但在忽略網 絡協(xié)議細節(jié)時絡協(xié)議細節(jié)時, 人們習慣將人們習慣將IEEE802.3 Ethernet也直接稱為也直接稱為“以以 太網太網”。 2021-7-202 以太網簡寫名稱：以太網簡寫名稱： 10 Base 5 10Base5 粗同軸粗同軸 10Base2 細同軸細同軸 10Base-T 雙絞線雙絞線 10Base-F MMF 100Base-T 雙絞線雙絞線 100Base-F MMF/SMF 1000Base-X 屏蔽短雙

3、絞線屏蔽短雙絞線/MMF/SMF 1000Base-T 雙絞線雙絞線 傳輸介質：粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線和光纖傳輸介質：粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線和光纖 2021-7-204 常用的以太網常用的以太網MAC幀格式有兩種標準幀格式有兩種標準 ： nDIX Ethernet V2 標準標準 nIEEE 的的 802.3 標準標準 最常用的最常用的 MAC 幀是幀是DIX Ethernet V2 的格式。的格式。 PA： 前同步碼前同步碼 - 10101010序列，用于使接收方與發(fā)送方同步序列，用于使接收方與發(fā)送方同步 SFD：幀首定界：幀首定界 - 10101011 DA： 目的目的MA

4、C地址；地址； SA： 源源MAC地址地址 LEN：數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)：數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)LLC PDU+pad）（）（46-1500B） Type： 類型。高層協(xié)議標識（類型。高層協(xié)議標識（IP:0800H；ARP:0806H；X.25:0805） LLC PDU+pad - 最少最少46字節(jié)字節(jié), 最多最多1500字節(jié)字節(jié) Pad：填充字段，保證幀長不少于：填充字段，保證幀長不少于64字節(jié)字節(jié)(若若Data域域46字節(jié)，則無字節(jié)，則無Pad) FCS： 幀校驗序列（幀校驗序列（CRC-32） FCSPA SALENSFDDALLC PDUPad FCSPA SATypeSF

5、DDADataPad MAC 幀 字節(jié)6624 IP 層 物理層 目的地址源地址長度/類型FCS MAC 層 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 數(shù) 據(jù)MAC 子層 IP 層 LLC 子層 802.2 LLC 幀 當長度/類型字段 表示長度時 802.3 MAC 幀 以太網 V2 MAC 幀 這種 802.3 + 802.2 幀已經較少使用 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 43 1497 111 DSAP SSAP 111 控制 數(shù) 據(jù) 字節(jié) DSAPSSAP 控制 I

6、P 數(shù)據(jù)報 IP 數(shù)據(jù)報 MAC 幀物理層 MAC 層 IP 層 以太網 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 目的地址字段 6 字節(jié) MAC 幀物理層 MAC 層 IP 層 以太網 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 源地址字段 6 字節(jié) MAC 幀物理層 MAC 層 IP 層 以太網 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網

7、以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 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(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。 當類型字段的值是0 x0800時，就表示上層使用的IP數(shù)據(jù)報。 若類型字段的值為0 x8137，則表示該幀是由Novell IPX發(fā)過來的。 MAC 幀物理層 MAC 層 IP 層 以太網 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 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)

8、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 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500 IP 數(shù)據(jù)報 以太網以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 FCS 字段 4 字節(jié) 當傳輸媒體的誤碼率為 1108 時， MAC 子層可使未檢測到的差錯小于 11014。 當數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時， 應在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段， 以保證以太網的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 MAC 幀物理層 MAC 層 IP 層 以太網 V2 MAC 幀 目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS 6624 字節(jié)46 1500

9、IP 數(shù)據(jù)報 以太網以太網 V2 的的 MAC 幀格式幀格式 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。 第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。 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) 2021-7-2013 DIX Ethernet V2同同IEEE 802.3 Ethernet區(qū)別：區(qū)別： DIX Ethernet V2的的Data字段中存放

10、的是網絡層分組字段中存放的是網絡層分組; IEEE 802.3 Ethernet Data字段中存放的是字段中存放的是LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元 （LLC-PDU）。）。 DIX Ethernet V2中中Data字段前面的字段是類型字段字段前面的字段是類型字段; IEEE 802.3 Ethernet中中Data字段前面的字段是字段前面的字段是LLC-PDU的長度字的長度字 節(jié)數(shù)。節(jié)數(shù)。 兩種以太網都規(guī)定幀長必須在兩種以太網都規(guī)定幀長必須在64B1518B之間。之間。 DIX Ethernet V2中，附加填充字節(jié)的操作在高層完成中，附加填充字節(jié)的操作在高層完成; IEEE 802.3

11、Ethernet中，附加填充字節(jié)的操作在中，附加填充字節(jié)的操作在MAC子層完成。子層完成。 2021-7-2014 無效的無效的 MAC 幀幀 n幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)； n用收到的幀檢驗序列用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯；查出有差錯； n數(shù)據(jù)字段的長度不在數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 字節(jié)之間。字節(jié)之間。 n有效的有效的 MAC 幀長度為幀長度為 64 1518 字節(jié)之間。字節(jié)之間。 對于檢查出的無效對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太網不負責重幀就簡單地丟棄。以太網不負責重 傳丟棄的幀。傳丟棄的幀。 2021-7-2015 IEEE802標準

12、為每個網絡設備規(guī)定了一個標準為每個網絡設備規(guī)定了一個48位的全局地址，位的全局地址， 它是站點的全球唯一的硬件設備標識符，與其物理位置無關，它是站點的全球唯一的硬件設備標識符，與其物理位置無關， 又稱網絡設備物理地址或硬件地址；又稱網絡設備物理地址或硬件地址； 在局域網中，是指局域網上的每臺計算機所插入的網卡上固在局域網中，是指局域網上的每臺計算機所插入的網卡上固 化在化在ROM中的地址，也稱為中的地址，也稱為 MAC 地址地址。 2021-7-2016 MAC地址為地址為6Byte（48位），可標識約位），可標識約70萬億個地址；萬億個地址； MAC地址的前地址的前3個字節(jié)（高個字節(jié)（高24

13、位）稱為機構唯一標識符位）稱為機構唯一標識符OUI （Organization Unique Identifier），用以標識設備生產廠），用以標識設備生產廠 商，由商，由IEEE統(tǒng)一分配給廠商，例如統(tǒng)一分配給廠商，例如3COM網絡設備的前三網絡設備的前三 個字節(jié)是個字節(jié)是02608C； MAC地址的后三個字節(jié)（低地址的后三個字節(jié)（低24位）稱為擴展標識符位）稱為擴展標識符EI （Extended Identifier），用以標識生產出來的每個聯(lián)網設），用以標識生產出來的每個聯(lián)網設 備，由廠商分配給每一個聯(lián)網設備（例如標識每一塊不同的備，由廠商分配給每一個聯(lián)網設備（例如標識每一塊不同的 網卡，

14、網卡的網卡，網卡的MAC地址可以認為就是該網卡所在站點的地址可以認為就是該網卡所在站點的 MAC地址）地址） 。 2021-7-2017 MAC地址的格式地址的格式 第 1 最高位 最先發(fā)送 最低位最高位 最低位 最后發(fā)送 00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001 最低位 最先發(fā)送 最高位 最低位 最高位 最后發(fā)送 機構惟一標志符 OUI 擴展標志符 高位在前 低位在前 十六進制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80 二進制表示的 EUI-48 地址： 第 1 字節(jié)第 6 字節(jié) I/G 比特 I/G 比

15、特 字節(jié)順序第 2第 3第 4第 5第 6 第 1字節(jié)順序第 2第 3第 4第 5第 6 10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000 802.5 802.6 802.5 802.6 802.3 802.4 網卡上的硬件地址網卡上的硬件地址 路由器 1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-02 20-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6 路由器由于同時連接到兩個網絡上， 因此它有兩塊網卡和兩個硬件地址。 2021-7-2020 目的目的MAC地址的三

16、種類型地址的三種類型 （1）單播（）單播（Unicast）地址（一對一）：）地址（一對一）： MAC地址的地址的I/G位為位為0。 擁有單播地址的幀將發(fā)送給網絡中唯一一個由單播地址指定擁有單播地址的幀將發(fā)送給網絡中唯一一個由單播地址指定 的站點。的站點。 （2）廣播（）廣播（Broadcast）地址（一對全體）：）地址（一對全體）： MAC地址的所有地址的所有 位都為位都為1。當目的地址為廣播地址時，該幀將發(fā)送給全體。當目的地址為廣播地址時，該幀將發(fā)送給全體。 （3）多播）多播（Multicast）地址（一對多）：）地址（一對多）： MAC地址的地址的I/G位為位為 1。當目的地址為多播地址時

17、，該幀將發(fā)送給網絡中一部分。當目的地址為多播地址時，該幀將發(fā)送給網絡中一部分 （一組）站點。（一組）站點。 網卡檢查網卡檢查 MAC 地址地址 n網卡從網絡上每收到一個網卡從網絡上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的幀中的 目的目的MAC 地址地址. 如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。 否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。 n“發(fā)往本站的幀發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：包括以下三種幀： 單播單播(unicast)幀（一對一）幀（一對一） 廣播廣播(broad

18、cast)幀（一對全體）幀（一對全體） 多播多播(multicast)幀（一對多）幀（一對多） 2021-7-2022 每個站點都可以接收到所有來自其他站點的數(shù)據(jù)每個站點都可以接收到所有來自其他站點的數(shù)據(jù) 為決定哪個站點接收，需要尋址機制來標識目的站點為決定哪個站點接收，需要尋址機制來標識目的站點 目的站點將該幀復制，其他站點則丟棄該幀目的站點將該幀復制，其他站點則丟棄該幀 2021-7-2023 ABC A (2)C發(fā)送幀，目的地址為發(fā)送幀，目的地址為A ABC A (3)B 忽略該幀忽略該幀 ABC (4)A復制該幀復制該幀 A 信號由終端電阻吸收信號由終端電阻吸收 ABC (1)C 發(fā)現(xiàn)

19、總線空閑發(fā)現(xiàn)總線空閑 終端電阻終端電阻 10BASE-T使用兩對非屏蔽雙絞線使用兩對非屏蔽雙絞線 n一對線發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對線接收數(shù)據(jù)一對線發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對線接收數(shù)據(jù) n發(fā)送和接收均為差分信號發(fā)送和接收均為差分信號 n使用型號是使用型號是RJ-45的的8針模塊插頭作為連接器。針模塊插頭作為連接器。 2021-7-2025 2021-7-2026 星形拓撲結構，位于星形結構中心的設備稱為集線器星形拓撲結構，位于星形結構中心的設備稱為集線器 （HUB），每臺工作站都用一根獨立的雙絞線電纜連接到），每臺工作站都用一根獨立的雙絞線電纜連接到 集線器上。此拓撲結構只允許每段介質連接兩個節(jié)點（從站集線器上。

20、此拓撲結構只允許每段介質連接兩個節(jié)點（從站 到集線器，或者從集線器到集線器）。到集線器，或者從集線器到集線器）。 集線器相當于一個多端口轉發(fā)器（中繼器）：當集線器從一集線器相當于一個多端口轉發(fā)器（中繼器）：當集線器從一 個端口上收到來自工作站的數(shù)據(jù)時，集線器就把收到的數(shù)據(jù)個端口上收到來自工作站的數(shù)據(jù)時，集線器就把收到的數(shù)據(jù) 放大并整形，然后從所有其他端口廣播出去。放大并整形，然后從所有其他端口廣播出去。 為擴充工作站數(shù)量，可將多臺集線器級連起來為擴充工作站數(shù)量，可將多臺集線器級連起來 2021-7-2027 10BASE-T遵從遵從EIA568（電子工業(yè)協(xié)會）（電子工業(yè)協(xié)會）布線標準，電纜最布

21、線標準，電纜最 大長度是大長度是100米，中繼器（米，中繼器（HUB）到中繼器的鏈接也限制在到中繼器的鏈接也限制在 最大最大100米的距離之內。米的距離之內。 10BASE-T保持保持10BASE5的的4個中繼器個中繼器/5個段的設計能力，這個段的設計能力，這 表示只采用雙絞線的表示只采用雙絞線的10BASE-T局域網的最大直徑為局域網的最大直徑為500米。米。 2021-7-2028 雙絞線同軸電纜雙絞線同軸電纜混和介質網絡混和介質網絡 2021-7-2029 10BASE-T具有具有“鏈路測試鏈路測試”機制機制 在網絡空閑時，媒體連接裝置在網絡空閑時，媒體連接裝置MAU的發(fā)送器周期性發(fā)送的

22、發(fā)送器周期性發(fā)送正常鏈路正常鏈路 測試脈沖測試脈沖NLP（Normal Link Pulse，單極性正脈沖）。，單極性正脈沖）。 若若MAU接收器在接收器在50150ms內既未收到數(shù)據(jù)單元，也未檢測到內既未收到數(shù)據(jù)單元，也未檢測到 NLP信號，就表示其進入信號，就表示其進入“鏈路失敗鏈路失敗”狀態(tài)：禁止發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，狀態(tài)：禁止發(fā)送、接收數(shù)據(jù)， 以及本地環(huán)路功能。這樣就可以防止由于硬件故障而造成的以及本地環(huán)路功能。這樣就可以防止由于硬件故障而造成的“盲發(fā)盲發(fā)” 現(xiàn)象（不論有無沖突，只管向網絡發(fā)送數(shù)據(jù)）。現(xiàn)象（不論有無沖突，只管向網絡發(fā)送數(shù)據(jù)）。 在在“鏈路失敗鏈路失敗”狀態(tài)中，鏈路測試脈沖的發(fā)送和接收仍將持續(xù)。若狀態(tài)中，鏈路測試脈沖的發(fā)送和接收仍將持續(xù)。若 要重新建立鏈路，至少需要收到兩個連續(xù)的要重新建立鏈路，至少需要收到兩個連續(xù)的NLP信號或一個數(shù)據(jù)幀。信號或一個數(shù)據(jù)幀。 NLP信號被信號被10BASE-T設備用來檢測鏈路的連通性：設備用來檢測鏈路的連通性：大多數(shù)大多數(shù) 10BASE-T裝置都配有鏈路狀態(tài)指示燈，當該設備連接到另一個活裝置都配有鏈路狀態(tài)指示燈，當該設備連接到另一個活 動設備時，指示燈就會發(fā)光。通常動設備時，指示燈就會發(fā)光。通常LAN管理員在查找線路故障時，管理員在查找線路故障時， 總是先查看線路兩