計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第第7章章 數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 ISBN 978-7-111-44520-3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本章學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求本章學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求 了解了解 面向字符的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議面向字符的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議BSC 多路訪問協(xié)議的分類方法多路訪問協(xié)議的分類方法 局域網(wǎng)的發(fā)展過程和局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的發(fā)展過程和局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 掌握掌握 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議HDLC的協(xié)議機(jī)制的協(xié)議機(jī)制 以太網(wǎng)的基本技術(shù)以太網(wǎng)的基本技術(shù) 掌握交換局域網(wǎng)掌握交換局域網(wǎng) 三層交換技術(shù)三層交換技術(shù) 虛擬局域網(wǎng)和無線局

2、域網(wǎng)的基本知識和實現(xiàn)方法虛擬局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的基本知識和實現(xiàn)方法 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)知識 7.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 7.1.2 數(shù)據(jù)鏈路層的用途數(shù)據(jù)鏈路層的用途 7.1.3 幀邊界的確定及成幀方法幀邊界的確定及成幀方法 7.1.4 數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 數(shù)據(jù)鏈路層屬于通信子網(wǎng)的層次，提供網(wǎng)絡(luò)中相鄰數(shù)據(jù)鏈路層屬于通信子網(wǎng)的層次，提供網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點（一個源節(jié)點和一個目的節(jié)點）之間的可靠數(shù)節(jié)點（一個源節(jié)點和一個目的節(jié)點）之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸據(jù)傳輸 這里講的是相

3、鄰節(jié)點之間，中間不經(jīng)過其他節(jié)點，這里講的是相鄰節(jié)點之間，中間不經(jīng)過其他節(jié)點，也包括使用廣播信道的點到點也包括使用廣播信道的點到點 數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為幀協(xié)議數(shù)據(jù)單元為幀計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問題數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問題 把從網(wǎng)絡(luò)層交下來的把從網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP分組封裝成幀分組封裝成幀 給出幀的邊界給出幀的邊界 把幀從一個節(jié)點發(fā)送到另一節(jié)點，實現(xiàn)節(jié)點之間的可靠傳輸把幀從一個節(jié)點發(fā)送到另一節(jié)點，實現(xiàn)節(jié)點之間的可靠傳輸 涉及到差錯控制、流量控制、信道訪問、丟失、重復(fù)、超時和失序控涉及到差錯控制、流量控制、信道訪問、丟失、重復(fù)、超時和失序控制等制等 這里實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制

4、與運(yùn)輸層類似這里實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制與運(yùn)輸層類似 目的節(jié)點收到正確的幀后，從幀中取出目的節(jié)點收到正確的幀后，從幀中取出IP分組交給上面的網(wǎng)分組交給上面的網(wǎng)絡(luò)層絡(luò)層 為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)可以是：為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)可以是： 無確認(rèn)的無連接服務(wù)；有確認(rèn)的無連接服務(wù)；有確認(rèn)的面向連接服務(wù)無確認(rèn)的無連接服務(wù)；有確認(rèn)的無連接服務(wù)；有確認(rèn)的面向連接服務(wù) 物理尋址，保證每一幀都能送到目的站點物理尋址，保證每一幀都能送到目的站點 收、發(fā)雙方均知道對方是誰收、發(fā)雙方均知道對方是誰 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點之間的描述相鄰節(jié)點之間的描述 相鄰節(jié)點之間，中間不經(jīng)過其他節(jié)點，也包括使用廣播信相鄰節(jié)點之間，中間不經(jīng)過其他節(jié)點，也

5、包括使用廣播信道的一個節(jié)點對多個節(jié)點之間的通信道的一個節(jié)點對多個節(jié)點之間的通信 “鏈路鏈路”和和“數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路”是兩個不同的概念是兩個不同的概念 數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)為幀為幀(Frame) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層的簡化模型使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層的簡化模型 數(shù)據(jù)鏈路層的目的是使原始的有差錯的物理線路成為數(shù)據(jù)鏈路層的目的是使原始的有差錯的物理線路成為無差錯的數(shù)據(jù)鏈路無差錯的數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本分為兩類：面向字符的協(xié)議和面數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本分為兩類：面向字符的協(xié)議和面向位的協(xié)議。向位的協(xié)議。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型數(shù)據(jù)鏈路層的簡

6、單模型(1)局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)主機(jī) H1主機(jī)主機(jī) H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3電話網(wǎng)電話網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī) H1 向向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層鏈路層應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路鏈路層層應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動從層次上來看數(shù)據(jù)的流動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(2）局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)主機(jī) H1主機(jī)主機(jī) H2路由器路由器

7、R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3電話網(wǎng)電話網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī) H1 向向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層鏈路層應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.1.2 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路鏈路層的層的用途用途計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議需要提供的主要服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議需要提供的主要服務(wù) 成幀，用來把分組封裝成幀成幀，用來把分組封裝成幀 物理尋址，在

8、幀的首部包括有源節(jié)點和目的節(jié)點的物理地址物理尋址，在幀的首部包括有源節(jié)點和目的節(jié)點的物理地址 鏈路訪問，也稱為信道（介質(zhì)）訪問控制鏈路訪問，也稱為信道（介質(zhì)）訪問控制MAC 可靠數(shù)據(jù)傳輸，對出錯率低的鏈路和出錯率高的鏈路有不同可靠數(shù)據(jù)傳輸，對出錯率低的鏈路和出錯率高的鏈路有不同的處理方法的處理方法 流量控制，受到節(jié)點緩沖區(qū)和處理速度的限制，需要協(xié)調(diào)發(fā)流量控制，受到節(jié)點緩沖區(qū)和處理速度的限制，需要協(xié)調(diào)發(fā)送方節(jié)點的發(fā)送速率送方節(jié)點的發(fā)送速率 差錯控制，鏈路上出現(xiàn)差錯是不可避免的，對差錯進(jìn)行控制差錯控制，鏈路上出現(xiàn)差錯是不可避免的，對差錯進(jìn)行控制包括差錯檢測和差錯糾正包括差錯檢測和差錯糾正 雙向同時

9、通信，數(shù)據(jù)鏈路兩端的節(jié)點可以同時傳輸幀雙向同時通信，數(shù)據(jù)鏈路兩端的節(jié)點可以同時傳輸幀 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.1.3 幀的組成及幀的邊界幀的組成及幀的邊界 把二進(jìn)制位流組成幀通常采用以下把二進(jìn)制位流組成幀通常采用以下4 4種方法：種方法： 字符計數(shù)法或字節(jié)計數(shù)法字符計數(shù)法或字節(jié)計數(shù)法 字符填充法字符填充法 位填充法位填充法 物理違例法物理違例法計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)位填充法的透明傳輸機(jī)制位填充法的透明傳輸機(jī)制 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.5采用物理違例法成幀的機(jī)制采用物理違例法成幀的機(jī)制 物理違例信號物理違例信號J是數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)0的正常編碼信號去掉信號中間的跳變，的正常編碼信號去掉信號中間的跳變，K是數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)1的正

10、常編碼信號去掉信號中間的跳變，的正常編碼信號去掉信號中間的跳變，SD和和ED字段中的字段中的0和和1為正常為正常編碼信號編碼信號 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.1.4 數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制 流量控制是用來限制發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)流量流量控制是用來限制發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)流量 使不要超過接收方接收數(shù)據(jù)的能力使不要超過接收方接收數(shù)據(jù)的能力 通常流量控制采用由接收方控制的方法通常流量控制采用由接收方控制的方法 通過反饋機(jī)制，使得發(fā)送方可以知道接收方接收數(shù)據(jù)通過反饋機(jī)制，使得發(fā)送方可以知道接收方接收數(shù)據(jù)的能力的能力 流量控制協(xié)議告訴發(fā)送方在什么情況下可以發(fā)送下一流量控制協(xié)議告訴發(fā)送方在什么情況下可以發(fā)送下

11、一幀幀 數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制采用滑動窗口協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制采用滑動窗口協(xié)議在幀中設(shè)計序號字段在幀中設(shè)計序號字段通過超時機(jī)制，判斷數(shù)據(jù)幀或應(yīng)答幀是否發(fā)生了丟失通過超時機(jī)制，判斷數(shù)據(jù)幀或應(yīng)答幀是否發(fā)生了丟失 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.2 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 7.2.1 二進(jìn)制同步通信協(xié)議（二進(jìn)制同步通信協(xié)議（BSC） 7.2.2 高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC） 7.2.3 因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.2.1 二進(jìn)制同步通信協(xié)議（二進(jìn)制同步通信協(xié)議（BSC） 二進(jìn)制同步通信協(xié)議二進(jìn)制同步通信協(xié)議BSC（Binary Synchron

12、ous Communication）為面向字符的協(xié)議）為面向字符的協(xié)議利用已經(jīng)定義好的一種標(biāo)準(zhǔn)字符編碼集的子集，例如利用已經(jīng)定義好的一種標(biāo)準(zhǔn)字符編碼集的子集，例如ASCAII碼的控制字符實現(xiàn)通信傳輸控制碼的控制字符實現(xiàn)通信傳輸控制 ASCII碼中的碼中的10個控制字符執(zhí)行通信功能個控制字符執(zhí)行通信功能可以用來規(guī)定數(shù)據(jù)幀和控制幀的格式，以及協(xié)議的操作過可以用來規(guī)定數(shù)據(jù)幀和控制幀的格式，以及協(xié)議的操作過程程 面向字符的協(xié)議存在兩個問題面向字符的協(xié)議存在兩個問題使用不同字符編碼集的計算機(jī)之間很難利用面向字符協(xié)議使用不同字符編碼集的計算機(jī)之間很難利用面向字符協(xié)議的的在用戶數(shù)據(jù)字段中出現(xiàn)與控制字符編碼相

13、同的編碼時，若在用戶數(shù)據(jù)字段中出現(xiàn)與控制字符編碼相同的編碼時，若沒有給出處理的方法，會導(dǎo)致錯誤發(fā)生沒有給出處理的方法，會導(dǎo)致錯誤發(fā)生 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)BSC用到的用到的ASCII控制字符控制字符 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)BSC幀格式幀格式 開始是兩個同步字符開始是兩個同步字符SYN ，SOH表示幀的開始表示幀的開始 ，STX表表示正文字段開始示正文字段開始 ，每塊結(jié)束用，每塊結(jié)束用ETB結(jié)束。用結(jié)束。用ETX結(jié)束。結(jié)束。BCC是校驗字段是校驗字段 當(dāng)數(shù)據(jù)字段出現(xiàn)與控制字符相同的編碼時，會自動在其后當(dāng)數(shù)據(jù)字段出現(xiàn)與控制字符相同的編碼時，會自動在其后面插入一個轉(zhuǎn)義字符面插入一個轉(zhuǎn)義字符DLE，接收方在接收數(shù)據(jù)字段的值

14、時，接收方在接收數(shù)據(jù)字段的值時，會通過硬件自動刪除轉(zhuǎn)義字符會通過硬件自動刪除轉(zhuǎn)義字符DLE 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.2.2 高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC） 高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）是從是從IBM的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議同步數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議控制協(xié)議SDLC（Synchronous Data Link Control）演變來的）演變來的 ANSI和和ISO把把SDLC接受為美國標(biāo)準(zhǔn)和世界標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了部分修改，接受為美國標(biāo)準(zhǔn)和世界標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了部分修改，形成形成: : ANSI的高級數(shù)據(jù)通信控

15、制過程的高級數(shù)據(jù)通信控制過程ASCCP ISO的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC HDLC的由來的由來 HDLC幀格式幀格式 3種類型的幀種類型的幀 HDLC協(xié)議通信示例協(xié)議通信示例 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)HELC幀格式及幀格式及三種類型的幀三種類型的幀 HDLC采用面向位的協(xié)議，使用采用面向位的協(xié)議，使用位填充位填充實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明透明傳輸傳輸 HELC三種類型的幀 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控幀的作用監(jiān)控幀的作用 監(jiān)控幀的類型字段監(jiān)控幀的類型字段S占用兩位占用兩位，可以有，可以有4種不同的編碼組合，種不同的編碼組合，用來標(biāo)識監(jiān)控幀的類型用來標(biāo)識監(jiān)控幀的類型通過使用監(jiān)控幀，可以實現(xiàn)停通過使用

16、監(jiān)控幀，可以實現(xiàn)停-等協(xié)議，回退等協(xié)議，回退N協(xié)議和選擇協(xié)議和選擇重傳協(xié)議。重傳協(xié)議。RR幀和幀和RNR幀還具有流量控制的作用幀還具有流量控制的作用 實現(xiàn)捎帶確認(rèn)，實現(xiàn)捎帶確認(rèn)，P/F位中位中P標(biāo)識命令，標(biāo)識命令，F(xiàn)標(biāo)識響應(yīng)標(biāo)識響應(yīng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無編無編號幀號幀的命的命令編令編碼和碼和響應(yīng)響應(yīng)編碼編碼 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)HDLC協(xié)議通信示例協(xié)議通信示例 約定幀的標(biāo)識為：地址、幀名、約定幀的標(biāo)識為：地址、幀名、N(S)N(R)、P/F 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.2.3 因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP 點對點協(xié)議點對點協(xié)議(PPP)的由來的由來 PPP協(xié)議的組成部分協(xié)議的組成部分 PPP的幀格式

17、的幀格式 PPP的應(yīng)用的應(yīng)用 PPPoE(PPP over Ethernet)是目前是目前ADSL接入接入方式中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)方式中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PPP的要點的要點 因特網(wǎng)中用到的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議因特網(wǎng)中用到的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議PPP（Point-to-Point）。用戶接入因特網(wǎng)的方法主要有兩種）。用戶接入因特網(wǎng)的方法主要有兩種一種方法是使用撥號電話線接入一種方法是使用撥號電話線接入另一種方法是通過專線接入，都要用到數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議另一種方法是通過專線接入，都要用到數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 19921992年制訂了年制訂了PPPPPP協(xié)議，該協(xié)議在協(xié)議，該協(xié)議在1993

18、1993年和年和19941994年又經(jīng)過了年又經(jīng)過了修訂，成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)，修訂，成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)，RFCRFC編號為編號為16611661。PPPPPP協(xié)議由協(xié)議由三個部分組成：三個部分組成： 一個將一個將IPIP分組封裝到串行鏈路的方法，支持異步鏈路（無奇偶校驗的分組封裝到串行鏈路的方法，支持異步鏈路（無奇偶校驗的8 8比比特數(shù)據(jù)），也支持面向比特的同步鏈路。幀中的最大接收單元特數(shù)據(jù)），也支持面向比特的同步鏈路。幀中的最大接收單元MRUMRU的默認(rèn)值的默認(rèn)值為為15001500字節(jié)字節(jié) 用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LC

19、PLCP，通信雙方可以，通信雙方可以協(xié)商一些選項，定義了協(xié)商一些選項，定義了1111種類型的種類型的LCPLCP分組分組 針對不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，定義了一組網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議針對不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，定義了一組網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，可以支持不同，可以支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，包括的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，包括IP、IPX、DECnet 和和AppleTalk等等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PPP協(xié)議的組成協(xié)議的組成 由由3個部分組成個部分組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PPP協(xié)議的幀格式描述協(xié)議的幀格式描述 PPP幀由幀由7個字段組成個字段組成前前3個字段和后個字段和后2個字段與個字段與HDLC的格式是一樣的的格式是一樣的PPP是面向字節(jié)的，而不是面向位的

20、，要求幀的長是面向字節(jié)的，而不是面向位的，要求幀的長度都是整數(shù)個字節(jié)度都是整數(shù)個字節(jié) PPP不支持使用序號和確認(rèn)的可靠傳輸不支持使用序號和確認(rèn)的可靠傳輸 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.3 局域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 7.3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述 7.3.2 局域網(wǎng)涉及的問題局域網(wǎng)涉及的問題 7.3.3 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802 7.3.4 局域網(wǎng)技術(shù)的研究與發(fā)展局域網(wǎng)技術(shù)的研究與發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述 局域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）的屬性）的屬性涉及到網(wǎng)絡(luò)地域范圍的大小涉及到網(wǎng)絡(luò)地域范圍的大小一般把一般把10千米范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)劃為千米范圍內(nèi)的

21、網(wǎng)絡(luò)劃為LAN LAN屬于通信子網(wǎng)的范疇屬于通信子網(wǎng)的范疇 LANLAN的的3 3個要素有三個：個要素有三個： 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)信道訪問協(xié)議信道訪問協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.3.2 局域網(wǎng)局域網(wǎng)涉及的問題涉及的問題 局域網(wǎng)在應(yīng)用中多是采用廣播鏈路，廣播信道也稱為多路局域網(wǎng)在應(yīng)用中多是采用廣播鏈路，廣播信道也稱為多路訪問信道或隨機(jī)訪問信道訪問信道或隨機(jī)訪問信道多個站點同時對信道使用時，存在沖突和競爭多個站點同時對信道使用時，存在沖突和競爭需要解決信道訪問的爭用問題需要解決信道訪問的爭用問題 局域網(wǎng)要實現(xiàn)局域網(wǎng)要實現(xiàn)差錯控制、差錯恢復(fù)、流量控制、超時和重傳差錯控制、差錯恢復(fù)、流量控制、超

22、時和重傳以及提供與傳輸介質(zhì)的連接以及提供與傳輸介質(zhì)的連接 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的層次分幾層為好呢？局域網(wǎng)的層次分幾層為好呢？層次劃分怎樣能夠體現(xiàn)局域網(wǎng)的特點？層次劃分怎樣能夠體現(xiàn)局域網(wǎng)的特點？ 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.3.3 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為LAN的國際標(biāo)準(zhǔn)的國際標(biāo)準(zhǔn) IEEE在在1980年年2月成立局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會，月成立局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會，開始研究和制訂用于局域網(wǎng)設(shè)計和應(yīng)用的開始研究和制訂用于局域網(wǎng)設(shè)計和應(yīng)用的IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為一個標(biāo)準(zhǔn)系列，不標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為一個標(biāo)準(zhǔn)系列，不僅

23、涉及到局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，還包括城域網(wǎng)、無僅涉及到局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，還包括城域網(wǎng)、無線網(wǎng)等的標(biāo)準(zhǔn)線網(wǎng)等的標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列中的標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別主標(biāo)準(zhǔn)系列中的標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別主要在物理層和要在物理層和MAC子層子層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.4 信道訪問協(xié)議信道訪問協(xié)議 7.4.1 信道訪問協(xié)議概述信道訪問協(xié)議概述 7.4.2 固定信道劃分協(xié)議固定信道劃分協(xié)議 7.4.3 隨機(jī)訪問協(xié)議隨機(jī)訪問協(xié)議 7.4.4 輪流訪問協(xié)議輪流訪問協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.4.1 信道訪問協(xié)議概述信道訪問協(xié)議概述 信道共享技術(shù)的分類有：信道共享技術(shù)的分類有： 固定信道劃分協(xié)議固定信道劃分協(xié)議 隨

24、機(jī)訪問協(xié)議隨機(jī)訪問協(xié)議 輪流訪問協(xié)議輪流訪問協(xié)議 固定信道劃分協(xié)議主要有固定信道劃分協(xié)議主要有: : 時分復(fù)用；頻分復(fù)用；碼分多址等時分復(fù)用；頻分復(fù)用；碼分多址等 隨機(jī)訪問協(xié)議主要有：隨機(jī)訪問協(xié)議主要有： 純純ALOHAALOHA、時隙、時隙ALOHAALOHA、CSMACSMA、CSMA/CDCSMA/CD、CSMA/CACSMA/CA等等 輪流訪問協(xié)議主要有：輪流訪問協(xié)議主要有： 輪詢協(xié)議和令牌傳遞協(xié)議輪詢協(xié)議和令牌傳遞協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.4.2 固定固定信道劃分協(xié)議信道劃分協(xié)議 固定信道劃分協(xié)議的例子有：固定信道劃分協(xié)議的例子有：常采用的時分復(fù)用常采用的時分復(fù)用TDM和頻分復(fù)用和頻分復(fù)用F

25、DM 可以進(jìn)行固定信道劃分協(xié)議前提是：可以進(jìn)行固定信道劃分協(xié)議前提是：單一信道的傳輸能力大于一路信號傳輸所需要的單一信道的傳輸能力大于一路信號傳輸所需要的能力，把信道劃分為子信道能力，把信道劃分為子信道每一路信號占用一個子信道，實現(xiàn)信道的共享每一路信號占用一個子信道，實現(xiàn)信道的共享 信道劃分協(xié)議不會存在沖突和爭用問題信道劃分協(xié)議不會存在沖突和爭用問題 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.4.3 隨機(jī)訪問協(xié)議隨機(jī)訪問協(xié)議 隨機(jī)訪問協(xié)議有許多種，常用的隨機(jī)訪問協(xié)隨機(jī)訪問協(xié)議有許多種，常用的隨機(jī)訪問協(xié)議有：議有：純純ALOHA、時隙、時隙ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA等等 隨機(jī)訪問協(xié)議適用廣播信道，

26、節(jié)點以隨機(jī)的隨機(jī)訪問協(xié)議適用廣播信道，節(jié)點以隨機(jī)的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，方式發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，存在沖突和競爭發(fā)送存在沖突和競爭發(fā)送節(jié)點總是想立即占用整個信道節(jié)點總是想立即占用整個信道 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ALOHA協(xié)議協(xié)議 ALOHA協(xié)議是協(xié)議是1970年由美國夏威夷大學(xué)設(shè)計的，用于美國夏年由美國夏威夷大學(xué)設(shè)計的，用于美國夏威夷群島的無線計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信道訪問。威夷群島的無線計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信道訪問。ALOHA是夏威夷群是夏威夷群島土著居民的問候語。島土著居民的問候語。ALOHA協(xié)議分為純協(xié)議分為純ALOHA和時隙和時隙ALOHA 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)載波偵聽多路訪問載波偵聽多路訪問

27、CSMA協(xié)議協(xié)議 CSMA分為分為非持續(xù)非持續(xù)CSMA和和持續(xù)持續(xù)CSMA兩種機(jī)制，兩種機(jī)制，持續(xù)持續(xù)CSMACSMA又又分為分為1-1-持續(xù)和持續(xù)和p-p-持續(xù)兩種持續(xù)兩種1-1-持續(xù)是若信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)，持續(xù)是若信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)，P-P-持續(xù)用于分隙信道持續(xù)用于分隙信道 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)載波偵聽多路訪問載波偵聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測CSMA/CD協(xié)議協(xié)議 載波偵聽多路訪問載波偵聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測CSMA/CD協(xié)議，也稱為協(xié)議，也稱為“邊講邊講邊聽邊聽”協(xié)議協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到

28、發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端單程端到端傳播時延記為傳播時延記為 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道空閑檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A A 檢測到檢測到信道空閑信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到檢測到發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端單程端到端傳播時延記為傳播時延記為 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)二進(jìn)制指數(shù)退避算法二進(jìn)制

29、指數(shù)退避算法 確定基本退避時間，一般為端到端往返時間確定基本退避時間，一般為端到端往返時間2，2也稱為沖也稱為沖突窗口或爭用期突窗口或爭用期 定義參數(shù)定義參數(shù)k，k與沖突次數(shù)有關(guān)，規(guī)定與沖突次數(shù)有關(guān)，規(guī)定k不能超過不能超過10，kMin沖突次數(shù)，沖突次數(shù)，10。在沖突次數(shù)大于。在沖突次數(shù)大于10，小于，小于16時，時，K不不再增大，一直取值為再增大，一直取值為10 從離散的整數(shù)集合從離散的整數(shù)集合0，1，2，(2k1)中隨機(jī)的取出一中隨機(jī)的取出一個數(shù)個數(shù)r 等待的時延是等待的時延是r倍的基本退避時間，等于倍的基本退避時間，等于r2。 r的取值范圍與沖突的取值范圍與沖突次數(shù)次數(shù)k有關(guān)，有關(guān)，r可

30、選的隨機(jī)取值數(shù)為可選的隨機(jī)取值數(shù)為2k個。這也是稱為二進(jìn)制指數(shù)退個。這也是稱為二進(jìn)制指數(shù)退避的起因避的起因 當(dāng)沖突次數(shù)大于當(dāng)沖突次數(shù)大于10以后，都是從以后，都是從0210-1個個2中隨機(jī)選擇一中隨機(jī)選擇一個作為等待時間個作為等待時間 當(dāng)沖突次數(shù)超過當(dāng)沖突次數(shù)超過16次，發(fā)送失敗，丟棄所傳輸?shù)膸?，發(fā)出錯次，發(fā)送失敗，丟棄所傳輸?shù)膸?，發(fā)出錯誤報告誤報告 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.4.4 輪流訪問協(xié)議輪流訪問協(xié)議 輪流訪問協(xié)議是無沖突的協(xié)議，輪流訪問協(xié)議也有輪流訪問協(xié)議是無沖突的協(xié)議，輪流訪問協(xié)議也有許多種許多種 比較重要的是輪詢協(xié)議和令牌傳遞協(xié)議比較重要的是輪詢協(xié)議和令牌傳遞協(xié)議 輪詢協(xié)議在使用時，需要指定

31、網(wǎng)絡(luò)中的某一個節(jié)點輪詢協(xié)議在使用時，需要指定網(wǎng)絡(luò)中的某一個節(jié)點為主節(jié)點為主節(jié)點主節(jié)點以循環(huán)的方式輪詢網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，看節(jié)點是主節(jié)點以循環(huán)的方式輪詢網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，看節(jié)點是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，并告訴節(jié)點能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù)否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，并告訴節(jié)點能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù) 令牌傳遞協(xié)議主要用在局域網(wǎng)中令牌傳遞協(xié)議主要用在局域網(wǎng)中 無沖突的協(xié)議還有無沖突的協(xié)議還有位圖協(xié)議、二進(jìn)制倒計數(shù)法等位圖協(xié)議、二進(jìn)制倒計數(shù)法等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.5 MAC地址與地址解析協(xié)議（地址與地址解析協(xié)議（ARP） 7.5.1 MAC地址地址 7.5.2 地址解析協(xié)議（地址解析協(xié)議（ARP） 7.5.3 地址解析協(xié)議應(yīng)用分析地址解析

32、協(xié)議應(yīng)用分析 7.5.4 反向地址解析協(xié)議（反向地址解析協(xié)議（RARP）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.5.1 MAC地址地址 LAN中的地址在中的地址在MAC幀中，有源幀中，有源MAC地址和目的地址和目的MAC地址地址兩個字段兩個字段 MAC地址為硬件地址，也稱為物理地址或網(wǎng)卡地址，有時地址為硬件地址，也稱為物理地址或網(wǎng)卡地址，有時也稱為也稱為LAN地址地址 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點的尋址是很重要的在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點的尋址是很重要的 地址是識別網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的標(biāo)識符地址是識別網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的標(biāo)識符 對地址的描述常常引用以下定義：對地址的描述常常引用以下定義： “名字指出所要尋找的那個資源，地址指出那個資

33、源在何處，路由名字指出所要尋找的那個資源，地址指出那個資源在何處，路由告訴如何到達(dá)資源處告訴如何到達(dá)資源處” 局域網(wǎng)以太網(wǎng)中局域網(wǎng)以太網(wǎng)中MAC地址為地址為48位二進(jìn)制位位二進(jìn)制位 使用時用使用時用12位位16進(jìn)制數(shù)標(biāo)識，源進(jìn)制數(shù)標(biāo)識，源MAC地址和目的地址和目的MAC地址各占用地址各占用6個字節(jié)。個字節(jié)。MAC地址固化在網(wǎng)卡的地址固化在網(wǎng)卡的ROM芯片中，芯片中，MAC地址編號在全地址編號在全世界是惟一的世界是惟一的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)網(wǎng)卡和路由器接口的主機(jī)網(wǎng)卡和路由器接口的MAC地址地址 不是節(jié)點具有不是節(jié)點具有MAC地址，是節(jié)點的適配器具有地址，是節(jié)點的適配器具有MAC地址，地址，適適配器的配

34、器的MAC地址具有平面結(jié)構(gòu)地址具有平面結(jié)構(gòu)，不管適配器移到什么位置，不管適配器移到什么位置，其物理地址都不會改變。而其物理地址都不會改變。而IP地址是一個邏輯地址，地址是一個邏輯地址，IP地址地址由網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分構(gòu)成，具有層次結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分構(gòu)成，具有層次結(jié)構(gòu)，當(dāng)主機(jī)移動時，當(dāng)主機(jī)移動時，節(jié)點的節(jié)點的IP地址也需要改變地址也需要改變計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)MAC地址和地址和IP地址與網(wǎng)絡(luò)層次的對應(yīng)地址與網(wǎng)絡(luò)層次的對應(yīng) 當(dāng)當(dāng)IP數(shù)據(jù)報放入數(shù)據(jù)報放入MAC幀中時，幀中時，IP數(shù)據(jù)報是數(shù)據(jù)報是MAC幀的數(shù)據(jù)部幀的數(shù)據(jù)部分，在數(shù)據(jù)鏈路層看不到數(shù)據(jù)報的分，在數(shù)據(jù)鏈路層看不到數(shù)據(jù)報的IP地址地址。同理，。同

35、理，IP數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)層傳輸時，看不到運(yùn)輸層的端口號地址在網(wǎng)絡(luò)層傳輸時，看不到運(yùn)輸層的端口號地址計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.5.2 地址解析協(xié)議（地址解析協(xié)議（ARP） ARP概述概述 ARP協(xié)議格式協(xié)議格式 ARP請求分組請求分組 ARP應(yīng)答分組應(yīng)答分組 ARP的工作原理的工作原理 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARP協(xié)議格式和位置協(xié)議格式和位置 ARP是完成從是完成從IP地址到地址到MAC地址轉(zhuǎn)換的協(xié)議地址轉(zhuǎn)換的協(xié)議 從從IP地址找到對應(yīng)節(jié)點的地址找到對應(yīng)節(jié)點的MAC地址的過程稱為地址解析地址的過程稱為地址解析 源源MAC地址、目的地址、目的MAC地址在以太網(wǎng)首部和地址在以太網(wǎng)首部和ARP請求請求/應(yīng)應(yīng)答分組中各出現(xiàn)一

36、次答分組中各出現(xiàn)一次 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用用Ethereal查看到的查看到的ARP請求協(xié)議格式請求協(xié)議格式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARP請求協(xié)議包請求協(xié)議包 以太網(wǎng)首部（以太網(wǎng)首部（14字節(jié)）字節(jié)）0000: ff ff ff ff ff ff 00 05 5d 61 58 a8 08 06ARP幀（幀（28字節(jié)）字節(jié)）0000: 00 010010: 08 00 06 04 00 01 00 05 5d 61 58 a8 c0 a8 00 370020: 00 00 00 00 00 00 c0 a8 00 02填充位（填充位（18字節(jié)）字節(jié)）0020: 00 77 31 d2 50 100030: fd 78

37、41 d3 00 00 00 00 00 00 00 00計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARP應(yīng)答協(xié)議包應(yīng)答協(xié)議包 以太網(wǎng)首部（以太網(wǎng)首部（14字節(jié)）字節(jié)）0000: 00 05 5d 61 58 a8 00 05 5d a1 b8 40 08 06ARP分組（分組（28字節(jié)）字節(jié)）0000: 00 010010: 08 00 06 04 00 02 00 05 5d a1 b8 40 c0 a8 00 020020: 00 05 5d 61 58 a8 c0 a8 00 37填充位（填充位（18字節(jié)）字節(jié)）0020: 00 77 31 d2 50 100030: fd 78 41 d3 00 00 00 00

38、00 00 00 00計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARP的工作原理的工作原理 網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)B與同一個網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)與同一個網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)D通信，主機(jī)通信，主機(jī)B只知道主機(jī)只知道主機(jī)D的的IP地址，地址，當(dāng)當(dāng)一臺計算機(jī)需要進(jìn)行地址解析時，廣播發(fā)送一個一臺計算機(jī)需要進(jìn)行地址解析時，廣播發(fā)送一個ARP請求分組，其內(nèi)容是查找給請求分組，其內(nèi)容是查找給定定 IP地址的主機(jī)的地址的主機(jī)的MAC地址地址。如。如“誰的誰的IP地址是地址是202.193.56.41” 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一個節(jié)點中的一個節(jié)點中的ARP表表 ARP表中的每個表項有三個字段：表中的每個表項有三個字段：IP地址；地址；LAN地址；地址；TTL其中其中T

39、TL為生存期字段，表示一個表項的存在時間，表項的生為生存期字段，表示一個表項的存在時間，表項的生存期時間一般為存期時間一般為20分鐘分鐘計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.5.3 地址解析協(xié)議應(yīng)用分析地址解析協(xié)議應(yīng)用分析節(jié)點在不同的節(jié)點在不同的LAN上的上的ARP解析過程解析過程ARP解析中更一般的情況是節(jié)點在不同的解析中更一般的情況是節(jié)點在不同的LAN上，上，節(jié)點在兩個不同的節(jié)點在兩個不同的IP網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，兩個網(wǎng)絡(luò)用不同網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中，兩個網(wǎng)絡(luò)用不同網(wǎng)絡(luò)ID標(biāo)識，標(biāo)識，兩個網(wǎng)絡(luò)通過路由器兩個網(wǎng)絡(luò)通過路由器R1和和R2互連互連 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在不同的節(jié)點在不同的LAN上的上的ARP解析解析 在在IP層抽象的互連網(wǎng)上只能看到

40、層抽象的互連網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報，數(shù)據(jù)報，IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過數(shù)據(jù)報要經(jīng)過R1和和R2路由器轉(zhuǎn)發(fā)，路由器轉(zhuǎn)發(fā)，但在數(shù)據(jù)傳輸過程中但在數(shù)據(jù)傳輸過程中IP數(shù)據(jù)報首部中源數(shù)據(jù)報首部中源IP地址和目的地址和目的IP地址始終沒有變地址始終沒有變，兩個路由器的，兩個路由器的IP地址并不地址并不出現(xiàn)在出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報首部中。數(shù)據(jù)報首部中。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.5.4 反向地址解析協(xié)議（反向地址解析協(xié)議（RARP） 反向地址解析協(xié)議反向地址解析協(xié)議RARP原理是：原理是：當(dāng)主機(jī)啟動時，廣播一個當(dāng)主機(jī)啟動時，廣播一個RARP請求分組，以詢問自己請求分組，以詢問自己的的IP地址地址廣播信息中包括本機(jī)的廣播信息中包括本機(jī)的M

41、AC地址地址 RARP服務(wù)器接收到該消息后發(fā)回服務(wù)器接收到該消息后發(fā)回RARP響應(yīng)分組響應(yīng)分組其中包括相應(yīng)的其中包括相應(yīng)的IP地址地址 RARP的文檔是因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的文檔是因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議RFC 903 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.6以太網(wǎng)原理與技術(shù)以太網(wǎng)原理與技術(shù) 7.6.1 以太網(wǎng)概述以太網(wǎng)概述 7.6.2 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng) 7.6.3 千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng) 7.6.4 萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.6.1 以太網(wǎng)概述以太網(wǎng)概述 以太網(wǎng)（以太網(wǎng)（Ethernet）由施樂（）由施樂（Xerox）公司于）公司于1975年研制成功年研制成功最初以太網(wǎng)用無源電纜作為傳輸介質(zhì)來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇?/p>

42、總線最初以太網(wǎng)用無源電纜作為傳輸介質(zhì)來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榭偩€型結(jié)構(gòu)，是一種基帶總線型局域網(wǎng)，當(dāng)時的數(shù)據(jù)傳輸率為型結(jié)構(gòu)，是一種基帶總線型局域網(wǎng)，當(dāng)時的數(shù)據(jù)傳輸率為2.94Mbps “以太以太”二字是采用歷史上的宗教術(shù)語，當(dāng)時認(rèn)為地球表面的空間中充二字是采用歷史上的宗教術(shù)語，當(dāng)時認(rèn)為地球表面的空間中充滿了可以傳播電磁波的滿了可以傳播電磁波的“以太以太”物質(zhì)，而后的研究表明，在大氣和真空物質(zhì)，而后的研究表明，在大氣和真空中是可以傳播電磁波的。以太網(wǎng)的名字就一直沿用下來中是可以傳播電磁波的。以太網(wǎng)的名字就一直沿用下來 1976年年7月施樂公司的月施樂公司的Metcalf和和Boggs發(fā)表了里程碑發(fā)表

43、了里程碑式的以太網(wǎng)論文式的以太網(wǎng)論文 1980年年9月，由月，由DEC、Intel和和Xerox三家公司成立以太網(wǎng)聯(lián)盟，制訂三家公司成立以太網(wǎng)聯(lián)盟，制訂出以太網(wǎng)規(guī)范出以太網(wǎng)規(guī)范DIX版本版本1 在以太網(wǎng)協(xié)議基礎(chǔ)上，在以太網(wǎng)協(xié)議基礎(chǔ)上，IEEE 802委員會于委員會于1983年制年制訂出訂出IEEE 802.3 LAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)以太網(wǎng)V2V2的幀格式的幀格式 MAC幀由幀由5個字段組成個字段組成。第第1、2字段分別為目的字段分別為目的MAC地址和地址和源源MAC地址，各占用地址，各占用6個字節(jié)。第個字節(jié)。第3個字段是類型字段，占用個字段是類型字段，占用2個字節(jié)，用來標(biāo)識上一層采用

44、的協(xié)議個字節(jié)，用來標(biāo)識上一層采用的協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用用Ethereal查看到的以太網(wǎng)查看到的以太網(wǎng)II幀協(xié)議格式幀協(xié)議格式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)的實現(xiàn)方法以太網(wǎng)的實現(xiàn)方法 構(gòu)成連接的設(shè)備由三部分組成：構(gòu)成連接的設(shè)備由三部分組成：網(wǎng)卡；收發(fā)器；收發(fā)器電纜網(wǎng)卡；收發(fā)器；收發(fā)器電纜 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和默認(rèn)值以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和默認(rèn)值 阻塞幀是在檢測到?jīng)_突時站點發(fā)送的干擾信號，用于強(qiáng)化沖阻塞幀是在檢測到?jīng)_突時站點發(fā)送的干擾信號，用于強(qiáng)化沖突，通告其他站點信道上有沖突發(fā)生突，通告其他站點信道上有沖突發(fā)生 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)技術(shù)一直跟隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在不斷的改進(jìn)，以太網(wǎng)技術(shù)一直跟隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在不斷的

45、改進(jìn)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的進(jìn)步和需要。以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的進(jìn)步和需要。以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在 傳輸介質(zhì)的更新，以及數(shù)據(jù)傳輸率的不斷提高傳輸介質(zhì)的更新，以及數(shù)據(jù)傳輸率的不斷提高 傳輸介質(zhì)由最初的傳輸介質(zhì)由最初的50歐姆的粗同軸電纜，演變?yōu)榧?xì)同軸電纜、雙歐姆的粗同軸電纜，演變?yōu)榧?xì)同軸電纜、雙絞線、光纖絞線、光纖數(shù)據(jù)傳輸率從數(shù)據(jù)傳輸率從 1990年的年的10Mbps 到到1995年的年的100 Mbps 1998年的年的1,000 Mbps（千兆）（千兆） 2002年的年的10,000 Mbps（萬兆）（萬兆） 7.6.2 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 快速以太網(wǎng)的產(chǎn)品標(biāo)識包

46、含三個內(nèi)容，以快速以太網(wǎng)的產(chǎn)品標(biāo)識包含三個內(nèi)容，以100base-100base-T T為例，其中：為例，其中：100100標(biāo)識數(shù)據(jù)傳輸率為標(biāo)識數(shù)據(jù)傳輸率為100100，單位是，單位是MbpsMbpsbasebase標(biāo)識為基帶傳輸，可以分為基帶標(biāo)識為基帶傳輸，可以分為基帶basebase或?qū)拵Щ驅(qū)拵roadbroadT T標(biāo)識傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)中兩節(jié)點之間的大概最大距離，單標(biāo)識傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)中兩節(jié)點之間的大概最大距離，單位為位為100100米米 100base-T表示的以太網(wǎng)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)是：表示的以太網(wǎng)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)是：數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為100Mbps采用基帶傳輸采用基帶傳輸使用雙絞線作

47、為傳輸介質(zhì)使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)節(jié)點之間的最大距離為節(jié)點之間的最大距離為100米米 快速以太網(wǎng)產(chǎn)品標(biāo)識快速以太網(wǎng)產(chǎn)品標(biāo)識計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)快速以太網(wǎng)的物理標(biāo)準(zhǔn)快速以太網(wǎng)的物理標(biāo)準(zhǔn) 快速以太網(wǎng)是運(yùn)行參數(shù)和默認(rèn)值除了幀間間隔改快速以太網(wǎng)是運(yùn)行參數(shù)和默認(rèn)值除了幀間間隔改變?yōu)樽優(yōu)?.96s以外，其他同以外，其他同10base-T以太網(wǎng)以太網(wǎng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.6.3 千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng) 19981998年年IEEE802.3zIEEE802.3z成為千兆以太網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)，成為千兆以太網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.3zIEEE802.3z使用使用CSMA/CDCSMA/CD信道訪問協(xié)議信道訪問協(xié)議并向下兼容原

48、有的以太網(wǎng)，可以說千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)開創(chuàng)了局域網(wǎng)并向下兼容原有的以太網(wǎng)，可以說千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)開創(chuàng)了局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的里程碑技術(shù)發(fā)展的里程碑并使以太網(wǎng)技術(shù)迅速成為局域網(wǎng)的主流技術(shù)并使以太網(wǎng)技術(shù)迅速成為局域網(wǎng)的主流技術(shù) 當(dāng)時并存的局域網(wǎng)技術(shù)還有當(dāng)時并存的局域網(wǎng)技術(shù)還有FDDIFDDI和和ATMATM技術(shù)，但兩者可以實技術(shù)，但兩者可以實現(xiàn)的最大數(shù)據(jù)傳輸率分別為現(xiàn)的最大數(shù)據(jù)傳輸率分別為100Mbps100Mbps和和625Mbps625Mbps 千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)IEEE802.3zIEEE802.3z的特點是：的特點是：數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為1 000Mbps采用采用IEEE802.3協(xié)議定義的幀

49、格式，可以在雙向同時和雙向交替兩協(xié)議定義的幀格式，可以在雙向同時和雙向交替兩種方式下工作種方式下工作在雙向交替工作方式下采用的信道訪問協(xié)議是在雙向交替工作方式下采用的信道訪問協(xié)議是CSMA/CD向下兼容原有的向下兼容原有的100Mbps和和10Mbps以太網(wǎng)以太網(wǎng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)千兆位以太網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn)千兆位以太網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)千兆以太網(wǎng)短千兆以太網(wǎng)短MAC幀的載波延伸幀的載波延伸 千兆位以太網(wǎng)仍然支持一個網(wǎng)段的最大長度為千兆位以太網(wǎng)仍然支持一個網(wǎng)段的最大長度為100m，當(dāng)工作在雙向交替方，當(dāng)工作在雙向交替方式時，采用載波延伸式時，采用載波延伸(carrier extension)技術(shù)，

50、保持最短幀長為技術(shù)，保持最短幀長為64字節(jié)，以字節(jié)，以保持向下的兼容性，同時把爭用時間增大到保持向下的兼容性，同時把爭用時間增大到512字節(jié)字節(jié)若短幀的長度為若短幀的長度為64字節(jié)，填充到字節(jié)，填充到512字節(jié)時，需要填充字節(jié)時，需要填充448字節(jié)，造成了較字節(jié)，造成了較大的開銷，為了解決這一問題，大的開銷，為了解決這一問題，千兆以太網(wǎng)采用分組突發(fā)（千兆以太網(wǎng)采用分組突發(fā)（packet bursting）技術(shù)，）技術(shù)，當(dāng)有許多短幀需要發(fā)送時，只是第當(dāng)有許多短幀需要發(fā)送時，只是第1個短幀采用載波延伸個短幀采用載波延伸的方法進(jìn)行填充，而隨后的短幀可以順序發(fā)送，發(fā)送的各幀之間需要最小的方法進(jìn)行填充，

51、而隨后的短幀可以順序發(fā)送，發(fā)送的各幀之間需要最小的幀間間隔的幀間間隔計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)千兆以太網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)千兆以太網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu) GMII（gigabit media independent interface）是千兆介質(zhì)專用）是千兆介質(zhì)專用接口，接口，千兆以太網(wǎng)的編碼解碼方式采用的是千兆以太網(wǎng)的編碼解碼方式采用的是8B/10B和和PAM5方方式式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及默認(rèn)值千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及默認(rèn)值 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.6.4 萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng) 1999年年3月，月，IEEE成立高速研究組成立高速研究組HSSG（High Speed Study Group），制訂），制訂10GE（萬兆以太網(wǎng)

52、）（萬兆以太網(wǎng)）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2002年年6月給出萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)月給出萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3 ae。萬兆以。萬兆以太網(wǎng)采用了許多新的技術(shù)太網(wǎng)采用了許多新的技術(shù)萬兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)使以太網(wǎng)的工作范圍擴(kuò)展到了城域萬兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)使以太網(wǎng)的工作范圍擴(kuò)展到了城域網(wǎng)，甚至到了廣域網(wǎng)，實現(xiàn)了端到端的傳輸網(wǎng)，甚至到了廣域網(wǎng)，實現(xiàn)了端到端的傳輸 萬兆以太網(wǎng)的物理層采用兩種標(biāo)準(zhǔn)：萬兆以太網(wǎng)的物理層采用兩種標(biāo)準(zhǔn)： 局域網(wǎng)物理層（局域網(wǎng)物理層（LAN PHYLAN PHY） 數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為10Gbps10Gbps，在應(yīng)用時，一個萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)正好，在應(yīng)用時，一個萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)正好可以提供

53、可以提供1010個個1Gbps1Gbps以太網(wǎng)端口以太網(wǎng)端口廣域網(wǎng)物理層（廣域網(wǎng)物理層（WAN PHY） 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)萬兆位以太網(wǎng)要點萬兆位以太網(wǎng)要點 IEEE802.3 ae的主要特點的主要特點 萬兆位以太網(wǎng)的物理層采用兩種標(biāo)準(zhǔn)萬兆位以太網(wǎng)的物理層采用兩種標(biāo)準(zhǔn) 萬兆位以太網(wǎng)地域范圍的擴(kuò)展萬兆位以太網(wǎng)地域范圍的擴(kuò)展 萬兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)萬兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù) 以太網(wǎng)的寬帶接入以太網(wǎng)的寬帶接入 40G/100G以太網(wǎng)以太網(wǎng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.7令牌環(huán)形局域網(wǎng)令牌環(huán)形局域網(wǎng) 7.7.1 令牌環(huán)形局域網(wǎng)概述令牌環(huán)形局域網(wǎng)概述 7.7.2 IEEE802.5幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.7.1 令牌環(huán)形局域網(wǎng)概述

54、令牌環(huán)形局域網(wǎng)概述 IEEE802.5是令牌環(huán)形局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，是令牌環(huán)形局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，1969年令牌環(huán)信道訪年令牌環(huán)信道訪問技術(shù)開始用于貝爾實驗室的問技術(shù)開始用于貝爾實驗室的Newhall網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。1971年又給出年又給出時間片環(huán)。時間片環(huán)。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通過環(huán)接口連接成一個物理環(huán)路，信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通過環(huán)接口連接成一個物理環(huán)路，信道訪問協(xié)議采用令牌傳遞道訪問協(xié)議采用令牌傳遞計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)令牌幀及三個字段的內(nèi)容令牌幀及三個字段的內(nèi)容 令牌其實令牌其實是一個特殊的幀是一個特殊的幀，只有三個字段，占，只有三個字段，占3個字節(jié)，分個字節(jié)，分別是開始字段別是開始字段SD、訪問控制字段、訪問控制字段AC、結(jié)束字段

55、、結(jié)束字段ED 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.7.2 IEEE802.5幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 幀結(jié)構(gòu)包含幀結(jié)構(gòu)包含9個字段個字段，F(xiàn)C位幀控制字段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層位幀控制字段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層中控制功能，中控制功能，DA、SA是地址字段，是地址字段，F(xiàn)CS是幀校驗字段，是幀校驗字段，I為信息字段。幀結(jié)構(gòu)中的為信息字段。幀結(jié)構(gòu)中的FS為幀狀態(tài)字段為幀狀態(tài)字段 IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)定義了標(biāo)準(zhǔn)定義了25種種MAC幀，用于環(huán)路的維護(hù)。大幀，用于環(huán)路的維護(hù)。大量研究和試驗表明，在重負(fù)載情況下，量研究和試驗表明，在重負(fù)載情況下，IEEE802.5環(huán)型局域環(huán)型局域網(wǎng)的效率較高網(wǎng)的效率較高 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.8 交換式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)

56、 7.8.1 交換式局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和工作原理交換式局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 7.8.2 交換機(jī)的交換方式交換機(jī)的交換方式 7.8.3 三層交換的概念三層交換的概念 7.8.4 局域網(wǎng)采用的三層交換技術(shù)局域網(wǎng)采用的三層交換技術(shù) 7.8.5 三層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器的比較三層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器的比較計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.8.1 交換式局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和工作原理交換式局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)需要注意的是，交換機(jī)（需要注意的是，交換機(jī)（switch）是一個連接設(shè)備，是一個連接設(shè)備，switch是一個多端口網(wǎng)橋，各個網(wǎng)絡(luò)段由網(wǎng)橋連接是一個多端口網(wǎng)橋，

57、各個網(wǎng)絡(luò)段由網(wǎng)橋連接交換可以并行工作，可以隔離沖突域交換可以并行工作，可以隔離沖突域 交換機(jī)是一個多端口的網(wǎng)橋，每個端口都有橋接功交換機(jī)是一個多端口的網(wǎng)橋，每個端口都有橋接功能，它能夠在任意一對端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀能，它能夠在任意一對端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀每一個端口屬于一個沖突域，按照每一個端口屬于一個沖突域，按照CSMA/CD協(xié)議工作協(xié)議工作交換機(jī)中的電路可以把任意端口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)交換機(jī)中的電路可以把任意端口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作原理及內(nèi)部構(gòu)造交換機(jī)的工作原理及內(nèi)部構(gòu)造 通過交換機(jī)支持多個端口，把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個沖突域，每個沖突域獨(dú)立

58、的通過交換機(jī)支持多個端口，把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個沖突域，每個沖突域獨(dú)立的執(zhí)行執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議，協(xié)議，一個沖突域只連接一臺或很少的幾臺計算機(jī)，使在一一個沖突域只連接一臺或很少的幾臺計算機(jī)，使在一個沖突域中的計算機(jī)可以獲得較高的帶寬個沖突域中的計算機(jī)可以獲得較高的帶寬，使整個系統(tǒng)具有更高的帶寬，使整個系統(tǒng)具有更高的帶寬計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.8.2 交換機(jī)的交換方式交換機(jī)的交換方式 以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式分為靜態(tài)方式和以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式分為靜態(tài)方式和動態(tài)方式動態(tài)方式靜態(tài)方式的特點是端口間的通道由人工事先配靜態(tài)方式的特點是端口間的通道由人工事先配置，兩個端口間的連接類似于硬件連接置，兩個端口間的連接類似于

59、硬件連接 端口按固定的連接方式交換幀端口按固定的連接方式交換幀動態(tài)方式是基于網(wǎng)橋的工作原理，形成兩個端動態(tài)方式是基于網(wǎng)橋的工作原理，形成兩個端口間交換幀的通道口間交換幀的通道 動態(tài)交換方式又分為：存儲轉(zhuǎn)發(fā)（動態(tài)交換方式又分為：存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store Forward）；）；直通；幀碎片丟棄直通；幀碎片丟棄 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.8.3 三層交換的概念三層交換的概念 一個想法是一個想法是使交換機(jī)既保持高性能，又具有路由能力，這種思想使交換機(jī)既保持高性能，又具有路由能力，這種思想導(dǎo)致了三層路由交換機(jī)的出現(xiàn)。三層交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)致了三層路由交換機(jī)的出現(xiàn)。三層交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)路由器的全部功能，主要用于企業(yè)網(wǎng)的組網(wǎng)路

60、由器的全部功能，主要用于企業(yè)網(wǎng)的組網(wǎng) 二層交換的問題是二層交換的問題是其工作是基于其工作是基于MAC地址，不涉及網(wǎng)絡(luò)層的功能，沒有地址，不涉及網(wǎng)絡(luò)層的功能，沒有路由能力路由能力 路由器存在的問題是路由器存在的問題是路由器的大部分功能均由軟件實現(xiàn)，造成延時長，吞路由器的大部分功能均由軟件實現(xiàn)，造成延時長，吞吐率受到限制吐率受到限制 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)7.8.4 局域網(wǎng)采用的三層交換技術(shù)局域網(wǎng)采用的三層交換技術(shù) 局域網(wǎng)采用三層交換技術(shù)主要有兩種交換方法。局域網(wǎng)采用三層交換技術(shù)主要有兩種交換方法。第一種稱為第一種稱為下一跳解析協(xié)議下一跳解析協(xié)議NHRP 第二種是第二種是Cisco公司提出的公司提出的NetF