ch4(MAC-LAN)局域網(wǎng)

1、1網(wǎng)絡(luò)與通信第4章 局域網(wǎng)2第4章 局域網(wǎng)n4.1 信道分配策略n4.2 代表性介質(zhì)訪問控制方法n4.3 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)與局域網(wǎng) n以太網(wǎng)概述n以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)的MAC層nMAC層的硬件地址nMAC幀格式n局域網(wǎng)的擴(kuò)展（物理層和鏈路層擴(kuò)展）n虛擬局域網(wǎng)n高速以太網(wǎng)（100BaseT、Gb/s、10Gb/s）34.1局域網(wǎng)概述n局域網(wǎng)的概念n局域網(wǎng)(Local Area Network，簡稱LAN)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一種。局域網(wǎng)是在一個(gè)較小的范圍(一個(gè)辦公室、一幢樓、一家工廠等)，利用通信線路將眾多計(jì)算機(jī)(一般為微機(jī))及外圍設(shè)備連接起來，達(dá)到數(shù)據(jù)通信和資源共享的目的。n局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)

2、是：網(wǎng)絡(luò)通常為一個(gè)單位所擁有，地理范圍幾米到幾公里。局域網(wǎng)具有較高的數(shù)據(jù)率、較低的時(shí)延和較小的誤碼率。4常見局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)匹配電阻集線器總線網(wǎng)星形網(wǎng)干線耦合器樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)5常用局域網(wǎng)的傳輸媒體n雙絞線：價(jià)格便宜、安裝方便，在局域網(wǎng)中使用最多。但抗干擾能力較差，傳輸距離較短。適用于建筑物內(nèi)部的布線系統(tǒng)。n同軸電纜：分為粗纜和細(xì)纜，價(jià)格中等、安裝較方便，有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，在早期的局域網(wǎng)中使用較多?？垢蓴_能力較好，傳輸距離較遠(yuǎn)n光 纜：損耗低、抗干擾能力強(qiáng)，傳輸率高，傳輸距離遠(yuǎn)，是環(huán)型網(wǎng)或主干網(wǎng)的主要傳輸媒體。但價(jià)格貴，技術(shù)復(fù)雜。n無線傳輸：采用無線電波、紅外線、微波等作為媒體，傳輸距離遠(yuǎn)，不受

3、空間限制。但設(shè)備價(jià)格昂貴，技術(shù)復(fù)雜。6局域網(wǎng)信道分配策略n廣播網(wǎng)中所有站點(diǎn)共享同一個(gè)信道，任一站點(diǎn)發(fā)送的信息能被所有其他站點(diǎn)接收到。n問題n若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則信號在信道中發(fā)生碰撞，數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，為沖突。n解決n廣播網(wǎng)中，如何將單一的信道分配各各個(gè)不同的用戶，是個(gè)重要的問題。n用戶使用的信道稱為介質(zhì)，決定由誰來使用信道的協(xié)議為“介質(zhì)訪問控制協(xié)議”。n絕大多數(shù)的局域網(wǎng)使用廣播信道。因此，解決局域網(wǎng)中如何使眾多用戶能夠合理而方便地共享通信媒體是個(gè)重要問題。7信道分配策略靜態(tài)劃分信道n靜態(tài)劃分信道n有頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用。n將頻帶或時(shí)間片固定分配給各個(gè)站

4、點(diǎn)，各個(gè)站點(diǎn)有自己的頻帶或時(shí)間片，不會(huì)產(chǎn)生沖突。n靜態(tài)分配的特點(diǎn)n站點(diǎn)數(shù)目少且固定，且每個(gè)站點(diǎn)有大量數(shù)據(jù)發(fā)送，控制協(xié)議簡單且傳輸?shù)男矢摺對于大部分計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，站點(diǎn)數(shù)目多且不固定，數(shù)據(jù)傳輸有突發(fā)性，信道的利用率低。8信道分配策略動(dòng)態(tài)分配n動(dòng)態(tài)接入控制（多點(diǎn)接入）n信道不是在用戶通信時(shí)固定分配給用戶。n如異步時(shí)分多路復(fù)用，各站點(diǎn)僅當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，才占用信道發(fā)送數(shù)據(jù)。n動(dòng)態(tài)接入控制類型n隨機(jī)接入n控制訪問9隨機(jī)接入和受控接入n隨機(jī)接入n又稱為爭用，各站點(diǎn)發(fā)送前不需要取得發(fā)送權(quán)，有數(shù)據(jù)就發(fā)送，發(fā)生沖突后采取措施解決沖突。n適合負(fù)載較輕的網(wǎng)絡(luò)，信道的利用率一般不高，但網(wǎng)絡(luò)延遲較短。n例如：以太網(wǎng)和衛(wèi)

5、星通信n受控接入n都是使發(fā)送站點(diǎn)首先獲得發(fā)送權(quán)，再發(fā)送數(shù)據(jù)，不會(huì)產(chǎn)生沖突。n當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，控制訪問可以獲得較高的信道利用率。n例如：光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI網(wǎng)絡(luò)104.2 代表性介質(zhì)訪問控制方法n爭用協(xié)議nALOHA協(xié)議nCSMA/CD協(xié)議n無沖突協(xié)議（略）n比特映像介質(zhì)訪問控制協(xié)議（先預(yù)約然后傳輸）n小時(shí)間片輪換優(yōu)先優(yōu)先權(quán)介質(zhì)訪問控制協(xié)議n二進(jìn)制地址相加協(xié)議n有限爭用協(xié)議（略）n思想：網(wǎng)絡(luò)輕負(fù)載時(shí)使用競爭策略，重負(fù)載時(shí)使用無沖突策略。n自適應(yīng)步進(jìn)樹協(xié)議11爭用協(xié)議n爭用協(xié)議的特性n隨機(jī)訪問：意味著對任何站都無法預(yù)計(jì)其發(fā)送的時(shí)刻； n競爭發(fā)送：是指所有發(fā)送的站自由競爭信道的使用權(quán)。nAL

6、OHA系統(tǒng)和它的后繼者CSMA/CD都是爭用協(xié)議的代表。12ALOHA系統(tǒng)n爭用協(xié)議最早起源于夏威夷大學(xué)的ALOHA系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)通過無線信道將各個(gè)分校的終端連接到本部的主機(jī)上。nALOHA是陸地?zé)o線網(wǎng)，其基本思想是如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶競爭使用單一信道的系統(tǒng)。nALOHA系統(tǒng)的思想n任何用戶有數(shù)據(jù)發(fā)送就可以發(fā)送（會(huì)帶來沖突） ；n每個(gè)用戶通過監(jiān)聽信道來獲知數(shù)據(jù)傳輸是否成功；n發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸失敗后，各自等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新發(fā)送。13ALOHA系統(tǒng)工作原理14ALOHA系統(tǒng)信道分析n競爭系統(tǒng)中，一方面不斷有新的數(shù)據(jù)幀發(fā)送，另一方面沖突幀需要重發(fā)，系統(tǒng)的吞吐量是一個(gè)重要的指標(biāo)。n系統(tǒng)的吞吐量：單位時(shí)間內(nèi)

7、系統(tǒng)能夠成功發(fā)送的新的數(shù)據(jù)幀的平均數(shù)量。n結(jié)論：nALOHA系統(tǒng)最大的信道利用率為18.4%；n對ALOHA系統(tǒng)改進(jìn)的時(shí)分ALOHA系統(tǒng)的最大信道利用率為36.8%.nALOHA系統(tǒng)的信道利用率是非常低的。原因主要是各個(gè)站自由發(fā)送數(shù)據(jù)，碰撞概率增大。15CSMA/CD協(xié)議nCSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測n“多點(diǎn)接入”是指總線型網(wǎng)絡(luò)，許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。協(xié)議重要的內(nèi)容是載波監(jiān)聽和碰撞檢測。n“載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上

8、是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 n總線上并沒有什么“載波”，“載波監(jiān)聽”本質(zhì)上就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。16CSMA協(xié)議的碰撞檢測n“碰撞檢測”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。n當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。n當(dāng)一個(gè)站檢測到的信號電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。n所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。17檢測到碰撞后n在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的

9、信息來。n每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。n為什么會(huì)發(fā)生“碰撞”？n每個(gè)站點(diǎn)都是在監(jiān)聽到信道“空閑”時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)的，為什么還會(huì)發(fā)生碰撞？根本原因是因?yàn)殡姶挪ㄔ诿襟w上的傳播速度總是有限的。18電磁波在總線上的有限傳播速率的影響 n當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。 nA 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到 B。nB 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá) B 之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí) B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是

10、兩個(gè)幀都變得無用。 n因此，碰撞的根本原因是電磁波在媒體上的傳播速度總是有限的。n例如：電磁波在1km電纜上的傳播時(shí)延約為5us。1 kmABt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 = t = 0單程端到端傳播時(shí)延記為 1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2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 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為 21CSM

11、A/CD的重要特性n使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。n每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 22CSMA/CD中的兩個(gè)重要問題n1、爭用期（碰撞窗口）n網(wǎng)上任一站點(diǎn)在開始發(fā)送后，最多經(jīng)過2t時(shí)間就能確認(rèn)此次傳輸是否成功。t為網(wǎng)絡(luò)中相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)站點(diǎn)，信號傳輸?shù)臅r(shí)間。n因此，以太網(wǎng)將端到以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2t稱為爭用期，又稱為碰撞窗口。n經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。23CSMA/CD中的兩個(gè)重要問題n2、檢

12、測到?jīng)_突后，等待多長時(shí)間再重試？n二進(jìn)制指數(shù)退避算法。n算法思想：n隨機(jī)時(shí)間的基本單位是一個(gè)競爭時(shí)間片長度；n對每一個(gè)幀，第一次發(fā)生沖突，設(shè)置參數(shù)L=2，隨機(jī)時(shí)間取為n個(gè)時(shí)間片(n為0(L-1)中的一個(gè)隨機(jī)數(shù));n幀每重復(fù)發(fā)生一次沖突，L加倍，n為0(L-1)中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)；n算法對每一個(gè)幀設(shè)置最大重傳次數(shù)，超過后不重傳，報(bào)告出錯(cuò)。24二進(jìn)制指數(shù)退避算法(truncated binary exponential type)n發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。n確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭用期 2。n定義參數(shù) k 為重傳次數(shù)，k 10，即 k = Min重

13、傳次數(shù), 10n從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為 r。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本退避時(shí)間。n當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。25爭用期的長度 n以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭用期的長度。n對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。n以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。即如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 n由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 n因此，以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字

14、節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 26強(qiáng)化碰撞 n當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 數(shù)據(jù)幀干擾信號 TJ人為干擾信號 ABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測到?jīng)_突開始沖突信道占用時(shí)間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。28CSMA/CD小結(jié)（1）n采用CSMA/CD，即“具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問”的介質(zhì)訪問控制方法。其要點(diǎn)如下：na) 先聽后講n發(fā)送前先偵聽介質(zhì)，

15、若介質(zhì)空閑，則立即發(fā)送；若介質(zhì)忙，則繼續(xù)偵聽，直到介質(zhì)空閑。nb) 邊講邊聽n在發(fā)送過程中進(jìn)行沖突檢測。 nc) 沖突停止n若發(fā)送過程中檢測到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。nd) 隨機(jī)等待n停止發(fā)送后，須等待一段隨機(jī)時(shí)間后再偵聽介質(zhì)。29CSMA/CD小結(jié)（2）n每次沖突后，隨機(jī)延遲的平均值加倍（二進(jìn)制指數(shù)退避算法），即使較少發(fā)生沖突的幀具有較優(yōu)先發(fā)送的概率。nCSMA/CD訪問方法可減少爭用型總線上的沖突。 304.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)n傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：n銅纜（粗纜或細(xì)纜）n銅線（雙絞線）n光纜n這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線

16、10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC31傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法n10BASE5(粗纜)、10BASE2(細(xì)纜)、10BASE-T(雙絞線)、10BASE-F(光纜) nBASE表示電纜上的信號是基帶信號，采用慢徹斯特編碼。nBASE前的數(shù)字“10”表示數(shù)據(jù)率為10Mb/s；n后面的數(shù)字5或2表示每一段電纜的最大長度為500米或200米?！癟”代表雙絞線，“F”代表光纖。32銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖 主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線集線器BNC T 型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC 連接器插口RJ-45插頭33傳統(tǒng)以太網(wǎng)n粗

17、纜以太網(wǎng)（10BASE5）n網(wǎng)卡：通過DB15型連接器與收發(fā)器電纜相連。包括了處理通信所用到的數(shù)字電路，使用總線與主機(jī)交換數(shù)據(jù)等。n收發(fā)器電纜：正式名稱是AUI(連接單元接口)電纜，長度不能超過50m。n收發(fā)器：連接AUI電纜的另一端，包含媒體連接單元MAU和媒體相關(guān)接口MDI。n轉(zhuǎn)發(fā)器：又稱為中繼器，能夠?qū)⑿盘柗糯蟛⒄魏笤俎D(zhuǎn)發(fā)出去。工作在物理層。34傳統(tǒng)以太網(wǎng)n細(xì)纜以太網(wǎng)（10BASE2）n用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜(特性阻抗仍為 50 W)，可代替粗同軸電纜。 n將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI 都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 n細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) B

18、NC T 型接頭連接到網(wǎng)卡上的 BNC 連接器的插口。35傳統(tǒng)以太網(wǎng)n雙絞線以太網(wǎng)（10BASET）n以上兩種連接方式的問題可靠性不高n不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 n連接方式：HUB，雙絞線，RJ45 接頭n連接距離：站點(diǎn)到集線器的距離不超過100mn優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，便宜 n10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。364.4 以太網(wǎng)的MAC層n以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)的

19、MAC層nMAC層的硬件地址nMAC幀格式n局域網(wǎng)的擴(kuò)展（物理層和鏈路層擴(kuò)展）n虛擬局域網(wǎng)n高速以太網(wǎng)（100BaseT、Gb/s、10Gb/s）374.4.1 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n以太網(wǎng)是美國Xerox公司的Palo Alto研究中心于1975年研制成功的。n以太網(wǎng)用無源電纜作為總線來傳送數(shù)據(jù)，并用歷史上表示傳播電磁波的以太(Ether)來命名。n兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) n1980年DEC、Intel、Xerox公司聯(lián)合提出10M/s的以太網(wǎng)歸約。DIX Ethernet V2 是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。n1983年IEEE的802委員會(huì)制定以太網(wǎng)的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。nDIX Ethernet

20、V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。38IEEE802標(biāo)準(zhǔn)n80年代局域網(wǎng)迅速發(fā)展，各種標(biāo)準(zhǔn)層出不窮，為了使得不同廠家生產(chǎn)的局域網(wǎng)能夠通信，IEEE于1980年2月成立一個(gè)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，形成一系列的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。nIEEE802標(biāo)準(zhǔn)已被ANSI接收為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，并于84年3月被ISO采納為局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。n廠商的競爭，IEEE沒有制定一個(gè)統(tǒng)一的局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，而是制定不同的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。39IEEE標(biāo)準(zhǔn)介紹(1)n802委員會(huì)有12個(gè)分委員會(huì)，它們研究的內(nèi)容分別是：n802.1局域網(wǎng)概述，體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)管理

21、和性能測量等；n802.2邏輯鏈路控制協(xié)議；n802.3總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議CSMA/CD及物理層技術(shù)規(guī)范；n802.4令牌總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范；40n802.5令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范；n802.6城域網(wǎng)(MAN)介質(zhì)訪問控制協(xié)議DQDB及其物理層技術(shù)規(guī)范；n802.7寬帶技術(shù)咨詢組，為其他分委員會(huì)提供寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建議;n802.8光纖技術(shù)咨詢組，為其他分委員會(huì)提供光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建議;n802.9綜合話音/數(shù)據(jù)局域網(wǎng)(IVD)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范；n802.10局域網(wǎng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；n802.11無線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技

22、術(shù)規(guī)范；n802.12 100Mb/s高速以太網(wǎng)按需優(yōu)先的介質(zhì)訪問控制協(xié)議100VG-ANYLAN。IEEE標(biāo)準(zhǔn)介紹(2)41IEEE802標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)系424.4.2 以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)nIEEE 802委員會(huì)是局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的主要制定者，它提出的局域網(wǎng)參考模型主要定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，即相當(dāng)于OSI模型的下兩層。 n物理層：與OSI模型中類似，物理層負(fù)責(zé)與傳輸介質(zhì)的連接，并在傳輸介質(zhì)上傳輸比特流，因此，它描述和規(guī)定了與傳輸介質(zhì)接口的特性。n數(shù)據(jù)鏈路層：OSI模型中數(shù)據(jù)鏈路層的功能在IEEE 802模型中分成了兩個(gè)子層(MAC和LLC)。 43以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)

23、多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：n邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層n邏輯鏈路控制子層的主要功能是屏蔽對各種不同物理網(wǎng)絡(luò)的訪問方法的差異，向上提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的統(tǒng)一的邏輯接口n媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層n媒體接入控制子層的主要功能是控制對傳輸介質(zhì)的訪問，并在物理層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)通信。該子層隨不同的物理網(wǎng)絡(luò)差異較大44以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)MAC層拆分成MAC與LLC子層的好處：n與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議

24、的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的。45局域網(wǎng)對 LLC 子層透明46TCP/IP一般不考慮 LLC 子層n由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。n很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。474.4.3 以太網(wǎng)的MAC層n計(jì)算機(jī)要連接到局域網(wǎng)需要依靠網(wǎng)卡。n網(wǎng)卡n網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 n網(wǎng)卡

25、的主要工作：n進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。n對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。n實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 n在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。48計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)通信49MAC層的硬件地址n在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。 n802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定一個(gè)48位的全球地址，是指固化在網(wǎng)卡ROM中的地址。n802 標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識符。 n經(jīng)典定義：n“名字是指我們要尋找的那個(gè)資源，地址指出資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處”。50MAC地址分配與描述nIEEE的注冊管理委員會(huì)RAC(Registration Authority Committee)是局域網(wǎng)法定的

26、全球管理機(jī)構(gòu)。負(fù)責(zé)分配地址字段6個(gè)字節(jié)中的前3個(gè)字節(jié)。n生產(chǎn)局域網(wǎng)網(wǎng)卡的廠家必須向IEEE購買由這3個(gè)字節(jié)構(gòu)成的一個(gè)號(機(jī)構(gòu)唯一標(biāo)識符OUI)。n后三個(gè)字節(jié)由廠家自己分配，稱為擴(kuò)展的唯一標(biāo)識符EUI。n網(wǎng)卡地址或網(wǎng)卡標(biāo)識符常寫為：EUI-48nIEEE規(guī)定地址第一字段第一字節(jié)為I/G比特；n“0”表示單站地址；“1”表示組地址。5152網(wǎng)卡上的硬件地址53網(wǎng)卡檢查 MAC 地址n網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.n如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。n否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。n“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： n單播(u

27、nicast)幀（一對一）n廣播(broadcast)幀（一對全體）n多播(multicast)幀（一對多）54MAC幀格式n常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：nDIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)nIEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)n最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。55MAC 幀字節(jié)6624IP 層物理層目的地址源地址長度/類型FCSMAC 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802.2LLC 幀當(dāng)長度/類型字段表示長度時(shí) 802.3MAC 幀以太網(wǎng) V2 M

28、AC 幀這種 802.3 + 802.2 幀已經(jīng)較少使用目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 150043 1497111DSAP SSAP111 控制 數(shù) 據(jù)字節(jié)DSAPSSAP控制IP 數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)56MAC幀格式n類型字段n用來標(biāo)識上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀交給上一層的協(xié)議。nXerox公司負(fù)責(zé)類型字段的代碼分配：n類型字段為0 x0800表示上層使用IP數(shù)據(jù)報(bào)；n類型字段為0 x8137表示上層使用Novell IPX數(shù)據(jù)報(bào)；n同步碼n實(shí)際傳送的比MAC幀多8個(gè)字節(jié)；n因?yàn)楫?dāng)一個(gè)站開始接收MAC幀時(shí)，沒有與到達(dá)的比特流同步，因此MAC幀的開始若干比特?zé)o

29、法接收，這樣使得整個(gè)幀無效。這樣需要插入同步碼。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)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 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(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式源地址字段 6 字節(jié)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)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式類型字段 2 字節(jié)類型字段用來標(biāo)志上

30、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(gè)協(xié)議。 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)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)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)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)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 1108 時(shí)，MAC

31、 子層可使未檢測到的差錯(cuò)小于 11014。 當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時(shí)，應(yīng)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(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 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)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MA

32、C 幀。 為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié)63n數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；n幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；n用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)；n數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 字節(jié)之間。n有效的 MAC 幀長度為 64 1518 字節(jié)之間。n對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 802.3標(biāo)準(zhǔn)無效MAC 幀的情況 64nMAC子層標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定幀間最小間隔為 9.6 s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時(shí)間。n一個(gè)站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。n這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接

33、收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 幀間最小間隔 654.4 以太網(wǎng)的MAC層n以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)的MAC層nMAC層的硬件地址nMAC幀格式n局域網(wǎng)的擴(kuò)展（物理層和鏈路層擴(kuò)展）n虛擬局域網(wǎng)n高速以太網(wǎng)（100BaseT、Gb/s、10Gb/s）66局域網(wǎng)互聯(lián)與互聯(lián)設(shè)備n為什么要進(jìn)行局域網(wǎng)互聯(lián)？n(1) 局域網(wǎng)覆蓋的距離有限n單個(gè)局域網(wǎng)覆蓋的距離往往不能滿足應(yīng)用的需要。n(2) 局域網(wǎng)能支持的連網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)目有限n單個(gè)局域網(wǎng)所能連接的計(jì)算機(jī)數(shù)目往往不能滿足應(yīng)用的需要。n(3) 局域網(wǎng)上能傳輸?shù)耐ㄐ帕坑邢辬單個(gè)局域網(wǎng)所容許的通信量往往不能滿足應(yīng)用的需要。67局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備n

34、互聯(lián)的本質(zhì)n由于網(wǎng)絡(luò)是分層次實(shí)現(xiàn)的，而局域網(wǎng)又各有不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此網(wǎng)絡(luò)互連的本質(zhì)就是在不同的協(xié)議層次上實(shí)現(xiàn)協(xié)議的彼此轉(zhuǎn)換。n互聯(lián)設(shè)備n轉(zhuǎn)發(fā)器（Repeater）n集線器（Hub）n網(wǎng)橋（Bridge）n交換機(jī)（Switch）n路由器（Router）n網(wǎng)關(guān)（Gateway）68局域網(wǎng)的擴(kuò)展n重發(fā)器又稱中繼器，它用于在物理層上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)同構(gòu)型局域網(wǎng)之間的互連。n重發(fā)器的功能n常用于連接兩個(gè)同軸電纜以太網(wǎng)，將信號放大整形后，以增大傳輸距離。n不具有信號通路的選擇功能n本章討論n在物理層上擴(kuò)展局域網(wǎng)n在數(shù)據(jù)鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng)69物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)n沖突域（碰撞域）n任一時(shí)刻每個(gè)系中只能有一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)。n

35、若每個(gè)局域網(wǎng)的最大吞吐量為10M/b，則整個(gè)系統(tǒng)為30M/b的最大吞吐量。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70集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器71集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)n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。n擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。n缺點(diǎn)n碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。n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。72數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)n使用網(wǎng)橋n網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層；n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(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。n網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，

36、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(gè)端口。73網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)n網(wǎng)橋的工作原理n網(wǎng)橋從端口接收網(wǎng)段上傳送的各種幀；n每當(dāng)收到一個(gè)幀時(shí)，先暫存在緩存中。n若此幀未出錯(cuò)，且欲發(fā)送的目的站的MAC地址屬于另外一個(gè)網(wǎng)段，則通過查找“轉(zhuǎn)發(fā)表”，將收到的幀送往對應(yīng)的端口轉(zhuǎn)發(fā)。n若此幀出錯(cuò)，則丟棄該幀。n同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的幀，不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)，不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。74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(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋75使用網(wǎng)橋的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)n過濾通信量、擴(kuò)大了物理范圍、提高了可靠性。n可互連不同物理

37、層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。n缺點(diǎn)n存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 n在MAC 子層并沒有流量控制功能。 n具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。n網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。 76網(wǎng)橋和集線器的不同n集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。n網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。n若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。n在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 n由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋

38、并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。 77網(wǎng)橋的類型n網(wǎng)橋的特點(diǎn)n網(wǎng)橋用于在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層以上使用相同協(xié)議的局域網(wǎng)的互連。n它負(fù)責(zé)完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的轉(zhuǎn)換。n網(wǎng)橋具有路由選擇功能，可提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率。n依據(jù)不同路由確定方法n固定路由網(wǎng)橋n透明網(wǎng)橋n源路由網(wǎng)橋78固定路由網(wǎng)橋n根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互連環(huán)境，人工為每個(gè)網(wǎng)橋針對它所連接的每個(gè)局域網(wǎng)分別建立一張路由表。當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，網(wǎng)橋就根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的路由表來決定如何進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 n缺點(diǎn)：不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)改變的網(wǎng)絡(luò)互連環(huán)境，路由表的維護(hù)困難。79透明網(wǎng)橋n能生成和修改自己路由表的網(wǎng)橋。n目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent br

39、idge)。 n“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。 n透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。 80透明網(wǎng)橋n透明網(wǎng)橋的做法n任何時(shí)候當(dāng)網(wǎng)橋接收到一個(gè)幀時(shí)，根據(jù)其源地址就可獲得發(fā)送該幀的站點(diǎn)所在的局域網(wǎng)，從而為路由表建立相應(yīng)的條目；n同時(shí)，為未知路由的幀使用擴(kuò)散算法(Flooding Algorithm)來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（即向它所連接的每個(gè)局域網(wǎng)發(fā)送該幀，該幀來自的那個(gè)局域網(wǎng)除外）。n特點(diǎn)：n能適應(yīng)動(dòng)態(tài)改變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境n確定路由的負(fù)擔(dān)在網(wǎng)橋81網(wǎng)橋處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表算法n(1) 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即

40、丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 n(2) 如有，則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。n(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)）。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。n(4) 轉(zhuǎn)到(6)。n(5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。n(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，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行(7)。n(7) 更新計(jì)時(shí)器。n(8) 等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。82網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記的信

41、息n登記三項(xiàng)信息n站地址：登記收到的幀的源 MAC 地址。n端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號。n時(shí)間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。n站地址問題n轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù)源 MAC 地址寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址當(dāng)作目的地址。n例如：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。 83轉(zhuǎn)發(fā)表中的計(jì)時(shí)器n為了使轉(zhuǎn)發(fā)表反映最新的局域網(wǎng)拓?fù)鋘局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常變化，為了使轉(zhuǎn)發(fā)表能反映整個(gè)局域網(wǎng)的最新拓?fù)?，所以要記錄下每個(gè)幀到達(dá)到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間。n具體做法：n網(wǎng)橋中的端口管理軟件周期性地掃描轉(zhuǎn)發(fā)表中的項(xiàng)目。將一定時(shí)間

42、（如幾分鐘）之前登記的項(xiàng)目刪除。84透明網(wǎng)橋使用了支撐樹算法n這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AFF2F1不停地兜圈子A 發(fā)出的幀網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了85生成樹算法86源路由網(wǎng)橋n由發(fā)送站點(diǎn)確定到達(dá)目的地的路由，并將它存儲(chǔ)在所發(fā)送的幀中；網(wǎng)橋接收幀后按其指示的路由將它轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)局域網(wǎng)上。n特點(diǎn)n能適應(yīng)動(dòng)態(tài)改變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境n確定路由的負(fù)擔(dān)在站點(diǎn)87源路由網(wǎng)橋路由的確定n源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。n發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從

43、所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。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。88多端口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)n1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。n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）。n以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。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。89以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)n以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。n交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)

44、行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。90獨(dú)占傳輸媒體的帶寬n對于普通 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。n使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有 N 對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。91用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬維網(wǎng)服

45、務(wù)器電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器924.3 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)與局域網(wǎng)n以太網(wǎng)概述n以太網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)的MAC層nMAC層的硬件地址nMAC幀格式n局域網(wǎng)的擴(kuò)展n虛擬局域網(wǎng)n高速以太網(wǎng)（100BaseT、Gb/s、10Gb/s）934.3.5 虛擬局域網(wǎng)n虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。n這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。n每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。n虛擬局域網(wǎng)其實(shí)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(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLA

46、N2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 B2 和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站

47、A1, A2 和 C1都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 98虛擬局域網(wǎng)n沖突域與廣播域n連接在同一個(gè)網(wǎng)橋或交換機(jī)端口的計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)沖突域，即處于同一個(gè)端口的計(jì)算機(jī)在某一個(gè)時(shí)刻只能有一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，其他處于監(jiān)聽狀態(tài)，如果出現(xiàn)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，便會(huì)沖突。n網(wǎng)橋或交換機(jī)的本質(zhì)是通過將網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)沖突域來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。n因?yàn)榫W(wǎng)橋會(huì)向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)未知目的端口的數(shù)據(jù)幀，所以網(wǎng)橋/交換網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。99虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)n安全性好n沒有路由的情況下，不同虛擬局域網(wǎng)間不能相互通信。n網(wǎng)絡(luò)分段n可將物理網(wǎng)絡(luò)邏輯分段，而不是按物理分段?？蓪⒉煌攸c(diǎn)、不同部門的計(jì)算機(jī)劃分在一個(gè)虛擬局域網(wǎng)上。n提供較好的靈活性n方便地將一個(gè)站點(diǎn)加入或從一個(gè)VLAN中刪除。100劃分VLAN的方法n基于端口的劃分（最常用）n將交換機(jī)按照端口進(jìn)行分組，每一組定義為