以太網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

1、以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)詳解作者：  |  上傳時(shí)間：2009-11-16  |  關(guān)鍵字： 自20世紀(jì)70年代局域網(wǎng)技術(shù)提出以來，各種局域網(wǎng)技術(shù)不斷產(chǎn)生，其中有的技術(shù)發(fā)展壯大，而有的技術(shù)逐漸被淘汰?，F(xiàn)階段成熟的局域網(wǎng)技術(shù)有三種：以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)（Token Ring）和光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI），其中以太網(wǎng)技術(shù)逐步成為局域網(wǎng)技術(shù)的主流。 1         以太網(wǎng)歷史簡(jiǎn)介以太網(wǎng)是在1972年開創(chuàng)的，Bob Metcalfe

2、（被尊稱為“以太網(wǎng)之父”）被Xerox雇傭?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)專家，Bob Metcalfe來到Xerox公司的Palo Alto研究中心（PARC）的第一個(gè)任務(wù)是把Palo Alto的計(jì)算機(jī)連接到Arpanet（Internet的前身）。1972年底，Bob Metcalfe設(shè)計(jì)了一套網(wǎng)絡(luò)，把Alto計(jì)算機(jī)連接起來。在研制過程中，因?yàn)樵摼W(wǎng)絡(luò)是以ALOHA系統(tǒng)（一種無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）為基礎(chǔ)的，而又連接了眾多的ALTO計(jì)算機(jī)，所以Metcalfe把它命名為ALTO ALOHA網(wǎng)絡(luò)。ALTO ALOHA網(wǎng)絡(luò)在1973年5月開始運(yùn)行，Metcalfe把這個(gè)網(wǎng)絡(luò)正式改名為以太網(wǎng)（Ethernet），這就是最初的以太網(wǎng)

3、試驗(yàn)原型，該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的速率為2.94Mbps，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的介質(zhì)為粗同軸電纜。1976年6月， Metcalfe和Boggs發(fā)表了題為：“以太網(wǎng)：局域網(wǎng)的分布型信息包交換”的著名論文。1977年底，Metcalfe和他的三位合作者獲得了“具有沖突檢測(cè)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)”的專利，多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)被稱為CSMACD(帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問)。從此，以太網(wǎng)就正式誕生了。70年代末，涌現(xiàn)出了數(shù)十種局域網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)正是其中的一員。1979年，Digital EquipmentCorporation（DEC）、Intel公司與Xerox公司聯(lián)盟，促進(jìn)了以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化。1980年9月30日，DEC、Inte

4、l和Xerox公布了第三稿的“以太網(wǎng)，一種局域網(wǎng)：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層規(guī)范，1.0版”，這就是現(xiàn)在著名的以太網(wǎng)藍(lán)皮書，也稱為DIX(取三家公司名字的第一個(gè)字母而組成的)版以太網(wǎng)1.0規(guī)范。如前所述，最初的實(shí)驗(yàn)型以太網(wǎng)工作在2.94Mbps，而DIX規(guī)范定義的以太網(wǎng)工作在10Mbps。1982年，DIX聯(lián)盟發(fā)布了以太網(wǎng)的第二個(gè)版本，即Ethernet II。在DIX聯(lián)盟開展以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的同時(shí)，IEEE組成一個(gè)定義與促進(jìn)工業(yè)LAN標(biāo)準(zhǔn)的委員會(huì)，這就是我們今天熟知的802工程委員會(huì)。IEEE 802委員會(huì)成立了不同的工作組，每個(gè)工作組研究不同的LAN技術(shù)。DIX聯(lián)盟雖已推出以太網(wǎng)規(guī)范，但還不是國(guó)際

5、公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，所以在1981年6月，IEEE 802工程決定組成802.3分委員會(huì)，以產(chǎn)生基于DIX工作成果的國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，1983年6月IEEE 802.3工作組發(fā)布了第一個(gè)關(guān)于以太網(wǎng)技術(shù)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 10BASE5。10BASE5技術(shù)與DIX的Ethernet II在技術(shù)上是有差別的，不過這種差別甚微。10BASE5的速率仍然是10Mbps，使用的傳輸介質(zhì)仍然是粗同軸電纜，允許節(jié)點(diǎn)間的最長(zhǎng)距離為500米。1984年美國(guó)聯(lián)邦政府以 FIPS PUB107的名字采納802.3標(biāo)準(zhǔn)。1989年ISO以標(biāo)準(zhǔn)號(hào) IS88023采納802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，至此，IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3正式得到

6、國(guó)際上的認(rèn)可。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的商業(yè)化，使用粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的缺點(diǎn)逐漸暴露，粗同軸電纜價(jià)格昂貴，需要外接MAU收發(fā)器，不易安裝。80年代初逐漸出現(xiàn)了一些基于細(xì)同軸電纜的以太網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品，1984年，IEEE 發(fā)布了10BASE2的標(biāo)準(zhǔn)，10BASE2采用細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，允許節(jié)點(diǎn)間的最長(zhǎng)距離為200米。10BASE5和10BASE2都是一種物理總線型拓?fù)?，所有的?jié)點(diǎn)連接在同一根總線，總線上的所有節(jié)點(diǎn)共享帶寬。這種物理總線型的拓?fù)溆幸粋€(gè)致命的缺點(diǎn)，容易出現(xiàn)總線某處斷裂而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題，不便于查找故障，而且如果用戶進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，必須重新布線，不利于結(jié)構(gòu)化布線。這時(shí)就提出了在非屏蔽

7、雙絞線（UTP）電話電纜上運(yùn)行以太網(wǎng)的想法，最后證實(shí)在3類非屏蔽雙絞線上可以運(yùn)行1Mbps的低速以太網(wǎng)，1986年，IEEE接納了這種低速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，命名為1BASE5，這就是著名的StarLAN。StarLAN有它自身的優(yōu)點(diǎn)：便于安裝、配置、管理和查找故障，而且成本較低；這種物理星型的拓?fù)涫且蕴W(wǎng)的一個(gè)突破，因?yàn)樗试S采用結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，它用單獨(dú)一根線將每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到中央集線器，這對(duì)于安裝、故障尋找和重新配置顯然是一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，可以大大降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本。但1BASE5把以太網(wǎng)的速率從傳統(tǒng)的10Mbps降低到了1Mbps，很多廠商認(rèn)為這是以太網(wǎng)的一個(gè)后退，因此1BASE5很快走向了滅亡。1

8、BASE5使得以太網(wǎng)走向星型的結(jié)構(gòu)化布線，但是速率是它的限制，于是IEEE開始在UTP在運(yùn)行10Mbps以太網(wǎng)的研究，1990年，IEEE 802.3i 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，公布了10BASE-T技術(shù)。此后出現(xiàn)了10 BASE-T中繼器、雙絞線介質(zhì)附屬件(MAU)和NIC網(wǎng)絡(luò)接口卡，這些使得以太網(wǎng)市場(chǎng)急劇增長(zhǎng)。星形結(jié)構(gòu)化布線結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是以太網(wǎng)發(fā)展史上的偉大里程碑。它使令牌環(huán)（Token Ring）失去了它的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)化布線、采用雙絞線布線。同時(shí)隨著光纜的發(fā)展，在光纜上運(yùn)行以太網(wǎng)成了研究的一個(gè)課題，隨后逐步出現(xiàn)了10BASE-F，10BASe-FL，10BASE-FP，10BASE-FB等在光纜上運(yùn)行

9、以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。前面的技術(shù)不管是物理總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、還是物理星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，LAN中的用戶都是共享帶寬的，都要爭(zhēng)用帶寬，存在沖突。90年代初，逐漸出現(xiàn)了多端口網(wǎng)橋，用于多個(gè)LAN的互連。共享式以太網(wǎng)逐漸向LAN交換機(jī)發(fā)展。1993年，Kalpana公司使以太網(wǎng)技術(shù)有了另外一個(gè)突破全雙工以太網(wǎng)。全雙工的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這在理論上可以使傳輸速度翻一番。90年代初，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，10Mbps的速率限制了一些大網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，此時(shí)以太網(wǎng)受到了FDDI的巨大沖擊。FDDI是一種昂貴的基于100Mbps光纜的LAN技術(shù)。1992年，Grand Junction公司成立，開始研制100

10、Mbps的以太網(wǎng)。1993年，以Grand Junction為首的多家公司成立了快速以太網(wǎng)聯(lián)盟（FEA）。1993年10月，F(xiàn)EA公布了它的100BASE-X互操作規(guī)范，1995年3月，IEEE802.3u規(guī)范被它的成員和執(zhí)委會(huì)所通過。于是快速以太網(wǎng)的時(shí)代宣布來臨。1995年末，各廠家日新月異地不斷推出新的快速以太網(wǎng)產(chǎn)品，快速以太網(wǎng)達(dá)到了鼎盛時(shí)代。1995年11月，IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)組建了一個(gè)新的“高速研究組(High-Speed Study Group)”，研究1000Mbps速率的以太網(wǎng)。1996年3月，IEEE組建了新的802.3z工作組，負(fù)責(zé)研究干兆位以太網(wǎng)，制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

11、1998年，IEEE發(fā)布802.3z，1000Mbps的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。2002年，10GE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.3ae正式發(fā)布，10GE以太網(wǎng)與1000M以太網(wǎng)相比，10GE只支持全雙工，只支持光纖作為傳輸介質(zhì)，10GE可以應(yīng)用于廣域網(wǎng)WAN物理層技術(shù)SONET/SDH。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)不僅僅局限于一種局域網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于城域網(wǎng)MAN和廣域網(wǎng)WAN。2         以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)2.1        CSMA/CD以太網(wǎng)

12、是一種共享介質(zhì)的局域網(wǎng)技術(shù)，多個(gè)站點(diǎn)連接到一個(gè)共享介質(zhì)上，同一時(shí)間只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。這種共享介質(zhì)的通信方式必然存在一個(gè)沖突的問題，如何檢測(cè)鏈路是否空閑，站點(diǎn)能否發(fā)送數(shù)據(jù)是共享鏈路必須解決的問題。這種同一鏈路連接多個(gè)終端，就是多路訪問。多路訪問控制有多種協(xié)議，如隨機(jī)訪問控制協(xié)議、受控訪問控制協(xié)議、通道化協(xié)議。隨機(jī)訪問控制協(xié)議中所有連接在共享介質(zhì)上的終端都具有平等的發(fā)送數(shù)據(jù)的概率，也沒有輪詢機(jī)制，隨機(jī)訪問控制協(xié)議技術(shù)主要有：MA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA。受控訪問控制協(xié)議是一種輪詢機(jī)制，通過輪詢控制哪個(gè)站點(diǎn)來發(fā)送數(shù)據(jù)，主要技術(shù)有：預(yù)約、輪詢、令牌傳遞。通道化協(xié)議是一種復(fù)用技術(shù)

13、，主要技術(shù)包括：FDMA、TDMA、CDMA。圖1 多路訪問控制協(xié)議分類以太網(wǎng)采用了隨機(jī)訪問控制協(xié)議中的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多址訪問）方法作為多路訪問控制協(xié)議。我們可以將CSMA/CD比作一次交談，在這個(gè)交談中每個(gè)人都有說話的權(quán)力，但是同一時(shí)間只能有一個(gè)人說話，否則就會(huì)混亂，每個(gè)人在說話之前先聽是否有別人在說話（即載波偵聽），如果這時(shí)有人說話，那只能耐心等待，等待別人結(jié)束說話，它才可以發(fā)表意見。另外，有可能兩個(gè)人同一時(shí)間都想開始說話， 此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)沖突，但當(dāng)兩個(gè)人同時(shí)

14、說話時(shí)，兩個(gè)人都會(huì)發(fā)現(xiàn)他們?cè)谕粫r(shí)間講話（即沖突檢測(cè)），這時(shí)說話立即終止，隨機(jī)的等待一段時(shí)間后（回退），再開始說話。這時(shí)第一個(gè)開始說話的人開始說話，第二個(gè)人必須等待，直到第一個(gè)人說完后才開始說話。以太網(wǎng)的CSMA/CD工作方式與以上類似，圖2為站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的流程圖。當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時(shí)，它開始檢測(cè)物理介質(zhì)是否空閑，這個(gè)過程稱為載波偵聽。如果此時(shí)介質(zhì)忙，則只能耐心等待，推遲數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。如果載波偵聽過程中發(fā)現(xiàn)介質(zhì)空閑，則必須等待IFG（Inter Frame Gap）時(shí)間讓物理信道恢復(fù)平穩(wěn)，同時(shí)也讓接收者對(duì)接收的幀作必要的處理。等待IFG時(shí)間后開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如果這時(shí)沒有其他站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)

15、據(jù)則不會(huì)發(fā)生沖突，站點(diǎn)可以完整的把數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢，重復(fù)下一次發(fā)送過程，繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。圖2 CSMA/CD發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程圖如果同一時(shí)間有多個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就會(huì)發(fā)生沖突。沖突發(fā)生后，發(fā)送站點(diǎn)要持續(xù)發(fā)送一段時(shí)間的干擾信號(hào)（jamming），發(fā)送干擾信號(hào)的目的是為了確保共享介質(zhì)上的所有站點(diǎn)都能夠檢測(cè)到這時(shí)以太網(wǎng)上已產(chǎn)生了沖突。然后發(fā)送站點(diǎn)終止未發(fā)送完的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，這就是回退（backing off），等待的這個(gè)隨機(jī)時(shí)間稱為回退時(shí)間（backoff time）。回退時(shí)間是SlotTime（SlotTime是傳送最短以太網(wǎng)幀所需要的時(shí)間，對(duì)于10M和100M來說為傳送51

16、2bit所需要的時(shí)間，10M是51.2微秒，100M是5.12微秒）的整數(shù)倍，回退時(shí)間的取值范圍與檢測(cè)到?jīng)_突的次數(shù)有關(guān)，每次檢測(cè)到?jīng)_突后，r選擇一個(gè)從0到2 k的隨機(jī)整數(shù)0r<2k   ，這里 kMIN n，10， n 為檢測(cè)到?jīng)_突的次數(shù)?；赝藭r(shí)間為 r×SlotTime.例如開始傳送數(shù)據(jù)幀后，第一次檢測(cè)到?jīng)_突后需要等待0-1倍SlotTime時(shí)間，第二次檢測(cè)到?jīng)_突后等待0-3中隨機(jī)整數(shù)個(gè)SlotTime 時(shí)間，以此類推。當(dāng)檢測(cè)到的沖突次數(shù)超過最大重試次數(shù)（通常為16），則表示該數(shù)據(jù)幀發(fā)送失敗，停止該數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，通知網(wǎng)絡(luò)管理員發(fā)生錯(cuò)誤并丟棄數(shù)據(jù)幀，或者只是

17、簡(jiǎn)單的丟棄數(shù)據(jù)幀，然后重置回退時(shí)間為0，開始沖突檢測(cè)準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。2.2        以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)在“以太網(wǎng)發(fā)展史”一節(jié)中說過，DIX聯(lián)盟1980年發(fā)布以太網(wǎng)的第一個(gè)版本，Ethernet I，1982年，DIX聯(lián)盟又發(fā)布以太網(wǎng)的第二個(gè)版本，即Ethernet II，1983年IEEE發(fā)布了第一個(gè)關(guān)于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)與DIX的Ethernet II在技術(shù)上是有差別的，其中一個(gè)差別就是關(guān)于以太網(wǎng)幀的封裝上。Ethernet II采用了Type封裝，而最初的802.3采用的Length封裝，因此Leng

18、th封裝也稱為raw 802.3封裝，目前只有IPX支持Raw 802.3封裝，以Length字段后緊跟0xFFFF標(biāo)識(shí)。最初的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)不支持Type封裝，但是Type封裝使用極為廣泛，在1997年，IEEE 802.3接納了Type封裝，所以Ethernet II封裝有時(shí)又稱為802.3 Type封裝。Preamble/SFD（Start-of-Frame Delimiter）：每個(gè)以太網(wǎng)幀發(fā)送時(shí)都是以8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)碼開始，Preamble是1和0交替（1 0 1 0 1 0.）的7個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，該部分的作用是通知接收方有數(shù)據(jù)幀到來，使其與輸入的時(shí)鐘保持同步，56bit 模式容

19、許站點(diǎn)在幀的開始可以丟棄一些bit。SFD是一個(gè)字節(jié)10101011，最后使用11，來通知接收方下一字段就是目的主機(jī)的地址了。實(shí)際上前導(dǎo)碼都是在物理層加進(jìn)去的，并不是幀的一部分。DA（Destination Address）：6個(gè)字節(jié)，目的節(jié)點(diǎn)的MAC地址。SA（Source Address）：6個(gè)字節(jié)，源節(jié)點(diǎn)的MAC地址。Type/Length：2字節(jié)，根據(jù)數(shù)值的不同代表2種不同的封裝格式，如果字段值在0x00000x05DC范圍內(nèi)，則表示該字段為L(zhǎng)ength，該幀為802.3 raw封裝。如果字段值在0x06000xFFFF范圍內(nèi)，則表示該字段為Type字段，該幀為Ethernet II封

20、裝，0x05DD0x05FF保留沒有使用。PayLoad：上層協(xié)議有效載荷，最小為46字節(jié)，最大為1500字節(jié)，對(duì)于Type封裝格式，上層協(xié)議必須保證該字段的值大于46字節(jié)，對(duì)于Length封裝，對(duì)于有效載荷不夠46字節(jié)的報(bào)文鏈路層必須進(jìn)行填充。FCR：4字節(jié)的校驗(yàn)和。    另外以太網(wǎng)還有如下所示的封裝格式：802.3/802.2 LLC封裝DA(6)SA(6)Length(2)DSAP(1)SSAP(1)Ctr(1)Data802.3/802.2 SNAP封裝：DA(6)SA(6)Length(2)0xAA0xAA0x03Org Code(3)PID(2)Da

21、ta802.3/802.2 SNAP RFC 1042封裝：DA(6)SA(6)Length(2)0xAA0xAA0x0300-00-00Type(2)Data    802.3/802.2 LLC封裝中，DSAP、SSAP用來標(biāo)志上層協(xié)議，比如NetBios為0xF0，IPX為0xE0。    802.3/802.2 SNAP 中Org Code代表機(jī)構(gòu)編碼，是全球唯一的表示組織機(jī)構(gòu)的代碼OUI，PID（Protocol Identifier）是協(xié)議標(biāo)志，每個(gè)組織機(jī)構(gòu)可以有獨(dú)立的協(xié)議標(biāo)識(shí)。如蘋果公司的OUI為08-00-07，其Ap

22、pleTalk協(xié)議的PID為0x809B，這種封裝中Org CodePID唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)上層協(xié)議。    802.3/802.2 SNAP RFC1042封裝，Org code使用一個(gè)特殊的數(shù)值00-00-00，當(dāng)這個(gè)字段為00-00-00時(shí)，Type字段與Ethernet II封裝中的Type具有相同的含義。    IP協(xié)議支持兩種封裝，分別是Ethernet II封裝和SNAP RFC1042封裝，Type均為0x0800，IPX協(xié)議支持四種封裝Ethernet II、SNAP RFC1042、raw 802.3、802.3/802

23、.2 LLC，在Ethernet II和SNAP RFC1042封裝中，Type字段為0x8137，raw 802.3封裝在Length后緊跟0xFFFF標(biāo)志。802.3/802.2 LLC封裝中，DSAP和SSAP0xE0。Apple Talk支持Ethernet II和SNAP RFC1042封裝，Type均為0x809B。    目前使用最廣泛的是Ethernet II封裝。802.3/802.2 SNAP封裝使用很少，因此一般所說的SNAP封裝都指SNAP RFC1042封裝。2.3      &

24、#160; 以太網(wǎng)速率計(jì)算我們通常所說的10M、100M，1000M、10GE，這些都是指物理介質(zhì)每秒可以傳送多少bit的數(shù)據(jù)。在我們實(shí)際中經(jīng)常使用每秒傳送實(shí)際數(shù)據(jù)幀的數(shù)目即PPS（packets per second）來表示報(bào)文的速率。下面介紹對(duì)于以太網(wǎng)來說如何進(jìn)行鏈路速率與pps之間的換算。以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每?jī)蓚€(gè)幀之間存在幀間隙IFG（Inter Frame Gap），幀間隙的作用是使介質(zhì)中的信號(hào)處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)讓幀接收者對(duì)接收的幀作必要的處理（如調(diào)整緩存取的指針、更新計(jì)數(shù)、發(fā)中斷讓主機(jī)對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理）。對(duì)于Ethernet（10M）幀間隙時(shí)間為9.6usec，100M快速以太網(wǎng)幀間隙

25、為0.96usec，1000M幀間隙為0.096usec，10GE幀間隙為0.0096usec，這個(gè)時(shí)間正好相當(dāng)于傳送96bit數(shù)據(jù)的時(shí)間。下面我們看怎么把以太網(wǎng)速率與pps進(jìn)行換算，假設(shè)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為 k bytes（包括CRC），端口速率為R，轉(zhuǎn)化后的PPS為N，那么：NR/(k×88×896)    其中k×8表示實(shí)際數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度(bits)，8×8表示前導(dǎo)碼（PreambleSFD）的長(zhǎng)度，96bit相當(dāng)于幀間隙占用的bits。    下面舉例說明，假設(shè)端口速率為100M，發(fā)送數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)

26、度為64字節(jié)，那么線速發(fā)送報(bào)文換算成pps后，    N100 000 000/（64×88×896）148810 pps    2.4        沖突域和廣播域我們知道在傳統(tǒng)的以粗同軸電纜為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)中，同一介質(zhì)上的多個(gè)節(jié)點(diǎn)是共享鏈路的帶寬，爭(zhēng)用鏈路的使用權(quán)，這樣就會(huì)發(fā)生沖突，CSMA/CD機(jī)制中當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就要進(jìn)行回退，這段回退的時(shí)間內(nèi)鏈路上不傳送任何數(shù)據(jù)。而且這種情況是不可避免的。當(dāng)同一介質(zhì)上的節(jié)點(diǎn)越多，沖突發(fā)生的概率也就會(huì)

27、越大。這種連接在同一導(dǎo)線上的所有節(jié)點(diǎn)的集合就是一個(gè)沖突域。使用同軸電纜和HUB連接的主機(jī)就屬于一個(gè)沖突域。他們共同的特征是所有的節(jié)點(diǎn)都要共享帶寬，會(huì)發(fā)生沖突，且一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的報(bào)文（無論是單播、組播、廣播）其余節(jié)點(diǎn)都可以收到。由于各種各樣的原因，網(wǎng)絡(luò)中使用了廣播，例如TCP/IP中的ARP使用廣播從IP來解析MAC地址。目的MAC為FFFF-FFFF-FFFF的地址是廣播地址，這個(gè)地址將使所有的節(jié)點(diǎn)都處理這個(gè)數(shù)據(jù)幀。廣播會(huì)占用帶寬，而且降低節(jié)點(diǎn)的處理效率，必須對(duì)廣播加以限制。這種一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)廣播報(bào)文其余節(jié)點(diǎn)能夠接收到的節(jié)點(diǎn)的集合，就是一個(gè)廣播域。傳統(tǒng)的網(wǎng)橋（Bridge）可以根據(jù)MAC表對(duì)單

28、播報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)于廣播報(bào)文向所有的端口都轉(zhuǎn)發(fā)，所以網(wǎng)橋的所有端口連接的節(jié)點(diǎn)屬于一個(gè)廣播域，但是每個(gè)端口屬于一個(gè)單獨(dú)沖突域。傳統(tǒng)的二層交換機(jī)所有端口都屬于一個(gè)廣播域，這樣就不便于管理和網(wǎng)絡(luò)變化，假設(shè)一個(gè)用戶現(xiàn)在屬于工作組1，與工作組1內(nèi)的用戶在同一個(gè)LAN中，一段時(shí)間后要把該用戶劃分到工作組2中，要加入到工作組2中的LAN，那么必須重新連線。這種給網(wǎng)絡(luò)管理帶來了不方便。這樣就在傳統(tǒng)二層交換機(jī)上引入了VLAN（Virtual LAN）。每個(gè)VLAN中的所有節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)廣播域，每個(gè)VLAN是邏輯LAN，VLAN之間是二層隔離的。2.5     &#

29、160;  半雙工、全雙工、自協(xié)商在10BASE5和10BASE2的總線型拓?fù)渲?，同一時(shí)刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。隨著10BASE-T和hub的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接變成了點(diǎn)到點(diǎn)的連接。在節(jié)點(diǎn)之間點(diǎn)到點(diǎn)連接中，同一節(jié)點(diǎn)同一時(shí)刻只能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，不能同時(shí)接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。這種同一時(shí)刻只能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的工作模式為半雙工模式。在半雙工模式下，使用CSMA/CD的機(jī)制來避免沖突。全雙工模式下，同一時(shí)刻可以同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)幀。自協(xié)商功能允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)⒆约核С值墓ぷ髂Ｊ叫畔鬟_(dá)給網(wǎng)絡(luò)上的對(duì)端，并接收對(duì)方可能傳遞過來的相應(yīng)信息。對(duì)于兩端處于自協(xié)商工作方式的設(shè)備，最終協(xié)商的結(jié)果是采用二者

30、技術(shù)能力域中優(yōu)先級(jí)低的網(wǎng)口提供的工作方式工作。協(xié)商級(jí)別一般為1000Mfull，1000Mhalf，100Mfull，100Mhalf，10Mfull，10Mhalf。10BASE-T的以太網(wǎng)接口（它只支持10M，不支持自協(xié)商）在鏈路UP之前會(huì)發(fā)送Link Test Pulse（LTP），該脈沖用以檢測(cè)鏈路是否應(yīng)該UP；而100BASE-T以太網(wǎng)接口（它只支持100M，不支持自協(xié)商）在鏈路UP之前會(huì)發(fā)送FAST ETHERNET IDLE流，用以檢測(cè)鏈路是否應(yīng)該UP。支持自協(xié)商（Autonegotiation）的以太網(wǎng)接口則在鏈路UP之前發(fā)送FLP（Fast Link Pulse），F(xiàn)LP實(shí)際上是一組LTP和數(shù)據(jù)脈沖的組合，它們表明一種含義：例如我支持100M全雙工。較舊的設(shè)備例如10BASE-T仍然將這些FLP識(shí)別為L(zhǎng)TP，而自協(xié)商設(shè)備則能夠識(shí)別FLP的含義并通過交互這種握手信息來使鏈路成為最優(yōu)配置。如果自協(xié)商設(shè)備看到有一般的LTP（不是有特定含義的FLP）輸入，它就