計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用Ch4-局域網(wǎng)課件

內(nèi)容回憶3.7虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)建立虛電路表的兩種方法；虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式的比較3.8網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)帶寬；吞吐量；時(shí)延；3.9廣域網(wǎng)實(shí)例PSTN；N-ISDN（基本速率接口和基群速率接口）；X.25；FR；ATM；POS接口2022/12/171第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶3.7虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)2022/12/161第4章第四章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.4高速以太網(wǎng)4.5無(wú)線局域網(wǎng)4.6網(wǎng)橋4.7局域網(wǎng)組網(wǎng)4.8彈性分組環(huán)2022/12/172第4章局域網(wǎng)第四章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/1624.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/173第4章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/163第4章局域網(wǎng)IEEE802系列常用標(biāo)準(zhǔn)802.1——包括局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)802.2——描述邏輯鏈路控制LLC規(guī)范802.3——描述CSMA／CD介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理層規(guī)范802.5——描述令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理層規(guī)范802.11——描述WLAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.15——描述WPAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.16——描述WMAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.20——描述WWAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范2022/12/174第4章局域網(wǎng)IEEE802系列常用標(biāo)準(zhǔn)802.1——包括局域網(wǎng)概述、4.2以太網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議4.2.2幀格式4.2.3以太網(wǎng)地址4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)4.2.5報(bào)文封裝4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/175第4章局域網(wǎng)4.2以太網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議2022/12/以太網(wǎng)發(fā)展歷史UniversityofHawaii的ALOHA網(wǎng)絡(luò)（1968）Xerox的2.94M以太網(wǎng)（1973）Xerox,DECandIntel的10M以太網(wǎng)（DIX標(biāo)準(zhǔn)）（1980Ver1；1982Ver2）IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)（1985）IEEE802.3uFastEthernet標(biāo)準(zhǔn)（1995）IEEE802.3z/abGigabitEthernet標(biāo)準(zhǔn)（1999）IEEE802.3ae10GEthernet標(biāo)準(zhǔn)（2002）100G/40G（2007）2022/12/176第4章局域網(wǎng)以太網(wǎng)發(fā)展歷史UniversityofHawaii的A4.2.1CSMA/CD協(xié)議ALOHA協(xié)議純ALOHA（pureALOHA）分槽ALOHA（slotALOHA）載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD以太網(wǎng)載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突避免CSMA/CA無(wú)線局域網(wǎng)2022/12/177第4章局域網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議ALOHA協(xié)議2022/12/1.ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是60年代末夏威夷大學(xué)的NormanAbramson及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無(wú)線電廣播信道的爭(zhēng)用問(wèn)題。ALOHA協(xié)議分為純ALOHA和分槽ALOHA。純ALOHA協(xié)議的基本思想發(fā)送方不進(jìn)行載波偵聽，想發(fā)送就可以發(fā)送；在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中進(jìn)行沖突檢測(cè)，檢測(cè)到?jīng)_突，則等待一段隨機(jī)長(zhǎng)時(shí)間后重發(fā)數(shù)據(jù)。信道的最大利用率：18%（1/2e）適用于任何無(wú)協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶爭(zhēng)用信道2022/12/178第4章局域網(wǎng)1.ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是60年代末夏威夷大學(xué)的N分槽ALOHA思想：用時(shí)鐘來(lái)同步用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時(shí)間分為離散的時(shí)間片，用戶每次必須等到下一個(gè)時(shí)間片才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，避免用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：分槽ALOHA的信道利用率36%（1/e）缺點(diǎn)：用戶數(shù)據(jù)的平均發(fā)送時(shí)延要大于純ALOHA2022/12/179第4章局域網(wǎng)分槽ALOHA思想：用時(shí)鐘來(lái)同步用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時(shí)間分為離2.CSMA協(xié)議CSMA協(xié)議的提出背景對(duì)于站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前進(jìn)行載波偵聽，然后再采取相應(yīng)動(dòng)作的協(xié)議，稱其為載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)協(xié)議。CSMA協(xié)議有多種形式1-堅(jiān)持CSMA非堅(jiān)持CSMAP堅(jiān)持CSMA2022/12/1710第4章局域網(wǎng)2.CSMA協(xié)議CSMA協(xié)議的提出背景2022/12/161堅(jiān)持CSMA（1-persistentCSMA）某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽信道，看看是否其他站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，該站點(diǎn)繼續(xù)偵聽信道直到信道變?yōu)榭臻e，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。1和堅(jiān)持的含義2022/12/1711第4章局域網(wǎng)1堅(jiān)持CSMA（1-persistentCSMA）某站點(diǎn)要非堅(jiān)持CSMA（nonpersistentCSMA）某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽信道，看看是否其他站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，站點(diǎn)不再繼續(xù)偵聽信道，而是等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間后，再重復(fù)上述過(guò)程。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：信道利用率高一些缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間長(zhǎng)一些2022/12/1712第4章局域網(wǎng)非堅(jiān)持CSMA（nonpersistentCSMA）某站點(diǎn)P堅(jiān)持CSMA（P-persistentCSMA）P堅(jiān)持CSMA主要用于分槽ALOHA。一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先偵聽信道，若信道空閑，便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個(gè)時(shí)間片；若下一個(gè)時(shí)間片信道仍然空閑，便再次以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個(gè)時(shí)間片。此過(guò)程一直重復(fù)，直到該站點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去或其他站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)為止。若該站點(diǎn)一開始偵聽信道發(fā)現(xiàn)信道忙，就等到下一個(gè)時(shí)間片繼續(xù)偵聽信道。2022/12/1713第4章局域網(wǎng)P堅(jiān)持CSMA（P-persistentCSMA）P堅(jiān)持C3.CSMA/CD協(xié)議（1）首先偵聽信道；（2）如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；（3）如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；（4）如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待一隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，重新回到（1）。2022/12/1714第4章局域網(wǎng)3.CSMA/CD協(xié)議（1）首先偵聽信道；2022/12/沖突檢測(cè)的方法（1）比較法站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)接收總線上的信號(hào)，然后將從總線上接收到的數(shù)據(jù)與其發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若發(fā)生變化，則認(rèn)為發(fā)生沖突。（2）編碼違例判決法站點(diǎn)通過(guò)檢查總線上的信號(hào)波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則來(lái)判斷是否發(fā)生沖突，若違反曼徹斯特編碼，則認(rèn)為發(fā)生沖突。若以太網(wǎng)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中檢測(cè)出沖突，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)出一個(gè)4字節(jié)的阻塞（jam）信號(hào)加強(qiáng)沖突，以便通知總線上的各站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生沖突。2022/12/1715第4章局域網(wǎng)沖突檢測(cè)的方法（1）比較法2022/12/1615第4章局4.沖突窗口2稱為沖突窗口，站點(diǎn)在沖突窗口時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，才能確定該站點(diǎn)“抓住”了信道。10Mbps以太網(wǎng)規(guī)定沖突窗口為51.2us。10Mbps粗纜以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，兩個(gè)站點(diǎn)最多可以經(jīng)過(guò)4個(gè)中繼器連接5段電纜，每段長(zhǎng)度為500米。2022/12/1716第4章局域網(wǎng)4.沖突窗口2稱為沖突窗口，站點(diǎn)在沖突窗口時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有檢5.退避算法以太網(wǎng)退避過(guò)程是以沖突窗口大小為基準(zhǔn)的，每個(gè)站點(diǎn)有一個(gè)沖突次數(shù)計(jì)數(shù)器i。若站點(diǎn)發(fā)生第i次沖突，等待時(shí)間將從0~（2i-1）個(gè)51.2us之間隨機(jī)選一個(gè)值。以此類推，當(dāng)沖突次數(shù)大于10后，都是從0~210-1個(gè)51.2us中選擇一個(gè)等待時(shí)間。當(dāng)沖突次數(shù)超過(guò)16時(shí)，表示發(fā)送失敗，放棄該組發(fā)送。上述算法稱為二進(jìn)制指數(shù)退避（binaryexponentialbackoff）算法。核心思想：站點(diǎn)沖突次數(shù)越多，平均等待時(shí)間越長(zhǎng)2022/12/1717第4章局域網(wǎng)5.退避算法以太網(wǎng)退避過(guò)程是以沖突窗口大小為基準(zhǔn)的，每個(gè)站CSMA/CD發(fā)送過(guò)程2022/12/1718第4章局域網(wǎng)CSMA/CD發(fā)送過(guò)程2022/12/1618第4章局4.2.2幀格式以太網(wǎng)有5種幀格式，最常用的是Ethernet-II格式（以太網(wǎng)格式）和Ethernet-802.3格式（802.3格式）。以太網(wǎng)/802.3幀格式2022/12/1719第4章局域網(wǎng)4.2.2幀格式以太網(wǎng)有5種幀格式，最常用的是Ether幀格式中字段含義（1）前導(dǎo)符（Preamble）：7個(gè)字節(jié)的10101010接收方通過(guò)該字段提取同步時(shí)鐘。起始符：10101011目的地址：6字節(jié)單播地址（UnicastAddress）組播地址（MulticastAddress）廣播地址（BroadcastAddress）源地址：6字節(jié)，必須為單播地址2022/12/1720第4章局域網(wǎng)幀格式中字段含義（1）前導(dǎo)符（Preamble）：7個(gè)幀格式中字段含義（2）類型/長(zhǎng)度（Type/Length）：2字節(jié)以太網(wǎng)幀中該字段為類型字段，用于說(shuō)明數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)是哪個(gè)協(xié)議交下來(lái)的。若值為0x0800，則是IP報(bào)文；若值為0x0806，則是ARP報(bào)文。802.3幀中，該字段是長(zhǎng)度字段，指明數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)（data）長(zhǎng)度為0~1500字節(jié)。以太網(wǎng)的MTU（MaximumTransmissionUnit）填充（PAD）:0~46字節(jié)，保證幀的最小長(zhǎng)度為64BCRC:4字節(jié)，生成多項(xiàng)式是CRC-32。校驗(yàn)范圍是從目的地址字段到填充字段。2022/12/1721第4章局域網(wǎng)幀格式中字段含義（2）類型/長(zhǎng)度（Type/Length）內(nèi)容回憶4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)純ALOHA協(xié)議；分槽ALOHA；1堅(jiān)持CSMA；非堅(jiān)持CSMA；P堅(jiān)持CSMA；CSMA/CD（黑屋子開會(huì)）；沖突窗口（爭(zhēng)用期）；以太網(wǎng)最小幀長(zhǎng)度；退避算法以太網(wǎng)幀格式；MTU；填充字段；CRC2022/12/1722第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/1622第4章4.2.3以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址長(zhǎng)度為6字節(jié)，前3字節(jié)用于標(biāo)識(shí)廠商；后3字節(jié)為系列號(hào)，由廠商自行分配。以太網(wǎng)地址通常以16進(jìn)制數(shù)表示。Cisco公司的以太網(wǎng)地址前綴是00-00-0c；IBM公司08-00-5A；HP公司08-00-09；3com00-20-AF,00-60-8C;Intel公司00-60-8C。2022/12/1723第4章局域網(wǎng)4.2.3以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址長(zhǎng)度為6字節(jié)，前3字節(jié)用于標(biāo)以太網(wǎng)地址分類以太網(wǎng)幀中目的地址分為單播地址、組播地址和廣播地址。單播地址：指向某個(gè)特定網(wǎng)卡的地址。網(wǎng)卡的地址固化在其ROM中。因此以太網(wǎng)地址又稱為硬件地址、物理地址和MAC地址。組播地址：標(biāo)識(shí)一組機(jī)器，只能作為目的地址。IANA規(guī)定，將01:00:5E:00:00:00~01:00:5E:7F:FF:FF用于IP組播地址到以太網(wǎng)組播地址的映射。廣播地址：全1的地址2022/12/1724第4章局域網(wǎng)以太網(wǎng)地址分類以太網(wǎng)幀中目的地址分為單播地址、組播地址和廣播4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)集線器是物理層設(shè)備，相當(dāng)于多個(gè)端口的中繼器，對(duì)比特進(jìn)行信號(hào)放大和轉(zhuǎn)發(fā)。以太網(wǎng)物理層都采用相同的編碼方案——曼徹斯特編碼2022/12/1725第4章局域網(wǎng)4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)集線器是物理層設(shè)備，相當(dāng)于多個(gè)端口的4.2.5報(bào)文封裝2022/12/1726第4章局域網(wǎng)4.2.5報(bào)文封裝2022/12/1626第4章局域網(wǎng)4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1727第4章局域網(wǎng)4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1627第4章局4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)4.3.2FDDI2022/12/1728第4章局域網(wǎng)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/124.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/12/1729第4章局域網(wǎng)4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/12/1629第4章局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)和令牌傳遞機(jī)制令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)一般以屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用環(huán)形拓?fù)洌瑪?shù)據(jù)速率為16Mbps，通過(guò)令牌傳遞進(jìn)行介質(zhì)訪問(wèn)控制。令牌傳遞機(jī)制當(dāng)環(huán)空閑時(shí)，令牌不停地在環(huán)上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)某站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，它首先改變令牌中的一位，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加到令牌后面，然后將整個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)到環(huán)中，數(shù)據(jù)幀沿環(huán)旋轉(zhuǎn)至接收方，接收方拷貝數(shù)據(jù)幀，而數(shù)據(jù)幀繼續(xù)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)，最后回到發(fā)送站點(diǎn)。發(fā)送站點(diǎn)通過(guò)檢查返回的數(shù)據(jù)幀來(lái)查看數(shù)據(jù)幀是否被接收站點(diǎn)正確接收，同時(shí)負(fù)責(zé)將其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀從環(huán)中移走，然后產(chǎn)生一個(gè)新的令牌并發(fā)送到環(huán)上。2022/12/1730第4章局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)和令牌傳遞機(jī)制令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)一4.3.2FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface）是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織ANSI設(shè)計(jì)開發(fā)的世界上第一個(gè)高速局域網(wǎng)。FDDI以光纖通信和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，速率為100Mbps。FDDI采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主環(huán)和輔環(huán)，兩個(gè)環(huán)的傳輸方向相反。正常情況下只有主環(huán)工作。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，F(xiàn)DDI站點(diǎn)都會(huì)通過(guò)卷繞自動(dòng)將雙環(huán)重構(gòu)為一個(gè)單環(huán)，保證網(wǎng)絡(luò)不會(huì)中斷。2022/12/1731第4章局域網(wǎng)4.3.2FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)ib雙環(huán)容錯(cuò)2022/12/1732第4章局域網(wǎng)雙環(huán)容錯(cuò)2022/12/1632第4章局域網(wǎng)4.4高速以太網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)4.4.4100G/40G以太網(wǎng)2022/12/1733第4章局域網(wǎng)4.4高速以太網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)2022/12/14.4.1快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的提出背景標(biāo)準(zhǔn)是802.3u，保留了幀格式、CSMA/CD機(jī)制和MTU快速以太網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)2022/12/1734第4章局域網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的提出背景快2022/12/快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/1735第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/1635第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)其它特性自動(dòng)協(xié)商機(jī)制使得集線器和網(wǎng)卡知道線路另一端的速度，把速度自動(dòng)調(diào)節(jié)到線路兩端能達(dá)到的最高速度。組網(wǎng)方式快速以太網(wǎng)采用Hub或Switch星型組網(wǎng)方式，不再采用總線方式100Base-TX和100Base-T4，既可以使用集線器也可以使用交換機(jī)連接工作站；100Base-FX只能使用交換機(jī)連接工作站100Base-TX和100Base-FX支持全雙工方式；全雙工方式只適用于使用交換機(jī)連接或點(diǎn)到點(diǎn)連接方式。2022/12/1736第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)其它特性自動(dòng)協(xié)商機(jī)制2022/12/1636第4章快速以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1737第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1637第4章局域網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)2022/12/1738第4章局域網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)2022/12/1638第4章局域千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：802.3z（基于光纖和同軸電纜的全雙工鏈路標(biāo)準(zhǔn)）802.3ab（基于UTP的千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）千兆位以太網(wǎng)保留了幀格式、CSMA/CD機(jī)制和MTU2022/12/1739第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：802.3z（基于光纖和同軸電千兆位以太網(wǎng)其它特性載波擴(kuò)展

千兆位以太網(wǎng)的幀格式在以太網(wǎng)幀格式的最后加了一個(gè)長(zhǎng)度可變的載波擴(kuò)展字段，用于填充長(zhǎng)度小于最小值的幀，以擴(kuò)展以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度。幀突發(fā)一旦第一個(gè)幀發(fā)送成功，則具有幀突發(fā)功能的站點(diǎn)就能夠繼續(xù)發(fā)送其他幀，直到幀突發(fā)總長(zhǎng)度達(dá)到1518字節(jié)為止。千兆位以太網(wǎng)的最小組網(wǎng)距離可以擴(kuò)大到75m左右，能滿足一般的組網(wǎng)要求。2022/12/1740第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)其它特性載波擴(kuò)展2022/12/1640第4章載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠(yuǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的覆蓋半徑只有20m。在實(shí)際中無(wú)法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IEEE對(duì)以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā)。半雙工千兆以太網(wǎng)時(shí)間槽長(zhǎng)度擴(kuò)展到了4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴(kuò)展到了160m。為了兼容，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度仍需要保持64byte。為了能夠匹配時(shí)間糟的長(zhǎng)度，當(dāng)某個(gè)DTE發(fā)送小于512byte幀時(shí)，半雙工千兆以太網(wǎng)MAC將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個(gè)載波擴(kuò)展序列直到一個(gè)時(shí)間槽結(jié)束。

2022/12/1741第4章局域網(wǎng)載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問(wèn)題，但引入了一個(gè)新的問(wèn)題：對(duì)于長(zhǎng)度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。幀突發(fā)原理：對(duì)于DTE發(fā)送的第一個(gè)小于512byte的幀，依然使用載波擴(kuò)展到512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴(kuò)展，而是加入96bit的幀間隔序列后連續(xù)發(fā)送短幀，最長(zhǎng)可以突發(fā)到65536位。2022/12/1742第4章局域網(wǎng)幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1743第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1643第4章局域網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)也稱為10G以太網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ae。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)主要用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的互聯(lián)。它依舊采用以太網(wǎng)幀格式和MTU。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)只支持全雙工工作模式，不再需要CSMA/CD機(jī)制。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)只以光纖作為傳輸介質(zhì)。2022/12/1744第4章局域網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)也稱為10G以太網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)方式支持物理線路保護(hù)、端到端QoS、OAM，能夠提供電信級(jí)服務(wù)，適合構(gòu)建城域網(wǎng)。采用萬(wàn)兆位以太網(wǎng)組建城域網(wǎng)節(jié)約大量成本，且與10Mbps以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)技術(shù)兼容。2022/12/1745第4章局域網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)方式支持物理線路保護(hù)、端到端Q萬(wàn)兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1746第4章局域網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1646第4章局域網(wǎng)4.4.440G/100G以太網(wǎng)2007年7月，IEEE下屬的HSSG小組決定制定一個(gè)包含兩個(gè)速度（40Gbps和100Gbps）的單一標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為IEEE802.3ba

。40Gbps的物理接口有1m交換機(jī)背板鏈路10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路100G的物理接口有10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路10km、40km單模光纖鏈路2022/12/1747第4章局域網(wǎng)4.4.440G/100G以太網(wǎng)2007年7月，IEE內(nèi)容回憶4.2.3以太網(wǎng)地址組成；分類；物理層標(biāo)準(zhǔn)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI令牌傳遞機(jī)制；FDDI的雙環(huán)結(jié)構(gòu)4.4高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)；千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)；萬(wàn)兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、特點(diǎn)2022/12/1748第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶4.2.3以太網(wǎng)地址2022/12/1648第4章載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠(yuǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的覆蓋半徑只有20m。在實(shí)際中無(wú)法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IEEE對(duì)以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā)。半雙工千兆以太網(wǎng)時(shí)間槽長(zhǎng)度擴(kuò)展到了4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴(kuò)展到了160m。為了兼容，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度仍需要保持64byte。為了能夠匹配時(shí)間糟的長(zhǎng)度，當(dāng)某個(gè)DTE發(fā)送小于512byte幀時(shí)，半雙工千兆以太網(wǎng)MAC層將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個(gè)載波擴(kuò)展序列直到一個(gè)時(shí)間槽結(jié)束。

2022/12/1749第4章局域網(wǎng)載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問(wèn)題，但引入了一個(gè)新的問(wèn)題：對(duì)于長(zhǎng)度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。幀突發(fā)原理：對(duì)于DTE發(fā)送的第一個(gè)小于512byte的幀，依然使用載波擴(kuò)展到512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴(kuò)展，而是加入96bit的幀間隔序列后連續(xù)發(fā)送短幀，最長(zhǎng)可以突發(fā)到65536位。2022/12/1750第4章局域網(wǎng)幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍4.5無(wú)線局域網(wǎng)4.5.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.5.2協(xié)議棧4.5.3MAC協(xié)議4.5.4物理層標(biāo)準(zhǔn)4.5.5安全2022/12/1751第4章局域網(wǎng)4.5無(wú)線局域網(wǎng)4.5.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2022/12/1654.5.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)WLAN的最小構(gòu)成單位（工作單元）是基本服務(wù)集（BasicServiceSet，BSS），由運(yùn)行相同MAC協(xié)議并競(jìng)爭(zhēng)使用同一無(wú)線鏈路的站點(diǎn)組成。BSS分為獨(dú)立BSS（IBSS）和有AP的BSS。擴(kuò)展服務(wù)集（ExtendedServiceSet，ESS）由多個(gè)BSS經(jīng)分布式系統(tǒng)（DistributedSystem，DS）互聯(lián)而成。2022/12/1752第4章局域網(wǎng)4.5.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)WLAN的最小構(gòu)成單位（工作單元）是基本獨(dú)立BSS和有AP的BSS2022/12/1753第4章局域網(wǎng)獨(dú)立BSS和有AP的BSS2022/12/1653第4章局?jǐn)U展服務(wù)集ESS2022/12/1754第4章局域網(wǎng)擴(kuò)展服務(wù)集ESS2022/12/1654第4章局域網(wǎng)4.5.2協(xié)議棧2022/12/1755第4章局域網(wǎng)4.5.2協(xié)議棧2022/12/1655第4章局域網(wǎng)4.5.3MAC協(xié)議802.11MAC子層引入了差錯(cuò)控制，要求接收站點(diǎn)每收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀后，必須向發(fā)送方返回一個(gè)確認(rèn)幀。并且數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和確認(rèn)幀的返回被當(dāng)作一個(gè)原子操作。802.11MAC支持兩種操作模式：分布協(xié)調(diào)功能（DCF）和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能（PCF）。所有的802.11MAC實(shí)現(xiàn)都必須支持DCF，PCF是可選的。（1）CSMA/CA協(xié)議（2）“隱藏站”、“暴露站”問(wèn)題（3）PCF模式2022/12/1756第4章局域網(wǎng)4.5.3MAC協(xié)議802.11MAC子層引入了差錯(cuò)控制1、CSMA/CA協(xié)議CSMA/CA（CSMAwithCollisionAvoidance）工作過(guò)程如果一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送,它首先偵聽信道：（1）如果信道空閑，繼續(xù)等待IFS（InterFrameSpace，幀間隔）時(shí)間，然后再偵聽信道如果仍然空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）如果信道忙，該站點(diǎn)繼續(xù)偵聽信道直到當(dāng)前傳輸完全結(jié)束。（3）一旦當(dāng)前傳輸結(jié)束，站點(diǎn)繼續(xù)等待IFS時(shí)間，然后再偵聽信道，如果信道仍然保持空閑，節(jié)點(diǎn)按指數(shù)后退一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間后，發(fā)送數(shù)據(jù)。2022/12/1757第4章局域網(wǎng)1、CSMA/CA協(xié)議CSMA/CA（CSMAwithCCSMA/CA算法工作流程圖2022/12/1758第4章局域網(wǎng)CSMA/CA算法工作流程圖2022/12/1658第42、“隱藏站”問(wèn)題指兩個(gè)站點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或者受到物理障礙阻擋而導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)到對(duì)方的存在。2022/12/1759第4章局域網(wǎng)2、“隱藏站”問(wèn)題指兩個(gè)站點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或者受到物理障礙阻擋而導(dǎo)“暴露站”問(wèn)題指兩個(gè)站點(diǎn)相距較近而導(dǎo)致站點(diǎn)無(wú)法發(fā)送數(shù)據(jù)2022/12/1760第4章局域網(wǎng)“暴露站”問(wèn)題指兩個(gè)站點(diǎn)相距較近而導(dǎo)致站點(diǎn)無(wú)法發(fā)送數(shù)據(jù)2023、PCF模式DS2022/12/1761第4章局域網(wǎng)3、PCF模式DS2022/12/1661第4章局域網(wǎng)4.5.4物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/1762第4章局域網(wǎng)4.5.4物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/1662第4章局域網(wǎng)4.5.5安全安全服務(wù)認(rèn)證解除認(rèn)證保密通信標(biāo)準(zhǔn)WEPWPA中國(guó)的WAPI

2022/12/1763第4章局域網(wǎng)4.5.5安全安全服務(wù)2022/12/1663第4章局域4.6網(wǎng)橋4.6.1透明網(wǎng)橋4.6.2生成樹協(xié)議4.6.3虛擬局域網(wǎng)VLAN2022/12/1764第4章局域網(wǎng)4.6網(wǎng)橋4.6.1透明網(wǎng)橋2022/12/1664第4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備中繼器（Repeator）集線器（Hub）

網(wǎng)橋（Bridge）交換機(jī)（LANSwitch）路由器（Router）網(wǎng)關(guān)（Gateway）中繼器和集線器互聯(lián)以太網(wǎng)的缺點(diǎn)任意兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)就會(huì)發(fā)生沖突2022/12/1765第4章局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備中繼器（Repeator）2022/12/16網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備所屬層次2022/12/1766第4章局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備所屬層次2022/12/1666第4章局域網(wǎng)目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D

?！巴该鳌笔侵妇钟蚓W(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡军c(diǎn)來(lái)說(shuō)是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，意思是只要把網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)，不用人工配置轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)橋就能工作。4.6.1透明網(wǎng)橋2022/12/1767第4章局域網(wǎng)目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbr在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會(huì)發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會(huì)更換適配器(這就改變了站點(diǎn)的地址)。把每個(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來(lái)，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。

網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容2022/12/1768第4章局域網(wǎng)在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)若從主機(jī)A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個(gè)接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到主機(jī)A。網(wǎng)橋每收到一個(gè)幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個(gè)項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。這時(shí)把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口網(wǎng)橋自學(xué)習(xí)、建立轉(zhuǎn)發(fā)表和轉(zhuǎn)發(fā)幀的方法2022/12/1769第4章局域網(wǎng)若從主機(jī)A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個(gè)接口網(wǎng)橋自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的過(guò)程網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目(源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間)。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，則通過(guò)所有其他接口(但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。但應(yīng)注意若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個(gè)幀(因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。2022/12/1770第4章局域網(wǎng)網(wǎng)橋自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的過(guò)程網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程舉例B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF22022/12/1771第4章局域網(wǎng)地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程舉例B2B1ABCDE內(nèi)容回憶4.5無(wú)線局域網(wǎng)工作單元及分類；協(xié)議棧；CSMA/CA協(xié)議；隱藏站和暴露站問(wèn)題；4.6網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的標(biāo)準(zhǔn)；自學(xué)習(xí)的過(guò)程；轉(zhuǎn)發(fā)幀的過(guò)程2022/12/1772第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶4.5無(wú)線局域網(wǎng)2022/12/1672第4章局4.6.2生成樹算法廣播風(fēng)暴2022/12/1773第4章局域網(wǎng)4.6.2生成樹算法廣播風(fēng)暴2022/12/1673第4生成樹協(xié)議解決“廣播風(fēng)暴”問(wèn)題的方法是讓擴(kuò)展局域網(wǎng)中的網(wǎng)橋相互通信，并生成一棵覆蓋到每個(gè)LAN的生成樹，這就是生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol，STP）。生成樹協(xié)議是一種第2層的鏈路管理協(xié)議，用于維護(hù)一個(gè)無(wú)環(huán)路的擴(kuò)展局域網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。STP的作用：當(dāng)網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)環(huán)路時(shí)，將自動(dòng)地在邏輯上阻塞一個(gè)或多個(gè)端口。當(dāng)STP收斂后，每個(gè)擴(kuò)展LAN中都有一棵生成樹，有唯一一個(gè)根網(wǎng)橋，每個(gè)非根網(wǎng)橋都有一個(gè)根端口，每個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)段都有一個(gè)指定端口，其他端口為非指定端口。網(wǎng)橋的根端口和指定端口用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，非指定端口不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但仍然可以接收幀。2022/12/1774第4章局域網(wǎng)生成樹協(xié)議解決“廣播風(fēng)暴”問(wèn)題的方法是讓擴(kuò)展局域網(wǎng)中的網(wǎng)橋相BPDU格式2022/12/1775第4章局域網(wǎng)BPDU格式2022/12/1675第4章局域網(wǎng)STP工作過(guò)程（1）選舉根網(wǎng)橋：選舉根網(wǎng)橋（RootBridge）。根網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符最小的網(wǎng)橋當(dāng)選。（2）選舉根端口：對(duì)于每個(gè)非根網(wǎng)橋選舉唯一一個(gè)根端口。通過(guò)比較非根網(wǎng)橋中每一個(gè)端口的到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)，到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)最小的端口當(dāng)選。（3）選舉指定端口：在每個(gè)網(wǎng)段中選舉唯一一個(gè)指定端口。通過(guò)比較該網(wǎng)段中每一個(gè)端口的到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)，到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)最小的端口當(dāng)選。（4）將所有未被選舉為根端口或指定端口的端口標(biāo)識(shí)為非指定端口，置為阻塞狀態(tài)，完成生成樹的構(gòu)造。2022/12/1776第4章局域網(wǎng)STP工作過(guò)程（1）選舉根網(wǎng)橋：選舉根網(wǎng)橋（RootBri網(wǎng)橋之間交換BPDU的過(guò)程剛開始時(shí)，每個(gè)網(wǎng)橋都宣稱自己是根網(wǎng)橋，并在每個(gè)端口都發(fā)送BPDU配置信息，同時(shí)表明自己到根網(wǎng)橋的路徑代價(jià)是0。當(dāng)網(wǎng)橋從某個(gè)端口接收到BPDU后，就檢查這個(gè)新來(lái)的BPDU是否優(yōu)于該端口記錄的舊BPDU。若滿足下列條件，則認(rèn)為新BPDU優(yōu)于當(dāng)前的舊的BPDU：新來(lái)的BPDU中，根網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符更??；新BPDU與舊BPDU的根網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符相同，但新BPDU中到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)更?。恍翨PDU與舊BPDU的到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)相同，但是新BPDU中的發(fā)送網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符更小。2022/12/1777第4章局域網(wǎng)網(wǎng)橋之間交換BPDU的過(guò)程剛開始時(shí)，每個(gè)網(wǎng)橋都宣稱自己是根網(wǎng)網(wǎng)橋之間交換BPDU的過(guò)程（續(xù)）若新BPDU優(yōu)于網(wǎng)橋端口當(dāng)前記錄的舊BPDU，網(wǎng)橋就會(huì)停止發(fā)送自己的BPDU，而是將接收的新BPDU中的到根網(wǎng)橋路徑代價(jià)加上從發(fā)送網(wǎng)橋到本網(wǎng)橋的路徑代價(jià)，然后用新BPDU取代舊BPDU，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)該BPDU。這樣當(dāng)整個(gè)擴(kuò)展局域網(wǎng)穩(wěn)定時(shí)，只有根網(wǎng)橋仍然產(chǎn)生BPDU，其他網(wǎng)橋僅僅是在根端口或指定端口上轉(zhuǎn)發(fā)BPDU。其他端口就是指非指定端口，網(wǎng)橋?qū)⑺鼈內(nèi)孔枞?022/12/1778第4章局域網(wǎng)網(wǎng)橋之間交換BPDU的過(guò)程（續(xù)）若新BPDU優(yōu)于網(wǎng)橋端口當(dāng)前STP舉例2022/12/1779第4章局域網(wǎng)STP舉例2022/12/1679第4章局域網(wǎng)STP中端口狀態(tài)（1）阻塞狀態(tài)（blocking）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；接收BPDU。偵聽狀態(tài)（listening）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；偵聽BPDU，并進(jìn)入生成樹構(gòu)造過(guò)程。學(xué)習(xí)狀態(tài)（learning）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；學(xué)習(xí)地址轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)（forwarding）—轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；學(xué)習(xí)地址2022/12/1780第4章局域網(wǎng)STP中端口狀態(tài)（1）阻塞狀態(tài)（blocking）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)STP的端口狀態(tài)（2）在啟用了STP的擴(kuò)展局域網(wǎng)中，所有網(wǎng)橋在啟動(dòng)之后都將經(jīng)歷偵聽和學(xué)習(xí)這兩個(gè)過(guò)渡狀態(tài)，然后或者處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)或者處于阻塞狀態(tài)。在構(gòu)造生成樹的過(guò)程中，所有網(wǎng)橋首次啟動(dòng)時(shí)都會(huì)認(rèn)為自己是根網(wǎng)橋而轉(zhuǎn)入偵聽狀態(tài)（不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀）。正是在這種狀態(tài)，網(wǎng)橋完成以下工作：選舉根網(wǎng)橋、選舉非根網(wǎng)橋上的根端口以及選舉各網(wǎng)段上的指定端口。經(jīng)過(guò)15s（默認(rèn)的轉(zhuǎn)發(fā)延遲）之后，若端口在選舉過(guò)程完成后依然保持為根端口或指定端口，則這些端口將進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)；其他端口進(jìn)入阻塞狀態(tài)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)的端口構(gòu)造MAC地址表，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。默認(rèn)學(xué)習(xí)狀態(tài)會(huì)持續(xù)15s（轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延）。2022/12/1781第4章局域網(wǎng)STP的端口狀態(tài)（2）在啟用了STP的擴(kuò)展局域網(wǎng)中，所有網(wǎng)橋STP中端口狀態(tài)（3）學(xué)習(xí)狀態(tài)結(jié)束后，依然是指定端口或根端口的端口將進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，其他端口設(shè)為阻塞狀態(tài)。端口由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)通常需要30~50s時(shí)間，這段時(shí)間也稱為收斂時(shí)間。若網(wǎng)橋端口僅僅與用戶終端連接，則某些交換機(jī)提供快速端口（fastport）特性。啟動(dòng)快速端口特性后，該端口首次啟動(dòng)時(shí)，它自動(dòng)從阻塞狀態(tài)快速轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)?？焖偕蓸鋮f(xié)議RSTP：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化后，能加快生成樹的重新計(jì)算過(guò)程。RSTP的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1W。LAN交換機(jī)和網(wǎng)橋2022/12/1782第4章局域網(wǎng)STP中端口狀態(tài)（3）學(xué)習(xí)狀態(tài)結(jié)束后，依然是指定端口或根端口4.6.3虛擬局域網(wǎng)網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展方面的缺陷虛擬局域網(wǎng)（VirtualLAN，VLAN）技術(shù)可以將一個(gè)擴(kuò)展局域網(wǎng)分成幾個(gè)在邏輯上看起來(lái)獨(dú)立的LAN，一個(gè)VLAN是一個(gè)廣播域。引入VLAN的目的增加局域網(wǎng)的擴(kuò)展性隔離廣播域，同時(shí)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全增加管理靈活性2022/12/1783第4章局域網(wǎng)4.6.3虛擬局域網(wǎng)網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展方面的缺陷2022/將一個(gè)擴(kuò)展局域網(wǎng)劃分為3個(gè)VLAN2022/12/1784第4章局域網(wǎng)將一個(gè)擴(kuò)展局域網(wǎng)劃分為3個(gè)VLAN2022/12/16841.VLAN類型（1）基于端口的VLAN目前最常用，IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)就是采用此方法來(lái)劃分VLAN的。優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)定義VLAN成員非常簡(jiǎn)單用戶主機(jī)移動(dòng)位置時(shí)，VLAN需要重新配置（2）基于MAC地址的VLAN優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)用戶主機(jī)移動(dòng)位置時(shí)，VLAN不需要重新配置初始化、MAC地址變化時(shí)，所有用戶主機(jī)必須重新配置2022/12/1785第4章局域網(wǎng)1.VLAN類型（1）基于端口的VLAN2022/12/動(dòng)態(tài)VLAN管理協(xié)議VLAN的兩種配置方式：靜態(tài)VLAN和動(dòng)態(tài)VLANVTP（VLANTrunkProtocol）協(xié)議動(dòng)態(tài)VLAN管理協(xié)議提供了在交換網(wǎng)絡(luò)中傳播VLAN配置信息的功能，從而自動(dòng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中保證VLAN配置的連續(xù)性和一致性。VTP負(fù)責(zé)管理交換網(wǎng)絡(luò)中VLAN的增加、刪除和重命名等，保持對(duì)這些改變的跟蹤，將這些改變通知所有交換機(jī)。2022/12/1786第4章局域網(wǎng)動(dòng)態(tài)VLAN管理協(xié)議VLAN的兩種配置方式：靜態(tài)VLAN和VTP中域和模式VTP中引入了域的概念，多個(gè)交換機(jī)構(gòu)成了一個(gè)域，每個(gè)域有一個(gè)域名，每個(gè)域中保存相同的VTP信息，并且只有具有相同域名的交換機(jī)之間才能進(jìn)行VTP報(bào)文的交流。在VTP模式下，交換機(jī)有三種模式：Server模式保存于中所有的VLAN信息，添加、刪除和重命名VLAN；Client模式保存域中所有VLAN信息，不能添加、刪除和重命名VLAN，提供VTP協(xié)議獲得VLAN信息；Transparent（透明）模式不參與VTP協(xié)議，只轉(zhuǎn)發(fā)所有的VTP報(bào)文。2022/12/1787第4章局域網(wǎng)VTP中域和模式VTP中引入了域的概念，多個(gè)交換機(jī)構(gòu)成了一個(gè)3.VLAN幀標(biāo)識(shí)在多臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成的VLAN中，數(shù)據(jù)幀在發(fā)送到交換機(jī)之間的鏈路前，幀頭會(huì)被封裝或修改，以反映某個(gè)VLANID；交換機(jī)在將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到用戶主機(jī)之前，幀頭還要變回原來(lái)的格式。目前存在多種VLAN標(biāo)記方法，其中IEEE802.1Q就是一種4字節(jié)的802.1Q標(biāo)簽中，包含2個(gè)字節(jié)的標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)識(shí)符（TagControlIDdentifier，TPID）和2字節(jié)的標(biāo)簽控制信息（TagControlInformation，TCI）。在交換機(jī)中，若與主機(jī)相連的端口無(wú)法識(shí)別含有802.1Q標(biāo)簽的以太網(wǎng)幀，那么這種端口稱為Access端口；對(duì)于交換機(jī)級(jí)聯(lián)的端口，一般都可以識(shí)別和發(fā)送包含802.1Q標(biāo)簽的以太網(wǎng)幀，那么這種端口稱為TagAware端口。2022/12/1788第4章局域網(wǎng)3.VLAN幀標(biāo)識(shí)在多臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成的VLAN中，數(shù)據(jù)幀在發(fā)4.7局域網(wǎng)組網(wǎng)4.7.1用集線器組網(wǎng)4.7.2用交換機(jī)組網(wǎng)2022/12/1789第4章局域網(wǎng)4.7局域網(wǎng)組網(wǎng)4.7.1用集線器組網(wǎng)2022/12/14.7.1用集線器組網(wǎng)原來(lái)多個(gè)獨(dú)立的沖突域變成一個(gè)范圍更大的沖突域集線器不支持不同速率以太網(wǎng)之間的互聯(lián)限制能夠連接到一個(gè)多級(jí)LAN的主機(jī)總數(shù)和多級(jí)LAN的覆蓋范圍2022/12/1790第4章局域網(wǎng)4.7.1用集線器組網(wǎng)原來(lái)多個(gè)獨(dú)立的沖突域變成一個(gè)范圍更大4.7.2用交換機(jī)組網(wǎng)互聯(lián)的每個(gè)LAN都是獨(dú)立的沖突域支持不同速率以太網(wǎng)之間的互聯(lián)對(duì)互聯(lián)的LAN大小沒(méi)有限制2022/12/1791第4章局域網(wǎng)4.7.2用交換機(jī)組網(wǎng)互聯(lián)的每個(gè)LAN都是獨(dú)立的沖突域20組網(wǎng)實(shí)例2022/12/1792第4章局域網(wǎng)組網(wǎng)實(shí)例2022/12/1692第4章局域網(wǎng)4.8彈性分組環(huán)彈性分組環(huán)RPR（ResilientPacketRing）技術(shù)是為解決城域網(wǎng)中已大規(guī)模應(yīng)用的SDH、ATM以及以太網(wǎng)技術(shù)的一些局限性而提出的。廣泛應(yīng)用于城域網(wǎng)組網(wǎng)。2022/12/1793第4章局域網(wǎng)4.8彈性分組環(huán)彈性分組環(huán)RPR（ResilientPa作業(yè)5、6、8、9、10、11、12、18、19、24、262022/12/1794第4章局域網(wǎng)作業(yè)5、6、8、9、10、11、12、18、19、24、26內(nèi)容回憶3.7虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)建立虛電路表的兩種方法；虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式的比較3.8網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)帶寬；吞吐量；時(shí)延；3.9廣域網(wǎng)實(shí)例PSTN；N-ISDN（基本速率接口和基群速率接口）；X.25；FR；ATM；POS接口2022/12/1795第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶3.7虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)2022/12/161第4章第四章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.4高速以太網(wǎng)4.5無(wú)線局域網(wǎng)4.6網(wǎng)橋4.7局域網(wǎng)組網(wǎng)4.8彈性分組環(huán)2022/12/1796第4章局域網(wǎng)第四章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/1624.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/1797第4章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/163第4章局域網(wǎng)IEEE802系列常用標(biāo)準(zhǔn)802.1——包括局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)802.2——描述邏輯鏈路控制LLC規(guī)范802.3——描述CSMA／CD介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理層規(guī)范802.5——描述令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理層規(guī)范802.11——描述WLAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.15——描述WPAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.16——描述WMAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范802.20——描述WWAN介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范2022/12/1798第4章局域網(wǎng)IEEE802系列常用標(biāo)準(zhǔn)802.1——包括局域網(wǎng)概述、4.2以太網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議4.2.2幀格式4.2.3以太網(wǎng)地址4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)4.2.5報(bào)文封裝4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1799第4章局域網(wǎng)4.2以太網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議2022/12/以太網(wǎng)發(fā)展歷史UniversityofHawaii的ALOHA網(wǎng)絡(luò)（1968）Xerox的2.94M以太網(wǎng)（1973）Xerox,DECandIntel的10M以太網(wǎng)（DIX標(biāo)準(zhǔn)）（1980Ver1；1982Ver2）IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)（1985）IEEE802.3uFastEthernet標(biāo)準(zhǔn)（1995）IEEE802.3z/abGigabitEthernet標(biāo)準(zhǔn)（1999）IEEE802.3ae10GEthernet標(biāo)準(zhǔn)（2002）100G/40G（2007）2022/12/17100第4章局域網(wǎng)以太網(wǎng)發(fā)展歷史UniversityofHawaii的A4.2.1CSMA/CD協(xié)議ALOHA協(xié)議純ALOHA（pureALOHA）分槽ALOHA（slotALOHA）載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD以太網(wǎng)載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突避免CSMA/CA無(wú)線局域網(wǎng)2022/12/17101第4章局域網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議ALOHA協(xié)議2022/12/1.ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是60年代末夏威夷大學(xué)的NormanAbramson及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無(wú)線電廣播信道的爭(zhēng)用問(wèn)題。ALOHA協(xié)議分為純ALOHA和分槽ALOHA。純ALOHA協(xié)議的基本思想發(fā)送方不進(jìn)行載波偵聽，想發(fā)送就可以發(fā)送；在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中進(jìn)行沖突檢測(cè)，檢測(cè)到?jīng)_突，則等待一段隨機(jī)長(zhǎng)時(shí)間后重發(fā)數(shù)據(jù)。信道的最大利用率：18%（1/2e）適用于任何無(wú)協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶爭(zhēng)用信道2022/12/17102第4章局域網(wǎng)1.ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是60年代末夏威夷大學(xué)的N分槽ALOHA思想：用時(shí)鐘來(lái)同步用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時(shí)間分為離散的時(shí)間片，用戶每次必須等到下一個(gè)時(shí)間片才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，避免用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：分槽ALOHA的信道利用率36%（1/e）缺點(diǎn)：用戶數(shù)據(jù)的平均發(fā)送時(shí)延要大于純ALOHA2022/12/17103第4章局域網(wǎng)分槽ALOHA思想：用時(shí)鐘來(lái)同步用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時(shí)間分為離2.CSMA協(xié)議CSMA協(xié)議的提出背景對(duì)于站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前進(jìn)行載波偵聽，然后再采取相應(yīng)動(dòng)作的協(xié)議，稱其為載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)協(xié)議。CSMA協(xié)議有多種形式1-堅(jiān)持CSMA非堅(jiān)持CSMAP堅(jiān)持CSMA2022/12/17104第4章局域網(wǎng)2.CSMA協(xié)議CSMA協(xié)議的提出背景2022/12/161堅(jiān)持CSMA（1-persistentCSMA）某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽信道，看看是否其他站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，該站點(diǎn)繼續(xù)偵聽信道直到信道變?yōu)榭臻e，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。1和堅(jiān)持的含義2022/12/17105第4章局域網(wǎng)1堅(jiān)持CSMA（1-persistentCSMA）某站點(diǎn)要非堅(jiān)持CSMA（nonpersistentCSMA）某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽信道，看看是否其他站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，站點(diǎn)不再繼續(xù)偵聽信道，而是等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間后，再重復(fù)上述過(guò)程。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：信道利用率高一些缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間長(zhǎng)一些2022/12/17106第4章局域網(wǎng)非堅(jiān)持CSMA（nonpersistentCSMA）某站點(diǎn)P堅(jiān)持CSMA（P-persistentCSMA）P堅(jiān)持CSMA主要用于分槽ALOHA。一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先偵聽信道，若信道空閑，便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個(gè)時(shí)間片；若下一個(gè)時(shí)間片信道仍然空閑，便再次以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個(gè)時(shí)間片。此過(guò)程一直重復(fù)，直到該站點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去或其他站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)為止。若該站點(diǎn)一開始偵聽信道發(fā)現(xiàn)信道忙，就等到下一個(gè)時(shí)間片繼續(xù)偵聽信道。2022/12/17107第4章局域網(wǎng)P堅(jiān)持CSMA（P-persistentCSMA）P堅(jiān)持C3.CSMA/CD協(xié)議（1）首先偵聽信道；（2）如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；（3）如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)行沖突檢測(cè)；（4）如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待一隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，重新回到（1）。2022/12/17108第4章局域網(wǎng)3.CSMA/CD協(xié)議（1）首先偵聽信道；2022/12/沖突檢測(cè)的方法（1）比較法站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)接收總線上的信號(hào)，然后將從總線上接收到的數(shù)據(jù)與其發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若發(fā)生變化，則認(rèn)為發(fā)生沖突。（2）編碼違例判決法站點(diǎn)通過(guò)檢查總線上的信號(hào)波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則來(lái)判斷是否發(fā)生沖突，若違反曼徹斯特編碼，則認(rèn)為發(fā)生沖突。若以太網(wǎng)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中檢測(cè)出沖突，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)出一個(gè)4字節(jié)的阻塞（jam）信號(hào)加強(qiáng)沖突，以便通知總線上的各站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生沖突。2022/12/17109第4章局域網(wǎng)沖突檢測(cè)的方法（1）比較法2022/12/1615第4章局4.沖突窗口2稱為沖突窗口，站點(diǎn)在沖突窗口時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，才能確定該站點(diǎn)“抓住”了信道。10Mbps以太網(wǎng)規(guī)定沖突窗口為51.2us。10Mbps粗纜以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，兩個(gè)站點(diǎn)最多可以經(jīng)過(guò)4個(gè)中繼器連接5段電纜，每段長(zhǎng)度為500米。2022/12/17110第4章局域網(wǎng)4.沖突窗口2稱為沖突窗口，站點(diǎn)在沖突窗口時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有檢5.退避算法以太網(wǎng)退避過(guò)程是以沖突窗口大小為基準(zhǔn)的，每個(gè)站點(diǎn)有一個(gè)沖突次數(shù)計(jì)數(shù)器i。若站點(diǎn)發(fā)生第i次沖突，等待時(shí)間將從0~（2i-1）個(gè)51.2us之間隨機(jī)選一個(gè)值。以此類推，當(dāng)沖突次數(shù)大于10后，都是從0~210-1個(gè)51.2us中選擇一個(gè)等待時(shí)間。當(dāng)沖突次數(shù)超過(guò)16時(shí)，表示發(fā)送失敗，放棄該組發(fā)送。上述算法稱為二進(jìn)制指數(shù)退避（binaryexponentialbackoff）算法。核心思想：站點(diǎn)沖突次數(shù)越多，平均等待時(shí)間越長(zhǎng)2022/12/17111第4章局域網(wǎng)5.退避算法以太網(wǎng)退避過(guò)程是以沖突窗口大小為基準(zhǔn)的，每個(gè)站CSMA/CD發(fā)送過(guò)程2022/12/17112第4章局域網(wǎng)CSMA/CD發(fā)送過(guò)程2022/12/1618第4章局4.2.2幀格式以太網(wǎng)有5種幀格式，最常用的是Ethernet-II格式（以太網(wǎng)格式）和Ethernet-802.3格式（802.3格式）。以太網(wǎng)/802.3幀格式2022/12/17113第4章局域網(wǎng)4.2.2幀格式以太網(wǎng)有5種幀格式，最常用的是Ether幀格式中字段含義（1）前導(dǎo)符（Preamble）：7個(gè)字節(jié)的10101010接收方通過(guò)該字段提取同步時(shí)鐘。起始符：10101011目的地址：6字節(jié)單播地址（UnicastAddress）組播地址（MulticastAddress）廣播地址（BroadcastAddress）源地址：6字節(jié)，必須為單播地址2022/12/17114第4章局域網(wǎng)幀格式中字段含義（1）前導(dǎo)符（Preamble）：7個(gè)幀格式中字段含義（2）類型/長(zhǎng)度（Type/Length）：2字節(jié)以太網(wǎng)幀中該字段為類型字段，用于說(shuō)明數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)是哪個(gè)協(xié)議交下來(lái)的。若值為0x0800，則是IP報(bào)文；若值為0x0806，則是ARP報(bào)文。802.3幀中，該字段是長(zhǎng)度字段，指明數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)（data）長(zhǎng)度為0~1500字節(jié)。以太網(wǎng)的MTU（MaximumTransmissionUnit）填充（PAD）:0~46字節(jié)，保證幀的最小長(zhǎng)度為64BCRC:4字節(jié)，生成多項(xiàng)式是CRC-32。校驗(yàn)范圍是從目的地址字段到填充字段。2022/12/17115第4章局域網(wǎng)幀格式中字段含義（2）類型/長(zhǎng)度（Type/Length）內(nèi)容回憶4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)純ALOHA協(xié)議；分槽ALOHA；1堅(jiān)持CSMA；非堅(jiān)持CSMA；P堅(jiān)持CSMA；CSMA/CD（黑屋子開會(huì)）；沖突窗口（爭(zhēng)用期）；以太網(wǎng)最小幀長(zhǎng)度；退避算法以太網(wǎng)幀格式；MTU；填充字段；CRC2022/12/17116第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶4.1局域網(wǎng)參考模型2022/12/1622第4章4.2.3以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址長(zhǎng)度為6字節(jié)，前3字節(jié)用于標(biāo)識(shí)廠商；后3字節(jié)為系列號(hào)，由廠商自行分配。以太網(wǎng)地址通常以16進(jìn)制數(shù)表示。Cisco公司的以太網(wǎng)地址前綴是00-00-0c；IBM公司08-00-5A；HP公司08-00-09；3com00-20-AF,00-60-8C;Intel公司00-60-8C。2022/12/17117第4章局域網(wǎng)4.2.3以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址長(zhǎng)度為6字節(jié)，前3字節(jié)用于標(biāo)以太網(wǎng)地址分類以太網(wǎng)幀中目的地址分為單播地址、組播地址和廣播地址。單播地址：指向某個(gè)特定網(wǎng)卡的地址。網(wǎng)卡的地址固化在其ROM中。因此以太網(wǎng)地址又稱為硬件地址、物理地址和MAC地址。組播地址：標(biāo)識(shí)一組機(jī)器，只能作為目的地址。IANA規(guī)定，將01:00:5E:00:00:00~01:00:5E:7F:FF:FF用于IP組播地址到以太網(wǎng)組播地址的映射。廣播地址：全1的地址2022/12/17118第4章局域網(wǎng)以太網(wǎng)地址分類以太網(wǎng)幀中目的地址分為單播地址、組播地址和廣播4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)集線器是物理層設(shè)備，相當(dāng)于多個(gè)端口的中繼器，對(duì)比特進(jìn)行信號(hào)放大和轉(zhuǎn)發(fā)。以太網(wǎng)物理層都采用相同的編碼方案——曼徹斯特編碼2022/12/17119第4章局域網(wǎng)4.2.4物理層標(biāo)準(zhǔn)集線器是物理層設(shè)備，相當(dāng)于多個(gè)端口的4.2.5報(bào)文封裝2022/12/17120第4章局域網(wǎng)4.2.5報(bào)文封裝2022/12/1626第4章局域網(wǎng)4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/17121第4章局域網(wǎng)4.2.6以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1627第4章局4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)4.3.2FDDI2022/12/17122第4章局域網(wǎng)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/124.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/12/17123第4章局域網(wǎng)4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)2022/12/1629第4章局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)和令牌傳遞機(jī)制令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)一般以屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用環(huán)形拓?fù)洌瑪?shù)據(jù)速率為16Mbps，通過(guò)令牌傳遞進(jìn)行介質(zhì)訪問(wèn)控制。令牌傳遞機(jī)制當(dāng)環(huán)空閑時(shí)，令牌不停地在環(huán)上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)某站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，它首先改變令牌中的一位，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加到令牌后面，然后將整個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)到環(huán)中，數(shù)據(jù)幀沿環(huán)旋轉(zhuǎn)至接收方，接收方拷貝數(shù)據(jù)幀，而數(shù)據(jù)幀繼續(xù)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)，最后回到發(fā)送站點(diǎn)。發(fā)送站點(diǎn)通過(guò)檢查返回的數(shù)據(jù)幀來(lái)查看數(shù)據(jù)幀是否被接收站點(diǎn)正確接收，同時(shí)負(fù)責(zé)將其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀從環(huán)中移走，然后產(chǎn)生一個(gè)新的令牌并發(fā)送到環(huán)上。2022/12/17124第4章局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)和令牌傳遞機(jī)制令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)一4.3.2FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface）是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織ANSI設(shè)計(jì)開發(fā)的世界上第一個(gè)高速局域網(wǎng)。FDDI以光纖通信和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，速率為100Mbps。FDDI采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主環(huán)和輔環(huán)，兩個(gè)環(huán)的傳輸方向相反。正常情況下只有主環(huán)工作。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，F(xiàn)DDI站點(diǎn)都會(huì)通過(guò)卷繞自動(dòng)將雙環(huán)重構(gòu)為一個(gè)單環(huán)，保證網(wǎng)絡(luò)不會(huì)中斷。2022/12/17125第4章局域網(wǎng)4.3.2FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)ib雙環(huán)容錯(cuò)2022/12/17126第4章局域網(wǎng)雙環(huán)容錯(cuò)2022/12/1632第4章局域網(wǎng)4.4高速以太網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)4.4.4100G/40G以太網(wǎng)2022/12/17127第4章局域網(wǎng)4.4高速以太網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)2022/12/14.4.1快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的提出背景標(biāo)準(zhǔn)是802.3u，保留了幀格式、CSMA/CD機(jī)制和MTU快速以太網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)2022/12/17128第4章局域網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的提出背景快2022/12/快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/17129第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)2022/12/1635第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)其它特性自動(dòng)協(xié)商機(jī)制使得集線器和網(wǎng)卡知道線路另一端的速度，把速度自動(dòng)調(diào)節(jié)到線路兩端能達(dá)到的最高速度。組網(wǎng)方式快速以太網(wǎng)采用Hub或Switch星型組網(wǎng)方式，不再采用總線方式100Base-TX和100Base-T4，既可以使用集線器也可以使用交換機(jī)連接工作站；100Base-FX只能使用交換機(jī)連接工作站100Base-TX和100Base-FX支持全雙工方式；全雙工方式只適用于使用交換機(jī)連接或點(diǎn)到點(diǎn)連接方式。2022/12/17130第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)其它特性自動(dòng)協(xié)商機(jī)制2022/12/1636第4章快速以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/17131第4章局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1637第4章局域網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)2022/12/17132第4章局域網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)2022/12/1638第4章局域千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：802.3z（基于光纖和同軸電纜的全雙工鏈路標(biāo)準(zhǔn)）802.3ab（基于UTP的千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）千兆位以太網(wǎng)保留了幀格式、CSMA/CD機(jī)制和MTU2022/12/17133第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)：802.3z（基于光纖和同軸電千兆位以太網(wǎng)其它特性載波擴(kuò)展

千兆位以太網(wǎng)的幀格式在以太網(wǎng)幀格式的最后加了一個(gè)長(zhǎng)度可變的載波擴(kuò)展字段，用于填充長(zhǎng)度小于最小值的幀，以擴(kuò)展以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度。幀突發(fā)一旦第一個(gè)幀發(fā)送成功，則具有幀突發(fā)功能的站點(diǎn)就能夠繼續(xù)發(fā)送其他幀，直到幀突發(fā)總長(zhǎng)度達(dá)到1518字節(jié)為止。千兆位以太網(wǎng)的最小組網(wǎng)距離可以擴(kuò)大到75m左右，能滿足一般的組網(wǎng)要求。2022/12/17134第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)其它特性載波擴(kuò)展2022/12/1640第4章載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠(yuǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的覆蓋半徑只有20m。在實(shí)際中無(wú)法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IEEE對(duì)以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā)。半雙工千兆以太網(wǎng)時(shí)間槽長(zhǎng)度擴(kuò)展到了4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴(kuò)展到了160m。為了兼容，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度仍需要保持64byte。為了能夠匹配時(shí)間糟的長(zhǎng)度，當(dāng)某個(gè)DTE發(fā)送小于512byte幀時(shí)，半雙工千兆以太網(wǎng)MAC將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個(gè)載波擴(kuò)展序列直到一個(gè)時(shí)間槽結(jié)束。

2022/12/17135第4章局域網(wǎng)載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問(wèn)題，但引入了一個(gè)新的問(wèn)題：對(duì)于長(zhǎng)度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。幀突發(fā)原理：對(duì)于DTE發(fā)送的第一個(gè)小于512byte的幀，依然使用載波擴(kuò)展到512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴(kuò)展，而是加入96bit的幀間隔序列后連續(xù)發(fā)送短幀，最長(zhǎng)可以突發(fā)到65536位。2022/12/17136第4章局域網(wǎng)幀突發(fā)在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/17137第4章局域網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1643第4章局域網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)也稱為10G以太網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ae。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)主要用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的互聯(lián)。它依舊采用以太網(wǎng)幀格式和MTU。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)只支持全雙工工作模式，不再需要CSMA/CD機(jī)制。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)只以光纖作為傳輸介質(zhì)。2022/12/17138第4章局域網(wǎng)4.4.3萬(wàn)兆位以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)也稱為10G以太網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)方式支持物理線路保護(hù)、端到端QoS、OAM，能夠提供電信級(jí)服務(wù)，適合構(gòu)建城域網(wǎng)。采用萬(wàn)兆位以太網(wǎng)組建城域網(wǎng)節(jié)約大量成本，且與10Mbps以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)技術(shù)兼容。2022/12/17139第4章局域網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)方式支持物理線路保護(hù)、端到端Q萬(wàn)兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/17140第4章局域網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)2022/12/1646第4章局域網(wǎng)4.4.440G/100G以太網(wǎng)2007年7月，IEEE下屬的HSSG小組決定制定一個(gè)包含兩個(gè)速度（40Gbps和100Gbps）的單一標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為IEEE802.3ba

。40Gbps的物理接口有1m交換機(jī)背板鏈路10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路100G的物理接口有10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路10km、40km單模光纖鏈路2022/12/17141第4章局域網(wǎng)4.4.440G/100G以太網(wǎng)2007年7月，IEE內(nèi)容回憶4.2.3以太網(wǎng)地址組成；分類；物理層標(biāo)準(zhǔn)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI令牌傳遞機(jī)制；FDDI的雙環(huán)結(jié)構(gòu)4.4高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)；千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)；萬(wàn)兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、特點(diǎn)2022/12/17142第4章局域網(wǎng)內(nèi)容回憶4.2.3以太網(wǎng)地址2022/12/1648第4章載波擴(kuò)展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時(shí)間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠(yuǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)