網(wǎng)絡(luò)原理課件第五章

第五章局域網(wǎng)技術(shù)主要內(nèi)容局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)信道共享技術(shù)以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)5.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)產(chǎn)生的原因80年代，微型機(jī)發(fā)展迅速，彼此需要相互通信（近距離），共享資源；功能分布：分布式計(jì)算，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)局域網(wǎng)定義是一種將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。ü覆蓋范圍小房間、建筑物、園區(qū)范圍距離≤25kmü高傳輸速率10Mbps～1000Mbpsü低誤碼率10-8～10-10

ü采用基帶傳輸ü為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)，不對(duì)外提供服務(wù)局域網(wǎng)的基本特征局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)雙絞線基帶同軸電纜光纖無(wú)線局域網(wǎng)的基本構(gòu)成局域網(wǎng)的IEEE802體系結(jié)構(gòu)IEEE802中的主要標(biāo)準(zhǔn)802.1A概述和體系結(jié)構(gòu)802.1B尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互連及高層接口802.2邏輯鏈路控制子層LLC802.3以太網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范802.4令牌總線網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范802.5令牌環(huán)網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范802.6城域網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范（DQDB）802.8光纖技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)……IEEE802體系結(jié)構(gòu)IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層劃分子層的目的將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無(wú)關(guān)的部分分開，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。局域網(wǎng)特點(diǎn)：共享信道(如總線)。需要解決介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)問(wèn)題。子層劃分可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和MAC方法。LLC：與介質(zhì)、拓?fù)錈o(wú)關(guān)MAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)LLC與MAC關(guān)系局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn)1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC站點(diǎn)2LLC子層看不見下面的局域網(wǎng)IEEE802網(wǎng)絡(luò)體系各層功能物理層功能信號(hào)的編碼/譯碼前導(dǎo)碼的生成/去除比特的發(fā)送/接收數(shù)據(jù)鏈路層功能MAC子層功能：成幀/拆幀，實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MAC協(xié)議，位差錯(cuò)檢測(cè)，尋址。LLC子層功能：向高層提供SAP，建立/釋放邏輯連接，差錯(cuò)控制，幀序號(hào)處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。1.LLC幀格式（控制信息與HDLC大同小異）高層PDULLC數(shù)據(jù)LLC首部MAC首部MAC尾部MAC數(shù)據(jù)LLC幀和MAC幀的關(guān)系SSAP控制數(shù)據(jù)111/2長(zhǎng)度無(wú)限制 單位：字節(jié)DSAPLLCPDU邏輯鏈路控制子層LLC（1）2.服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（SAP）LLCSAP：向上層提供進(jìn)程訪問(wèn)能力。MACSAP：MAC地址（即：網(wǎng)卡地址）3.LLC提供的服務(wù)類型LLC1不確認(rèn)無(wú)連接的服務(wù)LLC2面向連接的服務(wù)LLC3帶確認(rèn)無(wú)連接的服務(wù)LLC4高速傳輸服務(wù)（1991年專為城域網(wǎng)提出）邏輯鏈路控制子層LLC（2）5.2 信道共享技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成兩類：使用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)——廣域網(wǎng)使用廣播信道（多路訪問(wèn)信道，隨機(jī)訪問(wèn)信道）的網(wǎng)絡(luò)——局域網(wǎng)關(guān)鍵問(wèn)題：如何解決對(duì)信道爭(zhēng)用解決信道爭(zhēng)用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議MAC（MediumAccessControl），是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的一部分。頻分多路復(fù)用FDM（波分復(fù)用WDM）原理：將頻帶平均分配給每個(gè)要參與通信的用戶；優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；缺點(diǎn)：無(wú)法靈活適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。時(shí)分多路復(fù)用TDM原理：每個(gè)用戶擁有固定的信道傳送時(shí)槽；優(yōu)點(diǎn)：適合于用戶較少，數(shù)目基本固定，各用戶的通信量都較大的情況；缺點(diǎn)：無(wú)法靈活適應(yīng)站點(diǎn)數(shù)及其通信量的變化。信道的靜態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配局域網(wǎng)都采用動(dòng)態(tài)分配策略，即根據(jù)當(dāng)前對(duì)信道請(qǐng)求的情況動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)各用戶對(duì)信道的使用權(quán)。類別：沖突協(xié)議無(wú)沖突協(xié)議

信道的動(dòng)態(tài)分配ALOHA沖突協(xié)議上世紀(jì)70年代，NormanAbramson設(shè)計(jì)了ALOHA協(xié)議目的：解決信道的動(dòng)態(tài)分配，基本思想可用于任何無(wú)協(xié)調(diào)關(guān)系的用戶爭(zhēng)用單一共享信道使用權(quán)的系統(tǒng)；分類：純ALOHA協(xié)議和時(shí)間片ALOHA協(xié)議純ALOHA協(xié)議基本思想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，可以直接發(fā)至信道；然后監(jiān)聽信道看是否產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，則等待一段隨機(jī)的時(shí)間重發(fā)。時(shí)間片ALOHA協(xié)議基本思想：把信道時(shí)間分成離散的時(shí)間片，片長(zhǎng)為一個(gè)幀所需的發(fā)送時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)只能在時(shí)間片開始時(shí)才允許發(fā)送。其他過(guò)程與純ALOHA協(xié)議相同。ALOHA協(xié)議的發(fā)送過(guò)程CSMA協(xié)議載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)協(xié)議載波監(jiān)聽（CarrierSense）站點(diǎn)在為發(fā)送幀而訪問(wèn)傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無(wú)載波，若有載波，說(shuō)明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。多路訪問(wèn)（MultipleAccess）多個(gè)用戶共用一條信道三個(gè)變種1-堅(jiān)持型CSMA（1-persistent）非堅(jiān)持型CSMA（nonpersistent）p-堅(jiān)持型CSMA（p-persistent）1-堅(jiān)持型CSMA基本原理若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(fā)送；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過(guò)程。協(xié)議特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑時(shí)間；缺點(diǎn)：增加了發(fā)生沖突的概率；廣播延遲對(duì)協(xié)議性能的影響：廣播延遲越大，發(fā)生沖突的可能性越大，協(xié)議性能越差；非堅(jiān)持型CSMA基本原理若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過(guò)程；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送過(guò)程。協(xié)議特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突的概率；缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大；信道效率比1-堅(jiān)持CSMA高，傳輸延遲比1-堅(jiān)持CSMA大。

p-堅(jiān)持型CSMA適用于分槽信道基本原理若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率q=1-p延遲至下一個(gè)時(shí)槽發(fā)送。若下一個(gè)時(shí)槽仍空閑，重復(fù)此過(guò)程，直至數(shù)據(jù)發(fā)出或時(shí)槽被其他站點(diǎn)所占用；若信道忙，則等待下一個(gè)時(shí)槽，重新開始發(fā)送；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開始發(fā)送。沖突當(dāng)多個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)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)生了沖突。沖突檢測(cè)當(dāng)兩個(gè)幀發(fā)生沖突時(shí)，兩個(gè)被損壞幀繼續(xù)傳送毫無(wú)意義，而且信道無(wú)法被其他站點(diǎn)使用，對(duì)于有限的信道來(lái)講，這是很大的浪費(fèi)。如果站點(diǎn)邊發(fā)送邊監(jiān)聽，并在監(jiān)聽到?jīng)_突之后立即停止發(fā)送，可以提高信道的利用率，因此產(chǎn)生了CSMA/CD。CSMA/CD站點(diǎn)使用CSMA協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；在發(fā)送期間如果檢測(cè)到?jīng)_突，立即終止發(fā)送，并發(fā)出一個(gè)瞬間干擾信號(hào)，使所有的站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突；在發(fā)出干擾信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避），再重復(fù)上述過(guò)程。CSMA/CD工作過(guò)程無(wú)沖突協(xié)議（Collision-FreeProtocols）基本位圖協(xié)議（ABit-MapProtocol）工作原理：共享信道上有N個(gè)站，競(jìng)爭(zhēng)周期分為N個(gè)時(shí)槽，如果一個(gè)站有幀發(fā)送，則在對(duì)應(yīng)的時(shí)槽內(nèi)發(fā)送比特1；N個(gè)時(shí)槽之后，每個(gè)站都知道哪個(gè)站要發(fā)送幀，這時(shí)按站序號(hào)發(fā)送。BRAP－具有輪換優(yōu)先權(quán)的廣播識(shí)別協(xié)議按序輪轉(zhuǎn)分配各站的發(fā)送權(quán)；預(yù)約時(shí)間片的個(gè)數(shù)和工作站數(shù)相等

無(wú)沖突協(xié)議（Collision-FreeProtocols）令牌協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中流轉(zhuǎn)著一個(gè)被稱為“令牌Token”的幀，一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)必須首先截獲令牌，由于網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)令牌，從而不會(huì)產(chǎn)生沖突。

5.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)IEEE802.3和Ethernet發(fā)展歷史ALOHA系統(tǒng)ALOHA+載波監(jiān)聽Xerox設(shè)計(jì)了2.94Mbps的采用CSMA/CD協(xié)議的EthernetXerox,DEC,Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE定義了采用1-堅(jiān)持型CSMA/CD技術(shù)的802.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，速率從1M到10Mbps，802.3標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)協(xié)議略有差別。Ethernet和IEEE802.3的幀格式不同。物理層類型：<傳輸速率><傳輸方式><網(wǎng)段最大長(zhǎng)度傳統(tǒng)以太網(wǎng)種類傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：銅纜（粗纜或細(xì)纜）銅線（雙絞線）光纜四種不同的物理層。10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制MAC網(wǎng)卡作用網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網(wǎng)卡”。

網(wǎng)卡的重要功能進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。網(wǎng)卡連接CPU高速緩存存儲(chǔ)器I/O總線計(jì)算機(jī)至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）串行通信并行通信網(wǎng)卡地址在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址、網(wǎng)卡地址。802標(biāo)準(zhǔn)所說(shuō)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(shí)符。地址類型單播(unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）多播(multicast)幀（一對(duì)多）網(wǎng)卡地址結(jié)構(gòu)第1最高位最先發(fā)送最低位最高位最低位最后發(fā)送001101010111101100010010000000000000000000000001最低位最先發(fā)送最高位最低位最高位最后發(fā)送機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符OUI擴(kuò)展標(biāo)志符高位在前低位在前十六進(jìn)制表示的EUI-48地址：AC-DE-48-00-00-80二進(jìn)制表示的EUI-48地址：第1字節(jié)第6字節(jié)I/G比特I/G比特字節(jié)順序第2第3第4第5第6第1字節(jié)順序第2第3第4第5第6101011001101111001001000000000000000000010000000802.5802.6802.3802.4802.5802.610Base5連接示意主機(jī)箱收發(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10Base2連接示意主機(jī)箱BNCT型接頭BNC連接器插口10BaseT連接示意主機(jī)箱雙絞線集線器RJ-45插頭集線器集線器是使用電子器件來(lái)模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站使用的還是CSMA/CD

協(xié)議，并共享邏輯上的總線。集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。集線器示意集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線以太網(wǎng)最大作用距離750m750m500m500m500m50m50m50m網(wǎng)段1轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)段2網(wǎng)段3轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器1kmABt沖突t=

B檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生沖突t=2

A檢測(cè)到?jīng)_突t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生沖突t=ABABABt=0A檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=B檢測(cè)到發(fā)生沖突停止發(fā)送STOPt=2

A檢測(cè)到發(fā)生沖突STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為

以太網(wǎng)沖突示意過(guò)程爭(zhēng)用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間2（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)爭(zhēng)用期以太網(wǎng)取51.2s為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。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。二進(jìn)制指數(shù)后退算法發(fā)生第一次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)等待0或1個(gè)時(shí)槽再開始重傳；發(fā)生第二次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇等待0,1,2或3個(gè)時(shí)槽再開始重傳；第i次沖突后，在0至2i-1間隨機(jī)地選擇一個(gè)等待的時(shí)槽數(shù)，再開始重傳；10次沖突后，選擇等待的時(shí)槽數(shù)固定在0至210—1之間；16次沖突后，發(fā)送失敗，報(bào)告上層。最短幀長(zhǎng)如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測(cè)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)。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長(zhǎng)為64字節(jié)，凡長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無(wú)效幀。強(qiáng)化沖突當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時(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(hào)(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了沖突。強(qiáng)化沖突示意數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào)TJABTBtB發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測(cè)到?jīng)_突開始沖突信道占用時(shí)間A發(fā)送數(shù)據(jù)MAC幀格式以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。MAC幀格式示意MAC幀字節(jié)6624IP層物理層目的地址源地址長(zhǎng)度/類型FCSMAC層1010101010101010101010101010101011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(zhǎng)度/類型字段表示長(zhǎng)度時(shí)802.3MAC幀以太網(wǎng)V2MAC幀目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~150043~1497111DSAPSSAP111控制數(shù)據(jù)字節(jié)DSAPSSAP控制上層數(shù)據(jù)報(bào)上層數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2MAC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)V2MAC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)V2MAC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(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2MAC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(zhǎng)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(zhǎng)度

MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2MAC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子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于11014。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)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(zhǎng)不小于64字節(jié)。MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2MAC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1010101010101010101010101010101011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(lái)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MAC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)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致；幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯(cuò)；數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長(zhǎng)度為64~1518字節(jié)之間。對(duì)于檢查出的無(wú)效MAC幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。無(wú)效MAC幀幀間最小間隔為9.6s，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時(shí)間。一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，還要等待9.6s才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。目的：為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來(lái)得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。幀間最小間隔網(wǎng)橋網(wǎng)橋（Bridge）：工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的LAN之間實(shí)現(xiàn)幀的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)MAC幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過(guò)濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，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)端口網(wǎng)橋連接及內(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①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥網(wǎng)橋優(yōu)點(diǎn)過(guò)濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋缺點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。在MAC子層并沒有流量控制功能。具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過(guò)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(guò)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。網(wǎng)橋與集線器區(qū)別集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。若在發(fā)送過(guò)程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。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。

由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。透明網(wǎng)橋/生成樹網(wǎng)橋網(wǎng)橋工作在混雜（promiscuous）方式；網(wǎng)橋接收到一幀后，通過(guò)查詢地址/端口對(duì)應(yīng)表來(lái)確定是丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)；網(wǎng)橋剛啟動(dòng)時(shí)，地址/端口對(duì)應(yīng)表為空，采用洪泛方法轉(zhuǎn)發(fā)幀；在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中采用逆向?qū)W習(xí)算法收集MAC地址。網(wǎng)橋通過(guò)分析幀的源MAC地址得到MAC地址與端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并寫入地址/端口對(duì)應(yīng)表；網(wǎng)橋軟件對(duì)地址/端口對(duì)應(yīng)表進(jìn)行不斷的更新，并定時(shí)檢查，刪除在一段時(shí)間內(nèi)沒有更新的地址/端口項(xiàng)；透明網(wǎng)橋的幀轉(zhuǎn)發(fā)幀的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程目的LAN與源LAN相同，則丟棄幀；目的LAN與源LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)幀；目的LAN未知，則洪泛幀;均執(zhí)行逆向?qū)W習(xí)。透明橋工作流程網(wǎng)橋回路問(wèn)題多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生回路局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1AFF2④F1③不停地兜圈子①②A發(fā)出的幀⑤網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀⑥網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了網(wǎng)橋回路問(wèn)題多個(gè)網(wǎng)橋（并行網(wǎng)橋）可能產(chǎn)生回路解決多個(gè)網(wǎng)橋產(chǎn)生回路的問(wèn)題思想：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個(gè)LAN的生成樹（SpanningTree）覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。生成樹構(gòu)造網(wǎng)橋回路解決方案：讓網(wǎng)橋之間互相通信，用一棵連接每個(gè)LAN的生成樹（SpanningTree）覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。構(gòu)造生成樹每個(gè)橋廣播自己的橋編號(hào)，號(hào)最小的橋稱為生成樹的根；每個(gè)網(wǎng)橋計(jì)算自己到根的最短路徑，構(gòu)造出生成樹，使得每個(gè)LAN和橋到根的路徑最短；當(dāng)某個(gè)LAN或網(wǎng)橋發(fā)生故障時(shí)，要重新計(jì)算生成樹；生成樹構(gòu)造完后，算法繼續(xù)執(zhí)行以便自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，更新生成樹。透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。源路由(sourceroute)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。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(guò)的路由。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。源路由網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有多個(gè)端口，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；特點(diǎn)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。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。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。物理端口類型相同。全雙工以太網(wǎng)不再使用CSMA/CD；前提條件：發(fā)送和接收信道必須使用分離的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；任兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間須配備專門的鏈路；網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須支持全雙工方式。主要應(yīng)用場(chǎng)合：交換機(jī)到交換機(jī)的連接，它們之間通常有較遠(yuǎn)的距離；交換機(jī)到服務(wù)器的連接，以提高通往服務(wù)器鏈路的帶寬；長(zhǎng)距離節(jié)點(diǎn)間的連接。

5.4高速以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD協(xié)議。100BASE-T以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)。100BaseT特點(diǎn)MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到100m。幀間時(shí)間間隔從原來(lái)的9.6s改為現(xiàn)在的0.96s。三種物理層類型100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4

10BASE-T100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4編碼方法曼徹斯特4B/5B4B/5B8B/6T傳輸介質(zhì)UTP3/4/5UTP5,STP1多模/單模光纖UTP3/4/5信號(hào)頻率20MHz125MHz125MHz25MHz使用線對(duì)2對(duì)2對(duì)2對(duì)4對(duì)發(fā)送線對(duì)1對(duì)1對(duì)1對(duì)3對(duì)網(wǎng)段距離100m100m150/412/2000m100m全雙工能力有有有無(wú)100BaseT和10BaseT比較吉比特以太網(wǎng)（GigabitEthernet）又被稱為前兆比特以太網(wǎng)支持全雙工和半雙工兩種方式。使用802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式。在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議。與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。物理層類型1000BASE-X基于光纖通道的物理層：1000BASE-SXSX表示短波長(zhǎng)1000BASE-LXLX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)1000BASE-CXCX表示銅線1000BASE-T使用4對(duì)5類線UTP載波擴(kuò)展根本目的在于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的物理覆蓋范圍，由物理層控制，而幀填充是由鏈路層控制共享式千兆時(shí)間槽增加到512B，10M和100MEthernet都是64B最小幀長(zhǎng)度保持在64B發(fā)送的數(shù)據(jù)幀超過(guò)512B，則無(wú)需載波擴(kuò)展，若處于64B－512B之間，需要載波擴(kuò)展目地地址源地址數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)FCSMAC幀的最小值=64字節(jié)載波延伸前同步碼加上載波延伸使MAC幀長(zhǎng)度=爭(zhēng)用期長(zhǎng)度512字節(jié)在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L(zhǎng)幀突發(fā)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)啟動(dòng)突發(fā)定時(shí)器選擇發(fā)送另一數(shù)據(jù)幀條件：存在待發(fā)送數(shù)據(jù)幀；突發(fā)定時(shí)器尚未失效突發(fā)前的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀需要載波擴(kuò)展，突發(fā)期間的數(shù)據(jù)幀不需要所有的發(fā)送數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度之和不得超過(guò)1500B發(fā)送的數(shù)據(jù)分組#1RRRRRRRR分組#2

RRRR

分組#3RRR分組#4爭(zhēng)用期512字節(jié)將突發(fā)計(jì)時(shí)器設(shè)定為1500字節(jié)載波延伸載波監(jiān)聽吉比特以太網(wǎng)的配置舉例1Gb/s鏈路吉比特交換集線器百兆比特或吉比特集線器100Mb/s鏈路中央服務(wù)器10吉比特以太網(wǎng)與10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同。不使用銅線而只使用光纖。只工作在全雙工方式。物理層類型局域網(wǎng)物理層：10.000Gb/s?？蛇x廣域網(wǎng)物理層：OC-192/STM-64使10吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到OC-192/STM-64幀的有效載荷中，數(shù)據(jù)率為9.95328Gb/s。5.5虛擬局域網(wǎng)

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(wú)關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè)VLAN的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè)VLAN。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)。虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)、添加和修改的管理開銷減少可以控制廣播風(fēng)暴；可提高網(wǎng)絡(luò)的安全性虛擬局域網(wǎng)的劃分方法基于端口的劃分單交換機(jī)端口定義多交換機(jī)端口定義基于MAC地址的劃分基于網(wǎng)絡(luò)層的劃分基于IP組播的劃分以太網(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VLAN示意當(dāng)B1向VLAN2發(fā)送廣播時(shí)，B2和B3將會(huì)收到，A與C不會(huì)收到；避免了廣播風(fēng)暴。5.6無(wú)線局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)靈活性和移動(dòng)性、安裝便捷易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整支持拓?fù)錈o(wú)中心拓?fù)洌簾o(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施有中心拓?fù)洌河泄潭ɑA(chǔ)設(shè)施常見協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11系列協(xié)議藍(lán)牙規(guī)范HomeRF標(biāo)準(zhǔn)HyperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)Zigbee標(biāo)準(zhǔn)有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSSAB漫游接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集BSS包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動(dòng)站，所有的站在本BSS以內(nèi)都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信時(shí)都要通過(guò)本BSS的基站?；痉?wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)基本服務(wù)集中的基站叫做接入點(diǎn)AP(AccessPoint)其作用和網(wǎng)橋相似。擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過(guò)接入點(diǎn)AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem)，然后再接入到另一個(gè)基本服務(wù)集，構(gòu)成擴(kuò)展的服務(wù)集ESS(ExtendedServiceSet)。擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)ESS還可通過(guò)叫做門橋(portal)為無(wú)線用戶提供到非802.11無(wú)線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門橋的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋。擴(kuò)展的服務(wù)集ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)移動(dòng)站A從某一個(gè)基本服務(wù)集漫游到另一個(gè)基本服務(wù)集，而仍然可保持與另一個(gè)移動(dòng)站B進(jìn)行通信。AdhocNetwork——自組織網(wǎng)絡(luò)無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)沒有中心接入點(diǎn)AP而是由一些處于平等狀態(tài)的移動(dòng)站之間為相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)802.11的物理層有三種實(shí)現(xiàn)方法：跳頻擴(kuò)頻FHSS直接序列擴(kuò)頻DSSS紅外線

IR1997年IEEE制訂出無(wú)線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的第一部分，802.11。在1999年又制訂了剩下的兩部分，802.11a和802.11b。802.11a的物理層工作在5GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用OFDM，它也叫做多載波調(diào)制技術(shù)，可以使用的數(shù)據(jù)率為6,9,12,18,24,36,48和56Mb/s。802.11b的物理層使用工作在2.4GHz的直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)據(jù)率為5.5或11Mb/s。802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層802.11標(biāo)準(zhǔn)的MAC層無(wú)線局域網(wǎng)卻不能簡(jiǎn)單地搬用CSMA/CD協(xié)議，原因：CSMA/CD協(xié)議要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí)還必須不間斷地檢測(cè)信道，但在無(wú)線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實(shí)現(xiàn)這種功能就花費(fèi)過(guò)大。即使能夠?qū)崿F(xiàn)沖突檢測(cè)的功能，并且當(dāng)我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生沖突。隱蔽站問(wèn)題A的作用范圍C的作用范圍ABCD當(dāng)A和C檢測(cè)不到無(wú)線信號(hào)時(shí)，都以為B是空閑的，因而都向B發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。這種未能檢測(cè)出媒體上已存在的信號(hào)的問(wèn)題叫做隱蔽站問(wèn)題(hiddenstationproblem)暴露站問(wèn)題B的作用范圍C的作用范圍ADCB？B向A發(fā)送數(shù)據(jù)，而C又想和D通信。C檢測(cè)到媒體上有信號(hào)，于是就不敢向D發(fā)送數(shù)據(jù)。其實(shí)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響C向D發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露站問(wèn)題(exposedstationproblem)CSMA/CA的引入無(wú)線局域網(wǎng)不能使用CSMA/CD，而只能使用改進(jìn)的CSMA協(xié)議。改進(jìn)的辦法是將CSMA增加一個(gè)沖突避免(CollisionAvoidance)功能。802.11就使用CSMA/CA協(xié)議。而在使用CSMA/CA的同時(shí)還增加使用確認(rèn)機(jī)制。CSMA/CA功能層次MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11MAC層通過(guò)協(xié)調(diào)功能來(lái)確定在基本服務(wù)集BSS中的移動(dòng)站在什么時(shí)間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。DCF子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用CSMA機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過(guò)爭(zhēng)用信道來(lái)獲取發(fā)送權(quán)。因此

DCF

向上提供爭(zhēng)用服務(wù)。MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11PCF

子層使用集中控制的接入算法將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)

輪流交給各個(gè)站從而避免了碰撞的產(chǎn)生MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11幀間間隔IFS站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間的通稱是幀間間隔IFS(Inter