2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義1局域網(wǎng)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第2頁內(nèi)容局域網(wǎng)概述歷史和發(fā)展局域網(wǎng)拓?fù)湟蕴W(wǎng)技術(shù)總線結(jié)構(gòu)CSMA/CD算法連接方式－HUB&Switch局域網(wǎng)設(shè)計(jì)其他局域網(wǎng)技術(shù)令牌環(huán)網(wǎng)FDDI2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第3頁1972年Bell公司提出了兩種環(huán)型局域網(wǎng)技術(shù)。1973年BobMetcalfe

和DavidBoggs又發(fā)明了以太網(wǎng)。1979年BobMetcalfe開始了以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作。1980年DEC、Intel和Xerox共同制定了10M以太網(wǎng)的物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，即EthernetV1.0以太網(wǎng)規(guī)范。LAN的發(fā)展史：局域網(wǎng)概述2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第4頁LAN特性

覆蓋范圍有限數(shù)據(jù)率較高誤碼率較低支持廣播或組播單一管理

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型、星型、環(huán)型、樹型

傳輸媒體

雙絞線、同軸電纜、光纖、無線

媒體訪問技術(shù)

按協(xié)議實(shí)現(xiàn)信道共享hubhubhubhubrouterserverstationstationsstations局域網(wǎng)概述2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第5頁影響局域網(wǎng)性能的因素傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫切汀h(huán)型、總線型等MAC（介質(zhì)訪問控制）協(xié)議該協(xié)議規(guī)定了各個(gè)站點(diǎn)怎樣利用共享的信道特別是在什么條件下站點(diǎn)可以發(fā)信交換式還是共享式交換機(jī)vs集線器局域網(wǎng)概述2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第6頁局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第7頁局域網(wǎng)的拓?fù)淦ヅ潆娮杓€器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第8頁局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每種拓?fù)涠加衅鋬?yōu)缺點(diǎn)星型：一根電纜斷了不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。環(huán)狀：計(jì)算機(jī)容易協(xié)調(diào)；容易檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況；一根電纜斷了，整個(gè)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)都失效。總線：所需的布線比星型少，總線斷了網(wǎng)絡(luò)就要失效。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第9頁媒體共享技術(shù)靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用

動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義10OSI/RM局域網(wǎng)與IEEE802標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層邏輯鏈路控制子層LLC介質(zhì)訪問控制子層MACIEEE802標(biāo)準(zhǔn)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第11頁局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義12IEEE802標(biāo)準(zhǔn)?802.1—802標(biāo)準(zhǔn)的概述。?802.2—邏輯鏈接控制的標(biāo)準(zhǔn)和其他網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)。?802.3—帶有檢測(cè)沖突的載波偵聽多路存取方法(CSMA/CD)的標(biāo)準(zhǔn)。?802.4—傳遞總線存取的令牌標(biāo)準(zhǔn)。?802.5—令牌環(huán)存取以及LAN與MAN間通信的標(biāo)準(zhǔn)。?802.6—包括高速無連接網(wǎng)絡(luò)互連在內(nèi)的LAN和MAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。?802.7—寬帶電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。?802.8—光纖電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。?802.9—集成網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)(如語音和數(shù)據(jù)集成)的標(biāo)準(zhǔn)。?802.10—LAN和MAN能共同使用的安全性標(biāo)準(zhǔn)。?802.11—無線連接標(biāo)準(zhǔn)。?802.12—要求優(yōu)先級(jí)存取方法標(biāo)準(zhǔn)。?802.14—有線電視寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第13頁MAC子層負(fù)責(zé)在物理層上的無差別通信將上層數(shù)據(jù)封裝成幀，將幀拆卸的到數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議比特差錯(cuò)檢測(cè)尋址LLC子層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)中同媒體無關(guān)的部分建立和釋放邏輯連接提供同高層的接口差錯(cuò)控制給幀加上序號(hào)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第14頁

以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

DIXEthernetV2是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。DIXEthernetV2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(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第15頁數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)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：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。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)議的局域網(wǎng)對(duì)LLC子層來說都是透明的2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第16頁局域網(wǎng)對(duì)LLC子層

是透明的局域網(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數(shù)據(jù)鏈路層站點(diǎn)2LLC子層看不見下面的局域網(wǎng)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第17頁以后一般不考慮LLC子層由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是DIXEthernetV2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。很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有MAC協(xié)議而沒有LLC協(xié)議。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第18頁2.適配器的作用網(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”。適配器的重要功能：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。

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第19頁計(jì)算機(jī)通過適配器

和局域網(wǎng)進(jìn)行通信硬件地址至局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU和存儲(chǔ)器生成發(fā)送的數(shù)據(jù)處理收到的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)從局域網(wǎng)接收幀計(jì)算機(jī)IP地址并行通信2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第20頁以太網(wǎng)技術(shù)總線結(jié)構(gòu)CSMA/CD算法連接方式－HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第21頁以太網(wǎng)技術(shù)－概述以太網(wǎng)它最初是由美國(guó)Xerox公司和Stanford大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的，并于1975年推出，當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)率只有2.94Mb/s，后來由Xerox、Intel和DEC公司合作，于1980年9月第一次公布了以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的詳細(xì)技術(shù)規(guī)范，成為世界上一個(gè)局域網(wǎng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第22頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的定義以太網(wǎng)是最早發(fā)展起來的一種局域網(wǎng)，也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種局域網(wǎng)；它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一種組建規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，符合這種網(wǎng)絡(luò)組建規(guī)范，即所建的網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)。以太網(wǎng)的核心思想是：－1、使用共享的公共傳輸通道；－2、載波監(jiān)聽，多路訪問。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第23頁最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)

C

D

A

E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第24頁以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于只有計(jì)算機(jī)D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第25頁為了通信的簡(jiǎn)便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第26頁以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第27頁以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用

曼徹斯特(Manchester)編碼

基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼

碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第28頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的種類10Mb/sEthernet（以太網(wǎng)）100Mb/sEthernet（快速以太網(wǎng)）1000Mb/s（1GMb/s）Ethernet（千兆以太網(wǎng)）10000Mb/sEthernet（TB級(jí)位的以太網(wǎng)）2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第29頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的通訊訪問規(guī)范每一種以太網(wǎng)又根據(jù)不同的物理介質(zhì)，形成多種物理子標(biāo)準(zhǔn)，形成一個(gè)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)系列；但無論那一種Ethernet，其MAC層均采用“爭(zhēng)用型”的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，即：載波偵聽多路訪問沖突檢測(cè)CSMA/CD

（carriersenseMultipleAccess/CollisionDetect）2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第30頁載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)

CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。“多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。“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(cè)一下總線上是否有其他計(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。總線上并沒有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第31頁碰撞檢測(cè)“碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。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(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。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第32頁檢測(cè)到碰撞后在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第33頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的CSMA控制規(guī)范一個(gè)站要發(fā)送，先需要監(jiān)聽總線，如果介質(zhì)空閑，則可以向雙向整個(gè)系統(tǒng)發(fā)送，到終點(diǎn)被終端器吸收。總線空閑2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第34頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的CSMA控制規(guī)范一個(gè)站要發(fā)送，先需要監(jiān)聽總線，如果介質(zhì)忙，則等待一定間隔后重試，再監(jiān)聽。總線忙2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第35頁以太網(wǎng)技術(shù)總線結(jié)構(gòu)CSMA/CD算法連接方式－HUB&SwitchCSMA/CD算法2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第36頁以太網(wǎng)（Ethernet）：的CSMA控制規(guī)范一個(gè)發(fā)送主機(jī)A把信息發(fā)送給接受機(jī)B，如果傳播的時(shí)間為a，則發(fā)送機(jī)A接到接受機(jī)B的確認(rèn)信息（或總線的沖突信息），最大可能為2a。發(fā)送機(jī)A接受機(jī)B或沖突位置CSMA/CD算法2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第37頁CSMA/CD沖突域?yàn)榇_保發(fā)送成功,一臺(tái)主機(jī)在發(fā)送結(jié)束之前必須能夠檢測(cè)到?jīng)_突最小幀長(zhǎng)=2*Prop*傳輸速率Prop=L/0.77c考慮到轉(zhuǎn)發(fā)器等其他各種因素以太網(wǎng)取51.2us為征用期長(zhǎng)度10Mbps以太網(wǎng)最小幀長(zhǎng)為512bits(64bytes)PROPPROPt=0t=PROP-t=PROPt=2PROP-ABCSMA/CD算法2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第38頁重要特性使用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）。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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第39頁爭(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)過時(shí)間2PROP

（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2PROP

稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭(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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第40頁爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度以太網(wǎng)取51.2

s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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第41頁最短有效幀長(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效幀。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第42頁CSMA等待時(shí)間算法：有三種（堅(jiān)持退避算法）不堅(jiān)持CSMA：如果介質(zhì)空閑則發(fā)送，如果介質(zhì)忙，則等一段隨機(jī)時(shí)間重復(fù)第一步。1-堅(jiān)持CSMA：如果介質(zhì)空閑則發(fā)送，如果介質(zhì)忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑立即發(fā)送；如果發(fā)生沖突，則等一段隨機(jī)時(shí)間重復(fù)第一步。P-堅(jiān)持CSMA：如果介質(zhì)空閑，則以P的概率發(fā)送，而以（1-P）的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位，時(shí)間單位等于最大的傳播延遲時(shí)間；如果介質(zhì)忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑重復(fù)第一步；如果被延遲一個(gè)時(shí)間單位，則重復(fù)第一步。CSMA/CD算法2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第43頁二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)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)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期2

。定義重傳次數(shù)k

，k

10，即

k=Min[重傳次數(shù),10]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。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。

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第44頁CSMA/CD的幀傳送模式：檢測(cè)介質(zhì)介質(zhì)空閑？發(fā)送數(shù)據(jù)幀發(fā)送沖突發(fā)送完成？停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀發(fā)送阻塞脈沖序列沖突次數(shù)加1沖突超限？隨機(jī)延時(shí)YNNNNYY發(fā)送完成系統(tǒng)提示YCSMA/CD算法2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第45頁數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào)

TJ人為干擾信號(hào)ABTBt

B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)B也能夠檢測(cè)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(hào)。這里為了簡(jiǎn)單起見，只畫出A發(fā)送干擾信號(hào)的情況。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第46頁以太網(wǎng)技術(shù)總線結(jié)構(gòu)CSMA/CD算法連接方式－HUB&Switch連接方式－HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第47頁使用集線器的星形拓?fù)鋫鹘y(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進(jìn)到使用比較便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。這種以太網(wǎng)采用星形拓?fù)洌谛切蔚闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第48頁2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第49頁使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對(duì)雙絞線站點(diǎn)RJ-45插頭2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第50頁集線器的一些特點(diǎn)集線器是使用電子器件來模擬實(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)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第51頁具有三個(gè)接口的集線器集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第52頁MAC

層的硬件地址

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。802

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(shí)符。但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第53頁48位的MAC地址IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)

RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)(即高位24位)。地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種48位地址稱為MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符EUI-48。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第54頁適配器檢查MAC地址適配器從網(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.如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：?jiǎn)尾?unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）多播(multicast)幀（一對(duì)多）2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第55頁MAC

幀的格式常用的以太網(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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第56頁以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC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IP層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)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第57頁MAC幀物理層MAC層IP層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)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第58頁MAC幀物理層MAC層IP層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)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第59頁MAC幀物理層MAC層IP層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。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第60頁MAC幀物理層MAC層IP層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

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第61頁MAC幀物理層MAC層IP層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1

10

8

時(shí)，MAC子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于1

10

14。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)。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第62頁MAC幀物理層MAC層IP層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)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第63頁

2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第64頁2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第65頁數(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。無效的MAC幀2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第66頁在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。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(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(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)接口在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第67頁網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體緩存接口1接口2①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥接口1接口2122025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第68頁過濾通信量。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)。使用網(wǎng)橋帶來的好處2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第69頁網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為

隔離開的碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第70頁存儲(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。使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第71頁用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2AB

用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T

物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第72頁集線器在轉(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)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第73頁1990年問世的交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。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）。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第74頁交換機(jī)(SwitchHub，Switch)交換機(jī)與集線器外形相似數(shù)據(jù)包只往指定的端口發(fā)送，每個(gè)端口就是一個(gè)沖突域具備第三層交換能力的交換機(jī)具有路由器的部份功能目前，交換機(jī)已取代了集線器，成為局域網(wǎng)最常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第75頁交換機(jī)工作原理：學(xué)習(xí)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444?端口和源地址相關(guān)聯(lián)

Port1Port12Port1:0260.8c01.1111Port2:0260.8c01.2222Port3:0260.8c01.3333Port12:0260.8c01.4444HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第76頁0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444Port1Port12交換機(jī)工作原理：轉(zhuǎn)發(fā)Port1:0260.8c01.1111Port2:0260.8c01.2222Port3:0260.8c01.3333Port12:0260.8c01.4444數(shù)據(jù)傳輸與目的地址相關(guān)聯(lián)HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第77頁交換機(jī)工作原理：過濾0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444Port1Port12Port1:0260.8c01.1111Port1:0260.8c01.2222Port3:0260.8c01.3333Port12:0260.8c01.4444XHUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第78頁采用switch

的優(yōu)點(diǎn)及規(guī)范：具有儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)（并對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)后轉(zhuǎn)發(fā)）。改變了HUB的直通式交換。能并發(fā)沖突區(qū)（產(chǎn)生多個(gè)沖突區(qū)）不需監(jiān)聽距離拓展無限HUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第79頁沖突與廣播碰撞域、沖突域網(wǎng)絡(luò)中的一組設(shè)備的集合，任一時(shí)刻，在每一個(gè)碰撞域中，只能有一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)。廣播域同一廣播包能到達(dá)的所有設(shè)備成為一個(gè)廣播域。當(dāng)這些設(shè)備中的一個(gè)發(fā)出一個(gè)廣播時(shí)，所有其他的設(shè)備都能接收到這個(gè)廣播幀。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第80頁使用交換機(jī)能夠劃分沖突域，而不能劃分廣播域。劃分廣播域需要在上層（網(wǎng)絡(luò)層）使用路由器進(jìn)行。2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第81頁交換網(wǎng)絡(luò)性能問題Multicast,broadcast,unknowndestination報(bào)文成為廣播域網(wǎng)絡(luò)的最大問題ServerAARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARP我需要ServerA的MAC地址ARPARPARPARPARPARPARPARPHUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第82頁廣播風(fēng)暴廣播報(bào)文可能會(huì)消耗掉整個(gè)帶寬資源任何設(shè)備都需要接受廣播報(bào)文，解開后提交個(gè)主機(jī)，消耗每臺(tái)主機(jī)的資源ServerAHUB&Switch2025/4/10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講義第83頁解決方法:流量本地化

10.1.1.010.1.2.010.1.3.0LAN廣播可以用路由器/多層交換機(jī)進(jìn)行隔離路由器/多層交換機(jī)HUB&Swit