重要復(fù)試各科課件-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ch4局域網(wǎng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第4章局域網(wǎng)第4章局域網(wǎng)

4.1局域網(wǎng)概述*4.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)

4.2.1以太網(wǎng)的工作原理

4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法

4.2.3以太網(wǎng)的信道利用率*4.3以太網(wǎng)的

MAC

層

4.3.1MAC層的硬件地址

4.3.2兩種不同的MAC幀格式第4章局域網(wǎng)（續(xù)）*4.4擴(kuò)展的局域網(wǎng)

4.4.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

4.4.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

4.5虛擬局域網(wǎng)

4.5.1虛擬局域網(wǎng)的概念

4.5.2虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式第4章局域網(wǎng)（續(xù)）*4.6高速以太網(wǎng)

4.6.1100BASE-T以太網(wǎng)

4.6.2吉比特以太網(wǎng)

4.6.310吉比特以太網(wǎng)

4.7其他種類(lèi)的高速局域網(wǎng)

4.7.1100VG-AnyLAN局域網(wǎng)

4.7.2光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI 4.7.3高性能并行接口HIPPI 4.7.4光纖通道

4.8無(wú)線局域網(wǎng)

*4.8.1無(wú)線局域網(wǎng)的組成

4.8.2802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層

4.8.3802.11標(biāo)準(zhǔn)中的MAC層4.1局域網(wǎng)概述局域網(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)：能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)據(jù)。從一個(gè)站點(diǎn)可訪問(wèn)全網(wǎng)。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。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(shù)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)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(xún)(polling)，或輪詢(xún)。

4.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)

4.2.1以太網(wǎng)的工作原理

1.兩個(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(chēng)為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)

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(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì)LLC子層來(lái)說(shuō)都是透明的局域網(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(jiàn)下面的局域網(wǎng)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)的網(wǎng)卡上就僅裝有MAC協(xié)議而沒(méi)有LLC協(xié)議。2.網(wǎng)卡的作用網(wǎng)絡(luò)接口板又稱(chēng)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。

計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡

和局域網(wǎng)進(jìn)行通信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(méi)有有源器件。3.CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE匹配電阻（用來(lái)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)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(xiě)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(lái)。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。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(wú)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。

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(lái)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(lái)發(fā)送。載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection?！岸帱c(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?！拜d波監(jiān)聽(tīng)”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(méi)有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽(tīng)”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。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(guò)一定的門(mén)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(chēng)為“沖突檢測(cè)”。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(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息來(lái)。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。電磁波在總線上的

有限傳播速率的影響當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽(tīng)到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。A向B發(fā)出的信息，要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后才能傳送到B。B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí)B的載波監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無(wú)用。1kmABt碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=t=0單程端到端傳播時(shí)延記為

1kmABt碰撞t=

B檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞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)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

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

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。4.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(chēng)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(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。二進(jìn)制指數(shù)類(lèi)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

，k10，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。

爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度以太網(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(méi)有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。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(wú)效幀。強(qiáng)化碰撞當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)(jammingsignal)，以便讓所有用戶(hù)都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào)TJ人為干擾信號(hào)ABTBtB發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測(cè)到?jīng)_突開(kāi)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(jiàn)，只畫(huà)出A發(fā)送干擾信號(hào)的情況。CSMA/CD協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程數(shù)據(jù)幀接收流程4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(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）光纜這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制MAC銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)

的示意圖主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線集線器BNCT型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC連接器插口RJ-45插頭網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)的封裝與解封發(fā)送時(shí)將上一層交下來(lái)的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層。鏈路管理主要是CSMA/CD協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。編碼與譯碼即曼徹斯特編碼與譯碼。星形網(wǎng)10BASE-T不用電纜而使用無(wú)屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位10BASE-T的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過(guò)100m。這種10Mb/s速率的無(wú)屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。集線器的一些特點(diǎn)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。具有三個(gè)端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4.2.3以太網(wǎng)的信道利用率我們假定：總線上共有N

個(gè)站，每個(gè)站發(fā)送幀的概率都是p。爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為2，即端到端傳播時(shí)延的兩倍。檢測(cè)到碰撞后不發(fā)送干擾信號(hào)。幀長(zhǎng)為L(zhǎng)

(bit)，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為C(b/s)，因而幀的發(fā)送時(shí)間為L(zhǎng)/C=T0(s)。

以太網(wǎng)的信道利用率一個(gè)幀從開(kāi)始發(fā)送，經(jīng)碰撞后再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑(即再經(jīng)過(guò)時(shí)間使得信道上無(wú)信號(hào)在傳播)時(shí)為止，共需平均時(shí)間為T(mén)av。發(fā)送成功爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期2τ2τT0τt占用期爭(zhēng)用期的平均個(gè)數(shù)NR

發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間Tav…2τ以太網(wǎng)的信道利用率（續(xù)）令A(yù)為某個(gè)站發(fā)送成功的概率，則

A=P[某個(gè)站發(fā)送成功]=Np(1–p)N–1

(4-1)顯然，某個(gè)站發(fā)送失敗的概率為1

A。因此，

P[爭(zhēng)用期為j個(gè)]=P[發(fā)送j次失敗但下一次成功]=(1–A)jA

(4-2)爭(zhēng)用期的平均個(gè)數(shù)等于幀重發(fā)的次數(shù)NR：(4-3)以太網(wǎng)的信道利用率（續(xù)）求出以太網(wǎng)的信道利用率（它又稱(chēng)為歸一化吞吐量）為：這里參數(shù)a

是總線的單程傳播時(shí)延與幀的發(fā)送時(shí)延之比。

(4-4)(4-5)最大信道利用率若設(shè)法使A

為最大，則可獲得最大的信道利用率。將(4-4)式對(duì)p求極大值，得出當(dāng)p=1/N時(shí)可使A等于其極大值A(chǔ)max：當(dāng)N→∞時(shí)，Amax=1/e0.368。

(4-6)

將(4-6)式中的Amax值代入(4-4)式，即得出信道利用率的最大值Smax。取A=Amax=e1

0.368時(shí)，(4-4)式可簡(jiǎn)化為：若a→0，則信道利用率的最大值可達(dá)到100%。

信道利用率的最大值Smax

N→(4-7)a>1時(shí)的信道利用情況

（a=4）ABABt=T0ABABt=3T0t=4T0t=2T0ABt=5T0參數(shù)a=4使得信道利用率很低。考慮到T0

是幀長(zhǎng)L與數(shù)據(jù)的發(fā)送速率C之比，于是參數(shù)a可寫(xiě)為：(4-9)式的分子正是時(shí)延帶寬積，或以比特為單位的信道長(zhǎng)度，而分母是以比特為單位的幀長(zhǎng)。參數(shù)

a

可以很容易地和

時(shí)延帶寬積聯(lián)系起來(lái)(4-9)a=0.01時(shí)的信道利用情況參數(shù)a=0.01使得信道利用率很高。ABABt=t=0.5…ABt=100…ABt=100.54.3以太網(wǎng)的

MAC

層

4.3.1MAC

層的硬件地址

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱(chēng)為物理地址，或MAC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。但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48bit的“名字”稱(chēng)為“地址”，所以本書(shū)也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說(shuō)法并不太嚴(yán)格。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6101011001101111001001000000000000000000010000000802.5802.6802.3802.4網(wǎng)卡上的硬件地址路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個(gè)硬件地址。網(wǎng)卡檢查MAC地址網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè)MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址.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?！鞍l(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）4.3.2兩種不同的MAC

幀格式常用的以太網(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。MAC幀字節(jié)6624IP層物理層目的地址源地址長(zhǎng)度/類(lèi)型FCSMAC層1010101010101011前同步碼幀開(kāi)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(lèi)型字段表示長(zhǎng)度時(shí)802.3MAC幀以太網(wǎng)V2MAC幀這種802.3+802.2幀已經(jīng)較少使用目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~150043~1497111DSAPSSAP111

控制數(shù)據(jù)字節(jié)DSAPSSAP控制IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2MAC幀目的地址源地址類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型字段2字節(jié)類(lèi)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(lèi)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(chēng)是MAC

客戶(hù)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(lèi)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(lèi)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1010101010101011前同步碼幀開(kāi)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(kāi)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)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)效的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(kāi)始空閑后，還要等待9.6s才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(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。幀間最小間隔用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)4.4擴(kuò)展的局域網(wǎng)

4.4.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器優(yōu)點(diǎn)使原來(lái)屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來(lái)。

用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)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(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4.4.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)1.網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體端口1端口2緩存①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥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)。使用網(wǎng)橋帶來(lái)的好處存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。在MAC子層并沒(méi)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(hù)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。使用網(wǎng)橋帶來(lái)的缺點(diǎn)用戶(hù)層IPMAC站1用戶(hù)層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2AB①②③④⑤⑥⑦⑧⑨用戶(hù)數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T①⑨②⑧③④⑥⑦⑤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)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同共享以太網(wǎng)

一個(gè)沖突域內(nèi)在一個(gè)特定時(shí)刻只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，其它站點(diǎn)只能接收數(shù)據(jù)幀每個(gè)站點(diǎn)的帶寬：10/nMb/s，隨著n的增大，加上沖突的發(fā)生，每個(gè)站點(diǎn)的帶寬將明顯減少網(wǎng)橋阻止一個(gè)局域網(wǎng)的報(bào)文傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)局域網(wǎng)中去，讓LAN1與LAN2兩個(gè)局域網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而縮小了沖突域，增加了網(wǎng)絡(luò)的帶寬沖突域1沖突域2網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同集線器在轉(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(méi)有網(wǎng)卡。

由于網(wǎng)橋沒(méi)有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)?！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髡緛?lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。2.透明網(wǎng)橋(1)從端口x收到無(wú)差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站MAC地址。(2)如有，則查找出到此MAC地址應(yīng)當(dāng)走的端口d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(3)如到這個(gè)MAC地址去的端口d=x，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口d轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4)轉(zhuǎn)到(6)。(5)向網(wǎng)橋除x以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。(6)如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站MAC地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號(hào)，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行(7)。(7)更新計(jì)時(shí)器。(8)等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法

處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表站地址：登記收到的幀的源MAC地址。端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號(hào)。時(shí)間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。轉(zhuǎn)發(fā)表中的MAC地址是根據(jù)源MAC地址寫(xiě)入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此MAC地址當(dāng)作目的地址。如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠從端口x收到從源地址A發(fā)來(lái)的幀，那么以后就可以從端口x將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址A。

網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個(gè)信息透明網(wǎng)橋使用了支撐樹(shù)算法假設(shè)：站點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)給站點(diǎn)C

站點(diǎn)C將分別通過(guò)網(wǎng)橋X和Y接收到兩個(gè)重復(fù)的數(shù)據(jù)幀存在網(wǎng)絡(luò)回路,有以下影響:第一種情況：產(chǎn)生重復(fù)數(shù)據(jù)幀假設(shè)：站點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)給站點(diǎn)C，但網(wǎng)橋X和Y的站緩沖區(qū)內(nèi)均沒(méi)有C的記錄

A發(fā)送給C的幀將在LAN1和LAN2之間產(chǎn)生兩個(gè)不同方向的循環(huán)，C將接收到大量重復(fù)的幀，直到C向外發(fā)送數(shù)據(jù)幀存在網(wǎng)絡(luò)回路,有以下影響:第二種情況：產(chǎn)生循環(huán)重復(fù)數(shù)據(jù)幀透明網(wǎng)橋使用了支撐樹(shù)算法假設(shè)：站點(diǎn)A向外發(fā)送一個(gè)廣播幀廣播幀將在LAN1和LAN2之間產(chǎn)生兩個(gè)不同方向的循環(huán)可以引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，甚至影響計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行存在網(wǎng)絡(luò)回路,有以下影響:第三種情況：產(chǎn)生廣播風(fēng)暴透明網(wǎng)橋使用了支撐樹(shù)算法支撐樹(shù)協(xié)議（Spanning-TreeProtocol，IEEE802.1d）在存在冗余鏈路的情況下，在網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識(shí)出一條無(wú)環(huán)鏈路，作為工作鏈路，并臨時(shí)關(guān)閉非工作鏈路中的網(wǎng)橋端口當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中任何一條鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)橋?qū)⒏鶕?jù)生成樹(shù)協(xié)議重新計(jì)算是否因?yàn)殒溌窢顟B(tài)的改變而出現(xiàn)新的回路如果工作鏈路出現(xiàn)了故障導(dǎo)致幀不能通過(guò)，生成樹(shù)協(xié)議將重新計(jì)算出一條新的無(wú)環(huán)鏈路，并打開(kāi)臨時(shí)關(guān)閉的網(wǎng)橋端口支撐樹(shù)協(xié)議每隔幾秒鐘每一個(gè)網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識(shí)號(hào)(由生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定的一個(gè)惟一的序號(hào))和它所知道的其他所有在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。支撐樹(shù)算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹(shù)的根(例如，選擇一個(gè)最小序號(hào)的網(wǎng)橋)，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹(shù)上的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)。當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí)，支撐樹(shù)的算法很花費(fèi)時(shí)間。這時(shí)可將大的互連網(wǎng)劃分為多個(gè)較小的互連網(wǎng)，然后得出多個(gè)支撐樹(shù)。支撐樹(shù)的得出快速支撐樹(shù)協(xié)議（RapidSpanning-TreeProtocol，IEEE802.1w）RSTP完全向下兼容802.1dSTP協(xié)議，除了和傳統(tǒng)的STP協(xié)議一樣具有避免回路、提供冗余鏈路的功能外，最主要的特點(diǎn)就是“快”如果一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)橋都支持RSTP協(xié)議且管理員配置得當(dāng)，一旦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兌匦律赏負(fù)錁?shù)只需要不超過(guò)1秒的時(shí)間（傳統(tǒng)的STP需要大約50秒）支撐樹(shù)協(xié)議透明網(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。3.源路由網(wǎng)橋1990年問(wèn)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(chēng)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)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，可見(jiàn)交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4.多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)原理以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換方式直通交換(Cut-Through)測(cè)到目的地址字段，立即轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換(StoreandForward)完整地接收整個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與直通交換方式的比較存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式直通交換方式轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)等完整接收一個(gè)幀后再轉(zhuǎn)發(fā)接收到目的地址后即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間較長(zhǎng)，且隨幀長(zhǎng)度不同而變化較短，且基本固定不變可靠性較高，不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀和無(wú)用幀較低，存在轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀，浪費(fèi)帶寬的情況適用網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)率高、通信量大的網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)率低的網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換機(jī)結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)交換機(jī)。

基于并行總線結(jié)構(gòu)的交換機(jī)采用一種由介質(zhì)組成的單板背板。各端口之間的數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過(guò)這條總線進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)利用時(shí)分復(fù)用（TDM）方式進(jìn)行傳輸，每個(gè)端口分配一個(gè)時(shí)隙。總線結(jié)構(gòu)交換機(jī)總線帶寬受背板總線傳輸最高速率的限制，使總線帶寬一般限制在2Gbit/s左右。以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換機(jī)結(jié)構(gòu)共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)交換機(jī)。

共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，各端口的輸入、輸出MAC幀直接從存儲(chǔ)存入或取出。因而這類(lèi)交換機(jī)完全不需要背板，比較容易實(shí)現(xiàn)。但在容量擴(kuò)展到一定程度時(shí)，內(nèi)存操作會(huì)產(chǎn)生時(shí)延，因此適合于小系統(tǒng)交換機(jī)。以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換機(jī)結(jié)構(gòu)矩陣結(jié)構(gòu)交換機(jī)。

采用全矩陣方式，即每個(gè)端口模塊都通過(guò)連接總線直接與其他端口模塊相連，形成全網(wǎng)狀背板。由于每個(gè)端口模塊間均有連線，故不必設(shè)置中央交換陣列。背板總線容量等于端口模塊間連接總線數(shù)犤N×（N－1）犦乘以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接總線速率（1Gbit/s左右）。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)交換機(jī)容量可以做得很大，但擴(kuò)容困難。以太網(wǎng)交換機(jī)原理交換機(jī)結(jié)構(gòu)比較

矩陣結(jié)構(gòu)交換機(jī)造價(jià)高，擴(kuò)容困難，不適合于大端口量的交換機(jī)。共享存儲(chǔ)器交換機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在采用優(yōu)化和分布處理技術(shù)后，也能達(dá)到很好的性能，因此廣泛地應(yīng)用在企業(yè)級(jí)的局域網(wǎng)中。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(zhuān)用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)對(duì)于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個(gè)用戶(hù)，則每個(gè)用戶(hù)占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個(gè)用戶(hù)在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)于擁有N對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。獨(dú)占傳輸媒體的帶寬交換機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)背板帶寬——交換機(jī)背板總線或交換矩陣的總吞吐能力（GB）包轉(zhuǎn)發(fā)率——以數(shù)據(jù)包為單位表示的交換能力（Mpps，百萬(wàn)包/每秒，一般幾十到幾百)。各廠商公布的都是以64字節(jié)定長(zhǎng)包在設(shè)備上傳輸為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。端口類(lèi)型——以太網(wǎng)/令牌環(huán)/FDDI/ATM等端口速率——10/100/1000/10000Mbps端口密度——所有模塊插槽均插滿(mǎn)時(shí)的最大端口數(shù)堆疊能力——堆疊的帶寬和臺(tái)數(shù)VLAN數(shù)量——現(xiàn)在大多支持1000個(gè)以上的VLANMAC地址數(shù)量——交換機(jī)的地址存儲(chǔ)表中最多可存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)，通常幾千到幾萬(wàn)，越多則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度越高線速三層交換——具有和二層交換相同的交換速率用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器廣播風(fēng)暴:大量廣播幀導(dǎo)致局域網(wǎng)性能下降.如ARP通過(guò)廣播從IP地址中解析MAC地址）產(chǎn)生大量目標(biāo)地址為廣播地址的無(wú)用網(wǎng)絡(luò)流量.解決方案:劃分VLAN4.5虛擬局域網(wǎng)

4.5.1虛擬局域網(wǎng)的概念虛擬局域網(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(hù)提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。4.5虛擬局域網(wǎng)

4.5.1虛擬局域網(wǎng)的概念以太網(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)成以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成當(dāng)B1

向VLAN2

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

的構(gòu)成B1發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站A1,A2和C1都不會(huì)收到B1發(fā)出的廣播信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè)4字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱(chēng)為VLAN標(biāo)記(tag)，用來(lái)指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。4.5.2虛擬局域網(wǎng)使用的

以太網(wǎng)幀格式802.3MAC幀字節(jié)66246~15004MAC幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS長(zhǎng)度/類(lèi)型=802.1Q標(biāo)記類(lèi)型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID2字節(jié)2字節(jié)插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記4用戶(hù)優(yōu)先級(jí)CFIVLAN的劃分方式基于端口（port-based）的VLAN特點(diǎn)：VLAN成員是通過(guò)交換機(jī)的端口組進(jìn)行劃分（如將某交換機(jī)的第1、3、5和7號(hào)端口劃分為VLANA，而將其第2、4和6號(hào)端口劃分為VLANB），包括支持跨交換機(jī)的VLAN（如將交換機(jī)X的第1和2號(hào)端口及交換機(jī)Y的第3、4、6號(hào)端口劃分為VLANA，而將交換機(jī)X的3、4、5、6、7和8號(hào)端口及交換機(jī)Y的第1、2、5號(hào)端口劃分為VLANB）。這種基于端口的方案仍是當(dāng)前最常用的定義VLAN成員的方法優(yōu)點(diǎn)：所有的廠商都支持，而且設(shè)置相當(dāng)方便基于管理員（由管理員人工設(shè)置）安全性很好（只有網(wǎng)絡(luò)管理員能修改設(shè)置）缺點(diǎn)：·每個(gè)端口只能支持一個(gè)VLAN，不能支持多個(gè)VLAN使用同一個(gè)物理網(wǎng)段（即交換機(jī)端口）的要求。不支持按業(yè)務(wù)分組。VLAN的劃分方式VLAN的劃分方式VLAN的劃分方式基于MAC地址（MAC-based）的VLAN特點(diǎn)：根據(jù)MAC地址劃分VLAN。優(yōu)點(diǎn)：工作站移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)的其他物理位置時(shí)其VLAN成員的身份不變（特別適用于各種便攜式電腦）?！盎谟脩?hù)”可實(shí)現(xiàn)按業(yè)務(wù)分組可以形成“交迭的”VLAN——即一個(gè)站點(diǎn)可以同時(shí)屬于多個(gè)VLAN。便于實(shí)現(xiàn)若干個(gè)業(yè)務(wù)群間的跨接通信（如銷(xiāo)售主管和經(jīng)理們需要同時(shí)在銷(xiāo)售和市場(chǎng)兩個(gè)VLAN中）。缺點(diǎn)：

VLAN設(shè)置相當(dāng)麻煩基于協(xié)議（protocol-based）的VLAN特點(diǎn)：根據(jù)協(xié)議來(lái)劃分VLAN，如將所有基于MAC地址的用戶(hù)劃分到一個(gè)VLAN中，其他的可以通過(guò)IP地址或IPX等協(xié)議進(jìn)行劃分。優(yōu)點(diǎn)：用戶(hù)可以同時(shí)處于多個(gè)VLAN中?！盎诠芾韱T”——如果他所管理一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行有不同的協(xié)議，而不同的用戶(hù)組則已經(jīng)是不同通信類(lèi)型的成員了。這種情況下，它可以用來(lái)分隔不同的通信類(lèi)型。缺點(diǎn)：其他站點(diǎn)可以隨意加入某個(gè)VLAN，只要配備相應(yīng)的協(xié)議。VLAN的劃分方式基于IP（IP-based）的VLAN特點(diǎn)：使用網(wǎng)絡(luò)（如IP子網(wǎng)）地址確定VLAN成員資格。優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)通過(guò)協(xié)議劃分VLAN用戶(hù)可以物理移動(dòng)其工作站而不必重新設(shè)置每個(gè)工作站的網(wǎng)絡(luò)地址（適用于純TCP/IP網(wǎng)絡(luò)）可以不需要使用幀標(biāo)識(shí)（tagging）在交換機(jī)間的VLAN進(jìn)行通信，降低了傳輸開(kāi)銷(xiāo)。網(wǎng)絡(luò)管理員可以在VLAN管理軟件中通過(guò)簡(jiǎn)單的拖放式操作規(guī)定哪個(gè)子網(wǎng)在哪個(gè)VLAN中，并將所有的用戶(hù)與其子網(wǎng)一起分配。新用戶(hù)加入可以由VLAN自動(dòng)調(diào)整（因?yàn)榻粨Q機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)它們位于哪個(gè)子網(wǎng)）缺點(diǎn)：需要解決IP地址盜用問(wèn)題VLAN的劃分方式基于策略（policy-based）的VLAN所謂“策略實(shí)際上就是各種可能行為的控制準(zhǔn)則。它們按if-then結(jié)構(gòu)工作，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的不同對(duì)象（用戶(hù)、管理員、應(yīng)用軟件及硬件的下部構(gòu)造）的行為進(jìn)行禁止、許可或強(qiáng)制?；诓呗允亲顝?qiáng)大的VLAN方案。它使網(wǎng)絡(luò)管理員可以使用任何VLAN策略的組合來(lái)建立適合自己需要的VLAN。一旦一個(gè)策略被下載到一臺(tái)交換機(jī)中，它在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中就得到全面應(yīng)用，有關(guān)設(shè)備就將被加入到各VLAN中?；诓呗缘腣LAN可以使用各種劃分方法，包括上述所列的各種VLAN類(lèi)型：MAC源地址，IP地址，及協(xié)議字段。也可以將不同的策略結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)策略，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)管理員的特殊要求。但使用這種VLAN技術(shù)的設(shè)備和控制軟件相當(dāng)復(fù)雜，目前只有極少網(wǎng)絡(luò)使用。VLAN的劃分方式虛擬局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ac標(biāo)準(zhǔn)

定義了以太網(wǎng)的幀格式的擴(kuò)展,以便支持虛擬局域網(wǎng).IEEE802.10標(biāo)準(zhǔn)

安全性方面的標(biāo)準(zhǔn)，定義了一個(gè)單獨(dú)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，插在MAC的幀頭和數(shù)據(jù)區(qū)域之間，可用作VLAN的標(biāo)識(shí)域IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)VLAN互操作性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定VLAN中MAC幀的格式，制定了諸如幀發(fā)送及校驗(yàn)、回路檢測(cè)、對(duì)QoS參數(shù)的支持以及對(duì)網(wǎng)管系統(tǒng)的支持等三層交換機(jī)劃分虛擬子網(wǎng)后存在的問(wèn)題:VLAN之間的通信問(wèn)題.解決方法探討:

采用路由器實(shí)現(xiàn):IP包途經(jīng)每個(gè)路由器時(shí)，需經(jīng)過(guò)排隊(duì)、協(xié)議處理、尋址選路等軟件處理環(huán)節(jié)，造成延時(shí)加大。使路由器在網(wǎng)絡(luò)中成為瓶頸.

可采用三層交換技術(shù)三層交換機(jī)核心思路一次路由，隨后交換?；具^(guò)程

假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)通過(guò)第三層交換機(jī)進(jìn)行通信的過(guò)程，發(fā)送站點(diǎn)A在開(kāi)始發(fā)送時(shí)，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析(ARP)來(lái)確定目的站的MAC地址。發(fā)送站把自己的IP地址與目的站的IP地址比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)確定目的站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，A廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，B返回其MAC地址，A得到目的站點(diǎn)B的MAC地址后將這一地址緩存起來(lái)，并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站A要與目的站C通信，發(fā)送站A要向"缺省網(wǎng)關(guān)"發(fā)出ARP(地址解析)封包，而"缺省網(wǎng)關(guān)"的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個(gè)IP地址實(shí)際上對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。所以當(dāng)發(fā)送站A對(duì)"缺省網(wǎng)關(guān)"的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，若第三層交換模塊在以往的通信過(guò)程中已得到目的站B的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址；否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，目的站C得到此ARP請(qǐng)求后向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A。以后，當(dāng)再進(jìn)行A與C之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，將用最終的目的站點(diǎn)的MAC地址封包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程全部交給第二層交換處理，信息得以高速交換。4.6高速以太網(wǎng)

4.6.1100BASE-T以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng)稱(chēng)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(chēng)為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)。100BASE-T以太網(wǎng)的特點(diǎn)可在全雙工方式下工作而無(wú)沖突發(fā)生。因此，不使用CSMA/CD協(xié)議。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。三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對(duì)UTP5類(lèi)線或屏蔽雙絞線STP。

100BASE-FX使用2對(duì)光纖。

100BASE-T4使用4對(duì)UTP3類(lèi)線或5類(lèi)線。

4.6.2吉比特以太網(wǎng)允許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作。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（全雙工方式不需要使用CSMA/CD協(xié)議）。與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。吉比特以太網(wǎng)的物理層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(lèi)線UTP

載波延伸(carrierextension)吉比特以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí)，就必須進(jìn)行碰撞檢測(cè)。由于數(shù)據(jù)率提高了，因此只有減小最大電纜長(zhǎng)度或增大幀的最小長(zhǎng)度，才能使參數(shù)a保持為較小的數(shù)值。吉比特以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為100m，但采用了“載波延伸”的辦法，使最短幀長(zhǎng)仍為64字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時(shí)將爭(zhēng)用時(shí)間增大為512字節(jié)。在短MAC幀后面加上載波延伸凡發(fā)送的MAC幀長(zhǎng)不足512字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使MAC幀的發(fā)送長(zhǎng)度增大到512字節(jié)，但這對(duì)有效載荷并無(wú)影響。接收端在收到以太網(wǎng)的MAC幀后，要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。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)分組突發(fā)當(dāng)很多短幀要發(fā)送時(shí)，第一個(gè)短幀要采用上面所說(shuō)的載波延伸的方法進(jìn)行填充。隨后的一些短幀則可一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送，只需留有必要的幀間最小間隔即可。這樣就形成可一串分組的突發(fā)，直到達(dá)到1500字節(jié)或稍多一些為止。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(tīng)全雙工方式當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時(shí)（即通信雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)），不使用載波延伸和分組突發(fā)。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4.6.310

吉比特以太網(wǎng)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。10吉比特以太網(wǎng)還保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長(zhǎng)，便于升級(jí)。10吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒(méi)有爭(zhēng)用問(wèn)題，也不使用CSMA/CD協(xié)議。

吉比特以太網(wǎng)的物理層局域網(wǎng)物理層LANPHY。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是10.000Gb/s?？蛇x的廣域網(wǎng)物理層WANPHY。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“Gb/s”的SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相連接。為了使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，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為9.95328Gb/s。

端到端的以太網(wǎng)傳輸10吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴(kuò)大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。這種工作方式的好處是：成熟的技術(shù)互操作性很好在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便宜。統(tǒng)一的幀格式簡(jiǎn)化了操作和管理。

以太網(wǎng)從10Mb/s到

10Gb/s的演進(jìn)以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)是：可擴(kuò)展的（從10Mb/s到10Gb/s）。靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。易于安裝。穩(wěn)健性好。4.7其他種類(lèi)的高速局域網(wǎng)4.7.1100VG-AnyLAN局域網(wǎng)使用集線器的100Mb/s高速局域網(wǎng)

4.7.2光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI(FiberDistributedDataInterface)使用光纖作為傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng)

4.7.3高性能并行接口HIPPI(HIgh-PerformanceParallelInterface)主要用于超級(jí)計(jì)算機(jī)與一些外圍設(shè)備（如海量存儲(chǔ)器、圖形工作站等）的高速接口4.7.4光纖通道(FibreChannel)4.8無(wú)線局域網(wǎng)

4.8.1無(wú)線局域網(wǎng)的組成有固定基礎(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(mén)橋門(mén)橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)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接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門(mén)橋門(mén)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?xún)?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。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接入點(diǎn)AP接入點(diǎn)AP分配系統(tǒng)DS門(mén)橋門(mén)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(mén)橋門(mén)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(mén)橋門(mén)橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)ESS還可通過(guò)叫做門(mén)橋(portal)為無(wú)線用戶(hù)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(mén)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(mén)橋門(mén)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。無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)

自組網(wǎng)絡(luò)(adhocnetwork)

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)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有上述基本服務(wù)集中的接入點(diǎn)AP而是由一些處于平等狀態(tài)的移動(dòng)站之間相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動(dòng)站的戰(zhàn)士可利用臨時(shí)建立的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車(chē)輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機(jī)群。當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往很有效的，移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)

和移動(dòng)IP并不相同移動(dòng)IP技術(shù)使漫游的主機(jī)可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。移動(dòng)IP的核心網(wǎng)絡(luò)功能仍然是基于在固定互聯(lián)網(wǎng)中一直在使用的各種路由選擇協(xié)議。移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)是將移動(dòng)性擴(kuò)展到無(wú)線領(lǐng)域中的自治系統(tǒng)，它具有自己特定的路由選擇協(xié)議，并且可以不和因特網(wǎng)相連。4.8.2802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層1997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。802.11的物理層有以下三種實(shí)現(xiàn)方法：跳頻擴(kuò)頻FHSS直接序列擴(kuò)頻DSSS紅外線

IR

802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層（續(xù)）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)（載波數(shù)可多達(dá)52個(gè)）。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。4.8.3802.11標(biāo)準(zhǔn)中的MAC層

1.CSMA/CA協(xié)議

無(wú)線局域網(wǎng)卻不能簡(jiǎn)單地搬用CSMA/CD協(xié)議。這里主要有兩個(gè)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。即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測(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)生碰撞。A的作用范圍無(wú)線局域網(wǎng)的特殊問(wèn)題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)B的作用范圍無(wú)線局域網(wǎng)的特殊問(wèn)題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協(xié)議無(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)碰撞避免(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。下面先介紹802.11的MAC層。

802.11的MAC層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)。802.11

的

MAC

層在物理層之上包括兩個(gè)子層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/s802.11b802.11aIEEE802.11DCF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所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)）才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間的通稱(chēng)是幀間間隔

IFS(InterFrameSpace)。幀間間隔長(zhǎng)度取決于該站欲發(fā)送的幀的類(lèi)型。高優(yōu)先級(jí)幀需要等待的時(shí)間