第4章計算機局域網(wǎng)課件

計算機局域網(wǎng)主要內(nèi)容4.1局域網(wǎng)概述4.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)4.3IEEE802標準4.4IEEE802.2LLC4.5廣播網(wǎng)絡(luò)的信道分配策略4.6以太網(wǎng)（IEEE802.3)4.7無線局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)的概述4.1.1局域網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展4.1.2局域網(wǎng)的特點4.1.3局域網(wǎng)的分類4.1.1局域網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展對局域網(wǎng)的研究開始于20世紀60年代局域網(wǎng)產(chǎn)生于20世紀70年代，1975年美國Xerox公司推出的Ethernet，是局域網(wǎng)發(fā)展史上重要里程碑。1980年，美國的Xerox,DEC和Intel公司聯(lián)合公布了EthernetII。1980年2月，IEEE下屬802局域網(wǎng)標準委員會成立，相繼推出了一系列局域網(wǎng)標準。20世紀90年代以來，局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，日新月異的新技術(shù)、新產(chǎn)品令人目不暇接。目前，以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)技術(shù)最主要的，也是應用最廣泛的兩項局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2局域網(wǎng)特點局域網(wǎng)是指覆蓋較小的地理范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)，它有如下特點：地理范圍小傳輸速率高誤碼率低協(xié)議簡單、拓撲結(jié)構(gòu)靈活（總線、星型、環(huán)型等）網(wǎng)中無中央主機，以PC機為主,各站共享公共信道功能只包括OSI參考模型中的低三層功能（通信子網(wǎng)）4.1.3局域網(wǎng)的分類按網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)總線型、星型、環(huán)型局域網(wǎng)等按網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)同軸電纜、雙絞線、光纖、無線局域網(wǎng)等按數(shù)據(jù)傳輸速率10M，100M，1000M局域網(wǎng)等按介質(zhì)訪問方式以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)等局域網(wǎng)特點和優(yōu)點局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)(含通信子網(wǎng))為一個單位所擁有地理范圍較小，站點數(shù)目較少主要采用廣播信道局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點：具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整，便于系統(tǒng)的擴展和演變系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性較高4.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由OSI模型可知，依賴于網(wǎng)絡(luò)的層次主要包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。局域網(wǎng)的兩個重要特征：用帶地址的幀來傳送數(shù)據(jù)不存在中間交換，所以不要求路由選擇局域網(wǎng)中層次劃分需求在局域網(wǎng)中物理層必不可少物理層負責物理連接和在媒體上傳輸比特流，其主要任務(wù)是描述傳輸媒體接口的一些特性。在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層也是必要的它主要負責組幀、傳輸、差錯控制、流量控制、媒體訪問控制等網(wǎng)絡(luò)層是不必要的局域網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)簡單，各點共享傳輸信道，不存在中間交換，不要求進行路由選擇。4.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層首先能完成組幀、傳輸、差錯控制、流量控制等功能數(shù)據(jù)鏈路層必須具有媒體訪問控制功能局域網(wǎng)中各點共享傳輸信道，必須解決信道如何分配，如何避免和解決信道爭用數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問控制方法是多樣的局域網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)多種多樣數(shù)據(jù)鏈路層存在與媒體無關(guān)和有關(guān)兩部分內(nèi)容可將其分為邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)和媒體訪問控制MAC(MediumAccessControl)局域網(wǎng)不設(shè)網(wǎng)絡(luò)層，所以應將網(wǎng)絡(luò)層的SAP設(shè)在數(shù)據(jù)鏈路層的上面，以為上層提供服務(wù)。4.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)4.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)LLC子層與媒體無關(guān)，并通過SAP為上層提供服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層邏輯連接的建立、維持與釋放向高層提供一個或多個SAP的邏輯接口具有幀發(fā)送、接收、差錯控制等功能給LLC加上幀序號MAC子層與媒體有關(guān)，負責在物理層的基礎(chǔ)上進行無差錯通信，有管理多個源和多個目的地的鏈路的功能。發(fā)送時將LLC幀組裝成帶有地址和差錯校驗的MAC幀，接收時對MAC進行拆缷，執(zhí)行地址識別和差錯校驗實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議物理層的主要功能信號的編碼與譯碼

為進行同步用的前同步碼的產(chǎn)生與去除

比特的傳輸與接收

4.3IEEE802標準4.3IEEE802標準IEEE802.1──LAN的總體介紹和體系結(jié)構(gòu)IEEE802.2↓──邏輯鏈路控制LLCIEEE802.3──以太網(wǎng)IEEE802.4↓──TokenBus（在制造工業(yè)暫時用過一段）IEEE802.5──TokenRing（IBM進入LAN領(lǐng)域的一項技術(shù)）IEEE802.6↓──雙隊列雙總線（早期的城域網(wǎng)）IEEE802.7↓──關(guān)于寬帶技術(shù)的技術(shù)咨詢組IEEE802.8↓──關(guān)于光纖技術(shù)的技術(shù)咨詢組4.3IEEE802標準IEEE802.9↓──同步LAN（針對實時應用）IEEE802.10↓──虛擬LAN和安全性IEEE802.11──無線LAN,WLANIEEE802.12↓──需求優(yōu)先級（100-AnyLAN）IEEE802.14↓──cablemodem有線調(diào)制解調(diào)器（已廢除）IEEE802.15──個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（藍牙）WPANIEEE802.16──WiMAX,寬帶無線城域網(wǎng)

,WirelessMAN.IEEE802.17──彈性分組環(huán)技術(shù)ResilientPacketRing

4.3IEEE802標準IEEE802.18──theRadioRegulatoryTechnicalAdvisoryGroup(“RR-TAG”).IEEE802.19istheWirelessCoexistenceTechnicalAdvisoryGroup(TAG).TheTAGdealswithcoexistencebetweenunlicensedwirelessnetworks.IEEE802.20↓──MBWA(MobileBroadbandWirelessAccess)IEEE802.21──媒質(zhì)無關(guān)切換及互操作MediaIndependentHandoffIEEE802.22──無線地域網(wǎng)WRANs

（WirelessRegionalAreaNetworks），利用空閑的頻段（例如，TV頻段等）進行無線通訊的標準?！硎疽呀?jīng)停頓，↓表示已經(jīng)被放棄或自行解散了。4.4IEEE802.2LLC利用各種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，兩臺機器可以在不可靠的線路上進行可靠的通信。這些協(xié)議需要提供錯誤控制（使用確認）和流控（滑動窗口）的能力。以太網(wǎng)以及其它802協(xié)議所提供的是一種盡力投遞的無連接的服務(wù)。有時候這種服務(wù)已經(jīng)足夠了。比如傳輸IP數(shù)據(jù)報分組。但在某些系統(tǒng)中，要求具有一個錯誤控制和流控特性的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。因此IEEE定義了802.2LLC，它可以運行在以太網(wǎng)和其它的802協(xié)議之上。4.4IEEE802.2LLCLLC負責數(shù)據(jù)鏈路層所做的差錯及流量控制，它通過提供一種統(tǒng)一格式，以及向網(wǎng)絡(luò)層提供一個接口，從而隱藏了各種802網(wǎng)絡(luò)之間的差異（屏蔽了MAC層和物理層的實現(xiàn)細節(jié)）。4.4IEEE802.2LLCLLC典型用法發(fā)送方機器上的網(wǎng)絡(luò)層利用LLC的訪問原語，把一個分組傳遞給LLC。LLC子層增加一個LLC頭，其中包含了序列號和確認號。然后得到的結(jié)果被插入到802幀的凈荷域中，并發(fā)送出去。在接收方一端，執(zhí)行相反的操作過程。LLC提供3種服務(wù)不確認的無連接服務(wù)確認的無連接服務(wù)確認的面向連接服務(wù)4.4IEEE802.2LLC802.2基于HDLC數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，其幀結(jié)構(gòu)類似HDLC。沒有首尾標志，沒有校驗和字段。將地址字段改為DSAP和SSAP，以適應局域網(wǎng)站上的用戶或進程的尋址。在局域網(wǎng)多點鏈路中，為了區(qū)分多個源點向同一個目的站發(fā)送信息，故需源地址?？刂谱侄螢?字節(jié)時，用于無序號幀；2字節(jié)時，用于帶有序號的信息幀和監(jiān)控幀，格式同HDLC的擴展模式。信息字段為8的整數(shù)倍，下限為0，上限取決于所用MAC的方法。標志地址控制信息校驗和標志HDLC1B1B1/2BnBDSAPSSAP控制信息LLCI/GDDDDDDDC/RSSSSSSS0：單地址1：組地址0：命令1：響應4.5廣播網(wǎng)絡(luò)的信道分配策略4.5.1信道分配策略的分類4.5.2ALOHA協(xié)議4.5.3CSMA4.5.4CSMA/CD

廣播信道的訪問控制（沖突）問題如何在廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信?原理示意：如，B發(fā)送給DB向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE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)總線上每一臺計算機都能檢測到B發(fā)送的信號。只有計算機D的地址與數(shù)據(jù)幀首部的目的地址一致，

因此只有D才接收這個數(shù)據(jù)幀。其他計算機（A,C和E）檢測地址后都丟棄這個幀。沖突問題沖突產(chǎn)生：同一時刻若有二臺以上計算機發(fā)送

＝》信號互相干擾（沖突，Collision，碰撞）

＝》此次傳輸失敗。CDAEB核心問題：廣播信道的訪問控制

＝信道共享技術(shù)＝信道分配策略＝介質(zhì)訪問控制廣播信道上任二點都相鄰＝》數(shù)據(jù)鏈路層問題4.5.1信道分配策略的分類信道分配TDMFDMSTDMATDM隨機接入受控接入CATVCBXCSMACSMA/CD集中控制分散控制輪詢令牌靜態(tài)分配動態(tài)分配4.5.1信道分配策略的分類靜態(tài)分配：如傳統(tǒng)的FDM和TDM，將頻帶或時間片固定地分配給各個站點。適用于站點數(shù)量少且固定的場所，控制簡單，效率高。動態(tài)分配：異步時分多路復用。隨機接入所有的站點可隨時發(fā)送數(shù)據(jù)，爭用信道，易沖突受控接入集中式控制:輪叫輪詢（主機按順序逐個詢問各站是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送）;傳遞輪詢分散式控制:令牌環(huán)網(wǎng)（傳遞令牌，獲得令牌才有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)）4.5.2ALOHA協(xié)議ALOHA網(wǎng)絡(luò)是美國Hawaii大學于1968年9月研制，于1970年建立的分組傳送的由無線電信道組成的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。

純ALOHA時隙ALOHA純ALOHA工作原理站點只要產(chǎn)生幀，就立即發(fā)送到信道上；規(guī)定時間內(nèi)若收到應答，表示發(fā)送成功；否則重發(fā)重發(fā)策略等待一段隨機的時間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機的時間，直到重發(fā)成功為止缺點極容易沖突純ALOHA純ALOHA系統(tǒng)的工作原理圖A1A2A2B1沖突隨機時間t1B1t2幀產(chǎn)生B2A2t3B2t4A3B3站A站B信道上的總效應A1B1A2B2時隙ALOHA工作原理將時間劃分為一段段等長的時隙，規(guī)定幀不論何時產(chǎn)生，只能在每個時隙開始時發(fā)送到信道上重發(fā)策略同純ALOHA代價需要全網(wǎng)同步；可設(shè)置一個特殊站點，由該站點發(fā)送時鐘信號時隙ALOHA時隙ALOHA系統(tǒng)的工作原理圖A1幀產(chǎn)生B3A2A2沖突隨機時間t1B1t2B2B2B3A3站A站B信道上的總效應A1B1A2B2A34.5.3CSMACSMA(CarrierSenseMultipleAccess)：載波偵聽多路訪問工作原理各站點不是隨意發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而是先要監(jiān)聽一下信道，根據(jù)信道的狀態(tài)來調(diào)整自己的動作，只有發(fā)現(xiàn)信道空閑后才可發(fā)送數(shù)據(jù)。即“先聽后發(fā)”常見的四種CSMA1-堅持式CSMA（1-persistentCSMA）非堅持式CSMA（non-persistent）p-堅持式CSMA（p-persistentCSMA）帶有沖突檢測的CSMA/CD（CSMAwithCollisionDetection）1-堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就堅持監(jiān)聽，一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1）。若發(fā)生沖突，就等待一隨機長時間，再重新開始監(jiān)聽信道。兩種發(fā)生沖突的可能：信號傳輸?shù)难舆t造成的沖突。多個站點在監(jiān)聽到信道空閑時，同時發(fā)送。非堅持式CSMA當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就隨機等待一段時間后再開始監(jiān)聽信道（非堅持）；一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)的延遲增大。p-堅持式CSMA用于時隙信道。當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙則等到下個時間片再開始監(jiān)聽信道；若信道空閑便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，而以概率q=1-p推遲到下個時間片再重復上述過程，直到數(shù)據(jù)被發(fā)送。概率p的目的就是試圖降低1-堅持式協(xié)議中多個站點同時發(fā)送而造成沖突的概率。采用堅持監(jiān)聽是試圖克服非堅持式協(xié)議中造成的時間延遲。p的選擇直接關(guān)系到協(xié)議的性能，NP<1（N為站點數(shù)目）CSMA的流程圖(1堅持，P堅持，非堅持）4.5.4CSMA/CDCSMA/CD(CSMAwithCollisionDetection)CSMA發(fā)送過程中若發(fā)生沖突，仍要將剩余的無效數(shù)據(jù)發(fā)送完，既浪費了時間又浪費了帶寬。CSMA/CD對“先聽后發(fā)”的CSMA作進一步改進。在發(fā)送數(shù)據(jù)時邊發(fā)送邊監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則沖突雙方都立即停止發(fā)送。CSMA/CD工作原理(1)當站點有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時，首先監(jiān)聽信道。(2)如果信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽，一旦監(jiān)聽到信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。(3)站點在發(fā)送幀的同時繼續(xù)監(jiān)聽是否發(fā)生了沖突（碰撞），若在幀發(fā)送期間檢測到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向信道發(fā)送一串阻塞信號以強化沖突（發(fā)阻塞信號的目的是保證讓總線上的其它站點都知道發(fā)生了沖突）。(4)發(fā)送了阻塞信號后等待一段隨機時間，返回步驟(1)。以上可總結(jié)為：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，隨機延遲重發(fā)。CSMA/CD工作原理流程圖CSMA/CD沖突（碰撞）檢測沖突檢測方法比較接收到的信號電壓的大小檢測曼徹斯特編碼的過零點比較接收到的信號與剛發(fā)出的信號具體實驗方案計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小，由信號電壓擺動值的大小來判斷是否發(fā)生了碰撞。正常發(fā)送時，計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)都是使用曼徹斯特編碼的信號；發(fā)生碰撞時，信號會產(chǎn)生嚴重的失真。沖突檢測為什么有了載波監(jiān)聽（先聽再發(fā)），

還要沖突檢測（邊發(fā)邊聽）

即，為什么測到信道閑再發(fā)送，仍會沖突？

原因：

電磁波傳播需要時間，而監(jiān)聽只能測到本站接入點的信號。

當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，總線不一定是空閑的。測到信道閑再發(fā)送，仍然沖突，情況一t0時，當C站發(fā)送完畢，A站和B站都測得信道空閑，都立即發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果導致了沖突。時間t0CBA用戶測到信道閑再發(fā)送，仍然沖突,情況二原因：

電磁波傳播需要時間，而監(jiān)聽只能測到本站接入點的信號。當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非是空閑的。t0時A開始發(fā)送T1=t0+－時

B開始發(fā)送t0十－/2時發(fā)生沖突ABAB-

/2設(shè)：為信號在最遠的二站間的傳播時間AB-

CSMA/CD沖突（碰撞）檢測由CSMA/CD協(xié)議規(guī)則可推知如果發(fā)生沖突，那么它僅會在一個特定的時間段內(nèi)才可能發(fā)生。過了這一段時間，沖突肯定不會再發(fā)生。換句話說，能夠檢測到?jīng)_突的時間長度不會超過一個確定的值。那么這個時間長度具體是多少呢？對于基帶總線而言，檢測到?jīng)_突所需的最大時間等于網(wǎng)絡(luò)中最遠的兩個站點之間的傳播時延的兩倍（2τ）。信號傳播時延=兩站點間的距離/信號傳播速度2時間內(nèi)可以檢測到?jīng)_突，t0+－/2時發(fā)生沖突/2ABt0十時，B測到?jīng)_突，停止發(fā)送t0+2－時,A測到?jīng)_突

停止發(fā)送AB沖突信號1kmABt沖突t=2

A檢測到發(fā)生沖突t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生沖突t=t=0單程端到端傳播時延記為

思考：A發(fā)送后再經(jīng)過2時間沒有檢測到?jīng)_突，可以肯定這次發(fā)送不會發(fā)生沖突，為什么？？？CSMA/CD沖突（碰撞）檢測2τ稱為爭用期，又稱為碰撞（沖突）窗口是指總線網(wǎng)絡(luò)中最遠的兩個站點之間的傳播時延的兩倍。如果在這個時間內(nèi)仍未檢測到?jīng)_突，則表示該站爭用信道成功，幀能成功發(fā)送到接收端。由上面的分析可知因為CSMA/CD規(guī)定，某站在發(fā)送一個幀時，采用邊發(fā)送，邊檢測的沖突避免方法（幀發(fā)送時間＝碰撞檢測時間），所以應讓網(wǎng)絡(luò)中所有站點的幀發(fā)送時間≥2τ，才能保證所有站都能正確檢測到?jīng)_突。否則可能導致發(fā)送站不能正確的檢測到?jīng)_突，導致幀傳送錯誤。最小幀長與網(wǎng)絡(luò)跨距的關(guān)系假設(shè)A站與B站之間的距離為S，信號在線纜上傳送速度為v站發(fā)送的幀的長度為F,網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)的速率為R，網(wǎng)卡的發(fā)送或接收時延都為tphy為了保證CSMA/CD正常工作，應滿足以下關(guān)系：F/R≥slottime≈

2(S/v+tPHY)Fmin=2(S/v+tPHY)*R最小幀長與網(wǎng)絡(luò)跨距的關(guān)系如果考慮中繼器，設(shè)中繼器的數(shù)量為N，一個中繼器的延時為tr則：

F/R≥Slottime≈2(S/v+tphy+Ntr)Fmin=2(S/v+tPHY+Ntr)*R下頁圖為一個標準的10M以太網(wǎng)，參數(shù)如下：網(wǎng)卡發(fā)送與接收延遲tphy=2μs中繼器的延遲tr=2μs物理信號在線纜上傳播速度為200m/μs最小幀長與網(wǎng)絡(luò)跨距的關(guān)系500m250m750m500m50m50m50m中繼器中繼器中繼器中繼器500m最小幀長與網(wǎng)絡(luò)跨距的關(guān)系Slottime=2(S/v+tPHY+Ntr)=2(2800/200+2+2*4)=48μs10M以太網(wǎng)通常取爭用期為51.2μs>48μsFmin=51.2*10-6*10*106=512b=64B以太網(wǎng)通常就是以512b(64B)作為最小幀長的。這個參數(shù)應當記住。沖突（碰撞）強化發(fā)送站點檢測到?jīng)_突后，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（通常為32bit)的人為干擾信號(jammingsignal)，強化沖突，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。問題假設(shè)兩個站同時檢測到總線空閑，則同時發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣必然發(fā)生碰撞。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)了碰撞，就停止發(fā)送。然后再重新送，……，這樣下去，一直不能發(fā)送成功。退避算法截斷二進制指數(shù)退避算法讓發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，不是立即再發(fā)送數(shù)據(jù)，而是推遲（這叫做退避）一個隨機時間。具體做法是：確定基本退避時間，一般是取為爭用期2。定義重傳次數(shù)k，k10，即k=Min[重傳次數(shù),10]從離散整數(shù)集合[0,1,2,…,(2k-1)]中隨機地取出一個數(shù)，記為r。重傳輸所需的時間就是r倍的基本退避時間。當重傳達10次仍不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告。4.6以太網(wǎng)4.6.1MAC層媒體訪問控制方法4.6.2MAC層的硬件地址4.6.3兩種不同的MAC幀結(jié)構(gòu)4.6.410M以太網(wǎng)4.6.5100M以太網(wǎng)4.6.61000M以太網(wǎng)4.6.710G以太網(wǎng)4.6.1MAC層媒體訪問控制方法IEEE802.3標準采用1-堅持式CSMA/CD協(xié)議先聽后發(fā)邊發(fā)邊聽沖突停止隨機延遲重發(fā)采用CSMA/CD協(xié)議的早期以太網(wǎng)是半雙工總線或星型結(jié)構(gòu)。目前常見的以太網(wǎng)都是全雙工的星型結(jié)構(gòu)。4.6.2MAC層的硬件地址以太網(wǎng)并不保證數(shù)據(jù)鏈層的可靠傳輸，因此它只有MAC層，而沒有LLC層。在局域網(wǎng)中MAC層硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。在802標準中規(guī)定MAC地址可以使用6字節(jié)（48位）或2字節(jié)（16bit）來表示。目前使用前者。MAC地址的48位中2位用于特殊用途，所以共有246≈70萬億個地址。MAC地址固化在網(wǎng)卡中，嚴格來說是每一個站的“名字”或標識符。MAC地址常用十六進制表示，前三個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商代號，后三個字節(jié)為廠商分配到設(shè)備上的序列號。世界上生產(chǎn)網(wǎng)卡的廠家必須向IEEE購買前三個字節(jié)構(gòu)成的一個號。稱為OUI機構(gòu)唯一標識符（OrganizationallyUniqueIdentifier)。廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel廠商代號00000C02608C08000908002008005A00AA00EUI-48MAC地址，前三個字節(jié)由IEEE分配，后三個字節(jié)由廠家分配。這種方式稱為擴展的唯一標識符EUI-48（ExtendedUniqueIndentifier)。EUI-48的二進制地址有兩種不同的記法。一種應用于802.5和802.6，發(fā)送數(shù)據(jù)時按字節(jié)順序發(fā)送，每個字節(jié)先發(fā)送最高位。另一種應用于802.3和802.4，發(fā)送數(shù)據(jù)時按字節(jié)順序發(fā)送，每個字節(jié)先發(fā)送最低位。IEEE規(guī)定地址字段中第一個字節(jié)的最低位為I/G（Individual/Group)比特。當其為0表示一個單個站的地址，為1時表示組地址。在上面兩種不同的二進制記法中，I/G比特的位置是不一樣的。EUI-48IEEE考慮到可能有人并不愿意去購買OUI。因此將MAC地址中第1字節(jié)的最低第2位定義為G/L（Global/Local)比特。當G/L為0時表示全球管理，保證全球沒有相同的地址，廠商購買的OUI為全球管理。當G/L為1時表示本地管理，用戶可以任意分配。2字節(jié)的地址全都是本地址管理。以太網(wǎng)幾乎不使用此比特。MAC地址與幀的類型網(wǎng)卡中的MAC地址表示網(wǎng)卡的物理地址。網(wǎng)卡要處理三種發(fā)送本站的幀。單播幀（一對一）：收到幀的目的MAC地址與本站的MAC地址相同。廣播幀（一對全體）：發(fā)送給所有站的幀（全1地址）。多播（一對多）：發(fā)送給一部分站的幀。又叫組播。網(wǎng)卡至少要能識別前兩種幀，通過編程可識別多播地址。4.6.3兩種不同的MAC幀結(jié)構(gòu)常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標準：DIXEthernetV2標準IEEE的802.3標準最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。MAC幀中各部分的含義前同步碼：7個字節(jié)（10101010），用于位同步的前導幀開始定界符：1個字節(jié)（10101011），標志幀的開始。目的地址和源地址：6個字節(jié)目的地址可分為：單地址：最高比特位為“0”，用于單播（unicast）組地址：最高比特位為“1”，用于組播（multicast）廣播地址：全“1”，用于廣播（broadcast）MAC幀中各部分的含義長度/類型：2個字節(jié)，用于表示長度時其值為0~1500，用于表示類型時，說明高層協(xié)議所使用的協(xié)議，其值大于1500。數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的長度N，46=<N<=1500。當數(shù)據(jù)長度為0-46，需要使用填充字段來滿足最小幀的要求。校驗和：4個字節(jié)，使用32位CRC校驗802.3標準規(guī)定的無效MAC幀數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長度為64~1518字節(jié)之間。對于檢查出的無效MAC幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負責重傳丟棄的幀。4.6.410M以太網(wǎng)按歷史的發(fā)展順序依次為：10Base5（粗纜以太網(wǎng)）：802.3,1983年10Base2（細纜以太網(wǎng)）：802.3a，1988年10Base-T（雙絞線以太網(wǎng)）：802.3i，1990年10Base-F（光纖以太網(wǎng)）802.3j，1992年含義：“10”：速率為10Mbps“Base”：基帶信號傳輸“5”：單段的最大長度為5個100米“2”：單段的最大長度為2個100米，實際為600英尺，約182.88米“T”：Twistedpair，使用雙絞線介質(zhì)“F”：Fiberoptics使用光纖介質(zhì)<數(shù)據(jù)傳輸速率(Mb/s)><信號方式><以百米計最大段長度/傳輸介質(zhì)>4.6.410M以太網(wǎng)10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F傳輸媒體同軸電纜(50Ω)同軸電纜(50Ω)UTP2股多模編碼技術(shù)基帶(曼徹斯特)基帶(曼徹斯特)基帶(曼徹斯特)基帶(曼徹斯特)拓樸總線總線星型星型最大段長度500m185m100m2000m每段結(jié)點數(shù)10030－－接口AUI,BNCBNCRJ45ST線纜直徑(mm)1050.4-0.6支持全雙工否否是是4.6.410M以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)10BASE-5細纜以太網(wǎng)10BASE-2雙絞線以太網(wǎng)10BASE-T光纖以太網(wǎng)10BASE-F粗纜以太網(wǎng)10BASE-5粗纜以太網(wǎng)10BASE-5

粗纜以太網(wǎng)10BASE-5硬件配置網(wǎng)卡：帶有15針的AUI接口的網(wǎng)卡。網(wǎng)卡主要實現(xiàn)MAC子層和物理層的一些功能，即數(shù)據(jù)的封裝與解封;鏈路管理（實現(xiàn)CSMA/CD）以及編碼與解碼。收發(fā)器：接發(fā)與發(fā)送數(shù)據(jù);檢測沖突。收發(fā)器同軸電纜：AUI電纜，用于網(wǎng)卡與收發(fā)器的連接電纜系統(tǒng)中繼器粗纜以太網(wǎng)10BASE-5

細纜以太網(wǎng)10BASE-2

細纜以太網(wǎng)10BASE-2硬件配置網(wǎng)卡：BNC接口BNC-T型連接器電纜系統(tǒng)中繼器將收發(fā)器(MAU)與AUI電纜(收發(fā)器電纜)都集成到網(wǎng)卡中，安裝方便，但接觸不好造成的故障的可能性大。雙絞線以太網(wǎng)10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)10BASE-T硬件配置網(wǎng)卡:RJ45接口集線器:RJ45接口5類UTPRJ45水晶頭星型拓樸遵從EIA568布線標準集線器可以級聯(lián)光纖以太網(wǎng)10BASE-F使用光纖進行長距離連接，最適于建筑物間的連接光纖以太網(wǎng)10BASE-F光纖以太網(wǎng)10BASE-FSTSCMTRJSTSTSCSCMTRJ4.6.5100M以太網(wǎng)1992年IEEE重新召集了802.3委員會，指示他們制訂一個快速的LAN。802.3委員會決定保持802.3原狀，只是提高其速率，增加了對全雙工的支持IEEE在1995年6月正式采納了其成果802.3u(100BASE-T)。

從技術(shù)角度上講，802.3u并不是一種新的標準，只是對現(xiàn)存802.3標準的追加，習慣上稱為快速以太網(wǎng)。

4.6.5100M以太網(wǎng)基本思想：保留所有的舊的分組格式，接口以及程序規(guī)則，只是將位時從100ns減少到10ns，并且所有的快速以太網(wǎng)系統(tǒng)均使用集線器，不再使用帶有刺入式分接頭或BNC連接頭的多點電纜。

常見的三種介質(zhì)規(guī)范100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T44.6.5100M以太網(wǎng)100M以太網(wǎng)常見的三種介質(zhì)規(guī)范100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4支持全雙工是是否電纜對數(shù)兩對雙絞線一對光纖四對雙絞線電纜類型5類UTP多模3類UTP編碼方式4B/5B，MLT-34B/5B，NRZI8B6T最大距離100m412m/2Km100m接口類型RJ45或DB9MIC,ST,SCRJ45100BASE-TX使用標準的RJ45接頭和5類UTP作為傳輸媒體，四根線用于傳輸數(shù)據(jù)，2根用于發(fā)送，2根用于接收。數(shù)據(jù)編碼采用4B/5B和MLT-3編碼。信號速率為125MHZ支持全雙工10BASE-T向100BASE-TX升級只需要有100M交換機和100M網(wǎng)卡的支持。100BASE-FX使用兩根多模光纖，一根用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一根用于接收數(shù)據(jù)站點到集線器的最大距離是2000m使用SC或ST或MIC連接器，其中SC最為常用。編碼使用4B/5B和NRZI編碼，需要信號速率為125MHZ支持全雙工通信100BASE-T4使用3類或以上UTP信號速度為25MHz需要四對雙絞線，其中三對用于數(shù)據(jù)傳輸，一對用于沖突檢測。數(shù)據(jù)編碼使用8B6T編碼不支持全雙工4.6.61000M以太網(wǎng)1998年6月千兆以太網(wǎng)的標準IEEE802.3z正式發(fā)布它是以1000Base-X的標識加以描述的。將位時減小到快速以太網(wǎng)的1/10，保持與100Base-T和10Base-T的兼容，最小幀長仍為64B（512bit)，為了使其在半雙工模式下的網(wǎng)絡(luò)直徑能達到可以接受的200米，對CSMA/CD作了一些改動（載波擴展），時間槽長度由原先的64B（512bit)擴展到512B(4096bit)。采用8B/10B光纖信號編碼系統(tǒng)以1.25GBd的波特率發(fā)送信號?？晒ぷ髟谌p工模式或半雙式模式下三種物理層規(guī)范：1000Base-LX/LH、1000Base-SX、1000Base-CX1999年6月正式批準IEEE802.3ab標準，即1000Base-T。4.6.61000M以太網(wǎng)1000BASE-X(802.3z)1000BASE-T(802.3ab)1000BASE-LX/LH1000BASE-SX1000BASE-CX媒體訪問控制CSMA/CD(半雙工）/全雙工（點對點）傳輸速率1000Mbps傳輸媒體SMF(9μm)/MMF(50/62.5μm)MMF(50/62.5μm)同軸電纜五類UTP最大傳輸距離LX：5km,550m,220mLH:10km550m,220m25m100m波長或阻抗LX:1300nm;LH:1300nm/1550nm850nm155歐100歐編碼方式8B10B/NRZPAM5全雙工千兆以太網(wǎng)全雙工千兆以太網(wǎng)MAC層協(xié)議適用于點對點傳輸，DTE在通信時獨占信道不存在沖突問題。無載波擴展，最小幀長仍為64字節(jié)沒有幀突發(fā)通過分組刪除和抑制分組的方式進行流量控制。1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)

1000M以太網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)共享式1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)全雙工式（交換式）1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)千兆以太網(wǎng)的典型應用交換機到交換機的連接交換機到服務(wù)器的連接主干網(wǎng)服務(wù)器千兆以太網(wǎng)交換機100Mbps路由器1000Mbps1000Mbps1000Mbps1000Mbps1000Mbps1000Mbps100Mbps10Mbps主干網(wǎng)HUB1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)1000M以太網(wǎng)組網(wǎng)4.6.710G以太網(wǎng)2002年7月IEEE通過了802.3ae：10Gbit/s以太網(wǎng)又稱萬兆以太網(wǎng)。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)與千兆以太網(wǎng)類似，仍然保留了以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)。通過不同的編碼方式或波分復用提供10Gbit/s傳輸速度。只支持全雙工。

10G以太網(wǎng)包括10GBASE－X、10GBASE－R和10GBASE－W2004年，思科、Extreme、Foundry、Force10、InfiniCon、Voltaire、Topspin等公司已經(jīng)開始推廣10G的產(chǎn)品4.6.710G以太網(wǎng)10G以太網(wǎng)的主要特點：傳輸速率為10Gb/s保留了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的幀格式、最大及最小幀長度限制只能工作在全雙工方式不再使用CSMA/CD協(xié)議只使用光纖（SMF/MMF)作為傳輸介質(zhì)其應用已擴展到了廣域網(wǎng)，支持10Gb/s的局域網(wǎng)物理層和10Gb/s廣域網(wǎng)物理層4.7無線局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)及分類無線網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)無線局域網(wǎng)的特點無線局域網(wǎng)的標準無線局域網(wǎng)的技術(shù)無線局域網(wǎng)的組成4.7.1無線網(wǎng)絡(luò)及分類無線網(wǎng)絡(luò)是指以無線信道作傳輸媒介的計算機網(wǎng)絡(luò)，是有線聯(lián)網(wǎng)方式的重要補充和延伸，并逐漸成為計算機網(wǎng)絡(luò)中一個重要的組成部分。使網(wǎng)上的計算機具有可移動性，快速方便解決有線方式難以實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道的聯(lián)通問題。廣泛適用于需要可移動數(shù)據(jù)處理或無法進行物理傳輸介質(zhì)布線的領(lǐng)域。按覆蓋區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)可分：WLANWMANWWAN（1）無線局域網(wǎng)（WLAN）無線局域網(wǎng)：將無線傳輸?shù)募夹g(shù)應用在局域性的特定空間之內(nèi)，例如：校園、商業(yè)大樓、一般家庭等等。WLAN有兩種不同模式：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（InfrastructureNetwork）模式：無線站（裝有無線網(wǎng)卡或外置調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備）連接無線訪問點（AP，AccseePoint），AP在無線站與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中樞之間起橋梁的作用。自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad-Hoc）模式：即點對點的對等式網(wǎng)絡(luò)，在有限區(qū)域（例如會議室）內(nèi)的幾個用戶，如果不需要訪問網(wǎng)絡(luò)資源時可以不使用AP而建立這種臨時網(wǎng)絡(luò)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模式下的無線局域網(wǎng)自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad-Hoc）模式下的無線網(wǎng)絡(luò)AD-HOC是一個臨時需要的對等網(wǎng)絡(luò)，無集中服務(wù)器的無線網(wǎng)絡(luò)；在AD-HOC網(wǎng)絡(luò)中，某一臺計算機充當虛擬AP（訪問點），其它計算機通過這個虛擬AP進行“點對點連接”。（2）無線個人局域網(wǎng)（WPAN）WPAN技術(shù)為用于個人操作空間（POS）的設(shè)備（如PDA、移動電話和膝上電腦）創(chuàng)建特殊無線通訊。POS是個人周圍的空間，10米以內(nèi)的距離。目前，兩個主要的WPAN技術(shù)是藍牙和紅外光波。藍牙可以在10米以內(nèi)使用無線電波傳送數(shù)據(jù)。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸可以穿透墻壁、口袋和公文包。要在近距離（一米以內(nèi)）連接設(shè)備，用戶也可以創(chuàng)建紅外鏈接。

4.7.2無線網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)紅外線無線電波（1）紅外線（IR）紅外光區(qū)的波長為0.75-1000μm：近紅外光區(qū)0.75-2.5μm中紅外光區(qū)2.5-25μm遠紅外光區(qū)25-1000μm紅外線局域網(wǎng)采用小于1微米波長的紅外線作為傳輸媒體，有較強的方向性，由于它采用低于可見光的部分頻譜作為傳輸介質(zhì)，使用不受無線電管理部門的限制。紅外信號要求視距傳輸，并且竊聽困難，對鄰近區(qū)域的類似系統(tǒng)也不會產(chǎn)生干擾缺點是不能通過固定物體（2）無線電波（RF）是目前無線局域網(wǎng)應用最多的，主要是因為無線電波的覆蓋范圍較廣，應用較廣泛。使用擴頻方式通信時，特別是直接序列擴頻調(diào)制方法因發(fā)射功率低于自然的背景噪聲，具有很強的抗干擾抗噪聲能力、抗衰落能力。一方面使通信非常安全，基本避免了通信信號的偷聽和竊取，具有很高的可用性。另一方面無線局域網(wǎng)使用的頻段主要是ISM頻段（2.4GHz

～2.4835GHz），該頻段在美國不受FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）的限制，屬于工業(yè)自由輻射頻段，不會對人體健康造成傷害。ISM頻段無線網(wǎng)絡(luò)的工作頻段，ISM(IndustrialScientificMedical)Band此頻段(2.4~2.4835GHz)主要是開放給工業(yè)，科學、醫(yī)學三個主要機構(gòu)使用該頻段是依據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)所定義出來，屬于FreeLicense，并沒有所謂使用授權(quán)的限制。4.7.3無線局域網(wǎng)的特點可移動性抗干擾性強保密性較強可靠性高兼容性好快速安裝4.7.4無線局域網(wǎng)的標準無線接入技術(shù)區(qū)別于有線接入的特點之一是標準不統(tǒng)一，不同的標準有不同的應用。目前比較流行的標準有：

IEEE802.11藍牙（Bluetooth）HomeRF（家庭網(wǎng)絡(luò)）（1）IEEE802.111997年IEEE批準了802.11WLAN標準，其指定的數(shù)據(jù)傳輸速度為1至2Mbps，工作頻段為2.4GHz。802.11標準主要對物理層接口和介質(zhì)訪問控制（MAC）進行了規(guī)范，在物理層規(guī)定了三種發(fā)送和接收技術(shù)：擴頻技術(shù)（又分為直序擴頻和跳頻擴頻兩種）紅外技術(shù)窄帶技術(shù)由于802.11在傳輸速率上不能滿足需要，因此，IEEE802標準化委員會又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準。802.11b標準采用一種新的調(diào)制技術(shù)，通過2.4GHz頻段進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俣葹?1Mbps。802.11a標準通過5GHZ頻段進行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度可達到54Mbps，完全能滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的需要。由于802.11a技術(shù)成本過高，加上使用5GHz非免費頻段，缺乏價格競爭力，更要重要的是它無法與802.11b兼容，使它在市場上的擴展大受限制。IEEE802.11b和IEEE802.11a802.11b是當前主流的WLAN標準，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合。然而隨著網(wǎng)絡(luò)應用中視頻、語音等關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸需求越來越多，速率問題已成為802.11b進一步發(fā)展的主要障礙。此外802.11b使用的是ISM2.4GHz（工業(yè)科學醫(yī)療）波段，而在北美微波爐、藍牙芯片和無繩電話也都使用這個波段，所以相對802.11a而言，802.11b還面臨著更多的干擾源。此外802.11b存在的安全問題也不容忽視，目前主要通過WEP加密協(xié)議來彌補這一缺陷，IEEE也正在開發(fā)另外一個標準802.11i來專門解決WLAN中的安全問題。802.11g標準2003年由IEEE正式推出，該標準提出擁有802.11a的傳輸速率，安全性較802.11b好，采用兩種調(diào)制方式：做到了與802.11a和802.11b的兼容。在2.4G頻段上提供了大于20M的帶寬，平均每秒20－30M802.11g的兼容性和高數(shù)據(jù)速率彌補了802.11a和802.11b各自的缺陷，一方面使得802.11b產(chǎn)品可以平穩(wěn)地向高數(shù)據(jù)速率升級，滿足日益增加的帶寬需求；另一方面使得802.11a實現(xiàn)與802.11b的互通，克服了802.11a一直難以進入市場主流的尷尬，因此802.11g一出現(xiàn)就得到眾多廠商的支持。2009年IEEE批準了802.11n高速無線局域網(wǎng)標準。802.11n使用2.4GHz頻段和5GHz頻段標準的核心是MIMO（multiple-inputmultiple-output，多入多出）和OFDM（正交頻分復用）技術(shù)，傳輸速度300Mbps，最高可達600Mbps，可向下兼容802.11b、802.11g。802.11n標準HomeRF（家用無線電）HomeRF主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，是IEEE802.11與DECT（數(shù)字無繩電話標準）的結(jié)合，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。HomeRF也采用了擴頻技術(shù)，工作在2.4GHz頻帶，能同步支持4條高質(zhì)量語音信道。但目前HomeRF的傳輸速率只有1M～2Mbps，美國聯(lián)邦通信委員會FCC建議增加到10Mbps。藍牙Bluetooth（IEEE802.15）藍牙是一種開放的低成本、短距離無線連接技術(shù)規(guī)范的代稱，它使用ISM頻段（工業(yè)、科學和醫(yī)學頻段,2.4GHz

）傳送話音和數(shù)據(jù)。藍牙技術(shù)的設(shè)計初衷就是將智能移動電話與筆記本電腦、掌上電腦以及各種數(shù)字信息的外部設(shè)備用無線方式連接起來，進而形成一種個人網(wǎng)絡(luò)，使得在其可達到的范圍之內(nèi)各種信息化的移動便攜設(shè)備都能無縫地共享資源。早在1994年，愛立信公司便已經(jīng)著手藍牙技術(shù)的研究開發(fā)工作。藍牙（Bluetooth）原為歐洲中世紀的丹麥國王HaraldⅡ的名字，因為國王喜歡吃藍梅，牙齦每天都是藍色的所以叫藍牙.他對統(tǒng)一四分五裂的瑞典、芬蘭、丹麥有著不朽的功勞。愛立信公司以此為這種即將成為全球通用的無線技術(shù)命名，即含有將五花八門的技術(shù)統(tǒng)一起來的意思?！八{牙”是目標是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度1Mbps（有效傳輸速率為721Kbps）、最大傳輸距離為10厘米～10米，通過增加發(fā)射功率可達到100米。藍牙比802.11更具移動性，比如，802.