計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三章數(shù)據(jù)鏈路層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章數(shù)據(jù)鏈路層第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1使用點(diǎn)對點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

3.1.2三個基本問題3.2點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP 3.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)

3.2.2PPP協(xié)議的幀格式

3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）3.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.3.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

3.3.2CSMA/CD協(xié)議3.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

3.4.1使用集線器的星形拓?fù)?/p>

3.4.2

以太網(wǎng)的MAC層第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）3.5擴(kuò)展的以太網(wǎng)

3.5.1在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

3.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)3.6高速以太網(wǎng)

3.6.1100BASE-T以太網(wǎng)

3.6.2吉比特以太網(wǎng)

3.6.310吉比特以太網(wǎng)

3.6.4使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入3.7基本交換機(jī)配置數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯的傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每個幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點(diǎn)對點(diǎn)信道。這種信道使用一對一的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動3.1使用點(diǎn)對點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

鏈路(link)是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。適配器管理著封裝成幀和介質(zhì)訪問控制的方式。

IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元是幀數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀3.1.2三個基本問題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯控制1.封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。各種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都要對幀首部和幀尾部的格式有明確的規(guī)定幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部

MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT當(dāng)數(shù)據(jù)是由可打印的ASCII碼組成的文本文件時(shí)，控制符SOH放在一幀的最前面，表示幀的首部開始（00000001）控制符EOT放在一幀的最后面，表示幀的結(jié)束（00000100）當(dāng)數(shù)據(jù)在傳輸中出現(xiàn)差錯時(shí)，幀定界符的作用更加明顯。2.透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前

幀的開始和結(jié)束的標(biāo)記是使用專門指明的控制字符。當(dāng)傳送的幀是文本文件組成的幀時(shí)，不管從鍵盤上輸入什么字符都可以放在這樣的幀中傳輸過去，這樣的傳輸就是透明傳輸。

非ASCII碼的文本傳輸時(shí)（計(jì)算機(jī)程序或圖像），情況就不同了。解決透明傳輸問題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}SOH3.差錯檢測在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1可能會變成0而0也可能變成1。在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率

BER(BitErrorRate)。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯檢測措施。循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯技術(shù)。例子：在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。我們在M的后面再添加供差錯檢測用的n

位冗余碼一起發(fā)送。冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模

2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個0。得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長度為(n+1)位的除數(shù)

P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P少1位，即R是n

位。冗余碼的計(jì)算舉例現(xiàn)在

k=6,M=101001。設(shè)

n=3,除數(shù)

P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運(yùn)算的結(jié)果是：商

Q=110101，

余數(shù)

R=001。把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM+R

即：101001001，共(k+n)位。

110101←Q

(商)P(除數(shù))→1101101001000←2nM(被除數(shù))11011110110101110000111011010110000011001101001←R(余數(shù))，作為FCS

循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說明幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列

FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。

接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R

0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)

P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)用多項(xiàng)式來標(biāo)識循環(huán)冗余檢驗(yàn)過程。多項(xiàng)式P（X）稱為生成多項(xiàng)式。常用的幾種在數(shù)據(jù)鏈路層，發(fā)送端幀檢驗(yàn)序列FCS的生成和接收端的CRC檢驗(yàn)都是硬件完成的，處理很迅速，并不會延誤數(shù)據(jù)的傳輸如果要在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯檢驗(yàn)，就必須把數(shù)據(jù)劃分為幀，每一幀都加上冗余碼，一幀一幀的傳送，然后在接收方逐幀進(jìn)行差錯檢驗(yàn)應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)?！盁o差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于

1

的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。應(yīng)當(dāng)注意我們沒有要求數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層“可靠傳輸”的服務(wù)可靠傳輸就是：數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送端發(fā)送什么，在接收端就收到什么傳輸差錯分為兩大類：比特差錯與傳輸差錯（收到的幀并沒有出現(xiàn)比特差錯，但卻出現(xiàn)了幀丟失、幀重復(fù)或幀失序）應(yīng)當(dāng)注意“無比特差錯”和“無傳輸差錯”是兩個概念OSI觀點(diǎn)：必須把數(shù)據(jù)鏈路層做成是可靠傳輸?shù)?。因此在CRC檢錯的基礎(chǔ)上，增加了幀編號、確認(rèn)和重傳機(jī)制。因特網(wǎng)廣泛使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都不使用確認(rèn)和重傳機(jī)制，即不要求可靠傳輸?shù)姆?wù)，由上一次完成。3.2點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP

3.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)通信線路質(zhì)量較差-可靠傳輸協(xié)議(HDLC)現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議PPP協(xié)議是IETF在1992年制定的。經(jīng)過1993年和1994年的修訂，現(xiàn)在的PPP協(xié)議在1994年就已成為因特網(wǎng)的正是標(biāo)準(zhǔn)[RFC1661]1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡單——這是首要的要求封裝成幀透明性多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議多種類型鏈路差錯檢測檢測連接狀態(tài)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商2.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯流量控制序號多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路3.PPP協(xié)議的組成1992年制訂了PPP協(xié)議。經(jīng)過1993年和1994年的修訂，現(xiàn)在的PPP協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)[RFC1661]。PPP協(xié)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議

LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP(NetworkControlProtocol)。

3.2.2

PPP協(xié)議的幀格式

字段的意義PPP有一個2個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

IP數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部3.2.2PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號“0x”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的

7E

的二進(jìn)制表示是01111110）。地址字段

A

只置為0xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用?？刂谱侄?/p>

C

通常置為0x03。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP

幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。透明傳輸問題當(dāng)PPP用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充（和HDLC的做法一樣）。當(dāng)PPP用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法。字符填充將信息字段中出現(xiàn)的每一個0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出現(xiàn)一個0x7D的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個0x7D字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。零比特填充PPP協(xié)議用在使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時(shí)PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸。在發(fā)送端，先掃描整個信息字段，只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)1，則立即填入一個0。接收端在收到一個幀時(shí)，先找到標(biāo)志字段F以確定一個幀的定界，接著對幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時(shí)，就把這5個連續(xù)1后的一個0刪除，還原成原來的信息比特流。01001111101000101001001111110001010010011111010001010信息字段中出現(xiàn)了和標(biāo)志字段F完全一樣的8比特組合發(fā)送端在5個連1之后填入0比特再發(fā)送出去在接收端把5個連1之后的0比特刪除會被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段F發(fā)送端填入0比特接收端刪除填入的0比特零比特填充

不提供使用序號和確認(rèn)

的可靠傳輸PPP協(xié)議之所以不使用序號和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮：在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時(shí)，使用比較簡單的PPP協(xié)議較為合理。在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報(bào)。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。幀檢驗(yàn)序列FCS字段可保證無差錯接受。

3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶撥號接入ISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。PC機(jī)向路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個PPP幀）。這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP參數(shù)，和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC機(jī)分配一個臨時(shí)的IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個主機(jī)。通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。設(shè)備之間無鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理鏈路LCP鏈路已鑒別的LCP鏈路已鑒別的LCP鏈路和NCP鏈路物理層連接建立LCP配置協(xié)商鑒別成功或無需鑒別NCP配置協(xié)商鏈路故障或關(guān)閉請求LCP鏈路終止鑒別失敗LCP配置協(xié)商失敗3.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.3.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，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。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)環(huán)形網(wǎng)媒體共享技術(shù)共享信道考慮的是如何使眾多用戶能夠合理而方便地共享通信媒體資源。兩種方法：靜態(tài)劃分信道（用戶只要分配到了信道就不會和其他用戶沖突，這種劃分信道的方法代價(jià)較高，不適合于局域網(wǎng)使用）

頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用

動態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入，特點(diǎn)是信道并非在用戶通信時(shí)固定分配給用戶）隨機(jī)接入(所有的用戶可隨機(jī)的發(fā)送信息。可能發(fā)生碰撞，都失敗，必須有解決碰撞的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)受控接入

(用戶不能隨機(jī)的發(fā)送信息而必須服從一定的控制。如令牌環(huán)局域網(wǎng)、多點(diǎn)線路探詢(polling)或輪詢。)

以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)1980年9月，DEC公司、英特爾公司和施樂公司聯(lián)合提出了10Mb/s以太網(wǎng)規(guī)約的第一個版本DIXV11982年又修改為第二版規(guī)約，即DIXEthernetV2，成為世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE802委員會的802.3工作組于1983年制定了第一個IEEE的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE

802.3標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)率為10Mb/s。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)數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：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LLC子層來說都是透明的局域網(wǎng)對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)以后一般不考慮LLC子層以太網(wǎng)在局域網(wǎng)市場中已取得了壟斷地位。幾乎成為了局域網(wǎng)的代名詞。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。2.適配器的作用計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的鏈接通過網(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。(適配器與局域網(wǎng)之間的通信，適配器與計(jì)算機(jī)之間的通信)對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。（網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)率和計(jì)算機(jī)總線上的數(shù)據(jù)率并不相同）在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。（告訴適配器，應(yīng)當(dāng)從存儲器的什么位置上把多長的數(shù)據(jù)塊發(fā)送到局域網(wǎng)，或者應(yīng)當(dāng)在存儲器的什么位置上把局域網(wǎng)傳送過來的數(shù)據(jù)塊存儲下來）實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

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地址并行通信適配器接收和發(fā)送各種幀時(shí)不使用計(jì)算機(jī)的CPU。收到差錯幀時(shí)，丟棄此幀，不必通知計(jì)算機(jī)。收到正確的幀時(shí)，使用中斷來通知該計(jì)算機(jī)并交付給協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送IP協(xié)議報(bào)時(shí)，就由協(xié)議棧把IP數(shù)據(jù)報(bào)向下交給適配器，組裝成幀后發(fā)送到局域網(wǎng)。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單又可靠總線的特點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)一對一通信。3.3.2CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）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)送總線上的每一個工作的計(jì)算機(jī)都能檢測到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。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才接收這個數(shù)據(jù)幀。其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(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)了一對一的通信。為了通信的簡便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施第一: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)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號，也不要求對方發(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)目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯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)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。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)字信號曼徹斯特編碼

碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換第二:以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用曼切斯特編碼的信號。以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用

曼徹斯特(Manchester)編碼曼徹斯特1111100000比特流差分曼徹斯特如何協(xié)調(diào)總線上各計(jì)算機(jī)的工作CSMA/CD剩下一個重要問題就是如何協(xié)調(diào)總線上各計(jì)算機(jī)的工作總線上只要有一臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線的傳輸資源就被占用。所以，在同一時(shí)間只能允許一臺計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，否則各計(jì)算機(jī)之間就會互相干擾，結(jié)果大家都無法正常發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議CSMA/CD載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測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”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測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)檢測總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。CSMA/CD要點(diǎn)“碰撞檢測”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當(dāng)幾個站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個站同時(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”也稱為“沖突檢測”。碰撞檢測檢測到碰撞后在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘柈a(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。CSMA/CD–過程12在CSMA/CD接入方法中，要發(fā)送報(bào)文的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須在發(fā)送之前進(jìn)行偵聽CSMA/CD–過程3如果設(shè)備檢測到來自其它設(shè)備的信號，它就會等待特定的時(shí)間的后再嘗試發(fā)送。CSMA/CD–過程如果沒有檢測到流量，設(shè)備將發(fā)送報(bào)文。在發(fā)送過程中，設(shè)備仍會繼續(xù)偵聽LAN中的流量或沖突。報(bào)文發(fā)送之后，設(shè)備將恢復(fù)默認(rèn)偵聽模式。4CSMA/CD–過程56CSMA/CD–過程7如果設(shè)備之間的距離造成一臺設(shè)備的信號延時(shí)，也就是說，另一臺設(shè)備無法檢測到信號，則另一臺設(shè)備可能也會開始發(fā)送。那么，現(xiàn)有兩臺設(shè)備同時(shí)在介質(zhì)中發(fā)送信號。CSMA/CD–過程報(bào)文將在介質(zhì)中傳播，直到相互碰頭。此時(shí)，雙方的信號就會混合，報(bào)文被損壞，從而形成沖突。8CSMA/CD–過程910檢測到?jīng)_突之后，發(fā)送設(shè)備將發(fā)出堵塞信號。堵塞信號通知其它設(shè)備發(fā)生了沖突，以便它們調(diào)用回退算法。注：沖突發(fā)生時(shí)，處于偵聽模式的其它設(shè)備以及所有正在發(fā)送的設(shè)備，都會檢測到信號振幅的增長。每臺正在發(fā)送的設(shè)備將繼續(xù)發(fā)送，以確保網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都檢測到?jīng)_突。回退算法只要一檢測到?jīng)_突，發(fā)送設(shè)備就會發(fā)送一個32位“堵塞”信號以強(qiáng)調(diào)該沖突。這可確保LAN中的所有設(shè)備都能檢測到?jīng)_突。回退定時(shí)電磁波在總線上的

有限傳播速率的影響當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時(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)聽檢測不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。電磁波在總線上的

有限傳播速率的影響常把總線上的單程端到端傳播時(shí)延記為

A發(fā)送數(shù)據(jù)后，要經(jīng)過多長時(shí)間才能知道自己發(fā)送的數(shù)據(jù)和其他站發(fā)送的數(shù)據(jù)有沒有發(fā)生碰撞？這個時(shí)間最多是兩倍的總線端到端的傳播時(shí)延以最壞的情況設(shè)計(jì)，即總線兩端的兩個站之間的傳播時(shí)延為端到端傳播時(shí)延1kmABt碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞t=

t=0單程端到端傳播時(shí)延記為

傳播時(shí)延對載波監(jiān)聽的影響

表示B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，A的數(shù)據(jù)還有多少時(shí)間到達(dá)B1kmABt碰撞t=

B檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞t=

ABABABt=0A檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=

B檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測到發(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。這一小段時(shí)間是不確定的，取決于兩點(diǎn)之間距離。以太網(wǎng)不能保證某一時(shí)間內(nèi)一定能夠把自己的數(shù)據(jù)幀成功的發(fā)送出去。發(fā)送的不確定性這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。如果希望在以太網(wǎng)上發(fā)生碰撞的機(jī)會很小，必須使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。爭用期最先發(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

稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。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，不是等待信道變?yōu)榭臻e后就立即發(fā)送數(shù)據(jù)，而是要推遲（退避）一個隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)?；就吮軙r(shí)間取為爭用期2

。從整數(shù)集合[0,1,…,(2k

1)]中隨機(jī)地取出一個數(shù)，記為r。重傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間。參數(shù)k

按下面的公式計(jì)算：

k=Min[重傳次數(shù),10]當(dāng)k

10時(shí)，參數(shù)k

等于重傳次數(shù)。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。爭用期的長度以太網(wǎng)取51.2

s為爭用期的長度。對于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內(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)就不會發(fā)生沖突。最短有效幀長如果發(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)定了最短有效幀長為64字節(jié)，凡長度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。收到就立即丟棄。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)：立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。

數(shù)據(jù)幀干擾信號

TJ人為干擾信號ABTBt

B發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測到?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。這里為了簡單起見，只畫出A發(fā)送干擾信號的情況。CSMA/CD要點(diǎn)適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個分組，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中，準(zhǔn)備發(fā)送若適配器檢測到信道空閑，就發(fā)送這個幀。若檢測到信道忙，則繼續(xù)檢測并等待信道轉(zhuǎn)為空閑，然后發(fā)送在發(fā)送過程中繼續(xù)檢測信道，若一直未檢測到碰撞，就順利把這個幀成功發(fā)送完畢。若檢測到碰撞，則中止數(shù)據(jù)的發(fā)送，并發(fā)送人為干擾信號在中止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行指數(shù)退避算法，等待r倍512比特時(shí)間后，返回步驟（2）3.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

3.4.1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)?，在星形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)使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對雙絞線站點(diǎn)RJ-45插頭星形網(wǎng)10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)總是和集線器配合使用的不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。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。1990年IEEE制定出星形以太網(wǎng)10BASE-T的標(biāo)準(zhǔn)802.3i。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，每個站到集線器的距離不超過100m。10BASE-T這種10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，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模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(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。10BASE-T以太網(wǎng)又稱為星型總線。集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器工作在物理層，它的每個接口僅僅簡單的轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測。集線器采用專門的芯片，進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消。課件制作人：謝希仁具有三個接口的集線器集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線集線器的一些特點(diǎn)3.4.2以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的信道被占用的情況：爭用期長度為2

，即端到端傳播時(shí)延的兩倍。檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信號。幀長為L

(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/C=T0(s)。

以太網(wǎng)的信道利用率一個幀從開始發(fā)送，經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后，將再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑(即再經(jīng)過時(shí)間

使得信道上無信號在傳播)時(shí)為止，是發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間。發(fā)送成功爭用期爭用期爭用期τ2τ2τ2T0τt占用期發(fā)生碰撞發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間…參數(shù)a

要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小

與T0之比。在以太網(wǎng)中定義了參數(shù)a，它是以太網(wǎng)單程端到端時(shí)延

與幀的發(fā)送時(shí)間T0之比：(3-2)

a→0表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測出來，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。

a越大，表明爭用期所占的比例增大，每發(fā)生一次碰撞就浪費(fèi)許多信道資源，使得信道利用率明顯降低。對以太網(wǎng)參數(shù)的要求當(dāng)數(shù)據(jù)率一定時(shí)，以太網(wǎng)的連線的長度受到限制，否則

的數(shù)值會太大。以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則T0的值會太小，使a值太大。在理想化的情況下，以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生碰撞（這顯然已經(jīng)不是CSMA/CD，而是需要使用一種特殊的調(diào)度方法），即總線一旦空閑就有某一個站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送一幀占用線路的時(shí)間是T0+

，而幀本身的發(fā)送時(shí)間是T0。于是我們可計(jì)算出理想情況下的極限信道利用率Smax為：信道利用率的最大值Smax

(3-3)3.4.2

以太網(wǎng)的

MAC

層

1.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)為局域網(wǎng)規(guī)定了一種48位的全球地址，是指局域網(wǎng)上的每一臺計(jì)算機(jī)中固化在適配器的ROM中的地址。局域網(wǎng)上某個主機(jī)的“地址”根本不能告訴我們這臺主機(jī)位于什么地方。

802

標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標(biāo)識符。更準(zhǔn)確些說，這種48位“地址”應(yīng)當(dāng)是某個接口的標(biāo)識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。注：ipconfig/all本地連接-支持-詳細(xì)信息48位的MAC地址IEEE的注冊管理機(jī)構(gòu)

RA（局域網(wǎng)全球地址的法定管理機(jī)構(gòu)）負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)(即高位24位)。這個號的正式名稱是組織唯一標(biāo)識符OUI，也叫公司標(biāo)識符。地址字段中的后三個字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。一個地址塊可以生成224個不同的地址。這種48位地址稱為MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。這里EUI表示擴(kuò)展的唯一標(biāo)識符?！癕AC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48。適配器檢查MAC地址適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的目的地址.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：單播(unicast)幀廣播(broadcast)幀多播(multicast)幀以太網(wǎng)適配器還可設(shè)置為一種特殊的工作方式，即混雜方式2.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。以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101011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)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)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協(xié)議?？紤]：沒有一個幀長度字段。那么MAC子層怎樣知道從接收到的以太網(wǎng)幀中取出多少字節(jié)的書記交付給上一層協(xié)議呢？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)字段的最小長度

當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于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幀長不小于64字節(jié)。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子層可使未檢測到的差錯小于1

10

14。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于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幀長不小于64字節(jié)。課件制作人：謝希仁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1010101010101011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)中的第一個字段共7個字節(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個字節(jié)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(yàn)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(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。無效的MAC幀幀間最小間隔為9.6

s，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時(shí)間。一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待9.6

s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得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。幀間最小間隔IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幀格式第三個字段是“長度/類型”。當(dāng)這個字段值大于0x0600（十進(jìn)制1536），就表示類型，這樣和以太網(wǎng)V3MAC幀完全一樣這個字段的值小于0x0600時(shí)才表示長度，即MAC幀數(shù)據(jù)部分的長度。在這種情況下，若兩者數(shù)據(jù)不一致，該幀為無效的幀3.5擴(kuò)展的局域網(wǎng)

3.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)主機(jī)使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器以太網(wǎng)集線器光纖光纖調(diào)制解調(diào)器光纖調(diào)制解調(diào)器某學(xué)院有三個系，各自有一個局域網(wǎng)用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)三個獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域用集線器組成更大的局域網(wǎng)

都在一個碰撞域中一系三系二系主干集線器一個更大的碰撞域碰撞域優(yōu)點(diǎn)使原來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（在任一時(shí)刻，在每個碰撞域中只能有一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)）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(集線器基本上是個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，它并不能把幀進(jìn)行緩存)。

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幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時(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)到哪一個接口3.5.2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212過濾通信量，增大吞吐量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB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ABCDEF存儲轉(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)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會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)用戶層IPMACA用戶層IPMACB物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2

用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TPPP-HPPP-T

物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LAN1LAN2兩個網(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)的幀的源地址集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。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)過哪幾個網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，意思是只要把網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)，不用人工配置轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)橋就能工作。其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。2.透明網(wǎng)橋若從A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到A。網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)的。這時(shí)就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法

處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF2詳細(xì)講解過程在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會更換適配器（這就改變了站點(diǎn)的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。把每個幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。具體的方法是，網(wǎng)橋中的接口管理軟件周期性的掃描轉(zhuǎn)發(fā)表中的項(xiàng)目。只要是在一定時(shí)間以前登記的都要刪除。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個信息網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀

的步驟歸納網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，則通過所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AF不停地兜圈子

A發(fā)出的幀

F1

網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀

F2網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€子集。在這個子集里，整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑。為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。生成樹的得出透明網(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。源站用什么方法才能知道應(yīng)當(dāng)選擇什么樣的路由？源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。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）。網(wǎng)橋的接口很少，一般只有2-4個，而以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個多接口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4.多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)的每個接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的接口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機(jī)也是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的幀轉(zhuǎn)發(fā)表也是通過自學(xué)習(xí)算法自動地逐漸建立起來的。由于使用了專用的交換結(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)對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶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)，雖然在每個接口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有N對接口的交換機(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)占傳輸媒體的帶寬用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器以太網(wǎng)交換機(jī)一般都具有多種速率的接口虛擬局域網(wǎng)

VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個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)。舉例利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地

實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)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)三個虛擬局域網(wǎng):VLAN1,VLAN2和VLAN3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)不會因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。1988年IEEE批準(zhǔn)；餓802.3ac標(biāo)準(zhǔn)，這個標(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)。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4字節(jié)的標(biāo)識符，稱為VLAN標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)。幀的最大長度由1518變?yōu)?522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度/類型數(shù)據(jù)FCS長度/類型=802.1Q標(biāo)記類型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID（12位）2字節(jié)2字節(jié)插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記4用戶優(yōu)先級（3位）CFI規(guī)范格式指示符（1位）3.6高速以太網(wǎng)

3.6.1100BASE-T以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過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)。用戶只要更換一張適配器，在配上一個100Mb/s的集線器就可升級，而不必改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1995年IEEE已把100BASE-T的快速以太網(wǎng)定為正式標(biāo)準(zhǔn)，其代號為802.3μ，此標(biāo)準(zhǔn)得到了所有主流廠商的支持。100BASE-T以太網(wǎng)的特點(diǎn)可使用交換式集線器提供很好的服務(wù)質(zhì)量，可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用CSMA/CD協(xié)議。（全雙工方式，半雙工方式）MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。標(biāo)準(zhǔn)未包括對同軸電纜的支持。從細(xì)纜以太網(wǎng)升級到快速以太網(wǎng)的用戶必須重新布線。保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到100m。幀間時(shí)間間隔從原來的9.6

s改為現(xiàn)在的0.96

s。三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對UTP5類線或屏蔽雙絞線STP。

100BASE-FX使用2對光纖。在標(biāo)準(zhǔn)中把上述的兩種和在一起稱為100BASE-X100BASE-T4使用4對UTP3類線或5類線。這是為使用UTP3類線的大量用戶而設(shè)計(jì)的3.6.2吉比特以太網(wǎng)IEEE在1997年通過了吉比特以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)802.3z，它在1998年成為標(biāo)準(zhǔn)。特點(diǎn)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，使用的媒體有三種：1000BASE-SXSX表示短波長1000BASE-LXLX表示長波長1000BASE-CXCX表示銅線1000BASE-T使用4對5類線UTP

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，便于升級。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。它使用長距離的光收發(fā)器與單模光纖接口，以便能夠工作在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的范圍。也使用較便宜的多模光纖，但傳輸距離較短。10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用CSMA/CD協(xié)議。3.6.310

吉比特以太網(wǎng)和

100吉比特以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)的物理層可使用已有的光纖通道的技術(shù)，而10吉比特的物理層則是新開發(fā)的。兩種：1.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。2.可選的廣域網(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。吉比特以太網(wǎng)的物理層端到端的以太網(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)一的幀格式簡化了操作和管理。

10G以太網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn)10GBASE-SR光纜，300m，多模光纖（0.85m）

10GBASE-LR光纜，10km，單模光纖（1.3m）

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