計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問子層

第4章介質(zhì)訪問子層

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成兩類

使用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)——廣域網(wǎng)

使用廣播信道(多路訪問信道，隨機(jī)訪問信道)

的網(wǎng)絡(luò)——局域網(wǎng)

?關(guān)鍵問題：如何解決對信道爭用

解決信道爭用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問控制協(xié)議MAC

(MediumAccessControl).

i

介質(zhì)訪問子層

網(wǎng)絡(luò)層

LLC（邏輯鏈路控制）

MAC（介質(zhì)訪問控制）

物理層

4.1信道分配問題

■問題

相互競爭的用戶之間如何分配一個(gè)

單個(gè)廣播信道'

?分配方式、

A靜態(tài)分配

A動(dòng)態(tài)分配

?時(shí)分多路復(fù)用(TDM)

(timedivisionmultiplexing)

在TDM中，時(shí)間被均分為N段時(shí)隙，

每個(gè)用戶靜態(tài)地占用一個(gè)--每個(gè)用

戶擁有固定的信道傳送時(shí)槽

6

信道的動(dòng)態(tài)分配

7

信道分配模型的五個(gè)基本假設(shè)：

?站模型(stationmodel)

各站相互獨(dú)立并以固定的速常生數(shù)據(jù)幀。隱含

一個(gè)假定，即每個(gè)站只有一個(gè)程序或用戶，當(dāng)某

站生成一數(shù)據(jù)后，該站就會(huì)被阻塞，不作任何事

情，直到該幀被成功的傳輸出去.

單通道假設(shè)(singlechannel)

所有的通信都是通過單一的信道來完成的，各個(gè)

站點(diǎn)都可以從信道上收發(fā)信息；

8

沖突假設(shè)：(collisionassumption)

若兩幀同時(shí)發(fā)出，會(huì)相互重疊，結(jié)果使信號(hào)無

法辨認(rèn)，稱為沖突。所有的站點(diǎn)都能檢測到?jīng)_

突，沖突幀必須重發(fā)；

4-連續(xù)時(shí)間(continoustime)

幀能在任何時(shí)候開始發(fā)送，沒有時(shí)隙的概念。

4--時(shí)隙(slottedtime)

時(shí)間被分成離散的區(qū)間(時(shí)隙)，幀總在時(shí)隙

開始的一瞬間開始發(fā)送

9

?5-載波幀聽(carriersense)

所有站在使用信道之前都可以檢測到信

道是否正在使用.、

5—非載波幀聽(nocarriersense)

各站在使用信道前不檢測信道，只是盲

目地發(fā)送.

10

ALOHA協(xié)議

-目的：解決信道的動(dòng)態(tài)分配，基本思想

可用于任何無協(xié)調(diào)關(guān)系的用戶爭用單一

共享信道使用權(quán)的系統(tǒng)

12

多個(gè)用戶以某種可能導(dǎo)致沖突的方式共

享公用信道的系統(tǒng)稱為競爭系統(tǒng)。

13

純ALOHA

用戶有數(shù)據(jù)待發(fā)，就發(fā).

發(fā)送方偵聽信道可得到發(fā)出的幀是否被

破壞,若幀遭破壞，ALOHA系統(tǒng)采用俞重

發(fā)策略是讓各站等待一段隨機(jī)時(shí)間后重

發(fā)該幀。

14

純ALOHA信道的效率

幀時(shí)：表示發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長度的幀所需的時(shí)間。

幀時(shí)=幀長度/位傳輸速率

吞吐率S:在幀的發(fā)送時(shí)間TO內(nèi)成功發(fā)送的平均

幀數(shù)。

0<SS=1是極限情況。在S=1

時(shí),幀一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送出去，幀與幀之間沒有

空隙。

15

幀產(chǎn)生率G：從網(wǎng)絡(luò)的角度看，G為在TO內(nèi)（每

幀時(shí)內(nèi)）總共發(fā)送的'平均幀數(shù)。

OS.只有在不發(fā)生沖突時(shí)，G才

等于S。G可以遠(yuǎn)大于1。

例如，G=10,表示在TO時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)共發(fā)

送了10個(gè)楨。

16

?在各種載荷情況下，S=GP0

P0：發(fā)送的幀不會(huì)產(chǎn)生沖突的咽率。

設(shè)幀的到達(dá)服從泊松分布，則可得到一個(gè)

幀發(fā)送啟功的概率九

.Po-2G

所以S=Ge-2G（當(dāng)G=0.5時(shí)）S可能達(dá)到

極大值，S=l/2e=0.184

即純ALOHA信道的利用率最好為18.4%o

17

18

t

分隙ALOHA

?對純ALOHA的改進(jìn)，也稱時(shí)間片式

AL0HAo\

19

?工作原理

A將信道工作時(shí)間分成定長的時(shí)隙（時(shí)間槽），

每個(gè)時(shí)隙為T使之正好傳送一幀數(shù)據(jù)；

A某個(gè)站點(diǎn)若有幀發(fā)送，則必須等'個(gè)完整的時(shí)

隙到來才能發(fā)送；

A若某一時(shí)隙內(nèi)只有一個(gè)站點(diǎn)占用，發(fā)送成功

?若一個(gè)時(shí)隙內(nèi)有兩個(gè)以上站點(diǎn)發(fā)送幀，則沖突,

發(fā)生沖突后，各延遲一個(gè)時(shí)隙再次發(fā)送.

分隙ALOHA的信道利用率最好為0.368.

20

載波偵聽多路訪問(CSMA)

21

1-持續(xù)CSMA

22

非持續(xù)CSMA

23

P-持續(xù)CSMA

24

CSMA/CD

A發(fā)前偵聽，邊發(fā)邊聽.有沖突則

立即停發(fā);\

A“發(fā)前偵聽”策略可以是1-持續(xù)

型，也可以是非持續(xù)型CSMA

25

CSMA/CD

?沖突檢測

沖突偵聽是一個(gè)模擬過程，當(dāng)站點(diǎn)在發(fā)

送數(shù)據(jù)時(shí)，其硬件設(shè)備必須偵聽電纜，

通過檢測回復(fù)信號(hào)并將之與傳送信號(hào)比

較，就可判斷是否產(chǎn)生了沖突。

?沖突檢測最短時(shí)間：'

信號(hào)從一個(gè)站點(diǎn)傳送到另一個(gè)站點(diǎn)所需

時(shí)間的兩倍（2t）.

26

CSMA/CD

PacketstartsPacketalmost

ABAB

attime0atBatT-€

(a)(b)

Noiseburstgets

(c)Collisionat

timeT

無線LAN協(xié)議WirelessLANProtocols

無線局域網(wǎng)不能使用CSMA,因?yàn)檫@里的沖突發(fā)

生對接收方，而異菲發(fā)送方。\

?例：A和B相互之間都在對方的范圍者內(nèi)，他們

之間可能會(huì)干擾對方，C可能會(huì)同時(shí)干擾到B和

D,但不會(huì)干擾到A。

BCDABCD

Radiorange

(a)(b)

AwirelessLAN.(a)Atransmitting,(b)Btransmitting2s

CSMA協(xié)議要求每個(gè)站監(jiān)聽是否有其他的通信流

量，只有當(dāng)沒有其它站在傳送數(shù)州的時(shí)候才可

以傳送。因而此協(xié)議不是非常的合適'

?因?yàn)檫@里的沖突發(fā)生在接收方，并非發(fā)送方

?其中存在的兩個(gè)典型的問題是：'

隱藏站問題(hiddenstationproblem)

暴露站問題(exposedstationproblem)

-a藏站問題(a)W

-暴露站問題(b)

1

]

29

exposedstation

回回回problem

*Radiorange

a)A和C同時(shí)發(fā)送信號(hào)則會(huì)發(fā)生沖突：

當(dāng)A向B傳送數(shù)據(jù)的時(shí)候，如云正在檢測

介質(zhì)的話，那么它不會(huì)聽到A,因?yàn)锳/它的電

波范圍之外，因而它會(huì)錯(cuò)誤的以為它可以向B

傳送數(shù)據(jù)。若C真的開始傳送數(shù)據(jù)了，則容B處

產(chǎn)生干擾，從而擾亂了A發(fā)送的數(shù)據(jù)。這種由

于競爭者離得太遠(yuǎn)而導(dǎo)致了一個(gè)站不能檢測到

潛在的介質(zhì)競爭對手而形成的問題叫做隱藏可

問題(hiddenstationproblem)

30

exposedstation?[c]|D

problemfy\|

(a)(b)

(b)B向A、C向D同時(shí)發(fā)送信號(hào)，不會(huì)發(fā)生沖突:

當(dāng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，若C正在檢測介

質(zhì)，則它將會(huì)聽到有一個(gè)傳輸在進(jìn)行，從而得

到一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論：它不能給D發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)

際上C所監(jiān)聽到的傳輸過程只會(huì)影響到B和C之

間的區(qū)域重的接收過程，不會(huì)影響到它的目標(biāo)

接收方D所在的區(qū)域。這個(gè)問題稱作暴露站問1

題(exposedstationproblem

31

無線LAN在開始傳輸之前，一個(gè)站真正希望知

道的是在接收站的周圍是否有活動(dòng)情況，CSMA

只是告訴它在檢測載波的站周圍是否有活動(dòng)。

?對于有線網(wǎng)絡(luò)所有的信號(hào)傳播到所宥的站，同

一向刻，系統(tǒng)中任何期方都只能有一個(gè)傳輸過

程在進(jìn)行

?對于一個(gè)基于短距離無線電波的系統(tǒng)而言，多

個(gè)傳輸過程可以同時(shí)發(fā)生，只要他們有不同的

目標(biāo)方，而且這些目標(biāo)方相互之間都在對方的

范圍之外。

32

避免沖突的多路訪問MACA

MACA技術(shù)關(guān)鍵是在發(fā)送數(shù)據(jù)之前應(yīng)先對

信道進(jìn)行預(yù)約。

?基本思想是，發(fā)送方通過刺激接收方，

讓它輸出一個(gè)短幀，因此接收方附近的

站可以檢測到該幀。從而在接下來的數(shù)

據(jù)幀（較大）傳送過程中它們不再發(fā)送

數(shù)據(jù)了。

33

A首先給B發(fā)送一個(gè)RTS(RequestToSend)幀

也就是所說得短幀，如圖(a)所示,RTS(30字節(jié))

包含了隨后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的長度。

然后B用一個(gè)CTS(ClearToSend)作應(yīng)答,如圖(b)

所示，此CTS中包含了從RTS中復(fù)制的數(shù)據(jù)的長度。

A收到了CTS之后就可以開始傳輸了。

34

其它站對這兩個(gè)信號(hào)的反應(yīng)

如果一個(gè)站聽到了RTS幀，那么它離A一定很近，

它必須繼續(xù)保持沉默，至少等待足夠長的時(shí)間

以便在無沖突的情況下CTS被送給A。

?如果有一個(gè)站檢聽到了CTS,則它一定離B很近，、

在接下來的數(shù)據(jù)傳輸過程中它必須一直保持沉

默。它可以通過檢查CTS幀得到數(shù)據(jù)幀的長度，

從而可以計(jì)算出數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間。

RangeofA'stransmitterRangeofB'stransmitter

a)(b

具體來看：c落在A的范圍之內(nèi)，但在B的范圍之外。

所以它收到了A發(fā)送的RTS,但是沒有聽到B發(fā)送的CTS。

那么只要它沒有干擾CTS,在數(shù)據(jù)幀被傳送的過程中，

它可以自由的發(fā)送任何信息；

?D落在B的范圍內(nèi)，但不在A的范圍內(nèi)，即它聽不到

RTS,但是聽到了CTS幀。聽到了CTS幀意味著它與一

個(gè)接收數(shù)據(jù)幀的站很近，所以它會(huì)等到那一幀傳送

結(jié)束以后再發(fā)送其它任何信息；

像E那樣同時(shí)聽到了這兩條控制信息的站，會(huì)

和D一樣在數(shù)據(jù)幀傳送結(jié)束之前保持沉默。

盡管有了許多的防范措施，沖突還是有可能發(fā)

生的，例如B和C同時(shí)給A發(fā)送RTS幀那么就可能

發(fā)生沖突，造成丟失。

這種情況下，一個(gè)失敗的發(fā)送方（即在期望

的時(shí)間間隔內(nèi)沒有聽到CTS）等待一段隨機(jī)的

時(shí)間后在重試。所用算法是二元指數(shù)后退算法。

MACAWMACAW

?MACA的沖突仍可能發(fā)生

-B和C同時(shí)給A發(fā)送RTS幀。產(chǎn)生沖、突，沒有聽

到CTS,等待一段隨機(jī)時(shí)間，以后再重試4

MACAW對MACA的改進(jìn)

38

4.3以太網(wǎng)

局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層被劃分為2個(gè)子層，

即介質(zhì)訪問控制MAC子層和邏輯鏈路控制

LLC子層。

39

網(wǎng)絡(luò)層

LLC（邏輯鏈路控制）

MAC（介質(zhì)訪問控制）

物理層

40

寸

型

袈

Z

8O

H

巴

?IEEE802.1：總體介紹，接口原語定義

?IEEE802.2：邏輯鏈路控制協(xié)議LCC

?IEEE802.3:CSMA/CD局域網(wǎng)

?IEEE802.4：令牌總線標(biāo)準(zhǔn)

?IEEE802.5:令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)

?IEEE802.6:城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

?IEEE802.7：寬帶局域網(wǎng)

?IEEE802.8:光纖標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.9LAN-ISDN接口

IEEE802.10互操作LAN安全標(biāo)準(zhǔn)(SILS)

IEEE802.11無線局域網(wǎng)(WirelessLAN)

IEEE802.12100VGANYLAN網(wǎng)

IEEE802.14交互式電視網(wǎng)(包括cablemodem)

42

IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)及以太網(wǎng)

IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)適用于1-持續(xù)CSMA/CD局

域網(wǎng)

43

?802.3的電纜

NameCableNodes/seg.Advantages

10Base5PICKcoax500m100Originalcable;nowobsolete

10Base2Thincoax185m30Nohubneeded

10Base-TTwistedpair00m1024Cheapestsystem

10Base-FmODIICS2000m1024BestbetweenbuildingVs

44

?10BASE5

?10：表示信號(hào)在電纜上的傳輸速

率為10Mb/S。

?BASE：表示電纜上的信號(hào)是基帶

信號(hào)。

?°5:表示每一段電纜的最大長度為

500mo

這種以太網(wǎng)常稱為粗以太網(wǎng)。

\

?10BASE5以太網(wǎng)的主要缺點(diǎn)是布線很貴）

且安裝很不方便。

45

?10BASE2又稱為細(xì)以太網(wǎng)。

2：表示距離約為200m。

細(xì)以太網(wǎng)采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的BNCT型接頭

進(jìn)行連接，使用靈活，可靠性高。細(xì)纜

的價(jià)格便宜，且在布線轉(zhuǎn)角處易轉(zhuǎn)彎。

\

細(xì)以太網(wǎng)的缺點(diǎn)是適用范圍小。

?10BASE-T

?使用星形網(wǎng)拓?fù)?，在星形網(wǎng)的中心使用

集線器。每個(gè)站用一根專用的雙絞線連

接到集線器。

?這種結(jié)構(gòu)使增添或移去站點(diǎn)非常3■便,

且很容易檢測到電纜故障，易于維護(hù)。

?10BROAD36:可以支持寬帶局域網(wǎng).

?10:數(shù)據(jù)率為10Mb/S。

?36:網(wǎng)絡(luò)的最大跨度為3600m。

?傳輸媒體為標(biāo)準(zhǔn)的75。的CATV電纜.

?10BASE-F:使用光纖作為傳輸媒體.、

?這種方式具有極好的抗干擾性。

48

49

Caption:10Base-Thub,with10Base-T

cablesconnectingcomputerstothehub.

50

AB

BCD

Backbone-

(a)期(c)(d)

Cabletopologies.

(a)Linear,(b)Sninec)Tree,(d)Segmented!1

?中繼器(repeater)------擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)范圍

是一個(gè)物理層設(shè)備,雙向接收、放大并重

發(fā)信號(hào)；\

曼徹斯特編碼

?在沒有外部參考時(shí)鐘的情況下，接收方能夠明確地定位

比特的開始和結(jié)束.

?曼徹斯特編碼

在每一比特周期的中部總有跳變，便于發(fā)送方和接收

方同步。

?差分曼徹斯特編碼

在區(qū)間的開始處電壓沒有跳變表示I,有跳變表示0,

能提供更好的噪聲抑制性能。

?所有的802.3系統(tǒng)采用曼徹斯特進(jìn)行編碼

?高信號(hào)電平為+0.85V,低信號(hào)電平為-0.85V,直流電平

為0V。53

曼徹斯特編碼

54

802.3MAC子層協(xié)議

Bytes86620-15000-46

））

DestinationSourceCheck-

PreambleDataPad

(a)addressaddress￥sum

（（

(））

)DestinationSourceCheck-

Preamble()LengthDataPad

：adld(ressaddresssum

（（

Frameformats,(a)DIXEthernet,(b)IEEE802.3.

先導(dǎo)字段：8個(gè)字節(jié)，每字節(jié)的內(nèi)容為0101010。

?該字段的曼徹斯特編碼會(huì)產(chǎn)生10MHZ,

持續(xù)6.4JLLS的方波，從而使接收方與發(fā)

送方的時(shí)鐘同步。

?幀開始標(biāo)志：標(biāo)志著幀本身的開始.

?內(nèi)容為10101011。

56

目的地址和源地址：允許2/6字節(jié)地址。

?目標(biāo)地址

A最高位為0:普通地址；

A最高位為1：組地址一允許多個(gè)站點(diǎn)使用同一

地址。向一組站點(diǎn)發(fā)送稱為去點(diǎn)播送。

全局地址:由IEEE指定(次高位決^

局部地址：由網(wǎng)絡(luò)管理員指定(次高位決定);

多點(diǎn)播送(multicast):向一組站點(diǎn)發(fā)送;

廣播發(fā)送(broadcast):地址為全“1”;

57

?數(shù)據(jù)字段長度：2個(gè)字節(jié).\

?指出后面的數(shù)據(jù)字段的字節(jié)長度。

?數(shù)據(jù)：0-1500字節(jié)。實(shí)際最小值是46字

節(jié)，如果小于此值時(shí)，則使用填充字段

（幀填充字段中填“0”）達(dá)到要求的最短、

長度。

數(shù)據(jù)

所發(fā)送的幀的最短長度應(yīng)要保證在發(fā)送完畢之

前，必須能夠驗(yàn)測到可能最晚到的沖突信號(hào)。

在接收端，凡長度（從目的地址工校驗(yàn)和）、

不夠64字節(jié)的幀就次高是可丟棄的無放幀。

?幀長度最少為64字節(jié)；

A便于區(qū)分有效幀和殘余幀

?避免有沖突發(fā)生而檢測不到的現(xiàn)象

59

校驗(yàn)和：采用的算法是32位的循環(huán)冗余

校驗(yàn)。

校驗(yàn)內(nèi)容包括除PA,SFD和FCS以外的其它

字段。

60

數(shù)據(jù)傳輸使用曼徹斯特編碼。

61

二元指數(shù)后退算法

62

二元指數(shù)后退算法

63

?交換式以太網(wǎng)

隨著負(fù)載的增力口,局域網(wǎng)沖突的概率增加,達(dá)到

飽和。采用的方法：第一是提高速度，第二是

采用交換式以太網(wǎng)。目的減少?zèng)_突域。

?包含一塊高速底板，若干個(gè)插線卡，每個(gè)插線

卡上包含1-8個(gè)連接器，可以連接到一臺(tái)計(jì)算

機(jī)上。

一個(gè)插板內(nèi)是一個(gè)802.3LAN,構(gòu)成自己的沖突

域，插板間并行；即使網(wǎng)絡(luò)微化，減少?zèng)_突域

?使用端口緩存，每個(gè)端口是一個(gè)獨(dú)立的沖突域

無沖突發(fā)生。\

交換式集線器的主要交換方式：■

-存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式交換1

-直通式交換

使用交換機(jī)后，可建立多個(gè)并

超通信。例如：

8個(gè)端口可建立4個(gè)并發(fā)通信，

總帶寬=(8/2)*10Mbps

=40Mbps

在訪問服務(wù)器的流量非常大的

網(wǎng)絡(luò)中，可在交換機(jī)上設(shè)置

1-2個(gè)高速端口

(lOOMbps/IGbps),把服務(wù)

器與該高速端口相連，便可

大大提高服務(wù)器訪問的速度

O這種連接服務(wù)器的方法又

稱為Big-Pipe。67

交換機(jī)的兩種用法(以10Mbps網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為例)：

(1)端口下接站點(diǎn)：站點(diǎn)獨(dú)占10Mbps帶寬

(2)端口下接網(wǎng)段：網(wǎng)段中所有站點(diǎn)共享10Mbps帶寬

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)Switch

68

快速以太網(wǎng)(FastEthernet)

?標(biāo)準(zhǔn)

-1995年，IEEE通過802.3u標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上是

802.3的一個(gè)補(bǔ)充。原有的幀加式、接口、

規(guī)程不變，只是將比特時(shí)間從100ns縮短為

10nSo

?對10Mbps802.3LAN的改進(jìn)

--種方法是改進(jìn)1OBase-5或1OBase-2,采

用CSMA/CD,最大電纜長度減為1/10,未被

采納；1

-另一種方法是改進(jìn)10Base-T,使用HUB和交］

換機(jī)，被采納。’

TheoriginalfastEthernetcabling.

NameCableMax.segment

IOOBase-14Twistedpair伽

1(ft的Xwraoair100m

lOOBase-FXFiberooticsFul雌xallQ唧飄哪

71

?100Base-T4

-3類非屏蔽雙絞線（UTP入、使用25MHz的信號(hào)

（802.3使用20MHz的信號(hào)，由于使用曼徹斯特

編碼，波特率=2*比特率）；

-要求4對雙絞線，1對總是給集線器發(fā)送信號(hào)，

1對總是接收集線器信號(hào)，另外2對根據(jù)數(shù)據(jù)傳

輸方向變換；

-使用8B/6T（8個(gè)二進(jìn)制數(shù)映射到6位三進(jìn)制數(shù)

上）編碼，即使用三進(jìn)制信號(hào)（ternary

signals）,三對線路,有27種可能的符號(hào)，

每個(gè)周期可以傳送4位（還有冗余）二進(jìn)制數(shù),

25MHz的信號(hào),三對雙絞線的比特率100Mbps：

反向一對雙絞線33.3bps;7?

?lOOBase-TX

-使用2對5類平衡雙絞線或150Q屏蔽平衡電

纜，1對用于發(fā)送信號(hào)到集線器，另1對用

于從集線器接收信號(hào)，全雙工、

-5類雙絞線使用125MHz的信號(hào)；

-4B/5B編碼，5個(gè)時(shí)鐘周期分為一組，有32種

組合，其中16種組合被用來傳輸，4個(gè)比特,

比特率為125*4/5=100Mbps;

?100Base-FX

-使用2根多模光纖，全雙工1

?100Base-T4和100Base-TX統(tǒng)稱100Base-T

兩種類型的互連設(shè)備HUB和交換機(jī)

-共享式HUB,一個(gè)沖突域，工作方式與

802.3相同,CSMA/CD,二進(jìn)制指數(shù)后退算法

半雙工\

-交換式HUB,輸入幀被緩存，一個(gè)端口構(gòu)成

一個(gè)沖突域。

?千兆以太網(wǎng)

?(GigabitEtherne

75

千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)

?標(biāo)準(zhǔn)：802.3z

使快速以太網(wǎng)快上10倍，保持向后兼容。

\

?千兆以太網(wǎng)支持兩四不同的操作模式：

?全雙工模式，正常的模式，允許兩個(gè)方向上

的流量同時(shí)進(jìn)行。一臺(tái)交換機(jī)將周圍的計(jì)算

機(jī)連接起來，由于所有的線路都具有緩沖能

力,所以不會(huì)發(fā)生沖突,不用CSMA/CD協(xié)議。

?半雙工模式，計(jì)算機(jī)連接的是集線器而不是

交換機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CD協(xié)議。為擴(kuò)大網(wǎng)

絡(luò)范圍加入兩個(gè)特性。

-載荷擴(kuò)充：在普通幀后面怎增加一些填充數(shù)據(jù)，

以便使幀長擴(kuò)充到512字節(jié)?

-幀串：它允許發(fā)送方將多個(gè)幀連接在一起，把它

們串起來一起傳輸出去■

77

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千兆以太網(wǎng)對于光纖采用8B/10B編碼；每個(gè)8

位字節(jié)在光纖上編碼為10位,、洪有1024種可能

的輸出碼字，選取可用碼字的時(shí)候，采用兩條

規(guī)則：不允許一個(gè)碼字中有超過4個(gè)連續(xù)相等

的位；不允許一個(gè)碼字中。的個(gè)數(shù)或者1的個(gè)數(shù)

超過6個(gè)。\

1000BASE-T采用4B/5B編碼;采用4對5類雙絞

線，用到5級(jí)電壓值，因此每對雙絞線有2個(gè)數(shù)

據(jù)位，時(shí)鐘運(yùn)行125MHz,IGbps速率。

79

IEEE802.2邏輯鏈路控制

在有些系統(tǒng)中，要求使用具有錯(cuò)誤控制和流

量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，IEEE委員會(huì)定義

802.2邏輯鏈路控制協(xié)議仄口可S運(yùn)行在以

太網(wǎng)和其他802協(xié)議之上，提供一種統(tǒng)一的格

式，以及向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)接口，從而隱藏

各種802網(wǎng)絡(luò)的差異。

80

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LLC提供的服務(wù)類型

-LLC1不確認(rèn)無連接的服攵

-LLC2面向連接的服務(wù)

-LLC3帶確認(rèn)無連接的服務(wù)

服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）'

-LLCSAP：指明該幀的上層進(jìn)程標(biāo)識(shí)。

-MACSAP：MAC地址（即：網(wǎng)卡地址、物理地

址）

82

4.4數(shù)據(jù)鏈路層交換

多個(gè)局域網(wǎng)可以通過一種工作在

數(shù)據(jù)鏈谿層的設(shè)備連接起來,這

種設(shè)備叫做網(wǎng)橋(bridge)

83

使用網(wǎng)橋的原因

?各個(gè)部門的自主管理導(dǎo)》存在多個(gè)

局域網(wǎng)；

?地理位置的分散性，需要多個(gè)局域網(wǎng)；、、

?邏輯上單一的局域網(wǎng)分散成多個(gè)局1

域網(wǎng)，以調(diào)節(jié)載荷；

84

將一個(gè)負(fù)載很重的大LAN分隔成使用網(wǎng)橋互

連的幾個(gè)LAN以減輕負(fù)擔(dān)；

Bridge

BackboneLAN

B------------------------BBB

PFile

server

Clusterona

*singleLAN

Work-

station

LAN

85

?物理距離的限制

LAN上的兩臺(tái)機(jī)器其距離超過2500米，必須使用

網(wǎng)橋?qū)⑦@個(gè)LAN分隔以保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作；

提高可靠性

網(wǎng)橋可以隔離負(fù)載，防止出故障的站點(diǎn)損害全網(wǎng);

網(wǎng)橋可以有助于安全保密。

86

網(wǎng)橋

定義：網(wǎng)橋（bridge）是工作在數(shù)據(jù)鏈

路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的

LAN之間實(shí)現(xiàn)幀的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。

87

網(wǎng)橋的基本特征

1.網(wǎng)橋能夠互聯(lián)兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)

議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò);

2.網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方

式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)之間的通信;

3.用網(wǎng)橋互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)要求在數(shù)據(jù)鏈1層以上

采用相同的協(xié)議；

4.網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的廣播通信量,有

前手改善同給的性能和安全性。

88

從802.x到802.y的網(wǎng)橋

OperationofaLANbridgefrom802.11to802.3.

89

網(wǎng)橋的基本工作原理

網(wǎng)橋?qū)λB的局域網(wǎng)發(fā)來的每一幀，檢查

源地址和目的地址。如果目的地址和源

地址不屬于同一網(wǎng)絡(luò)，就留下該幀，然

后使用另一網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議，把這個(gè)幀發(fā)

給另一網(wǎng)絡(luò)；若兩個(gè)地址在同一網(wǎng)絡(luò)，

則不轉(zhuǎn)發(fā)。所以網(wǎng)橋能起過濾幀的作用。

90

透明網(wǎng)橋

LAN1LAN2LAN3

透明網(wǎng)橋

?當(dāng)某個(gè)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀*有兩種可

能：

?轉(zhuǎn)發(fā)：到達(dá)別的LAN

A丟棄：目的地址在本LAN中

?為了完成轉(zhuǎn)發(fā)，則要知道往哪個(gè)LAN

爰,在網(wǎng)林中存在一個(gè)表,曲表中

保存這個(gè)網(wǎng)橋所有可能的目的地址。

透明網(wǎng)橋

?擴(kuò)散算法

在插入網(wǎng)橋（初始化）時(shí),把每個(gè)到來

的、目的如不明的便輸由到連江此肉秫的

所有LAN中（除發(fā)送該幀的LAN）。如果此

幀又到了另一網(wǎng)橋，加該網(wǎng)橋也按同樣方

法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，直至到目的站。

隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€(gè)目的地

的位置；

94

透明網(wǎng)橋

?逆向?qū)W習(xí)算法、\

網(wǎng)橋按照混雜的方式工作。它能看見所連

接的任一LAN上傳送的幀，查看源地址&

即可知道在哪個(gè)LAN上可訪問哪臺(tái)機(jī)器；

如：網(wǎng)橋B1收到來自在LAN2中C的幀,網(wǎng)

橋B1就會(huì)知道，經(jīng)過LAN2肯定能到達(dá)C,

于是，在列表中可以添上一項(xiàng)，目的地

址為C的幀應(yīng)該選用LAN2

95

透明網(wǎng)橋

?散列表維護(hù)

A每-項(xiàng)有時(shí)間標(biāo)記；

A網(wǎng)橋中一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行定期掃描,刪

除過時(shí)的表項(xiàng)；

透明網(wǎng)橋

?到達(dá)幀的路由選擇、\^

A如源LAN和目的LAN相同，則丟棄

該幀；'

A如果源LAN和目的LAN不同，則轉(zhuǎn)

發(fā)該幀；

A如果目的LAN未知，則進(jìn)行擴(kuò)散;

97

?并行透明網(wǎng)橋的問題

在兩個(gè)局域網(wǎng)之間有2個(gè)網(wǎng)橋，而造成一個(gè)幀在網(wǎng)絡(luò)中

不停地兜圈子，使網(wǎng)絡(luò)無法工作。

98

生成樹網(wǎng)橋

為了克服網(wǎng)橋中的回路，用一棵到達(dá)每個(gè)LAN

的生成樹覆蓋更際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

使用生成樹，可以確保任兩個(gè)LAN之間只有唯

一一條路徑;

?LAN看成節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)橋用連線來表示,形成一張圖;

?對圖構(gòu)造生成樹；

實(shí)現(xiàn)的方法：每個(gè)網(wǎng)橋廣播其序列號(hào)，選

序列號(hào)最小的網(wǎng)橋作為根，然后按根到每個(gè)網(wǎng)

標(biāo)的最短南徑來構(gòu)造生這可。

99

?該方法的結(jié)果是建立起從每一個(gè)LAN到根

的唯一路徑，從而它也是到每個(gè)其它LAN

而唯一胳徑。

?此樹橫跨全部的LAN,但不是所

有的網(wǎng)橋都必須出現(xiàn)在此樹中，同時(shí)