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第4章局域網(wǎng)和城域網(wǎng)24.1局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)特點：P67私有服務、網(wǎng)絡所覆蓋的地理范圍較小、結(jié)構簡單數(shù)據(jù)的傳輸速率比較高布線容易、成本低局域網(wǎng)有較低的時延和較低的誤碼率媒體適應性強局域網(wǎng)絡的經(jīng)營權和管理權屬于某個單位所有結(jié)構簡單，易于實現(xiàn)，便于安裝、維護和擴充，局域網(wǎng)一般采用廣播技術而非交換技術。3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)。局域網(wǎng)上的主機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)的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。4.2局域網(wǎng)局域網(wǎng)的共享媒體技術局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)的分類局域網(wǎng)的關鍵技術以太網(wǎng)的標準局域網(wǎng)拓撲結(jié)構傳輸介質(zhì)通信協(xié)議局域網(wǎng)的組成4.2局域網(wǎng)1、

局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)組成也包括硬件和軟件。

資源硬件主要是指服務器、工作站及各種共享的外圍設備如打印機、傳真機等，通信硬件主要是指通信線路和網(wǎng)卡、集線器、交換機、路由器、無線AP等通信設備。局域網(wǎng)的軟件主要包括網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和通信協(xié)議，較常使用的協(xié)議有TCP/IP、NetBEUI和IPX/SPX三種。局域網(wǎng)的典型組成雙絞線、同軸電纜、光纖或者無線電波

網(wǎng)絡服務器計算機網(wǎng)絡接口卡傳輸介質(zhì)計算機計算機網(wǎng)絡打印機計算機、服務器、打印機等設備都可以通過局域網(wǎng)互相連接起來網(wǎng)絡上的每臺計算機都裝有網(wǎng)絡接口卡(NIC,簡稱網(wǎng)卡)，網(wǎng)卡通過傳輸介質(zhì)把節(jié)點相互連接起來組成LAN的5種基本結(jié)構：計算機（特別是PC機）傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡適配器網(wǎng)絡連接設備網(wǎng)絡操作系統(tǒng)2、局域網(wǎng)的分類

按照網(wǎng)絡的管理模式，局域網(wǎng)可以劃分為對等網(wǎng)和客戶-服務器（C/S）網(wǎng)絡。

對等網(wǎng)配置簡單，但配置與管理困難、安全性差、成本高、性能差。C/S模式網(wǎng)絡的主要優(yōu)點是：管理和配置容易、安全性高和性能好。但對于小型企業(yè)網(wǎng)絡來說，成本有些高。2、局域網(wǎng)的分類從應用角度劃分，局域網(wǎng)可以劃分為家庭網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)。從介質(zhì)訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為共享式局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)。按照技術規(guī)范劃分，局域網(wǎng)可劃分的種類較多，其中占主導地位的有4種類型，分別是以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）、令牌總線（TokenBus）和光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）。其中，以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和令牌總線是IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的標準，F(xiàn)DDI是ANSI（美國國家標準協(xié)會）的標準。10協(xié)議名稱內(nèi)容描述IEEE802.1局域網(wǎng)概述，體系結(jié)構、網(wǎng)絡管理和性能測量等。IEEE802.2邏輯鏈路控制協(xié)議LLC。IEEE802.3總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議CSMA/CD及物理層技術規(guī)范。IEEE802.4令牌總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。IEEE802.7寬帶技術咨詢組，為其他分委員會提供寬帶網(wǎng)絡技術的建議。IEEE802.8光纖技術咨詢組，為其他分委員會提供光纖網(wǎng)絡技術的建議。IEEE802.9綜合話音/數(shù)據(jù)局域網(wǎng)（IVD）的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范；IEEE802.10局域網(wǎng)安全技術標準。IEEE802.11無線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。IEEE802.12100Mb/s高速以太網(wǎng)按需優(yōu)先的介質(zhì)訪問控制協(xié)議100VG-ANY。LANIEEE802.14電纜電視（cable-TV）訪問方法和物理層技術規(guī)范IEEE802.15無線個人網(wǎng)（WPAN）介質(zhì)訪問控制方法和物理層技術規(guī)范IEEE802.16固定帶寬無線接入系統(tǒng)的空中接口規(guī)范有關IEEE的802標準P693、局域網(wǎng)的關鍵技術

決定局域網(wǎng)特性的主要技術要素：網(wǎng)絡拓撲結(jié)構傳輸介質(zhì)通信協(xié)議（1）網(wǎng)絡拓撲結(jié)構局域網(wǎng)在網(wǎng)絡拓撲結(jié)構上主要采用總線型、星型、環(huán)型和樹型等結(jié)構?？偩€型ABCC星型ABCA環(huán)型ADCBT樹形局域網(wǎng)星型拓撲結(jié)構多級星型拓撲結(jié)構

星型拓撲結(jié)構的主要優(yōu)點：節(jié)點擴展、移動方便；網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)快；維護容易

星型拓撲結(jié)構的主要缺點：核心交換機工作負荷重；網(wǎng)絡布線較復雜；廣播傳輸影響網(wǎng)絡性能。環(huán)形拓撲結(jié)構環(huán)形網(wǎng)絡中的每一站點是通過環(huán)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器與它左右相鄰的站點串行連接，在傳輸介質(zhì)環(huán)的兩端各加上一個阻抗匹配器（也稱“終端匹配器”）就形成了一個封閉的環(huán)路。多個結(jié)點共享一條環(huán)通路。環(huán)中數(shù)據(jù)沿著一個方向繞環(huán)逐站傳輸；采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)。

環(huán)形拓撲結(jié)構網(wǎng)絡的主要優(yōu)點：網(wǎng)絡路徑選擇和網(wǎng)絡組建簡單投資成本低傳輸速度慢連接用戶數(shù)非常少傳輸效率低擴展性能差維護困難?？偩€型拓撲結(jié)構

總線型拓撲結(jié)構（Bus

Topology）與環(huán)形拓撲結(jié)構從外形上看有些類似，都是共享一條同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，通過RPU（中繼轉(zhuǎn)發(fā)器，或稱“連接器”）連接多臺計算機。17總線型拓撲結(jié)構總線型局域網(wǎng)采用的是“共享介質(zhì)”方式；所有結(jié)點都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上；總線傳輸介質(zhì)通常采用同軸電纜或雙絞線；所有結(jié)點都可以通過總線傳輸介質(zhì)以“廣播”方式發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此出現(xiàn)“沖突collision）”是不可避免的；“沖突”會造成傳輸失敗；總線兩端的匹配電阻吸收電磁波信號的能量，避免在總線上產(chǎn)生有害的電磁波反射?？偩€網(wǎng)可使用兩種協(xié)議：傳統(tǒng)以太網(wǎng)的CSMA/CD—-演進為星形令牌傳遞總線網(wǎng)，物理上總線而邏輯上令牌環(huán)--早已退出市場。總線拓撲的主要優(yōu)點：網(wǎng)絡結(jié)構簡單，易于布線擴展較容易維護容易?？偩€型結(jié)構的主要缺點：傳輸速率低故障診斷困難難以實現(xiàn)大規(guī)模擴展。樹形拓撲結(jié)構

樹形拓撲結(jié)構自上而下（從核心交換機（或骨干層）到匯聚層，再到邊緣層）是自上而下是依次分層擴展的，就像一顆倒放的“樹”。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構

網(wǎng)狀拓撲結(jié)構又有“全網(wǎng)狀結(jié)構”和“半網(wǎng)狀結(jié)構”兩種。所謂“全網(wǎng)狀結(jié)構”就是指網(wǎng)絡中任何兩個節(jié)點間都是相互連接的。而所謂的“半網(wǎng)狀結(jié)構”是指網(wǎng)絡中并不是每個節(jié)點都與網(wǎng)絡的其他所有節(jié)點有連接，可能只是一部分節(jié)點間有互連。混合型拓撲結(jié)構

網(wǎng)絡合型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構是指多種結(jié)構（如星型拓撲結(jié)構、環(huán)形拓撲結(jié)構、總線型結(jié)構、網(wǎng)狀結(jié)構）單元組成的結(jié)構，但常見的是由星型拓撲結(jié)構和總線型結(jié)構絡結(jié)合在一起組成的。21

混合型拓撲結(jié)構更能滿足較大網(wǎng)絡的靈活拓展，解決星型網(wǎng)絡在傳輸距離上的局限（因為雙絞線的單段最大長度要遠小于同軸電纜和光纖），同時又解決了總線型網(wǎng)絡在連接用戶數(shù)量的限制。22

混合型拓撲結(jié)構主要特點：

應用廣泛、擴展靈活、維護較為困難。（2）傳輸介質(zhì)在網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)上主要采用雙絞線與光纜。（3）介質(zhì)訪問控制方法傳統(tǒng)的局域網(wǎng)采用“共享介質(zhì)”的工作方式，其傳輸介質(zhì)是共享的，各結(jié)點都可以利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且網(wǎng)中沒有控制中心，若兩個或多個結(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，將不可避免地產(chǎn)生“沖突”。--總線型拓撲常用的介質(zhì)訪問控制方法為了盡量避免“沖突”的發(fā)生，解決“沖突”發(fā)生時產(chǎn)生的問題，實現(xiàn)對多結(jié)點使用共享介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的控制，人們提出了多種介質(zhì)訪問控制方法。目前被普遍采用并形成國際標準的介質(zhì)訪問控制方法主要有三種：以太網(wǎng)技術中帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）方法、令牌總線（TokenBus

）方法和令牌環(huán)（TokenRing

）方法。264、媒體共享技術靜態(tài)劃分信道頻分復用時分復用波分復用碼分復用

動態(tài)媒體接入控制（多點接入）隨機接入：特點是所有的用戶可隨機地發(fā)送信息，容易發(fā)生沖突，必須有解決沖突的網(wǎng)絡協(xié)議。如：以太網(wǎng)中的CSMA/CD協(xié)議受控接入：特點是用戶不能隨機地發(fā)送信息而必須服從一定的控制。如多點線路探詢(polling)，或輪詢，令牌環(huán)LAN。不討論。

27以太網(wǎng)介紹（補充）以太網(wǎng)是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準，組建于七十年代早期。Ethernet(以太網(wǎng)）是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網(wǎng)（LAN）標準。在以太網(wǎng)中，所有計算機被連接一條同軸電纜上，采用具有沖突檢測的載波感應多處訪問（CSMA/CD）方法，采用競爭機制和總線拓樸結(jié)構?；旧希蕴W(wǎng)由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多端口集線器、網(wǎng)橋或交換機構成。采用星型或總線型結(jié)構。28以太網(wǎng)具有的一般特征共享媒體：所有網(wǎng)絡設備依次使用同一通信媒體。廣播域：需要傳輸?shù)膸话l(fā)送到所有節(jié)點，但只有尋址到的節(jié)點才會接收到幀。以太網(wǎng)使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方式，符合IEEE802.3標準，在數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)氖菐?，拓撲結(jié)構可以為總線型、星型和樹型結(jié)構，但在邏輯上都是總線型結(jié)構。MAC地址：媒體訪問控制層的所有Ethernet網(wǎng)絡接口卡（NIC）都采用48位網(wǎng)絡地址。這種地址全球唯一。以太網(wǎng)結(jié)構簡單，易于實現(xiàn)，技術相對成熟，網(wǎng)絡連接設備成本低，不同類型的以太網(wǎng)可以相互兼容，很容易集成在一個局域網(wǎng)中，所以，組建局域網(wǎng)、校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)的單位都將以太網(wǎng)作為首選。29以太網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3標準中提供了以太網(wǎng)幀的結(jié)構。當前以太網(wǎng)支持光纖和雙絞線媒體支持下的四種傳輸速率：

10Mbps–10Base-TEthernet（802.3）100Mbps–FastEthernet（802.3u）1000Mbps–GigabitEthernet（802.3z)）10GigabitEthernet–IEEE802.3ae典型以太網(wǎng)按照傳輸速率將以太網(wǎng)分為10Mbps以太網(wǎng)、100Mbps以太網(wǎng)、千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)。10Mbps以太網(wǎng)P77類型10BASE-210BASE-510BASE-T10BASE-F數(shù)據(jù)傳輸速率10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps傳輸介質(zhì)基帶細同軸電纜基帶粗同軸電纜非屏蔽雙絞線光纖拓撲結(jié)構總線型總線型星型星型網(wǎng)絡接口BNCAUIRJ-45F/O最大段長185m500m100m1000m以上其中第一個數(shù)字表示數(shù)據(jù)傳輸速率（Mbps），Base表示基帶傳輸，Borde表示寬帶傳輸，最后一個數(shù)字表示傳輸介質(zhì)和最大傳輸距離（100M）31Ethernet的核心技術是CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法；1972年，美國施樂Xerox公司開始Ethernet實驗網(wǎng)的研究；1979年，Xerox公司宣布了Ethernet產(chǎn)品；1980年，美國施樂公司Xerox、DEC公司與Intel公司聯(lián)合提出了10Mb/sEthernet規(guī)約的第一版本DIXV1,1982年又修改為第二版規(guī)約，即DIXEthernetV2.0，是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約；

90年代，10Base-T標準使得Ethernet性能價格比大大提高；目前，交換式Ethernet與最高速率為10Gb/s的高速Ethernet的出現(xiàn)，更確立了它在局域網(wǎng)中的主流地位。Ethernet標準的發(fā)展P735、以太網(wǎng)的兩個標準32以太網(wǎng)的兩個標準DIXEthernetV2是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE的802.3標準。DIXEthernetV2標準與IEEE的802.3標準只有很小的差別，因此可以將802.3局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。嚴格說來，“以太網(wǎng)”應當是指符合DIXEthernetV2標準的局域網(wǎng)。33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多種局域網(wǎng)標準，802委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：P71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的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關，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。34局域網(wǎng)對LLC子層是透明的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)網(wǎng)絡層物理層站點1網(wǎng)絡層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC站點2LLC子層看不見下面的局域網(wǎng)35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標準中的幾種局域網(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標準）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。

MAC子層擔負了兩方面的主要職責：一是：如何在局域網(wǎng)內(nèi)尋址（也就是找到目的節(jié)點）;二是：如何解決多路通信中信道爭用的現(xiàn)象。1、MAC子層主要功能

包括：MAC幀的封裝與拆卸，實現(xiàn)和維護各種MAC子層協(xié)議，比特流差錯檢測，MAC尋址等。數(shù)據(jù)鏈路層有兩種不同的數(shù)據(jù)幀—LLC幀和MAC幀。不過，我們通常所說的“幀”是一般是指MAC幀，而不是LLC幀。MAC幀有以下三種：單播幀——目的MAC地址是一個單播MAC地址的幀；廣播幀——目的MAC地址是一個廣播MAC地址（全“1”地址）的幀；多播幀——目的MAC地址是一個多播MAC地址。補充：以太網(wǎng)的

MAC

層372、MAC層的硬件地址介質(zhì)訪問地址(MAC地址)：為了相互區(qū)別，局域網(wǎng)中的每臺計算機都有一個惟一的地址，稱為MAC地址。在局域網(wǎng)中，MAC地址又稱為物理地址，或硬件地址。IEEE802

標準為LAN規(guī)定了一種48位的全球地址，是固化在適配器的ROM中的地址。所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符。3848位的MAC地址IEEE的注冊管理機構

RA負責向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)(即高位24位)--OUI。地址字段中的后三個字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱為擴展標識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復地址。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?！癕AC地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符EUI-48。39Ethernet地址→網(wǎng)絡物理地址;Ethernet地址=ManufactureID+NICID24bit+24bit

公司：Cisco00-00-0CNovell00-00-1B或00-00-D83Com00-20-AF或00-60-8C或00-60-08IBM08-00-5A如何獲得Ethernet地址？Ipconfig/all、Nbtstat–aIP地址40適配器檢查MAC地址適配器從網(wǎng)絡上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址。--過濾功能如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理?！鞍l(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：單播(unicast)幀（一對一）廣播(broadcast)幀（一對全體）多播(multicast)幀（一對多）413、MAC

幀的格式常用的以太網(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。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法：必須把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分成小塊（稱為“幀”，frame），以幀位單位傳送，每臺計算機每次只傳輸一個幀，確保任何計算機都有傳輸數(shù)據(jù)的機會。有效載荷(傳輸?shù)臄?shù)據(jù))校驗信息目的計算機MAC地址發(fā)送計算機MAC地址類型發(fā)給哪一臺計算機？校驗信息隨同數(shù)據(jù)一起進行傳輸，供接收節(jié)點在收到數(shù)據(jù)之后驗證數(shù)據(jù)傳輸是否正確哪一臺計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，如程序、郵件、MP3音樂等注意：不同類型的局域網(wǎng)，MAC地址規(guī)定不同，數(shù)據(jù)幀的格式不同，有效載荷最大長度不同，校驗方法不同以太網(wǎng)V2的MAC

幀格式431010101010101010101010101010101011以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層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MAC幀以太網(wǎng)V2的MAC

幀格式44以太網(wǎng)V2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)報目的地址字段6字節(jié)源地址字段6字節(jié)45MAC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。46MAC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

當數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，應在數(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)。Why?47MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式FCS字段4

字節(jié)當傳輸媒體的誤碼率為1108

時，MAC子層可使未檢測到的差錯小于11014。48MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個字段共7個字節(jié)，是前同步碼，1和0交替出現(xiàn)，用來迅速實現(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。為了達到比特同步，在傳輸媒體上實際傳送的要比MAC幀還多8個字節(jié)49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。無效的MAC幀介質(zhì)爭用的問題1.理解“沖突域”

“沖突域”就是可能發(fā)生介質(zhì)訪問沖突的節(jié)點范圍。在Hub中連接的所有用戶都是共享一個信道進行訪問的，多個用戶同時訪問時就可能發(fā)生沖突，所以我們說一個集線器就是一個沖突域。

交換機（Switch）端口的連接方式與Hub的不一樣，在背板中有一個交換矩陣，通過這個交換矩陣就可實現(xiàn)任何兩個端口間的通信都有一條專用的通道，不同節(jié)點間的通信不存在介質(zhì)爭用現(xiàn)象。2.介質(zhì)爭用解決方法

不同網(wǎng)絡，所采用的共享介質(zhì)爭用解決方法也不一樣。在令牌環(huán)網(wǎng)絡和令牌總線網(wǎng)絡中采用了“令牌”控制原理來解決介質(zhì)爭用問題。還可通過信道復用方式來介質(zhì)爭用問題。

在我們常用的以太局域網(wǎng)和WLAN無線局域網(wǎng)的介質(zhì)爭用解決方案主要有：CSMA、CSMA/CD和CSMA/CA協(xié)議。其中，CSMA/CD是標準以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)中統(tǒng)一采用的介質(zhì)爭用處理協(xié)議。52如何在總線LAN上實現(xiàn)一對一的通信？判斷數(shù)據(jù)幀中的目的地址與硬件地址（MAC地址）是否一致？例如：下圖如何協(xié)調(diào)總線型LAN上各計算機的介質(zhì)爭用？在總線網(wǎng)絡中，每個站點都能獨立地發(fā)送幀，若兩個或多個站同時發(fā)送幀，就會產(chǎn)生沖突，導致所發(fā)送的幀都出錯。4.3CSMA/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)CSMA介質(zhì)訪問控制原理CSMA技術也稱為LBT（ListenBeforeTalk，先聽后說），也就是先偵聽要訪問的介質(zhì)，當發(fā)現(xiàn)介質(zhì)忙時先避讓一段時間，不發(fā)送數(shù)據(jù)，僅當偵聽到介質(zhì)空閑時才進行數(shù)據(jù)發(fā)送。

這里就涉及到一個問題，就是在站點偵聽到當前信道中有數(shù)據(jù)在傳輸時，要避讓多長時間才再次偵聽，這就是CSMA技術的退避算法。CSMA可以采用的退避算法有幾種：非-堅持CSMA（nopersistentCSMA）、1-堅持CSMA（1-persistentesCSMA）、P-堅持CSMA（

P-persistantCSMA）。CSMA/CD介質(zhì)訪問控制原理

載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測--CSMA/CD是標準以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)中統(tǒng)一采用的介質(zhì)爭用處理協(xié)議。CSMA/CD是一種分布式介質(zhì)訪問控制協(xié)議，只適用于邏輯上屬于總線拓撲結(jié)構的網(wǎng)絡。使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)，一個站不可能同時進行發(fā)送和接收，因此，只能進行半雙工通信。CSMA/CD的作用：是為防止連接在總線上的各站點之間發(fā)生碰撞，協(xié)調(diào)總線上各計算機工作而設計的協(xié)議。

CSMA/CD介質(zhì)訪問控制原理CSMA/CD的最大亮點就是它在偵聽到有沖突發(fā)生時（同時有多路數(shù)據(jù)發(fā)送時，信號強度肯定不一樣），可以立即中止數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，快速地終止被破壞的幀可以節(jié)省時間和帶寬；并且發(fā)送一個阻塞信號，以強化沖突，使其它站點更容易檢測到有沖突的發(fā)生，不再同時發(fā)送數(shù)據(jù)了，可避免更多的幀發(fā)生沖突。CSMA/CD原理綜述CSMA/CD的介質(zhì)訪問控制原理包含四個方面：偵聽、發(fā)送、檢測、沖突處理。

概括為：先聽后發(fā)邊聽邊發(fā)；一旦沖突，立即停止發(fā)送；隨機延遲后重發(fā)。沖突檢測原理

為了確保所有站點在發(fā)送數(shù)據(jù)的站點發(fā)送完數(shù)據(jù)前開始接收數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)定了一個最小幀（這個最小幀的有效載荷不能少于46個字節(jié)），最小幀的大小與網(wǎng)絡分布的距離、傳輸介質(zhì)類型和到達目的節(jié)點前所使用的中繼器數(shù)量等有關。綜合這些因素專家們定義了一個公認值—爭用期，為10Mbps速率下傳輸512比特（64字節(jié)）所用的時間，即51.2μs。

當有兩個或多個正在傳輸數(shù)據(jù)的站點檢測到它們發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生了沖突時，它們都會通過發(fā)送一個阻塞幀（它是一個32位全為1的幀）來進行響應。

58爭用期Question:

發(fā)送數(shù)據(jù)幀后經(jīng)過多長時間才能知道所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了沖突？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)過時間2（兩倍的端到端往返傳播時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。把以太網(wǎng)的端到端往返時延2稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時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。59爭用期的長度10Mb/s以太網(wǎng)取51.2s

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)，也可以說是512比特時間。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，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。60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，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。因此，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。61幀間最小間隔為9.6s，相當于96bit的發(fā)送時間。一個站在檢測到總線開始空閑后，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得及清理，做好接收下一幀的準備。幀間最小間隔62二進制指數(shù)退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)了解解決碰撞問題。發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)，減小發(fā)生沖突的概率。確定基本退避時間，一般是取為爭用期2。以太網(wǎng)定義爭用期為51.2us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)]中隨機地取出一個數(shù)，記為r。重傳所需的時延就是r倍的爭用期，即2

r

。當重傳達16次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。

634.6高速以太網(wǎng)速率達到或超過100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。100BASE-T在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓撲以太網(wǎng)，又稱為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)。1995年9月，IEEE802委員會正式批準FastEthernet標準—IEEE802.3u。4.6.1100BASE-T以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)特點IEEE802.3u快速以太網(wǎng)在MAC子層數(shù)據(jù)傳輸速率為100MbpsCSMA/CD作為介質(zhì)訪問控制協(xié)議保留了標準以太網(wǎng)的MAC幀格式保留了最小幀長及組網(wǎng)方法。爭用期是5.12μs；幀間時間間隔從原來的9.6s改為現(xiàn)在的0.96s，都是10Mb/s以太網(wǎng)的1/10。IEEE802.3u快速以太網(wǎng)標準中定義了以下三種不同的快速以太網(wǎng)規(guī)范：100Base-TX：采用兩對（4根）芯線的5類（或超5類）非屏蔽雙絞線或者屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)，支持一個全雙工系統(tǒng)；100Base-T4：采用四對（全部的8根）芯線普通3、4、5類（或超5類）雙絞線作為傳輸介質(zhì)；100Base-FX：采用光纖作為傳輸介質(zhì)?？焖僖蕴W(wǎng)規(guī)范664.6.2千兆位/吉比特以太網(wǎng)制定千兆以太網(wǎng)GE標準的工作是從1995年開始的；1995年11月，IEEE802.3委員會成立了高速網(wǎng)研究組；1998年2月，IEEE802委員會正式批準了GE標準—IEEE802.3z。GE的傳輸速率比FE快10倍，它的數(shù)據(jù)傳輸速率達到了1000Mbps；GE保留著傳統(tǒng)的10Mbps速率Ethernet的基本特征，它們具有相同的幀格式、最小幀長度與類似的組網(wǎng)方法。67千兆位以太網(wǎng)特點允許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作。使用IEEE802.3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；物理層支持多種傳輸介質(zhì)，可以使用光纖、同軸電纜及UTP等各種介質(zhì)。68千兆位以太網(wǎng)的規(guī)范1000BASE-SXSX表示短波長，使用多模光纖；1000BASE-LXLX表示長波長，使用單?；蚨嗄９饫w；1000BASE-CXCX表示銅線，2對短距離的屏蔽雙絞線，長度達到25m。1000BASE-T使用4對五類線UTP，長度達到100m。

694.6.3萬兆/10吉比特以太網(wǎng)

在10G以太網(wǎng)中，最顯著的改變就是只能與全雙工交換機連接，不再支持半雙工連接，也不支持CSMA/CD。1、萬兆以太網(wǎng)標準10G以太網(wǎng)標準和規(guī)范都比較繁多：在標準方面，有2002年的IEEE802.3ae，2004年的IEEE802.3ak，2006年的IEEE802.3an和IEEE802.3aq，以及2007年的IEEE802.3ap。702、吉比特以太網(wǎng)的規(guī)范

10G以太網(wǎng)規(guī)范可以分為三類：一是基于光纖的局域萬兆以太網(wǎng)規(guī)范；二是基于雙絞線（或銅線）的局域萬兆以太網(wǎng)規(guī)范；三是基于光纖的廣域萬兆以太網(wǎng)規(guī)范。

713、10

G以太網(wǎng)的特點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標準規(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)可以使用光纖作為傳輸媒體，也可以應用于廣域網(wǎng)與城域網(wǎng)的范圍；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。72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)）擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。這種工作方式的好處是：成熟的技術互操作性很好在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時價格便宜。統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。

4.7光線分布式數(shù)據(jù)接口FDDI了解FDDI用光纖作為傳輸媒體的局域網(wǎng)技術。FDDI主要有以下五個技術特點：（1）使用基于IEEE802.5的令牌環(huán)網(wǎng)媒體訪問控制方法。（2）使用IEEE802.2協(xié)議，與符合IEEE802標準的局域網(wǎng)兼容。（3）數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mb/s，連網(wǎng)的節(jié)點數(shù)小于或等于1000。（4）可以使用雙環(huán)結(jié)構，提高容錯能力。（5）可以使用多?；騿文９饫w。741990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(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個接口。因此，以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個多接口的網(wǎng)橋，可見交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4.8交換局域網(wǎng)75以太網(wǎng)交換機的特點以太網(wǎng)交換機的每個接口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的接口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。參見第3章內(nèi)容4.8交換局域網(wǎng)764.8.1共享與交換網(wǎng)絡對于普通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，如利用HUB組建的LAN；使用以太網(wǎng)交換機時，雖然在每個接口到主機的帶寬還是10Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有N對接口的交換機的總?cè)萘繛镹10Mb/s。獨占傳輸媒體的帶寬正是交換機的最大優(yōu)點。4.8交換局域網(wǎng)交換局域網(wǎng)的特點（1）允許多對站點同時通信，每個站點可以獨占傳輸通道和帶寬。（2）靈活的接口速率。（3）增強了網(wǎng)絡可擴充性和延展性。（4）易于管理、便于調(diào)整網(wǎng)絡負載的分布，有效地利用網(wǎng)絡帶寬。（5）交換以太網(wǎng)與以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)完全兼容，它們能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接。（6）可互連不同標準的局域網(wǎng)。交換局域網(wǎng)的基本結(jié)構

交換局域網(wǎng)的核心設備是局域網(wǎng)交換機，它可以在它的多個端口之間建立多個并發(fā)連接。為了保護用戶已有的投資，局域網(wǎng)交換機一般是針對某類局域網(wǎng)（例如802.3標準