第4章網(wǎng)絡(luò)協(xié)議----數(shù)據(jù)鏈路層與以太網(wǎng)基礎(chǔ)1第4章數(shù)據(jù)鏈路層4.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

4.1.2三個(gè)基本問(wèn)題4.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP 4.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)

4.2.2PPP協(xié)議的幀格式

4.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)2第4章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）4.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

4.3.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

4.3.2CSMA/CD協(xié)議4.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

4.4.1使用集線器的星形拓?fù)?/p>

4.4.2以太網(wǎng)的信道利用率

4.4.3以太網(wǎng)的MAC層3第4章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）4.5擴(kuò)展的以太網(wǎng)

4.5.1在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)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)

4.6.4使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入4.7其他類(lèi)型的高速局域網(wǎng)接口45【本章內(nèi)容簡(jiǎn)介】數(shù)據(jù)鏈路層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和重要組成部分。本章介紹了數(shù)據(jù)鏈路層、ppp協(xié)議，以及局域網(wǎng)的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，介質(zhì)訪問(wèn)控制法、以太網(wǎng)、交換式以太網(wǎng)和虛擬局域網(wǎng)基本概念和應(yīng)用。

【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)鏈路層3個(gè)基本問(wèn)題，CRC編碼，以太網(wǎng)工作原理及組網(wǎng)方法，熟悉高速以太網(wǎng)、交換式以太網(wǎng)、虛擬局域網(wǎng)的功能和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類(lèi)型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因此過(guò)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(zhuān)用的共享信道協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送6數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)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(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)7數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)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(dòng)84.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒(méi)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(gè)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(lái)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。現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)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。

9IP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)鏈路層傳送的是幀10數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫(huà)出一個(gè)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(yǔ)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀114.1.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯(cuò)控制121.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(gè)幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界。

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(zhǎng)開(kāi)始發(fā)送幀開(kāi)始13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(kāi)始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT142.透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個(gè)幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前15解決透明傳輸問(wèn)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(gè)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(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。16SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過(guò)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(kāi)始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題SOH173.差錯(cuò)檢測(cè)在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1可能會(huì)變成0而0也可能變成1。在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱(chēng)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)目煽啃裕谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施。18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(cuò)技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個(gè)比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。我們?cè)贛的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的n

位冗余碼一起發(fā)送。19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(gè)0。得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)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。20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。21

110101

←

Q

(商)P(除數(shù))→

1101101001000

←

2nM(被除數(shù))

1101

1110

1101

0111

0000

1110

1101

0110

0000

1100

1101

001←R(余數(shù))，作為FCS

循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說(shuō)明22幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)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(cuò)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(lái)獲得FCS的唯一方法。

23接收端對(duì)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(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R

0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。只要經(jīng)過(guò)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(cè)不到的差錯(cuò)的概率就很小很小。24應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差錯(cuò)接受(accept)?！盁o(wú)差錯(cuò)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(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生差錯(cuò)”。也就是說(shuō)：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒(méi)有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)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。（因特網(wǎng)廣泛使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都不在使用，曾用過(guò)停止等待協(xié)議和滑動(dòng)窗口機(jī)制）254.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

4.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)可靠傳輸?shù)腍DLC：已經(jīng)很少使用現(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(duì)點(diǎn)協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶(hù)使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。26用戶(hù)到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶(hù)至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議271.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡(jiǎn)單——這是首要的要求，不需要序號(hào)、糾錯(cuò)、流量控制封裝成幀透明性支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：IP、IPX

多種類(lèi)型鏈路：串行、并行、同步、異步、低速、高速、交換的、非交換的差錯(cuò)檢測(cè)檢測(cè)連接狀態(tài)最大傳送單元MTU：默認(rèn)1500字節(jié)網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商282.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)：只進(jìn)行檢錯(cuò)，可靠傳輸由TCP完成流量控制：端到端的流量控制由TCP完成序號(hào)多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路293.PPP協(xié)議的組成1992年制訂了PPP協(xié)議。經(jīng)過(guò)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(gè)組成部分一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法：支持異步鏈路、面向比特的同步鏈路一個(gè)鏈路控制協(xié)議

LCP(LinkControlProtocol)：建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP(NetworkControlProtocol)：支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

304.2.2PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號(hào)“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(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。31PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個(gè)2個(gè)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LCP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(guò)1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部32透明傳輸問(wèn)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(lái)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。33字符填充將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)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(gè)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(gè)0x7D字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。34零比特填充PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時(shí)，是使用同步傳輸（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(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)1，則立即填入一個(gè)0。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1時(shí)，就把這5個(gè)連續(xù)1后的一個(gè)0刪除，3501001111101000101001001111110001010010011111010001010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(gè)連1之后填入0比特再發(fā)送出去在接收端把5個(gè)連1之后的0比特刪除會(huì)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36

不提供使用序號(hào)和確認(rèn)

的可靠傳輸PPP協(xié)議之所以不使用序號(hào)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(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡(jiǎn)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(wú)差錯(cuò)接受。

374.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶(hù)撥號(hào)接入ISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)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(gè)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(gè)臨時(shí)的IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來(lái)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。38設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)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(wú)需鑒別NCP配置協(xié)商鏈路故障或關(guān)閉請(qǐng)求LCP鏈路終止鑒別失敗LCP配置協(xié)商失敗394.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

4.3.1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(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)：具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問(wèn)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。40局域網(wǎng)的分類(lèi)1．按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可把局域網(wǎng)分為總線型局域網(wǎng)、星型局域網(wǎng)等。

2．按傳輸介質(zhì)分類(lèi)根據(jù)傳輸介質(zhì)可把局域網(wǎng)分為雙絞線局域網(wǎng)、同軸電纜局域網(wǎng)和光纖局域網(wǎng)。如果局域網(wǎng)采用無(wú)線電波，則稱(chēng)這類(lèi)局域網(wǎng)為無(wú)線局域網(wǎng)。

3．按介質(zhì)訪問(wèn)控制方法分類(lèi)根據(jù)介質(zhì)訪問(wèn)方法的不同，可把局域網(wǎng)分為以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)和ATM網(wǎng)等。

4．按線路中傳輸?shù)男盘?hào)形式分類(lèi)根據(jù)線路傳輸信號(hào)形式不同，可把局域網(wǎng)分為基帶局域網(wǎng)和寬帶局域網(wǎng)。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)42局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)IEEE802參考模型

局域網(wǎng)的IEEE參考模型與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示，其參考模型只相當(dāng)于OSI/RM的低兩層。IEEE802參考模型與OSI/RM的比較IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802已經(jīng)公布的主要標(biāo)準(zhǔn)如表所示。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)及相互之間的關(guān)系：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)。

46

以太網(wǎng)的兩個(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)47

以太網(wǎng)是典型的總線局域網(wǎng)，網(wǎng)中沒(méi)有控制節(jié)點(diǎn)，任何結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息都是隨機(jī)的，網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)都只能平等地爭(zhēng)用發(fā)送時(shí)間，以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法采用CSMA/CD。表列出了一些以太網(wǎng)規(guī)范的發(fā)展情況。以太網(wǎng)概述

以太網(wǎng)中一般采用以數(shù)據(jù)塊為單位的同步方式，待發(fā)送的數(shù)據(jù)加上一定的控制類(lèi)信息構(gòu)成幀，以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)如圖所示。其中：2字節(jié)長(zhǎng)度802.3定義：2字節(jié)長(zhǎng)度/協(xié)議Ethernet-II定義為2字節(jié)協(xié)議數(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50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)51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)的適配器上就僅裝有MAC協(xié)議而沒(méi)有LLC協(xié)議。522.適配器的作用網(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”。適配器的重要功能：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。

53計(jì)算機(jī)通過(guò)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(chǔ)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54

網(wǎng)卡包括OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能。

1、網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)卡在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，其工作過(guò)程如下：(1)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)卡首先偵聽(tīng)介質(zhì)上是否有載波，即沒(méi)有被其他站點(diǎn)占用。(2)進(jìn)行幀數(shù)據(jù)發(fā)送的同時(shí)繼續(xù)偵聽(tīng)通信介質(zhì)，以檢測(cè)沖突；(3)在發(fā)送數(shù)據(jù)期間，若檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止該次發(fā)送，并向介質(zhì)發(fā)送一個(gè)“阻塞”信號(hào)，隨機(jī)等待一段時(shí)間后，再進(jìn)行新的發(fā)送；(4)若重傳多次后（大于16次）仍發(fā)生沖突，就放棄發(fā)送。2、網(wǎng)卡的工作原理3．網(wǎng)卡的分類(lèi)(1)按所支持的帶寬劃分，有10Mbps網(wǎng)卡、10/100Mbps自適應(yīng)網(wǎng)卡和1000Mbps網(wǎng)卡；(2)按總線類(lèi)型劃分，有ISA網(wǎng)卡、PCI網(wǎng)卡、USB網(wǎng)卡以及專(zhuān)門(mén)用于筆記本電腦的PCMCIA網(wǎng)卡；(3)按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，有工作站網(wǎng)卡和服務(wù)器網(wǎng)卡；ISA網(wǎng)卡

PCI網(wǎng)卡

USB網(wǎng)卡

PCMCIA網(wǎng)卡

(4)按端口類(lèi)型劃分，有RJ-45端口、AUI端口網(wǎng)卡、BNC端口和光纖端口網(wǎng)卡；

(5)按端口的數(shù)量劃分，有單端口、雙端口和三端口網(wǎng)卡；

(6)按需不需網(wǎng)線，網(wǎng)卡可分為有線和無(wú)線網(wǎng)卡兩種。無(wú)線網(wǎng)卡

帶有RJ-45、AUI、BNC接口組合的網(wǎng)卡最初的以太網(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。4.3.2CSMA/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)59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。60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。

61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。62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(hào)曼徹斯特編碼

碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換63局域網(wǎng)中介質(zhì)訪問(wèn)控制方法1．CSMA／CD的發(fā)送工作過(guò)程

CSMA/CD的發(fā)送流程可簡(jiǎn)單地概括為四點(diǎn)：先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停止，隨機(jī)延遲后重發(fā)。

2．CSMA/CD的接收工作過(guò)程信道上連接的每個(gè)站點(diǎn)時(shí)間都在監(jiān)聽(tīng)總線，如果有信息幀到來(lái)則接收，得到MAC幀后再查看該幀的目的地址是不是本站點(diǎn)的地址，如果是則復(fù)制再做下一步處理，否則，就丟棄該幀。1、帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多點(diǎn)訪問(wèn)方法（CSMA/CD）概述以太網(wǎng)幀的發(fā)送流程如圖a所示，幀的接收過(guò)程如圖b所示。以太網(wǎng)幀的發(fā)送流程

以太網(wǎng)幀的接收流程載波監(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。“載波監(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?？偩€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)。66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)”。67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。68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。691kmABt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

傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽(tīng)的影響701kmABt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

71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。72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。73截?cái)喽M(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。定義參數(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。

74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。75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。76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（32或48）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。以太網(wǎng)規(guī)定了幀間最小間隔9.6s,是為了使接收站來(lái)得及清理緩存，做好接收下一幀的準(zhǔn)備77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。78

令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法的主要原理是使用一個(gè)稱(chēng)之為“令牌”的控制標(biāo)志，所謂“令牌”就是一種信息發(fā)送許可證，它是一個(gè)特殊的幀，沿環(huán)形網(wǎng)依次向每個(gè)站點(diǎn)傳遞，只有獲得令牌的站點(diǎn)才有權(quán)利發(fā)送信息。令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法的原理如圖所示。2、令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法（TokenRing）

從物理結(jié)構(gòu)上看，令牌總線網(wǎng)是總線型局域網(wǎng)，各站點(diǎn)共享總線信道，可是從邏輯上看，它又是一種環(huán)型的局域網(wǎng)，如圖所示。令牌總線局域網(wǎng)中只有在邏輯環(huán)上的站才有機(jī)會(huì)獲得令牌，而不在邏輯環(huán)上的站點(diǎn)只能通過(guò)總線接收數(shù)據(jù)或響應(yīng)令牌保持時(shí)間。3、令牌總線訪問(wèn)控制方法（TokenBus）4.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

4.4.1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(lái)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)洌谛切蔚闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)81使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對(duì)雙絞線站點(diǎn)RJ-45插頭82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。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。831．細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)也稱(chēng)10Base-2，10是指網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps，Base是指基帶傳輸，2是指最大的干線段為185m，圖表示有兩個(gè)網(wǎng)段和一個(gè)中繼器的細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)。其他傳統(tǒng)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)2．粗同軸電纜以太網(wǎng)粗同軸電纜以太網(wǎng)也稱(chēng)10Base-5，5是指最大的干線段為500m，該網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，圖表示有兩個(gè)網(wǎng)段和一個(gè)中繼器的粗同軸電纜以太網(wǎng)。3．雙絞線以太網(wǎng)雙絞線以太網(wǎng)也稱(chēng)10Base-T，T表示采用雙絞線，一個(gè)基本的10Base-T連接如圖所示。所用局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口硬件1、同軸電纜接口圖4-1BNC接口圖4-2AUI接口

同軸電纜從用途上分可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜，而基帶電纜又分細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜。對(duì)于細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜各自采用不同的接口，分別為BNC接口與AUI接口。2、雙絞線接口

雙絞線接口常用的是RJ45接口。雙絞線通常用于數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和ADSL寬帶上網(wǎng)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間網(wǎng)線的連接。RJ45型插頭的網(wǎng)線的接線標(biāo)準(zhǔn)有T568A和T568B兩種。

3、光纖接口

光纖接口是用來(lái)連接光纖線纜的物理接口。其原理是利用了光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)從而發(fā)生了全反射。通常有ST、SC、LC、MT-RJ等幾種類(lèi)型。圖4-4

ST光纖接口圖4-5SC光纖接口圖4-6LC光纖接口圖4-7MT-RJ光纖接口2、廣域網(wǎng)接口類(lèi)型1、窄帶廣域網(wǎng)接口(1)EI接口(2)V.24接口(3)V.35接口2、寬帶廣域網(wǎng)接口(1)ATM(2)POS3、邏輯接口

邏輯接口也稱(chēng)虛接口，應(yīng)用最廣泛的是Loopback接口。Loopback地址也稱(chēng)回送地址，幾乎每臺(tái)路由器上都會(huì)使用，該接口的存在具有以下幾種用途：(1)作為路由器的管理地址；(2)作為動(dòng)態(tài)路由協(xié)議OSPF、BGP的routerid；(3)作為BGP建立TCP連接的源地址。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)。92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)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器，工作在物理層。93具有三個(gè)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94中繼器repeater

1中繼器

中繼器是位于OSI參考模型的物理層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作，是網(wǎng)絡(luò)互連中最簡(jiǎn)單的設(shè)備。采用中繼器所連接的網(wǎng)絡(luò)，在邏輯功能方面實(shí)際上是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。2、集線器

集線器，又稱(chēng)HUB，是一種特殊的中繼器，它可以看作是一種具有多個(gè)端口的中繼器，主要用于連接雙絞線介質(zhì)或光纖介質(zhì)的以太網(wǎng)系統(tǒng)。2、網(wǎng)橋

網(wǎng)橋，也稱(chēng)橋接器，是網(wǎng)段與網(wǎng)段之間建立連接的橋梁，是OSI七層模型中數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。網(wǎng)橋具有CPU、存儲(chǔ)器和至少兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段擴(kuò)展。如圖4-13所示。3、交換機(jī)

交換機(jī)也稱(chēng)交換式集線器，是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)使各種計(jì)算機(jī)能夠相互高速通信的獨(dú)享帶寬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)的傳輸速率高于網(wǎng)橋；二層交換機(jī)與網(wǎng)橋都工作在數(shù)據(jù)鏈路層；

如下列舉了思科、華為和中興等公司的交換機(jī)：圖4-14CiscoCatalyst1900圖4-15ZXR102826S交換機(jī)圖4-16華為S2403TP-EA設(shè)備比較1、中繼器與集線器的比較◆不同點(diǎn)：(1)連接設(shè)備的線纜的數(shù)量；(2)接口收到信號(hào)后，處理方式不同。

◆相同點(diǎn)：(1)都工作在物理層；(2)功能相同。2、網(wǎng)橋與交換機(jī)的比較◆不同點(diǎn)：(1)在同一時(shí)間，同時(shí)工作的端口數(shù)目不同；(2)兩者劃分的物理網(wǎng)段數(shù)目不同；(3)交換機(jī)的傳輸速率高于網(wǎng)橋；(4)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式不同；◆相同點(diǎn)：(1)二層交換機(jī)與網(wǎng)橋都工作在數(shù)據(jù)鏈路層；(2)基本功能相同。4.4.2以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的信道被占用的情況：爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為2（51.2s），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)。

101以太網(wǎng)的信道利用率一個(gè)幀從開(kāi)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(guò)時(shí)間使得信道上無(wú)信號(hào)在傳播)時(shí)為止，是發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間。最后一個(gè)指最后一個(gè)比特在極端情況下，從一端傳輸?shù)搅硪欢说臅r(shí)間發(fā)送成功爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期τ2τ2τ2T0τt占用期發(fā)生碰撞發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間…102參數(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：(4-2)a→0表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測(cè)出來(lái)，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。

a越大，表明爭(zhēng)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。103對(duì)以太網(wǎng)參數(shù)的要求

a應(yīng)當(dāng)要盡可能的小當(dāng)數(shù)據(jù)率一定時(shí)，以太網(wǎng)的連線的長(zhǎng)度受到限制，否則的數(shù)值會(huì)太大。以太網(wǎng)的幀長(zhǎng)不能太短，否則T0的值會(huì)太小，使a值太大。104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(huì)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(gè)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

(4-3)1054.4.3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(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48位的“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。10648位的MAC地址IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)

RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)(即高位24位)。地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱(chēng)為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒(méi)有重復(fù)地址。后三個(gè)字節(jié)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種48位地址稱(chēng)為MAC-48，它的通用名稱(chēng)是EUI-48?！癕AC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符EUI-48。107適配器檢查MAC地址適配器從網(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，地址為全1）多播(multicast)幀（一對(duì)多）1082.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。109以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101010101010101010101011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IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式110前同步碼使接收端在接受mac幀時(shí)迅速調(diào)整時(shí)鐘頻率，與發(fā)送端同步MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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)111MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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)112MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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。113類(lèi)型字段：0x0800-------IP數(shù)據(jù)報(bào)0x8137--------NovelIPXMAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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

114MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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)。115MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(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1010101010101010101010101010101011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)116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117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。以太網(wǎng)以幀為單位傳輸，接收端只要找到幀開(kāi)始定界符，后面的比特流屬于同一個(gè)mac幀。所以：不需要幀結(jié)束定界符、不需要字節(jié)插入保證透明傳輸

幀間最小間隔1184.5擴(kuò)展的局域網(wǎng)

4.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)主機(jī)使用光纖和一對(duì)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119某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng)用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)三個(gè)獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域120用集線器組成更大的局域網(wǎng)

都在一個(gè)碰撞域中一系三系二系主干集線器一個(gè)更大的碰撞域碰撞域121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)122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(gè)接口4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)1231.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212124過(guò)濾通信量。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(lái)的好處125網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為

隔離開(kāi)的碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF126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)127用戶(hù)層IPMAC站1用戶(hù)層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2AB用戶(hù)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)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址128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。網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同129目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)。“透明”是指局域網(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130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(gè)接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到A。網(wǎng)橋每收到一個(gè)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(gè)項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫(xiě)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(lái)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131地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程舉例B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→EA1F→CF2132在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫(xiě)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(huì)發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會(huì)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(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來(lái)，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽(tīng)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)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個(gè)信息133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(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)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(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，則通過(guò)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(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。134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(shù)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F(xiàn)1網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了135生成樹(shù)算法：互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集。在這個(gè)子集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個(gè)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(shù)，在生成樹(shù)上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對(duì)生成樹(shù)的拓?fù)溥M(jìn)行更新。生成樹(shù)的得出136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1371990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)接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見(jiàn)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)138以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)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(duì)的接口，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)139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)接口到主機(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)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)。共享獨(dú)占：共享式以太網(wǎng)、交換式以太網(wǎng)

獨(dú)占傳輸媒體的帶寬140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(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141交換機(jī)的工作原理地址學(xué)習(xí)最開(kāi)始的地址表是空的地址學(xué)習(xí)●

A發(fā)送一個(gè)幀給C●交換機(jī)從端口E0學(xué)習(xí)到A的MAC地址●

將該幀做“洪泛（flooding）”轉(zhuǎn)發(fā)●C回應(yīng)一個(gè)幀給A●

交換機(jī)從端口E2學(xué)習(xí)到C的MAC地址地址學(xué)習(xí)過(guò)濾●A發(fā)送一個(gè)幀給C●

目標(biāo)地址已經(jīng)知道,不再“洪泛”發(fā)送，直接從E2端口發(fā)送出去。

交換機(jī)的工作方式交換機(jī)在源端與目的端包括三種交換方式：◆直通式◆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)◆碎片隔離

路由交換機(jī)（也稱(chēng)三層交換機(jī)）使用硬件技術(shù)，采用巧妙的處理方法把二層交換機(jī)和路由器在網(wǎng)絡(luò)中的功能集成到一個(gè)盒子里，將路由技術(shù)與交換技術(shù)合二為一的一種新的交換技術(shù)，即三層交換技術(shù)。同一個(gè)局域網(wǎng)中的各個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)以及局域網(wǎng)中VLAN間的路由，用三層交換機(jī)來(lái)代替路由器。如下圖為中興ZXR103928三層智能以太網(wǎng)交換機(jī)。路由交換機(jī)圖4-21中興ZXR103928三層智能以太網(wǎng)交換機(jī)

四層交換機(jī)在完成信息的交換與傳輸不僅僅依據(jù)MAC(第二層網(wǎng)橋)或源/目標(biāo)IP地址（第三層路由），而且依據(jù)TCP/UDP（第四層）應(yīng)用端口號(hào)。其功能就像是虛擬IP，指向物理服務(wù)器，在第四層完成交換則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。四層交換機(jī)

例如，思科公司生產(chǎn)的Cisco

Catalyst

4500系列的四層交換機(jī)能夠?yàn)榈?/3層交換提供集成式彈性，因而能進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)融合網(wǎng)絡(luò)的控制。Cisco

Catalyst

4506型三層交換機(jī)如下圖所示。圖4-22Cisco

Catalyst

4506型三層交換機(jī)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)。虛擬局域網(wǎng)：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)150一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)按照工作的需要和性質(zhì)，劃分成若干個(gè)不同的“邏輯工作組”，那么一個(gè)工作組就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，虛擬局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)組成如圖所示。（a）物理結(jié)構(gòu)（b）邏輯結(jié)構(gòu)1．基于交換機(jī)端口的虛擬局域網(wǎng)2．基于硬件MAC地址的虛擬局域網(wǎng)3．基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬局域網(wǎng)4．基于IP廣播組的虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法(a)單個(gè)交換機(jī)劃分虛擬子網(wǎng)(b)多個(gè)交換機(jī)劃分虛擬子網(wǎng)圖

按交換機(jī)端口劃分的虛擬局域網(wǎng)1．虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)（1）廣播控制（2）安全性好（3）性能提高（4）管理簡(jiǎn)單

2．虛擬局域網(wǎng)的應(yīng)用（1）局域網(wǎng)內(nèi)部的局域網(wǎng)（2）共享訪問(wèn)（3）交疊虛擬局域網(wǎng)

虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用以太網(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VLAN3154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。155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。156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。157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)。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/