1、第 五 章 局 域 網(wǎng) 技 術(shù),5.1 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),1、特點(diǎn) 為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限； 所有的站共享較高的總帶寬(即較高的數(shù)據(jù)傳輸速率)； 較低的時(shí)延和較低的誤碼率； 各站為平等關(guān)系而不是主從關(guān)系； 能進(jìn)行廣播(一站向其他所有站發(fā)送)或多播(multicast)(一站向多個(gè)站發(fā)送，又稱為組播)。 主要涉及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,2、局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與廣域網(wǎng)區(qū)別,由于局域網(wǎng)只是一個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，而且局域網(wǎng)不存在路由選擇問(wèn)題，因此它不需要網(wǎng)絡(luò)層，而只有最低的兩個(gè)層次。 局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入控制的方法也各不相同，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不像廣域網(wǎng)那樣

2、簡(jiǎn)單。 為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過(guò)于復(fù)雜，就應(yīng)當(dāng)將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即：媒體接入控制或媒體訪問(wèn)控制MAC（Medium Access Control）子層和邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Control）子層，而網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP則在LLC層與高層的交界面上。,3、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)上的各節(jié)點(diǎn)相互連接的方法和方式，我們稱之為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)、電纜和其它部件的布局或物理位置。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇，將對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、網(wǎng)絡(luò)需要的設(shè)備類型、網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和管理網(wǎng)絡(luò)的方法有著不同程度的影響。,三種標(biāo)準(zhǔn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：,總線型：總線型拓?fù)湟卜Q直線型總

3、線。它用一根稱之為干線的電纜以直線方式連接網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)。 星型：所有計(jì)算機(jī)通過(guò)電纜連接到一個(gè)稱為集線器的中央部件。信號(hào)通過(guò)集線器從一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 環(huán)型：環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用一個(gè)電纜環(huán)連接所有的計(jì)算機(jī)。,(1) 總線上的通信,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)包含目的地址，發(fā)送到電纜上，但只有地址相匹配的計(jì)算機(jī)才接受信息。 一個(gè)時(shí)刻只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠發(fā)送信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)性能受計(jì)算機(jī)數(shù)量的影響 被動(dòng)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)只監(jiān)聽(tīng)，不負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)移送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。,總線上的通信,需在總線兩端接終端匹配器，以抑制反射干擾 擴(kuò)展： 柱型連接器連接兩段電纜，但多次使用會(huì)使信號(hào)減弱； 中繼器連接兩段電纜，在發(fā)送

4、前會(huì)增強(qiáng)信號(hào),(2) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：,提供集中式的資源和管理，可按需改變和擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)； 中央點(diǎn)出故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；某臺(tái)計(jì)算機(jī)某段電纜出故障，其余部分仍可繼續(xù)工作； 需要大量電纜。 集線器是網(wǎng)絡(luò)的中央部件。也稱為多端口中繼器。,集線器,主動(dòng)型集線器：有源集線器, 再生信號(hào)并重新傳輸。需要電源。 被動(dòng)型集線器：無(wú)源集線器。僅作為連接點(diǎn)，但不放大或再生信號(hào)；不需要電源。,(3) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),不需要終端匹配器，信號(hào)沿一個(gè)方向傳送。 主動(dòng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都增強(qiáng)信號(hào)后再繼續(xù)傳送。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)的失敗將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。,環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信,只有得到空標(biāo)記令牌的網(wǎng)站允許發(fā)送數(shù)據(jù) 令牌是一具有特定

5、數(shù)據(jù)格式的電子信息，空標(biāo)記為01111111，忙標(biāo)記為01111110。 令牌環(huán)訪問(wèn)控制的基本過(guò)程 A發(fā)送前，等待空標(biāo)記令牌通過(guò) B得到空標(biāo)記令牌，空標(biāo)記換為忙標(biāo)記，緊跟著令牌，發(fā)送數(shù)據(jù) C發(fā)送出去的幀在環(huán)上循環(huán)一周后，回到始發(fā)站，由始發(fā)站將該幀從環(huán)上移下，將忙標(biāo)記換為空標(biāo)記,(4) 主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變形,星型總線：一條直線型總線主干上連接了幾個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)的失敗不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；一臺(tái)如果集線器某連接點(diǎn)出故障，只影響與該集線器相連接的那段網(wǎng)段和計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)的其余部分扔可繼續(xù)工作。 星型環(huán)：一個(gè)含實(shí)際環(huán)的集線器上連接了幾個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。,4、IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列

6、,IEEE802標(biāo)準(zhǔn),ISO/OSI的對(duì)應(yīng)層,5、局域網(wǎng)模型,(1) 物理層,PLS : physical layer Signaling . 向MAC子層提供服務(wù)； 負(fù)責(zé)比特流的編碼，解碼； 載波檢測(cè),PMA : physical medium Attatchment . 向PLS子層提供服務(wù)； 沖突檢測(cè)、超長(zhǎng)控制； 發(fā)送和接收串行比特流,(2) 數(shù)據(jù)鏈路層,MAC子層：Media Access Control。與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及傳輸媒介密切相關(guān) 將上層交下來(lái)的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送(接收時(shí)進(jìn)行相反的過(guò)程，將幀拆卸)； 實(shí)現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議； 比特差錯(cuò)檢測(cè)； 尋址。,MAC 地址：物理地址,標(biāo)識(shí)系統(tǒng)

7、是一個(gè)核心問(wèn)題。名字指出我們所要尋找的那個(gè)資源，地址指出那個(gè)資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處 802標(biāo)準(zhǔn)中的MAC地址： 48bit 前三個(gè)字節(jié)由廠商向IEEE購(gòu)買(mǎi)；后三個(gè)字節(jié)由廠商分配 MAC地址的作用：用來(lái)找到我們所要進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)。,MAC地址格式,0: 單播地址 1：組播地址,0: 全局管理地址 1：本地管理地址,單播地址： 組播地址 廣播地址：全1地址,LLC（Logical Link control） 建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接； 提供與高層的接口； 差錯(cuò)控制； 給幀加上序號(hào)。,LLC子層所提供的服務(wù),LLC1:不確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)。局域網(wǎng)中差錯(cuò)率較小，不可靠傳輸引起麻煩可

8、能性較??；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播、多播 特別適合于廣播和多播； LLC2:面向連接服務(wù)。連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接斷開(kāi)；適合于傳送很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)文件； LLC3:帶確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)。不要確認(rèn)則不夠可靠；建立連接則又嫌太慢。用于傳送某些非常重要且時(shí)間性也很強(qiáng)的信息。 LLC4:高速傳送服務(wù)。,LLC PDU和MAC幀的關(guān)系,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,數(shù)據(jù) 鏈路層,站點(diǎn) 2,LLC 子層看不見(jiàn) 下面的局域網(wǎng),1、局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 通過(guò)集中器或復(fù)用器與主機(jī)相連 復(fù)用器: 成對(duì)使用 一個(gè)復(fù)用,另一個(gè)分用 時(shí)分復(fù)用 頻分復(fù)用 集中器:又稱統(tǒng)計(jì)復(fù)用器或智能

9、復(fù)用器，按排隊(duì)方式對(duì)整個(gè)報(bào)文的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，單端使用 使用多點(diǎn)接入技術(shù) 受控接入 集中式控制：多點(diǎn)線路輪詢 分散式控制：令牌環(huán)形網(wǎng) 隨機(jī)接入：爭(zhēng)用接入,5.2 媒體訪問(wèn)控制技術(shù),(1) 純ALOHA,2、載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)：源于ALOHA技術(shù),M11,M12,M21,M31,M31,Mm1,M21,M31,M12,Mm1,M11,站1,站2,站3,站m,t,t,t,t,t,信道,重發(fā)時(shí)各站的等待時(shí)間是隨機(jī)的，幀發(fā)送成功的 條件是在該幀發(fā)送時(shí)刻之前和之后各一段時(shí)間T0 內(nèi)，沒(méi)有其他幀的發(fā)送,純ALOHA吞吐量S,吞吐量S：又稱為吞吐率，它等于在幀的發(fā)送時(shí)間T0內(nèi)成功發(fā)送的平均幀數(shù)。 理想隨機(jī)接入系統(tǒng)的

10、吞吐量S的極限值是1。 純ALOHA的吞吐量的極大值只能達(dá)到理想值的18.4。 純ALOHA的吞吐量S不應(yīng)超過(guò)10。,當(dāng)需要進(jìn)行突發(fā)式的交互性的數(shù)據(jù)通信時(shí)，采用純ALOHA這樣的方式可能既簡(jiǎn)單又便宜。例： 假定線路的數(shù)據(jù)率為4800b/s； 設(shè)每份報(bào)文有60的字符； 用戶用鍵盤(pán)輸入一份報(bào)文需2分鐘； 每個(gè)字符用10bit進(jìn)行編碼； 則每個(gè)終端的平均數(shù)據(jù)率僅5b/s。如采用ALOHA方式，取S0.1，即僅利用信道容量的10，則信道的總數(shù)據(jù)率為480b/s。這樣的系統(tǒng)一共可容納480/596個(gè)交互式的用戶 結(jié)論：相當(dāng)不錯(cuò),純ALOHA的應(yīng)用場(chǎng)合,（2）時(shí)隙ALOHAS-ALOHA),工作原理： 將

11、所有各站在時(shí)間上都同步 將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)隙 (slot)T0 不論幀在何時(shí)產(chǎn)生(即到達(dá)一個(gè)站)，它只能在每個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)才能發(fā)送出去。 結(jié)果： 易損區(qū)間由2T0變?yōu)門(mén)0 吞吐量的極限值由0.184提高到0.368,(3)CSMA(Carrier Sense Multiple Access),每個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)前監(jiān)聽(tīng)信道上其他站是否在發(fā)送數(shù)據(jù)。如在發(fā)送，則此站就暫不發(fā)送數(shù)據(jù)，從而減少了發(fā)生沖突的可能。(“先聽(tīng)再講”) 注意:總線上并沒(méi)有“載波”,“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)。,A: 不堅(jiān)持CSMA: 信道閑時(shí)，立即發(fā)送； 忙時(shí)等待隨機(jī)時(shí)間后重新監(jiān)聽(tīng)。 B

12、: 1堅(jiān)持CSMA: 信道閑時(shí)，立即發(fā)送； 忙時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直至空閑后發(fā)送, C: P堅(jiān)持CSMA: 監(jiān)聽(tīng)載波，忙繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)， 不忙，以概率P發(fā)送數(shù)據(jù)。以概率 (1-p)延遲一段時(shí)間(端到端的傳播 時(shí)延)再發(fā)送,1 km,A,B,t,t = 0,單程端到端 傳播時(shí)延記為,A: 沖突檢測(cè)的原因： 傳播時(shí)延影響載波監(jiān)聽(tīng):電磁波在電纜中的傳播速度只有在自由空間的65%左右，1km5s,(4) CSMA/CD（先聽(tīng)再講，邊聽(tīng)邊講）,t = B 檢測(cè)到信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),t = / 2 發(fā)生碰撞,A,B,A,B,t = 0 A 檢測(cè)到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),A,B,A,B,B: 工作過(guò)程：檢測(cè)到?jīng)_突，停止發(fā)送數(shù)

13、據(jù)，并發(fā)送強(qiáng)干擾信號(hào),A,B,t,A 檢測(cè) 到?jīng)_突,信 道 占 用 時(shí) 間,強(qiáng)化碰撞，所有用戶都知道已發(fā)生碰撞,(5)CSMA/CD的實(shí)現(xiàn): A: 載波偵聽(tīng)：以太網(wǎng)采用曼徹斯特編碼；無(wú)信號(hào)傳送時(shí)，信道中沒(méi)有跳變沿 B: 沖突檢測(cè)：比較法：在發(fā)送幀時(shí)也同時(shí)進(jìn)行接收，將收到的信號(hào)逐比特地與發(fā)送的比特相比較.編碼違例判決法：當(dāng)兩個(gè)幀的信號(hào)迭加在信道上時(shí)，電壓的擺動(dòng)值要比正常值大一倍且過(guò)零點(diǎn)不在每比特的中央出現(xiàn)。,C:隨機(jī)延遲重傳,當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，延遲時(shí)間（t）是前次等待時(shí)間的兩倍。即：t= R x A x 2N 其中，R為隨機(jī)數(shù)，A為計(jì)時(shí)單位，N為沖突次數(shù) 第i次沖突后，等待時(shí)隙數(shù)從（0-2i-1）個(gè)

14、時(shí)隙中挑選；第10次沖突后，最大時(shí)隙固定在1023，不再增加，第15次沖突 后，系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送失敗。,(6)爭(zhēng)用期：可能發(fā)生沖突的時(shí)間間隔 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。 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。,5.3以太網(wǎng)與IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn),是一種基帶總線局域網(wǎng)， 最初由美國(guó)施樂(lè)(Xerox)公司的Palo Alto研究中心(簡(jiǎn)稱為PARC)于1975年研制成功， 2.94Mb/s。 以無(wú)源的電纜作為總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)幀，并以曾經(jīng)在歷史上表示傳播電磁波的以太(Ether)來(lái)命名。

15、1981年，施樂(lè)公司與數(shù)字裝備公司(Digital)以及英特爾(Intel)公司合作，聯(lián)合提出了以太網(wǎng)的規(guī)約。1982年修改為第二版規(guī)約，即DIX Ethernet V2，成為世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品的規(guī)約。 IEEE802.3 是對(duì)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化。不同之處僅在于頭字段的定義。,以太網(wǎng) MAC 幀,物理層,MAC層,10101010101010 10101010101010101011,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,類型,數(shù) 據(jù),FCS,6,6,2,4,字節(jié),46 1500,MAC 幀,(1)以太網(wǎng)的MAC 幀格式,MAC 幀,物理層,M

16、AC 層,IP 層,目的地址字段 6 字節(jié),MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,源地址字段 6 字節(jié),MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,類型字段 2 字節(jié),類型字段用來(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。,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,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(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 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，,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,FCS 字段 4 字節(jié)

17、,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。,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,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。,(2)爭(zhēng)用期長(zhǎng)度及最小幀長(zhǎng),以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。 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)

18、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。,數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致； 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。,(3)無(wú)效的 MAC 幀,(4)以太網(wǎng)的幾個(gè)重要特性,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)。原因是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率不大 使用 CS

19、MA/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。 以太網(wǎng)采用曼徹斯特編碼,(5) 802.3 幀格式,以太網(wǎng)的類型字段值均大于1518，802.3的長(zhǎng)度字段的最大值為1518，可以區(qū)分以太網(wǎng)幀和802.3幀格式,以太網(wǎng) MAC 幀,物理層,MAC層,8 字節(jié),插入,目的地址,源地址,長(zhǎng)度,LLC 數(shù)據(jù),FCS,6,6,2,4,字節(jié),46 1500,MAC 幀,(6) 百兆以太網(wǎng)：又稱為快速以太網(wǎng),在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào) 必須為星型拓?fù)涠皇强偩€拓?fù)?，連接設(shè)備為交換機(jī) 在全雙工方式下

20、工作而無(wú)沖突發(fā)生?？刹皇褂?CSMA/CD 協(xié)議。 MAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。 保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m。 幀間時(shí)間間隔從原來(lái)的 9.6 s 改為現(xiàn)在的 0.96 s 幀格式、最小、最大幀長(zhǎng)、MAC地址等與10M以太網(wǎng)相同,(7) 千兆以太網(wǎng),允許在 1 Gb/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。 CSMA/CD受到限制。 1 Gbps的速率下，64B

21、幀在監(jiān)聽(tīng)到碰撞前一經(jīng)發(fā)送完成，因此最小幀長(zhǎng)由64B改為512B,否則，最大沖突域會(huì)變成快速以太網(wǎng)的1/10,(8)10吉比特以太網(wǎng),10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/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(zhǎng)，便于升級(jí)。 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。 10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒(méi)有爭(zhēng)用問(wèn)題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。,以太網(wǎng)接入舉例：光纖到大樓 FTTB,100 M,10 M,10 M,100 M,吉比特以太網(wǎng),光結(jié)點(diǎn)匯接點(diǎn),1 Gb/s,1 Gb/s

22、,高速匯接點(diǎn) GigaPoP,某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng),5.4局域網(wǎng)擴(kuò)展,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,1、物理層拓?fù)洌€器、中繼器）,一系,三系,二系,主干集線器,一個(gè)更大的碰撞域,碰撞域,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)。,2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) （網(wǎng)橋、交換機(jī)）,B2,B1,碰撞域,碰撞域,碰撞域,A,B,C,D,E,F,網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開(kāi)的碰撞域,過(guò)濾通信量；可互連不同物理層、 不同 MAC 子層和不同速率的局域網(wǎng),3、虛擬局域網(wǎng)VLAN （Virtual Local

23、 Area Network）,VLAN是在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上劃分出來(lái)的邏輯網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)于OSI 模型的第二層網(wǎng)絡(luò)。 VLAN的劃分不受網(wǎng)絡(luò)端口的實(shí)際物理位置的限制； VLAN 有著和普通物理網(wǎng)絡(luò)同樣的屬性； 第二層的單播、廣播和多播幀在一個(gè)VLAN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)、擴(kuò)散，而不會(huì)直接進(jìn)入其他的VLAN之中。 由于實(shí)現(xiàn)了廣播域分隔，VLAN可以將廣播風(fēng)暴控制在一個(gè)VLAN內(nèi)部，廣播包消耗的帶寬所占的比例大大降低,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,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, VL

24、AN2 和 VLAN3,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,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。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,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

25、A1, A2 和 C1 都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,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。,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)。,(1) 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式,802.3 MAC 幀

26、,字節(jié),6,6,2,46 1500,4,目地地址,源地址,長(zhǎng)度/類型,數(shù) 據(jù),FCS,長(zhǎng)度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID,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(jí)(3bits),CFI,規(guī)范格式指示器，以太網(wǎng) 交換機(jī)中總為0,(2) VLAN劃分方法 A:基于端口的VLAN（Port-Based）,VLAN是某些交換機(jī)端口的集合，網(wǎng)絡(luò)管理員只需要管理和配置交換機(jī)端口，而不管交換機(jī)端口連接什么設(shè)備； 包括兩個(gè)步驟： 首先啟用VLAN（用VLAN ID標(biāo)識(shí)）；而后將交換機(jī)端口指定到相應(yīng)VLAN下。,跨交換機(jī)的VLAN,使用Trunk（干道）方式實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的VLAN內(nèi)部連通，交換機(jī)的Trunk端口不隸屬于某個(gè)VLAN，而是可以承載所有VLAN的幀。 Trunk是用來(lái)在不同的交換機(jī)之間進(jìn)行連接，以保證在跨越多個(gè)交換機(jī)上建立的同一個(gè)VLAN的成員能夠相互通訊；,交換機(jī)的端口模式,Access模式：則該接口只能為一個(gè)VLAN的成員； Trunk模式，則該接口可以是多個(gè) VLAN 的成員，默認(rèn)可以傳輸本交換機(jī)支持的所有VLAN（14094），但是也可以通過(guò)設(shè)置接口的許可VLAN列表來(lái)限制某些VLAN的流量不能通過(guò)這個(gè)trunk口。,B:基于