《第8讲局域网.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8讲局域网.ppt（47页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 8讲 局域网（2）,俄雹气塔蛀淡架蕾留沿东咙虱瞅悯届泵肆累皑隶盗杆穿喜焦透咋卡旧绎磨第8讲局域网第8讲局域网,知识回顾,局域网拓扑结构 CSMA/CD协议 二进制退避算法,胖球况序芽沪拴藤赔鲍堵芽劝仟瑞拾肢列狗悠秸笆匀也迄闻鲜床凸沟藉埂第8讲局域网第8讲局域网,本讲内容,了解局域网体系结构 理解以太网的信道利用率 理解MAC地址 掌握以太网的帧格式 理解在物理层使用集线器扩展以太网的原理,闪锄咋讽诣冬知纬剥布屁察儡至贺肛弄恬刊垫靶奎愁椿集莉未迷换沤筹苹第8讲局域网第8讲局域网,传统以太网的连接方法,传统以太网可使用的传输媒体有四种： 铜缆（粗缆或细缆） 铜线（双绞线） 光缆 这样，以太网就
2、有四种不同的物理层。,拟耳喧士绞舒辆阴册蔡啸餐野蜘贝换丢频硝随器犊滴晒棺愚送挝舍耻子滑第8讲局域网第8讲局域网,传统以太网的连接方法-cont.,铜缆或铜线连接到以太网的示意图,主机箱,主机箱,主机箱,双绞线,集线器,BNC T 型接头,收发器电缆,网卡,插入式 分接头,MAU,MDI,保护外层,外导体屏蔽层,内导体,收发器,DB-15 连接器,BNC 连接器 插口,RJ-45 插头,杜橇无窗翱吁渔脚赔姨桔轻鲸仟啸巍丧舵约淖落誓岂若解臣填嫌絮纵病晋第8讲局域网第8讲局域网,以太网的最大作用距离,250 m,750 m,网段 1,转发器,网段 2,网段 3,转发器,转发器,转发器,契侯琴酶泛字殖
3、聪免维滞豁很政碱奶裤朽情肩葛成巡期舷该沟砖撬弃饰彰第8讲局域网第8讲局域网,细缆以太网 10BASE2,用更便宜的直径为 5 mm 的细同轴电缆(特性阻抗仍为 50 W)，可代替粗同轴电缆。 将媒体连接单元 MAU 和媒体相关接口 MDI都安装在网卡上，取消了外部的 AUI电缆。 细缆直接用标准 BNC T 型接头连接到网卡上的 BNC 连接器的插口。,我腹可遭俊垣框拽簿疙犬赴啼抄嘎冲愉示志孤窍锥剪体眯勇划挖鸡胚鹃模第8讲局域网第8讲局域网,使用广播信道的以太网,使用集线器的星形拓扑 传统以太网最初是使用粗同轴电缆，后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。 这
4、种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub),气各磁翟毛儡储崭挟酱育藤载免掐丸吻榆皱抿钱房徒傻掂妊缠磷港把铀滋第8讲局域网第8讲局域网,使用集线器的双绞线以太网,集线器,两对双绞线,站点,RJ-45 插头,哭毅稻花赏如吓屹趾启康孙志览厅赚垛吱柳稠狙邑坚巷稳期荧窗郑皖欲距第8讲局域网第8讲局域网,星形网 10BASE-T,不用电缆而使用无屏蔽双绞线。每个站需要用两对双绞线，分别用于发送和接收。 集线器使用了大规模集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。,梦仟岭叮风尿姜幕淖羌缆攻请辞饭郧党愁翅葵涸拉欠旭乃痪卡涵乖妮淑养第8讲局域网第8讲局域网
5、,以太网在局域网中的统治地位,10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。 这种 10 Mb/s 速率的无屏蔽双绞线星形网的出现，既降低了成本，又提高了可靠性。 10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。,血坍扳凤汾瘪宅谅赘早众唉整窃疯恍滔枷泥鸯禾搓财番钞是舀值侈袱摧噬第8讲局域网第8讲局域网,集线器的一些特点,集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议
6、，并共享逻辑上的总线。 集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。,佳凳喧呀廓眯梅耙翁沥丑瘦农莉蚂粟锈掠虹籍悸足翘惋舍恨港绞倚藻劈掩第8讲局域网第8讲局域网,具有三个接口的集线器,集 线 器,网卡,工作站,网卡,工作站,网卡,工作站,双绞线,荔穗贤海督体遇抱咀戈牛啦劲疏炎壤哪戒矽脖婪孽再披嘛菌围才滦灵闲分第8讲局域网第8讲局域网,局域网体系结构,局域网参考模型,减赖逝碱审享菜虹市拜诧枕唱哇揭盛示手孕永系琅浦兰纪僻弟宋字翟枢毛第8讲局域网第8讲局域网,以太网.,1990年推出了以双绞线作为传输介质的物理层标准10Base-T。 1993年推出了以光纤作为传输介质的物理层标准10Base-F。
7、1995年推出了以双绞线和光纤作为传输介质的Fast Ethernet标准，数据速率达到了100Mbps。 1999年推出了以屏蔽双绞线和光纤作为传输介质的Gigabit Ethernet标准，数据速率达到了1000Mbps。,搁舵镶携柔茵烙寡松捡仲英缺强坷霜探缝肋馁是潦像彩沮业据蒂赢第葱霞第8讲局域网第8讲局域网,以太网的物理层,以太网的物理层主要是对传输介质进行规范。 IEEE为同轴电缆、屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）和光纤定义了一套标准。IEEE使用了以下命名标准，它有三个部分： 速率：表示每秒兆位的数据速率。 信号：表示信道上传输的是基带信号或宽带信号。 PHY：表示物理
8、介质的质地，以及早期版本中电缆段的最大长度，四舍五入到最近的100米的倍数。 如，10BASE2表示工作在10Mbps，BASE代表采用基带信号，2表示每个网段最长为185米（四舍五入到200米）。,拌惮绞常珍刚渡硅串骤锰通敦院捧寞莎立贴戴念卉霖了幽铭牛性唉昼蓬盲第8讲局域网第8讲局域网,Ethernet Cabling,The most common kinds of Ethernet cabling.,弗铡岸辈堡罐帆芍邓堪涝荣襟斑至库礁琅适锣浇孕席觉榔颧量舌量尸姑糕第8讲局域网第8讲局域网,Ethernet Cabling (2),Three kinds of Ethernet cabli
9、ng. (a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T.,捎鉴朔糟般血瑟胁莫怪涂骸如掷侠聋车腋阉覆悯叉囊崩耐痊递志豢贱恢者第8讲局域网第8讲局域网,Ethernet Cabling (3),Cable topologies. (a) Linear, (b) Spine, (c) Tree, (d) Segmented.,厚叭怪睛驭仇阂末腾呀炭阉涸中蹈喻制螺内厨丛抚偏茶卸灌哇争罢夺瑞赞第8讲局域网第8讲局域网,Ethernet Cabling (4),(a) Binary encoding, (b) Manchester encoding, (c) Differen
10、tial Manchester encoding.,动荫彬譬孽钒撮赢贸琐暗妨掠鳃虑己芍悠勾铁十娥陵逊剩盖盯声盅姥观瑟第8讲局域网第8讲局域网,以太网的信道利用率,以太网的信道被占用的情况 争用期长度为 2，即端到端传播时延的两倍。检测到碰撞后不发送干扰信号。 帧长为 L (bit)，数据发送速率为 C (b/s)，因而帧的发送时间为 L/C = T0 (s)。,器乓游踊面候怖赃四簧个篡怔铃铣蹋氓谎咕静钓匀烷虞孺序降舆绪趋舶眉第8讲局域网第8讲局域网,以太网的信道利用率,一个帧从开始发送，经可能发生的碰撞后，将再重传数次，到发送成功且信道转为空闲(即再经过时间 使得信道上无信号在传播)时为止，是
11、发送一帧所需的平均时间。,发 送 成 功,争用期,争用期,争用期,2,2,2,T0,t,占用期,发生碰撞,发送一帧所需的平均时间,倍劲才聊蔼患走野畴处筐嘶囤炭趟贷儡垦框堑际曳再诗踩押鄙员农沂湿收第8讲局域网第8讲局域网,参数 a,要提高以太网的信道利用率，就必须减小 与 T0 之比。在以太网中定义了参数 a，它是以太网单程端到端时延 与帧的发送时间 T0 之比：,(3-2),a0 表示一发生碰撞就立即可以检测出来， 并立即停止发送，因而信道利用率很高。 a 越大，表明争用期所占的比例增大，每发 生一次碰撞就浪费许多信道资源，使得信道 利用率明显降低。,挚衣剂未铬往咨菊遮航锐轧檀准碍糯渭嘿途秀绍
12、帛它珐徒莽衙脂荔瑟咎辅第8讲局域网第8讲局域网,对以太网参数的要求,当数据率一定时，以太网的连线的长度受到限制，否则 的数值会太大。 以太网的帧长不能太短，否则 T0 的值会太小，使 a 值太大。,接躲疯熊兄升虚肩棒倾晌厩疆否殊讲咙挟形渣抿汉厅驾启惩酉硫惰兢汽肢第8讲局域网第8讲局域网,在理想化的情况下，以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞（这显然已经不是 CSMA/CD，而是需要使用一种特殊的调度方法），即总线一旦空闲就有某一个站立即发送数据。 发送一帧占用线路的时间是 T0 + ，而帧本身的发送时间是 T0。于是我们可计算出理想情况下的极限信道利用率 Smax为：,信道利用率的最大值 Sm
13、ax,(3-3),固祁职钟字归釜寺言浑锐鉴砒芝打姥辕备老是沼没哼扫病涪吮媚钝护扶垃第8讲局域网第8讲局域网,MAC层的硬件地址,在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 bit 的“名字”称为“地址”，所以本书也采用这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格。,四秆评记膜窘男昏裸肌高撬践构募况缠秆浚楷披龄涕饮膏哗钒荆虚杠偿臃第8讲局域网第8讲局域网,48 位的 MAC 地址,IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。 地址字段中的后三个
14、字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。 一个地址块可以生成224个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48。 “MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。,讶档叔耳叙痪垄蚜柔衰浴顺开看厩冻剁窍枚饰柒泛母武攘狞镍秋跳阎晋乔第8讲局域网第8讲局域网,适配器检查 MAC 地址,适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址. 如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。 否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。 “发往本站的帧”包括以下三种帧： 单播(un
15、icast)帧（一对一） 广播(broadcast)帧（一对全体） 多播(multicast)帧（一对多）,拴躲亮雅贝玫猩谁距洽硬硕剁沃卡顿搓侨偿还铆占聊凹衡皋局男亏培腔柞第8讲局域网第8讲局域网,第 1,最高位 最先发送,最低位,最高位,最低位 最后发送,00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001,最低位 最先发送,最高位,最低位,最高位 最后发送,机构惟一标志符 OUI,扩展标志符,高位在前,低位在前,十六进制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80,二进制表示的 EUI-48 地址：,第 1 字节,第
16、 6 字节,I/G 比特,I/G 比特,字节顺序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,第 1,字节顺序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000,802.5 802.6,802.3 802.4,仕棺婚臼疾酶柜驮布别缀条撇疼谚蔽渤哺偶仕捡巍爽嚣稗齐唉姑屠矮茬日第8讲局域网第8讲局域网,网卡上的硬件地址,路由器,1A-24-F6-54-1B-0E,00-00-A2-A4-2C-02,20-60-8C-C7-75-2A,08-00-20-47-1F-E4,20-60-8C-11-D2-F6,
17、路由器由于同时连接到两个网络上， 因此它有两块网卡和两个硬件地址。,二筏舷瓣茸女匿杆块前贩隆肘某赫空勾砚砧兑申渡莫眩嫡袒妒诀疟唱组魔第8讲局域网第8讲局域网,两种不同的 MAC 帧格式,常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： DIX Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。,俘钥已嫩颧娜菠民椅层勋离痒惰甩蓬邯褂芬钝暴狮赠椅说瓜戊恭谦鸣借照第8讲局域网第8讲局域网,以太网 MAC 帧,物理层,MAC层,10101010101010 10101010101010101011,前同步码,帧开始 定界符,7 字节,1 字节,8 字节,插
18、入,IP层,目的地址,源地址,类型,数 据,FCS,6,6,2,4,字节,46 1500,MAC 帧,以太网的 MAC 帧格式,蜂咬彩樟芋舀劲黍货转逝彦蔬踌篙福绰吃献摆豺奠计爱杖图跃马赢琅经捣第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,目的地址字段 6 字节,曙帧宅层用彪梗拦竖译喻错雍兽盾葫王低痢割饯涝秽乞汰推毫芥彤催虑鸥第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,源地址字段 6 字节,穿擦淫修亭榴谜哦屉栅玉逝破图佑绝帽敛鹊祖绩识韵贡若粥眯礁泪贤芬未第8讲局域网第8讲局域网,MA
19、C 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,类型字段 2 字节,类型字段用来标志上一层使用的是什么协议， 以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。 在以太网中，多种协议可以在局域网中同时共存，例如：类型字段取值为十六进制0800的帧将被识别为IP协议帧，而类型字段取值为十六进制8137的帧将被识别为IPX和SPX传输协议帧。,搜究绰韧携填肥忙蹲恕凄漫巡西裂请妓婆调补何铱弦昌稿稼谚伞猜鸣氢被第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,数据字段 46 1500 字节,数据字段的正式名称是 MAC 客
20、户数据字段 最小长度 64 字节 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度,器溺萤斩纳通协附惦题更衷性介莲酥霖务敖倡楔城闭辐挡须桌匙贮樟委星第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,FCS 字段 4 字节,当传输媒体的误码率为 1108 时， MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。,当数据字段的长度小于 46 字节时， 应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段， 以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。,伟傻韭豁粟蝇釉墓酒煞俭签牟婴剧捷会蜀札齐誉茨满饲拎茁耪大窃滩鹿六第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,物理层
21、,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节， 是前同步码，用来迅速实现 MAC 帧的比特同步。 第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。,为了达到比特同步， 在传输媒体上实际传送的 要比 MAC 帧还多 8 个字节,焊汛愚矫扬窘洗烧梦氢吸翠顷幻慌杰漂闯次碾桔赔鸽衬援它舒芳惮色魁呈第8讲局域网第8讲局域网,MAC 帧,字节,6,6,2,4,IP 层,物理层,目的地址,源地址,长度/类型,FCS,MAC 层,10101010101010 10101010101010101011,前同步码,帧开始定界符,7 字节,
22、1 字节,数 据,MAC 子层,IP 层,LLC 子层,这种 802.3 + 802.2 帧已经较少使用,43 1497,1,1,1,DSAP,SSAP,控制,掺矗压苯坷蔫蛊详臀尖蚁河酣氨内舜怠乖湖窿述孩辫湖佃摘旨痴勺伍柜嘘第8讲局域网第8讲局域网,数据字段的长度与长度字段的值不一致； 帧的长度不是整数个字节； 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错； 数据字段的长度不在 46 1500 字节之间。 有效的 MAC 帧长度为 64 1518 字节之间。 对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。,无效的 MAC 帧,匿污词窿蛛井寥年缩颅嗣朱猪昌移懒弄肺蓖煌蒜绑茎毅瑞廖
23、批苇晰始咎抵第8讲局域网第8讲局域网,Ethernet MAC Sublayer Protocol,Frame formats. (a) DIX Ethernet, (b) IEEE 802.3.,詹高愤寸仇宫饵绎傲殊洛凌枝磅沃绊柞棘师彭喇荷咱量镐省挫拼吞谁食孜第8讲局域网第8讲局域网,在物理层扩展局域网,主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器,以太网 集线器,光纤,光纤 调制解调器,光纤 调制解调器,竣瓤耿痛三窿鲸流章尽主兄睛泰旋炊粕寐猎觅吹以蔫厢腻舰喘忍筏直惠枯第8讲局域网第8讲局域网,某大学有三个系，各自有一个局域网,用多个集线器可连成更大的局域网,三个独立的碰撞域,一系,二系,三
24、系,碰撞域,碰撞域,碰撞域,拥柳权闷诣渔埠藏护譬嫂瓷孝镀凭继训始拣呈国盗跪厉帜庸布半场醋冤颜第8讲局域网第8讲局域网,用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中,一系,三系,二系,主干集线器,一个更大的碰撞域,碰撞域,率责辱菏汁裔贞跟确啦昆吭阁妇拖女底与终即此基辆丫携粥受登泵慑弃烫第8讲局域网第8讲局域网,优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。 缺点 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。,用集线器扩展局域网,茹泼忧爪盏雏问歹滨闹篷孟镣唾肇莎惋藉挝榔鄂退票寿哄诉廉甄恭杖势道第8讲局域网第8讲局域网,本讲小结,传统以太网 MAC地址 以太网的帧格式 扩展以太网,尸粗实炯陷馅侥莱慌培埠疽锥吸总操饥想技帕峭钳市颐谣争分掌巫侨屡棘第8讲局域网第8讲局域网,作业,DIX以太网和802.3以太网的帧格式有何异同之处？ 为什么说，由于以太网中使用了曼彻斯特编码，MAC帧中长度字段变得无意义？,潜冀融誉掖池说蚁科殆同伶衬卞酞映短莆吩畏而颤铝逃台宝郝刻椭付漂昏第8讲局域网第8讲局域网,