4-3 IEEE 802.3标准及以太网

IEEE802 3标准及以太网 内容 IEEE802 3标准概述IEEE802 3的电缆与标准IEEE802 3的其他设备帧结构最短帧长问题二进制指数后退算法 1IEEE802 3标准概述 802 3协议使用于1 持续的CSMA CD局域网 以太网使用CSMA CD技术 采用总线结构 2802 3的电缆与标准 传输电缆分以下四种 最多可以接4个中继器 所以总长 5 500m 2500m 粗缆以太网 10BASE5 终止器 终止器 粗缆 收发器 AUI电缆 细缆以太网 10BASE2 终止器 细缆 BNC连接器 双绞线以太网 10BASE T 3802 3的其他设备 集线器 HUB 目前很常用 形成星形连接 但其本质是总线结构中继器 Repeater 较少用 一个以太网中最多允许用4个 因此以太网的最大传输距离是2500米 4帧结构 以太网的帧结构 帧开始字符10101011 类型 表示上层使用的协议如IP协议为800H ARP协议为07FDH 数据字段长度 帧开始字符10101011 单位 字节 单位 字节 802 3的帧结构 交互问题 集线器和中继器能否改变以太网的帧 它们工作ISO OSI网络结构的哪一层 A 有 物理层B 没有 物理层C 有 数据链路层D 没有 数据链路层 帧结构字段说明 两个地址数据字段长度和校验和填充字段 两个地址 目的地址和源地址都允许为2字节或6字节 在10Mbps的基带以太网中是6字节目的地址最高位为0 普通地址1 多点发送 多播 Multicast 目的地址全1 广播发送 Broadcast 目的地址次高位 第46位 用来标识局部地址还是全局地址 在6个字节 共48位 的地址中有46位用于地址的指定 即有246 7 03687x1013个地址网卡地址是一个IEEE分配的全球唯一的地址如 44 45 53 54 00 00 数据字段长度和校验和 指明数据的字节数 数据字段长度允许为04个字节共32位的CRC码 填充字段 为保证帧的最短长度为64个字节即 在数据字段长度为0时两个地址 12字节 长度 2个字节 填充字节 校验和 4个字节 6418字节 填充字节 64填充字节 46所以填充字节为 0 46字节 5最短帧长问题 为什么帧的最短长度为64个字节 为了确认发送帧是否正确到达终点 必须保证可能的冲突信号返回时帧的发送尚未结束 如在2 内没有冲突信号返回 则发送成功 如果发送端在2 时间内发送帧已经发送结束 则无法检测冲突 即最短帧长应与2 相当 在极限条件下 802 3局域网中两个收发器间 允许接4个中继器 的最大距离为2500m 往返5000m 同轴电缆的时延特性为5 s km 相当于电磁波以2 3的光速在电缆上传播 即如遇冲突 端到端并返回的时延为25 s 然而 这是理想的时延 考虑到中继器的额外时延 最坏的情况下取估计时延为45 s 再加上强化冲突需发送48bit 接收方要接收到48bit后才确认冲突 即再增加4 8 s 共49 8 s 所以通常以太网取51 2 s为争用期的时间长度 传输512bit 即64字节的时间 即帧的长度至少为64个字节 51 2 s 10M 512bit 6二进制指数后退算法 发送方在检测到冲突后 双方 或多方 都将延时一段时间 所谓一段时间到底是多长 冲突检测到后 时间被分成离散的时隙时隙的长度等于信号在介质上来回的传播时间 51 2 s 一般地 经i次冲突后 发送站点需等待的时隙数将从0 2i 1中随机选择随机数的最大值是1023 即第10次冲突之后 即 0 2i 1 或 0 2i 算法举例 第一次竞争冲突的概率为1 1 20 第二次竞争 即第一次冲突后 A B都将在等待0个或1个时隙之间选择 选择的组合有 00 01 10 11 共4种 其中00和11将再次冲突 所以第二次竞争时 冲突的概率为0 5 1 21第三次竞争 即第二次冲突后 A B都将在0 1 2 3之间选择 选择的组合有 00 01 02 03 10 11 12 13 20 21 22 23 30 31 32 33共16种 其中00 11 22 33将再次冲突 所以第三次竞争时 冲突的概率为0 25 1 22第四次竞争 即第三次冲突后 A B都将在0 1 2 3 4 5 6 7之间选择 选择的组合共有64种 其中00 11 77将再次冲突 所以第四次竞争时 冲突的概率为0 125 1 23前四次竞争都冲突的概率为 1x0 5x0 25x0 125 0 015625 1 24 4 1 2 在一个时隙的起始处 两个CSMA CD站点同时发送一个帧 求前4次竞争都冲突的概率 对于两个站点的第j次竞争 发生在第i次冲突之后 j i 1 站点会在 0 2j 1 或 0 2i 范围选择等待时隙 其发生冲突的概率 1 2j 1 1 2i