《以太网基础知识》ppt课件

1、Ethernet&802.3根底知识报告 一一.以太网根底知识以太网根底知识 1.1 以太网以太网&802.3简介简介 1.1.1 以太网的根本要素以太网的根本要素 1.1.2 LAN的互联的互联 1.2 OSI模型七层构造模型七层构造 1.2.1 物理层物理层 1.2.2 数据链路层数据链路层 1.3 以太网补充知识以太网补充知识二二.MAC帧构造帧构造 1.1 根本的根本的MAC帧构造帧构造 1.2 带标签的带标签的MAC帧构造帧构造 1.3 帧构造补充知识帧构造补充知识三三 Media Access Contol 3.1 CSMA/CD 3.2 MAC 补充知识补充知识一

2、.以太网根底知识1.1 以太网以太网&802.3简介简介 以太网以太网(Ethernet是当今局域网采用的最通用的通讯是当今局域网采用的最通用的通讯协议规范，它传输速率为协议规范，它传输速率为10Mbps，组建于七十年代早期，组建于七十年代早期。如今，以太网一词泛指一切采用。如今，以太网一词泛指一切采用CSMACD协议的局协议的局域网。在以太网中，一切计算机被衔接在一条同轴电缆上域网。在以太网中，一切计算机被衔接在一条同轴电缆上，采器具有冲突检测的载波检测多路访问，采器具有冲突检测的载波检测多路访问CSMA/CD方法，采用竞争机制和总线拓扑构造。根本上，以太网由方法，采用竞争机制和总线

3、拓扑构造。根本上，以太网由共享传输媒体构成。在星型共享传输媒体构成。在星型(总线本身放在集中器中总线本身放在集中器中)或总或总线型配置构造中，集线器线型配置构造中，集线器/交换机交换机/网桥经过电缆使得计算网桥经过电缆使得计算机、打印机和任务站彼此之间相互衔接。机、打印机和任务站彼此之间相互衔接。 以以10BASET为例：为例：10代表代表10Mbps，BASE 表示基带信号，表示基带信号，T代表双绞线。代表双绞线。 以 太 网 类型运 用 的协议运用的传输媒体10BASE5DIX802.3粗同轴电缆10BASE2802.3a细同轴电缆10BASE T802.3i双绞线10BASE F802.

4、3j光缆100BASE T802.3u双绞线全 双 工 以太网802.3x双绞线，光缆1000BASE X802.3z非屏蔽双绞线UTP，光缆1000BASE T802.3ab双绞线以太网类型和它们运用的协议以及传输媒体一.以太网根底知识 IEEE802规范：是规范：是IEEE电气和电子工程师协会对局电气和电子工程师协会对局域网和城域网域网和城域网 LAN/ MAN开发的一系列规范。开发的一系列规范。 IEEE802.3:是是IEEE发布的局域网协议，规定了关于物理发布的局域网协议，规定了关于物理层和数据链路层层和数据链路层MAC子层的一种实现方式。子层的一种实现方式。IEEE 802.3采用

5、采用CSMA/CD机制，在各种物理介质上实现不同的访问机制，在各种物理介质上实现不同的访问速度。速度。IEEE 802.3规范的一个扩展规定了快速以太网的详规范的一个扩展规定了快速以太网的详细实现。细实现。 最初的最初的IEEE 802.3规范的物理层实现包括：规范的物理层实现包括：10BASE2、10BASE5、10BASE-F和和10BROAD-36。 快速以太网的物理层实现包括：快速以太网的物理层实现包括：100BASE-TX 和和100BASE-FX。 吉比特以太网的物理层实现包括：吉比特以太网的物理层实现包括：1000BASE-T、1000BASE-LX和和1000BASE-SX。一

6、.以太网根底知识1.1.1 以太网的四个根本要素：以太网的四个根本要素： 帧帧 Frame ： 它是一系列规范化的数据位，用于在以太网络系统中传输数它是一系列规范化的数据位，用于在以太网络系统中传输数据。据。 介质访问控制协议介质访问控制协议 Media access control protocol ： 它由一整套内嵌于各个以太网接口中的规那么组成，它允许它由一整套内嵌于各个以太网接口中的规那么组成，它允许多个计算机以公平的方式访问共享的以太网信道。多个计算机以公平的方式访问共享的以太网信道。 信号部件信号部件 Signaling component ： 它们是一些规范化的电子设备，用来在以

7、太网信道中发送和它们是一些规范化的电子设备，用来在以太网信道中发送和接纳信号。接纳信号。 物理介质物理介质 Physical medium ： 由电缆和其他用来在连网的计算机之间传输数字式以太网信由电缆和其他用来在连网的计算机之间传输数字式以太网信号的硬件部件组成。号的硬件部件组成。一.以太网根底知识1.1.2 LAN 的互联：目的是为了实现用户对所互联的网络的的互联：目的是为了实现用户对所互联的网络的资源共享和通讯资源共享和通讯 中继器：又叫转发器，在物理层任务中继器：又叫转发器，在物理层任务 ； 对网络电缆上传输的数据信号经过放大整形后再发对网络电缆上传输的数据信号经过放大整形后再发送到其

8、他电缆段送到其他电缆段 .留意运用中不能构成环路，并且有个数限制留意运用中不能构成环路，并且有个数限制 网桥：又叫桥接器，任务在数据链路层网桥：又叫桥接器，任务在数据链路层 .有挑选有挑选/过滤功能，隔离不需求在网间传输的信息，过滤功能，隔离不需求在网间传输的信息，寻址和途径选择寻址和途径选择 靠靠DL层的帧头中的层的帧头中的MAC地址，不能广播包抑制和子地址，不能广播包抑制和子网隔离网隔离. 路由器：任务在网络层，能广播包抑制和子网隔离，路由器：任务在网络层，能广播包抑制和子网隔离， 有地址映射，数据转换，路由选择，协议转换，有地址映射，数据转换，路由选择，协议转换，流量控制等功能流量控制等

9、功能 网关：又叫网间衔接器或连网机，任务在传输层以上的网关：又叫网间衔接器或连网机，任务在传输层以上的层次层次 高层协议转发器，用于不同类型且差别较大的的网高层协议转发器，用于不同类型且差别较大的的网络之间的互联络之间的互联一.以太网根底知识 以太网和IEEE8023效力的差别 虽然以太网与IEEE8023规范有很多类似之处，但也存在一定的差别。以太网提供的效力对应于OSI参考模型的第一层和第二层，而IEEE8023提供的效力对应于OSI参考模型的第一层和第二层的MAC部分即第二层的一部分。IEEE8023没有定义逻辑链路控制协议，但定义了几个不同物理层协议，而以太网只定义了一个物理层协议。

10、IEEE8023的每个物理层协议都可以从三方面阐明其特征，这三方面分别是LAN的速度、信号传输方式和物理介质类型以太网的一些重要的参数值以太网的一些重要的参数值slot time:为信道的间歇时间，在为信道的间歇时间，在10/100Mb/s中为中为512bits time长长,在在1000Mb/s中为中为4096 bits time。InterframeGap：Frame间隔时间，为间隔时间，为96bits time，10Mb/s中为中为9.6us，100Mb/s中为中为0.96us，1000Mb/s中为中为0.096us。Attemptlimit：发生冲突后帧重传的最大限制，为：发生冲突后帧

11、重传的最大限制，为16次。次。Backoff：为处理冲突之算法的一个参数，最大限制为：为处理冲突之算法的一个参数，最大限制为10。Jamsize：jam信号的信号的size，固定为，固定为32bit。Maxuntaggedframesize：最大的：最大的untagged frame长度，为长度，为1518byte。Minframesize：最小的：最小的frame长度，为长度，为64byte。Burstlimit：为：为1000Mb/s中独有参数，为中独有参数，为65536 bits。1.2 OSI模型七层构造1.2.1 Physical Layer 物理层是物理层是OSI模型的最低层或称作

12、第一层，模型的最低层或称作第一层，主要完成相邻结节之间的比特流的传输。主要完成相邻结节之间的比特流的传输。同时本层还定义了一些有关网络的物理特同时本层还定义了一些有关网络的物理特性，包括物理连网媒介，如：电缆连线和性，包括物理连网媒介，如：电缆连线和衔接器。物理层的协议产生并检测电压以衔接器。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接纳携带数据的信号。便发送和接纳携带数据的信号。 物理层的主要功能物理层的主要功能 1信号的编码和译码；信号的编码和译码； 2比特的发送和接纳。比特的发送和接纳。 1.2.1 Physical Layer曼彻斯特编码曼彻斯特编码常用介质编码方法，常用介质编码方法，特点：

13、特点：A.便于提取同步信号；便于提取同步信号；B.频带宽度比原始的基带信号添加了一倍；频带宽度比原始的基带信号添加了一倍；C.更好的抗干扰性能。更好的抗干扰性能。曼彻斯特编码规那么曼彻斯特编码规那么位中间电平从高到低跳变表示位中间电平从高到低跳变表示“0；位中间电平从低到高跳变表示位中间电平从低到高跳变表示“1。差分曼彻斯特编码规那么差分曼彻斯特编码规那么第一个信号第一个信号 假设中间位电平从高到低，那么表示假设中间位电平从高到低，那么表示0；假设中间位电平从低到高，那么表示假设中间位电平从低到高，那么表示1；从第二个信号开场从第二个信号开场在信号位开场时不改动信号极性，表示在信号位开场时不改

14、动信号极性，表示“1 ；在信号位开场时改动信号极性，表示在信号位开场时改动信号极性，表示01.2.2 Data link layer数据链路层被分为数据链路层被分为MAC和和LLC两个子层两个子层目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进展区分，目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进展区分，降低研讨和实现的复杂度。降低研讨和实现的复杂度。MAC层层 主要功能主要功能: 随机访问：当一个节点要传送帧时，就运用共享介质而不用和其随机访问：当一个节点要传送帧时，就运用共享介质而不用和其他节点协调。随机访问的特点是发生冲突他节点协调。随机访问的特点是发生冲突cllision)的能够

15、性的能够性大。大。确定性访问确定性访问:预先知道访预先知道访问共享介质问共享介质的最大时间的最大时间令牌传送：每台计算机只需在收到令牌后才干在一个令牌传送：每台计算机只需在收到令牌后才干在一个固定的时间周期内运用共享介质。固定的时间周期内运用共享介质。最大等待时间最大等待时间=令牌持有时间计算机数量令牌持有时间计算机数量轮询算法：网络中有个公用节点起着共享介质仲裁者的作轮询算法：网络中有个公用节点起着共享介质仲裁者的作用，仲裁者周期性的讯问其他节点能否有帧要传送，当收用，仲裁者周期性的讯问其他节点能否有帧要传送，当收到恳求时，仲裁者决议哪个节点运用共享介质传送帧，当到恳求时，仲裁者决议哪个节点

16、运用共享介质传送帧，当帧传送完后，反复轮询。帧传送完后，反复轮询。a.保证共享介质的访问介质的分配，冲突的处置保证共享介质的访问介质的分配，冲突的处置b.保证端节点间的帧传输保证端节点间的帧传输(数据的封装，发送，接纳数据的封装，发送，接纳访问方法访问方法共享介质共享介质1.2.2 Data link layer帧传送的阶段：帧传送的阶段：帧格式化：给帧填充信息：帧格式化：给帧填充信息：DA,SA,用户数据用户数据和高层协议代码，计算校验和并保管在相和高层协议代码，计算校验和并保管在相应的字段。应的字段。帧传送到介质：在发送端帧传送到介质：在发送端MAC层把帧传送到层把帧传送到物理层，经过物理

17、层设备传送帧。物理层，经过物理层设备传送帧。帧接纳：接纳端的帧接纳：接纳端的MAC层执行发送端的逆过层执行发送端的逆过程。包括对帧的程。包括对帧的CRC校验，假设校验，假设CRC校验校验正确，正确，MAC层就把它传给协议栈的高层；层就把它传给协议栈的高层；假设假设CRC校验错误，那么丢弃该帧。校验错误，那么丢弃该帧。1.2.2 Data link layer MAC子层的两种任务方式 半双工方式：基于CSMA/CD的介质访问方法。两个或更多的站点共享一个传输介质，一个站点会等到其它站点没有传输时，以延续比特流的方式发送信息。假设发生冲突，站点会继续传输一段时间来确保冲突到达整个系统(发送jam

18、信号，然后回退随机时间预备重传。 全双工方式：在点对点介质段的一对设备间进展同步通讯，点对点介质段提供了独立的发送和接纳数据的途径。全双工方式不需求传输介质访问控制单元防止冲突但必需满足以下条件： 1.物理介质支持无干扰的同时传送与接纳。 2.两站点以点对点的全双工方式衔接。 3.两站点都支持并被配置为全双工操作方式。1.2.2 Data link layer LLC层 主要功能： 接口功能：包括在MAC层与网络层之间传送用户数据和控制数据。 方法： 为了数据解多路复用，LLC协议在数据头部运用特殊字段SAP效力访问点。a.建立与网络层的接口建立与网络层的接口b.按预定的可靠性级别确保帧的传输

19、按预定的可靠性级别确保帧的传输a.(从上层到下层多路复用从上层到下层多路复用:把经过几个网络层协议收到的数据传送把经过几个网络层协议收到的数据传送到单个到单个MAC层协议。层协议。b.从下层到上层解多路复用：来自从下层到上层解多路复用：来自MAC层的数据流按计算机支层的数据流按计算机支持的网络协议的数量分成假设干个子流。持的网络协议的数量分成假设干个子流。目的效力访问点DSAP)源效力访问点SSAP)控制字段数据LLC帧格式1.2.2 Data link layer 帧的可靠性传输：帧的可靠性传输： 操作方式操作方式 阐明：阐明：1.帧访问共享介质后，帧的传输就交给了帧访问共享介质后，帧的传输

20、就交给了MAC层层。MAC层的传输不能建立逻辑衔接并且不能恢复丧失或层的传输不能建立逻辑衔接并且不能恢复丧失或损坏的帧。假设高层协议要求可靠传输效力，必需向损坏的帧。假设高层协议要求可靠传输效力，必需向LLC层恳求。层恳求。LLC层建立与目的节点的衔接并且组织帧的发送层建立与目的节点的衔接并且组织帧的发送。 2.LLC方式的选择取决于高层协议的要求。方式的选择取决于高层协议的要求。LLC1：不确认的无衔接效力，适用于广播、组：不确认的无衔接效力，适用于广播、组播通讯，周期性数据采集播通讯，周期性数据采集LLC2：具有出错和丧失帧恢复功能的面向衔接：具有出错和丧失帧恢复功能的面向衔接的效力，适用

21、于长文件传输的效力，适用于长文件传输LLC3：带发送确认的无衔接效力，适用于传送：带发送确认的无衔接效力，适用于传送可靠性和实时性都要求的信息，如告警信息可靠性和实时性都要求的信息，如告警信息1.3 以太网补充知识 1.3.1 网桥 网桥和中继器非常相像，它与中继器的不同之处就在于它可以解析它收发的数据。网桥任务在OSI模型的数据链路层；数据链路层可以进展流控制、纠错处置以及地址分配。网桥可以解析它所接纳到的帧，并能指点如何把数据传送到目的地。网桥原理知目的地址的帧的转发知目的地址的帧的转发网桥内部有一个网桥端口与一切站相对应的地址映射表，当网桥的一个端口接纳到帧后，网桥内部有一个网桥端口与一

22、切站相对应的地址映射表，当网桥的一个端口接纳到帧后，网桥检查该帧的目的地址，然后查找地址表，确定与该地址对应的端口。网桥检查该帧的目的地址，然后查找地址表，确定与该地址对应的端口。 a.假设收到帧的端口正是帧目的地址所在的端口，那么网桥就会丢弃这个帧。由于可以假设收到帧的端口正是帧目的地址所在的端口，那么网桥就会丢弃这个帧。由于可以认定经过正常的认定经过正常的LAN传输机制，目的机曾经接纳过这个帧。传输机制，目的机曾经接纳过这个帧。 b 假设收到的帧的端口不是目的地址所在的端口，为了使目的站正确地收到该帧，网假设收到的帧的端口不是目的地址所在的端口，为了使目的站正确地收到该帧，网桥必需把这一帧

23、转发到目的地址所在的端口。桥必需把这一帧转发到目的地址所在的端口。未知目的地址的帧的转发未知目的地址的帧的转发假设网桥当前还不知道站发送帧的目的地址，网桥在地址表中找不到该目的地址与端口，假设网桥当前还不知道站发送帧的目的地址，网桥在地址表中找不到该目的地址与端口，它便会向除接纳该帧之外的一切端口转发此帧。这称为分散它便会向除接纳该帧之外的一切端口转发此帧。这称为分散( flooding )或泛洪。分散使网或泛洪。分散使网桥可以与未知的站通讯。除了不用要地占用了输出端口的桥可以与未知的站通讯。除了不用要地占用了输出端口的LAN带宽以外，帧分散并没有害带宽以外，帧分散并没有害处。假设站真的存在，

24、分散保证通讯能正常进展。与此类似，假设一个站向组播地址发送处。假设站真的存在，分散保证通讯能正常进展。与此类似，假设一个站向组播地址发送帧，网桥会向除接纳此帧的端口以外的一切端口转发它。这是由于网桥不能确定哪些站正帧，网桥会向除接纳此帧的端口以外的一切端口转发它。这是由于网桥不能确定哪些站正在监听某个组播地址，所以它不应该把帧的转发限制到一个特定的输出端口上。在监听某个组播地址，所以它不应该把帧的转发限制到一个特定的输出端口上。地址表的更新地址表的更新网桥经过记录接纳帧的源地址，可以动态地建立地址表。当网桥接纳到一个帧后，它在表网桥经过记录接纳帧的源地址，可以动态地建立地址表。当网桥接纳到一个

25、帧后，它在表中查找与发送站对应的项中查找与发送站对应的项(由帧的源地址指明由帧的源地址指明)。假设找到了，就会更新地址表中与该站相对应的端口，以反映在该端口上接纳到了最新的假设找到了，就会更新地址表中与该站相对应的端口，以反映在该端口上接纳到了最新的帧。这使得网桥可以正确地映射从一个帧。这使得网桥可以正确地映射从一个LAN网段转移到另一个网段的站。网段转移到另一个网段的站。假设没有找到登记项，网桥会根据新发现的地址和接纳它的端口地址新建一个新地址表项假设没有找到登记项，网桥会根据新发现的地址和接纳它的端口地址新建一个新地址表项。经过一段时间，随着站不断地发送帧，网桥就会知道一切活动站的地址。经

26、过一段时间，随着站不断地发送帧，网桥就会知道一切活动站的地址-端口对应关系。端口对应关系。 阐明：阐明： 1一个网桥衔接的一个网桥衔接的LAN的数量没有限制；的数量没有限制； 2每个站有一个全局独一的每个站有一个全局独一的48位单播地址。这是很位单播地址。这是很重要的；网桥的正常运转依赖于链路层全局独一地址；重要的；网桥的正常运转依赖于链路层全局独一地址； 4网桥内部有一个网桥端口与一切站相对应的地址网桥内部有一个网桥端口与一切站相对应的地址映射表，即网桥知道到达每个站要经过的端口；映射表，即网桥知道到达每个站要经过的端口； 5网桥任务于混杂方式，即它接纳其每个端口到来网桥任务于混杂方式，即它

27、接纳其每个端口到来的每一个帧，而不论帧的目的地址；的每一个帧，而不论帧的目的地址； 6当经过某个端口向当经过某个端口向LAN上其他有关的站发送帧时上其他有关的站发送帧时，网桥没有任何特权。它必需按照端口正常的介质访问，网桥没有任何特权。它必需按照端口正常的介质访问控制控制(MAC)规定来任务。这就意味着网桥在以太网端口规定来任务。这就意味着网桥在以太网端口上必需延迟发送、检测冲突、后退等，就像其他以太网上必需延迟发送、检测冲突、后退等，就像其他以太网设备一样；设备一样； 7在输出端口转发帧时，能够出现长时间的延迟，在输出端口转发帧时，能够出现长时间的延迟，这称为网桥传送延迟。假设一个输出端口阻

28、塞了，帧有这称为网桥传送延迟。假设一个输出端口阻塞了，帧有能够在网桥内部队列中等待发送。在最坏的情况下，网能够在网桥内部队列中等待发送。在最坏的情况下，网桥输出队列能够饱和，那么就会导致网桥由于短少缓冲桥输出队列能够饱和，那么就会导致网桥由于短少缓冲区而丢弃帧；区而丢弃帧； 8当网桥转发帧时，转发帧的源地址是该帧最初发当网桥转发帧时，转发帧的源地址是该帧最初发送者的地址，而不是网桥本人的地址。端站认识不到网送者的地址，而不是网桥本人的地址。端站认识不到网桥的存在。发送者不知道也不需求知道某个网桥在为它桥的存在。发送者不知道也不需求知道某个网桥在为它转发帧。接纳站把一切的帧都看作是好像发送者和接

29、纳转发帧。接纳站把一切的帧都看作是好像发送者和接纳者在同一个者在同一个LAN网段上的帧一样网段上的帧一样(同样的地址，同样的同样的地址，同样的数据数据)； 9网桥任务原理总结：学习源地址、过滤本网段帧网桥任务原理总结：学习源地址、过滤本网段帧、转发异网段帧、广播未知帧、转发异网段帧、广播未知帧 。1.3.2 交换机 交换机和网桥的区别在于市场，而不在于交换机和网桥的区别在于市场，而不在于技术。交换机完成的功能与网桥一样，交技术。交换机完成的功能与网桥一样，交换机就是网桥。销售商之所以把该产品叫换机就是网桥。销售商之所以把该产品叫做交换机，是为了与更原始的旧式网桥相做交换机，是为了与更原始的旧式

30、网桥相区别。应该把留意力更多地放在运用环境区别。应该把留意力更多地放在运用环境上而不是设备的功能上。也就是说，当谈上而不是设备的功能上。也就是说，当谈到现代运用中的高端口密度网桥时，通常到现代运用中的高端口密度网桥时，通常称它们为交换机，并把这样的运用环境称称它们为交换机，并把这样的运用环境称为交换式为交换式LAN。二.MAC帧构造2.1 根本的MAC帧构造7166246-150040-448PSFDDASAL/TData and PAD FCSExtensionPreamble(前同步信号：由个前同步信号：由个,交替的位字节组成：交替的位字节组成：10101010 1010101010101

31、010 该字段保证网络上的以太网接口能在重要的数据字段到来前与输入的数据流同步。该字段保证网络上的以太网接口能在重要的数据字段到来前与输入的数据流同步。SFD (起始帧定界符起始帧定界符)：1个字节，其比特方式为个字节，其比特方式为“10101011。它紧跟在前同步信号后，。它紧跟在前同步信号后，用于指示一帧的开场。出现用于指示一帧的开场。出现11时，指示帧开场。时，指示帧开场。. DA 目的地址目的地址: 个字节，用个字节，用12个十六进制表示，每两个一组，代表一个个十六进制表示，每两个一组，代表一个8位信息。位信息。目的地址可以是单独的地址，或者是广播或组播目的地址可以是单独的地址，或者是

32、广播或组播MAC地址。地址。. SA 源地址：个字节，在源地址：个字节，在SA字段中，广播和组播地址格式是非法的。字段中，广播和组播地址格式是非法的。 5. 类型类型/长度字段长度字段Length/type field：2个字节，表示的意义取决于其数值。个字节，表示的意义取决于其数值。 假设字段中的值小于或等于最大帧尺寸假设字段中的值小于或等于最大帧尺寸1518十进制那么做为长度字段运用，表示十进制那么做为长度字段运用，表示数据字段中数据的长度。假设字段中的值大于或等于数据字段中数据的长度。假设字段中的值大于或等于1536Ox0600，那么被做为类型字，那么被做为类型字段，标识数据字段所携带的

33、数据协议类型。段，标识数据字段所携带的数据协议类型。2.1 根本的MAC帧构造7166246-150040-448PSFDDASAL/TData and PAD FCSExtensionData and PAD field数据和填充字段：最少为数据和填充字段：最少为46字节字节,最多为最多为1500字节字节;数据字段至少必需有数据字段至少必需有46个字节，这是为了确保帧信号在网络传输过程中停留的时间足够个字节，这是为了确保帧信号在网络传输过程中停留的时间足够长，使网络系统中的每个站点在以太网系统的最大循环信号传输时间内都能收到帧。当数据长，使网络系统中的每个站点在以太网系统的最大循环信号传输时

34、间内都能收到帧。当数据域的长度不够域的长度不够46个字节时，就要经过填充字段进展填充，直到它到达个字节时，就要经过填充字段进展填充，直到它到达46个字节的长度为止。个字节的长度为止。填充字段的长度填充字段的长度:Max0,minframeSize-(8*n+2*Addresssize+48) bits=Max(0,368-8*n)bits其中其中n为数据字段的字节数，为数据字段的字节数，48为为L/T和和FCS的的size)。FCS帧校验序列：帧校验序列：4个字节的循环冗余校验码个字节的循环冗余校验码CRC，由，由DA,SA,LEN/TYPE,DATA,PAD共同计算得出。在接纳端收到共同计算

35、得出。在接纳端收到MAC帧以后，重新计算帧以后，重新计算FCS字字段的值，并与帧中的段的值，并与帧中的FCS字段进展对比，假设两个值一样，那么接纳站点以为在以太网信道字段进展对比，假设两个值一样，那么接纳站点以为在以太网信道传送过程中没有发生错误。传送过程中没有发生错误。Extension载波扩展字段载波扩展字段:速度在速度在1000Mb/s以上时，为了扩展最小帧传送相关的载以上时，为了扩展最小帧传送相关的载波事件的时间，载波经过附加非数据信号来进展扩展，扩展的最大长度为波事件的时间，载波经过附加非数据信号来进展扩展，扩展的最大长度为 Extension=slot time-minFrameS

36、ize4096 bits512 bits3584 bits(448字节字节2.2 带标签的MAC帧构造 123456781 2345678100000010 0000000716622242-150040-448PSFDDASALENGTH/TYPE=802.1Q Tag TypeTAG CONTROL INFORMATIONMAC CLIENT L/TDATA PADFCSE3112bitUSER PRIORITYCFIVLAN ID2个字节的802.1QTag Type 类型阐明=0X8100表示0-7的8个优先级0表示规范格式，用于以太网；1表示非规范格式，用于令牌环网。12 bit的V

37、ID总共可以表示4094个不同的VLAN “全0和“全1的情况有特殊的规定)TAG CONTROL INFORMATION 字段详细解释字段详细解释 TCI 标签控制信息字段，包括用户优先级User Priority、规范格式指示器Canonical Format Indicator和 VLAN ID。 User Priority：定义用户优先级，包括8个23优先级别。 CFI：以太网交换机中，规范格式指示器总被设置为0。由于兼容特性，CFI 常用于以太网类网络和令牌环类网络之间，假设在以太网端口接纳的帧具有 CFI，那么设置为1，表示该帧不进展转发，这是由于以太网端口是一个无标签端口。 VI

38、D：VLAN ID 是对 VLAN 的识别字段，在规范 802.1Q 中常被运用。该字段为12位。支持4096212 VLAN 的识别。在4096个能够的 VID 中，VID0 用于识别帧优先级。 4095FFF作为预留值，所以 VLAN 配置的最大能够值为4,094。 2.3 帧构造补充知识2.3.1 MAC 地址问题地址问题 IEEE802规范为每个规范为每个DTE规定了一个规定了一个48位的全局地址，相当于站位的全局地址，相当于站点的独一标识符，与其物理位置无关；地址字段的前点的独一标识符，与其物理位置无关；地址字段的前3个字节高个字节高24位由位由IEEE一致分配给厂商，低一致分配给厂

39、商，低24位由厂商分配。位由厂商分配。I/G和和G/L是第一个字节的最低两位。是第一个字节的最低两位。 I/G=0 individual 单播地址单播地址 源地址只能为单播地源地址只能为单播地址址 I/G=1 group 组播地址组播地址 G/L=0 globally administered 全局管理全局管理 G/L=1 local administered 本地管理本地管理当地址位为：当地址位为：0 xFFFFFFFFFFFF时时,是表示是表示LAN上全部任务站的多播上全部任务站的多播地址地址(广播地址。广播地址。 I/G(1 bit) G/L(1 bit)组织独一标识符由IEEE一致分配

40、(22 bits)由厂家分配(24 bits)2.3 帧构造补充知识 2.3.2 比特传输顺序比特传输顺序 以太网中，以太网中，48位的物理地址用位的物理地址用12个十六进制数表示个十六进制数表示，每两个数组成一组，代表一个，每两个数组成一组，代表一个8位信息，一共位信息，一共6个个8位字位字节，以太网上传送节，以太网上传送8位字节信息的顺序是从最高位位字节信息的顺序是从最高位最左端的最左端的8位到最低位最右端的位到最低位最右端的8位，但在位，但在8位内部位内部Bit的传送顺序是先低位，后高位先右后左。的传送顺序是先低位，后高位先右后左。 2.3.3 无效无效MAC帧帧 凡出现以下情况之一的即

41、为无效的凡出现以下情况之一的即为无效的MAC帧：帧： 1. MAC客户数据字段的实践长度和长度字段中的值不一客户数据字段的实践长度和长度字段中的值不一致；致； 2. 帧的长度不是整数个字节；帧的长度不是整数个字节； 3. 用收到的帧校验序列用收到的帧校验序列FCS查出有过失查出有过失; 4.帧的帧的MAC客户数据字段的长度不在客户数据字段的长度不在46-1500字节之间字节之间。三 Media Access Contol在在1.2节中我们讨论到了节中我们讨论到了MAC子层功能中的介质的分配，这里我们继子层功能中的介质的分配，这里我们继续讨论它的另外一个功能续讨论它的另外一个功能冲突处置。冲突处

42、置。3.1 CSMA/CD带有冲突检测的载波监听多路访问方法带有冲突检测的载波监听多路访问方法它是一种半双工方式下的介质访问机制它是一种半双工方式下的介质访问机制任务原理：任务原理：发送前采用发送前采用CSMA方式。方式。边发送边监听信道。边发送边监听信道。假设监听到冲突，那么冲突双方都停顿发送，假设监听到冲突，那么冲突双方都停顿发送，这样信道很快空闲，提高效率。这样信道很快空闲，提高效率。假设没有冲突，表示发送胜利。假设没有冲突，表示发送胜利。CSMA/CD任务方式总结：先听后发、边发边听、冲突停顿、延迟重任务方式总结：先听后发、边发边听、冲突停顿、延迟重发。发。有待发帧？有待发帧？载波监听

43、载波监听发送发送冲突？冲突？出口出口NY延迟随机时间延迟随机时间NY强化冲突强化冲突放弃帧的发送放弃帧的发送CSMA/CD图解 A B冲突A开场发送帧B开场发送帧B发送jam并停顿发送帧，延迟随机时间再监听A发送jam并停顿发送帧，延迟随机时间再监听CSMA/CD CSMA/CD 帧的传输方式帧的传输方式 帧的传输包括数据的封装帧的传输包括数据的封装解封和传送接纳解封和传送接纳介质访问管理两个部分：介质访问管理两个部分： a) 传输数据的封装传输数据的封装：输出帧的装配和校验序：输出帧的装配和校验序列的产生。列的产生。 b) 传输介质访问管传输介质访问管理：载波延迟，帧间间隔理：载波延迟，帧间

44、间隔产生，碰撞检测和强迫拥产生，碰撞检测和强迫拥塞，碰撞回退和重传，载塞，碰撞回退和重传，载波延伸和帧组发。波延伸和帧组发。3.2 MAC补充知识3.2.1 载波监听战略：载波监听战略： 非坚持非坚持CSMA： 1假设介质是空闲的，那么可以立刻发送数据。假设介质是空闲的，那么可以立刻发送数据。 2假设介质是忙的，那么等待一个随机延迟的时间后，再继续侦假设介质是忙的，那么等待一个随机延迟的时间后，再继续侦听，直到介质为空闲才发送数据。听，直到介质为空闲才发送数据。 1-坚持坚持CSMA：1假设介质空闲的，那么可以立刻发送数据。假设介质空闲的，那么可以立刻发送数据。2假设介质是忙的，那么继续侦听，

45、直至检测到介质是空闲，立假设介质是忙的，那么继续侦听，直至检测到介质是空闲，立刻发送数据。刻发送数据。3假设在发送数据过程中发生了冲突，那么放弃当前的数据传送假设在发送数据过程中发生了冲突，那么放弃当前的数据传送义务，等待一个随机的延迟时间，再反复上述步骤义务，等待一个随机的延迟时间，再反复上述步骤12。 p-坚持坚持CSMA：1假设介质空闲，那么以假设介质空闲，那么以P概率发送数据留意，只是一种概率概率发送数据留意，只是一种概率，而不是马上发送数据，而以，而不是马上发送数据，而以1-P的概率延迟一个时间单位的概率延迟一个时间单位t，t等于最大信号传播时延的两倍。等于最大信号传播时延的两倍。2

46、站点的发送已被延迟一个时间单位站点的发送已被延迟一个时间单位t后，那么反复上述步骤后，那么反复上述步骤1，当然这时的，当然这时的P值能够不一样。值能够不一样。3假设介质是忙的，继续侦听直到介质处于空闲形状，然后反复假设介质是忙的，继续侦听直到介质处于空闲形状，然后反复上述步骤上述步骤1。 P-坚持的阐明：设当介质忙时，有坚持的阐明：设当介质忙时，有n个站点等待，在个站点等待，在P值的设定使值的设定使np=1时最正确。时最正确。载波监听战略性能比较载波监听战略性能比较战略战略优点优点缺陷缺陷适用范围适用范围非坚持非坚持减少冲突发生的能够减少冲突发生的能够性性 介质的利用率低介质的利用率低 小型的

47、总线，或者树小型的总线，或者树型拓扑构造网络型拓扑构造网络 1-坚持坚持介质的利用率高介质的利用率高冲突发生概率高冲突发生概率高 小型的总线型或者树小型的总线型或者树型拓扑构造网络型拓扑构造网络 P-坚持坚持是前面两种方法的折中，优缺陷互补是前面两种方法的折中，优缺陷互补不仅适用于小型的总不仅适用于小型的总线型或者树型拓扑构线型或者树型拓扑构造网络而且适用于大造网络而且适用于大型的星型构造型的星型构造 网络网络3.2 MAC补充知识3.2.2 3.2.2 冲突检测和加强冲突检测和加强 冲突检测：是经过监视物理层提供的冲突检测信号来实现的。冲突检冲突检测：是经过监视物理层提供的冲突检测信号来实现

48、的。冲突检测的实践方法是依赖于所采用的介质系统测的实践方法是依赖于所采用的介质系统 方法：收发器监视电缆上的平均直流电信号的幅度来检测冲突。方法：收发器监视电缆上的平均直流电信号的幅度来检测冲突。当当2 2个以上的站点同时传输时，电缆上的平均直流电压到达一个能触个以上的站点同时传输时，电缆上的平均直流电压到达一个能触发收发器冲突检测电路的幅值；发收发器冲突检测电路的幅值； 冲突加强：当传输过程中检测到冲突时，并不是立刻停顿传输这个动冲突加强：当传输过程中检测到冲突时，并不是立刻停顿传输这个动作，而是继续到传完一串作，而是继续到传完一串3232位由位由jamsizejamsize定义的比特流后才

49、停顿定义的比特流后才停顿。加强冲突。加强冲突jamjam是为了保证冲突继续的时间足够的长，以致于能是为了保证冲突继续的时间足够的长，以致于能被网上的一切站点检测到防止漏检。被网上的一切站点检测到防止漏检。jamjam的内容是没有规定的，的内容是没有规定的，它可以为了方便媒体访问执行而选择固定或可变方式，但它不能与前它可以为了方便媒体访问执行而选择固定或可变方式，但它不能与前面传输的帧的面传输的帧的CRCCRC值一样。值一样。3.2 MAC补充知识 3.2.2 延迟时间延迟时间 冲突发生后，站点延迟的时间采用截断二进制指数退避算冲突发生后，站点延迟的时间采用截断二进制指数退避算法：法： 定义定义

50、 K=min(K,10)(K为回退次数为回退次数 整数整数L，0L2K 延时时间延时时间T=Lt(t为为“slot time) 在在CSMA/CD中，当中，当K16，帧将被丢弃，并有能够向上层，帧将被丢弃，并有能够向上层汇报。汇报。 了解：了解：1.回退的次数越多，随机等待时间的范围呈指数添回退的次数越多，随机等待时间的范围呈指数添加；加； 2.当当16K10时，时，K不断为不断为10，这时随机数范围，这时随机数范围0-1023不变，回退时间范围不变，回退时间范围0-52.4ms不变。不变。10Mbps系统上的最大回退时间表冲突数冲突数其他站点数目估计其他站点数目估计随机数范围随机数范围回退时

51、间范围回退时间范围1101051.2us23030153.6us37070358.4us4150150768us53103101.59ms66306303.23ms7127012706.50ms82550255013.1ms95110511026.2ms10102301023052.4ms11102301023052.4ms12102301023052.4ms13102301023052.4ms14102301023052.4ms15 102301023052.4ms16太大太大丢弃帧丢弃帧3.2 MAC补充知识 3.2.3 slot time：在以太网规那么中，假设发生：在以太网规那么中，假设发生冲突，那么必需让网上每个主机都检测到。但信冲突，那么必需让网上每个主机都检测到。但信号传播到整个介质需求一定的时间，这个时间就号传播到整个介质需求