高级计算机网络：4第四章 计算机局域网-1

计算机局域网1第四章计算机局域网合肥工业大学管理学院计算机局域网24.1局域网概述4.2局域网参考模型4.3IEEE802.3标准——总线局域网4.4其它常用标准4.5高性能以太网4.6无线局域网计算机局域网☞计算机局域网34.1局域网概述1.局域网概述1）局域网作为计算机网络的一个独立分支，萌芽于20世纪60年代末，发展于70年代，成熟于80年代，现正处于飞速发展和广泛应用阶段。2）定义：指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机网络，其覆盖的地域处于约10m～10km或更大些。3）局域网是一种通信网，功能层次结构简单，仅有OSI参考模型的下面两个功能层。计算机局域网44.1局域网概述2.

局域网的特点

从功能的角度，具有以下特征：1）覆盖地域范围比较小，适用于某一组织（如学校、办公楼、厂区等）内部联网。2）高传输速率和低误码率，主干可以达到1000Mb／S，而误码率在10－11到10－8之间。3）采用共享广播信道，分布式控制，局域网中各站是平等关系，可以进行广播和组播。4）低层协议简单。局域网则由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高，相对而言信道利用率已不是人们考虑的主要因素，因而低层协议较简单。计算机局域网52.局域网的特点5）不单独设立网络层。局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道，流量控制和路由选择功能大为简化。因此，局域网的体系结构仅相当于OSI／RM的最低两层。6)

采用多种媒体访问控制技术。由于采用共享信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源、多目的链路管理。由此引发出多种媒体访问控制技术，如载波监听多路访问／冲突检测（CSMA／CD）技术、令牌环控制技术、令牌总线控制技术、光纤分布式数据接口（FDDI）技术等。计算机局域网6广域网局域网拓扑结构分布式不规则网状共享信道（总线、环）低层协议复杂（因距离远、可靠性差）较简单（距离近、不需要中间转接）主要问题如何充分利用信道和通信设备如何管理多源链路与多目的链路表4-1局域网与广域网的差别计算机局域网7局域网的拓扑结构匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网环形网计算机局域网8局域网最常用的传输媒体双绞线现在10Mbps甚至100Mbps乃至1Gbps的局域网也使用双绞线。同轴电缆50Ω同轴电缆可用到10Mbps，75Ω同轴电缆则可用到几百Mbps，光纤主要用在环状网中，其数据率可达100Mbps，甚至达到1Gbps。计算机局域网94.1局域网概述4.2局域网参考模型4.3IEEE802.3标准---总线局域网4.4其它常用标准4.5高性能以太网4.6无线局域网计算机局域网☞计算机局域网101.局域网标准

1)局域网的体系结构

2)IEEE802系列标准2.物理层3.数据链路层

1)基本概念

2)LLC子层

3)媒体访问控制子层MAC4.2

局域网参考模型计算机局域网114.2

局域网参考模型1.局域网标准1)局域网的体系结构在20世纪80年代初期，美国电器和电子工程师学会IEEE802委员会首先制定出了局域网标准，即IEEE802标准，该标准已成为ISO国际标准。

IEEE802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，但有相当大的区别。由于局域网只是一个计算机通信网，体系结构只有OSI的下两层。计算机局域网12两层结构功能简述：物理层

它负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务，用来描述传输媒体接口的一些特性，如接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性等。数据链路层在不太可靠的传输信道上实现可靠的数据传输，负责帧的传送与控制。要解决：——解决信道如何分配，如何避免或解决信道争用——媒体访问控制功能。1.局域网标准

——1)局域网的体系结构计算机局域网13数据链路层数据链路层分为两个子层。媒体访问控制方法有多种，导致数据链路层存在与传输媒体有关的与无关的两部分。媒体访问控制MAC（mediumaccesscontrol）子层和逻辑链路控制LLC（logicallinkcontrol）子层。局域网网络层的功能比较简单，没有必要单独设置网络层。为解决网络设备如何连接到网络层的服务访问点SAP上，局域网采用的方法是：将网络层的服务访问点SAP设在数据链路层的上面。因此，局域网的参考模型只相当于OSI的最低两层。1.局域网标准

——1)局域网的体系结构计算机局域网144.2局域网参考模型图4.1IEEE802参考模型与OSI参考模型的对比计算机局域网15局域网对LLC子层是透明的局域网高层物理层站点1高层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点2LLC子层看不见下面的局域网与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。计算机局域网164.2局域网参考模型——1.局域网标准

2）IEEE802系列标准IEEE802.1：概述、体系结构和网络互联，以及网络管理和性能测量。IEEE802.2：逻辑链路控制。这是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。IEEE802.3：带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）的方法和物理层规范。其中IEEE802.3ac：VLAN帧扩展。

IEEE802.3ab：千兆以太网物理层参数和规范。

IEEE802.3ae：万兆以太网。

IEEE802.4：令牌总线网。定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。计算机局域网172）IEEE802系列标准IEEE802.5：令牌环网。定义令牌传递环状网的MAC子层和物理层的规范。其中IEEE802.5t：100Mbps高速令牌环网访问方法。IEEE802.6：城域网。定义了城域网的MAC子层和物理层的规范。IEEE802.7：宽带技术。IEEE802.8：光纤技术。IEEE802.9：综合话音数据局域网。IEEE802.10：可互操作的局域网安全技术。还附加了安全体系结构框架的802.10a和密钥管理的802.10c。计算机局域网182）IEEE802系列标准IEEE802.11：无线局域网。定义了无线局域网的MAC

协议和物理层规范，还附加了35GHz波段高速物理层的802.11a和2.4GHz高速物理层的802.11b。IEEE802.12：需求优先协议。1998年公布100Mbps需求优先访问方法、物理层和中继器规范，

1998年还附加了全双工操作规范。IEEE802.14：有线电视网。定义了有线电视网及其相应的技术参数。IEEE802.15：短距离无线网。规定了短距离无线网

(WPAN)，包括蓝牙技术的所有技术参数。计算机局域网192）IEEE802系列标准IEEE802.16：宽带无线访问标准，由两部分组成：

IEEE802.16.1：固定宽带无线访问的无线界面。

IEEE802.16.2：宽带无线访问系统的共存。IEEE802各标准间关系如图4.2所示。图4.2IEEE802系列标准间的关系计算机局域网204.2局域网参考模型——2.数据链路层

2.数据链路层媒体访问控制MAC子层、逻辑链路控制LLC子层数据链路层功能是由MAC、LLC子层共同完成的。（1）MAC帧和LLC帧各层PDU之间的关系如下：

包括目的服务访问点、源服务访问点和控制信息包括目的地址源地址和控制信息帧校验序列计算机局域网214.2局域网参考模型——2.数据链路层LLC子层IEEE802.2标准对LLC子层的功能、特性、规程和接口原语作了准确的描述。LLC子层的复用功能一个工作站可能有多个进程在运行并且可能同时与其他一个或多个站的进程通信，如何实现这种进程间的通信呢？重点：识别工作站和进程SAP地址－－识别进程由LLC帧传送MAC地址－－识别工作站由MAC帧传送

网络寻址：先用MAC地址找网络中的某个工作站，剥去MAC帧的首尾部并上交给LLC子层后，再用LLC帧地址找该站的某个服务访问点SAP，即进程地址。计算机局域网222.数据链路层——2）LLC子层

在A，B，C三个DTE中，有U，V，W三个进程在运行。DTEA的进程U发出连接请求帧，源地址为A（1），目的地址为C（1）；DTEA的进程V发出连接请求帧，源地址为A（2），目的地址为B（1）；DTEB的进程W发出连接请求帧，源地址为B（2）目的地址为A(3)。计算机局域网232.数据链路层——2）LLC子层LLC子层提供的服务四种不同类型的服务：不确认的无连接服务、面向连接服务、带确认的无连接服务和高速传送数据。对应四种操作类型分别是：操作类型1（LLC1）：不确认的无连接服务（数据报服务）在局域网中应用最广泛。这种服务可用于点到点通信，特别适用于广播和组播通信。操作类型2（LLC2）：面向连接服务面向连接服务相当于虚电路，每次通信都要经过连接建立、数据传送和连接释放三个阶段。特别适合于传送很长的数据文件。计算机局域网24LLC子层提供的服务操作类型3（LLC3）：带确认的无连接服务（可靠的数据报）。只用在令牌总线网中。用于传送非常重要且时间性很强的信息，如过程控制中的告警信息或控制信号。操作类型4（LLC4）：高速传送服务，只用于城域网。2.数据链路层——2）LLC子层计算机局域网252.数据链路层——2）LLC子层LLC帧的结构

LLC帧的结构与OSI数据链路层所使用的帧的结构十分相似。但LLC子层要完成网络层的部分功能，如数据报、虚电路及多路复用等。(服务对象是进程)LLC帧由4个字段组成：目的服务访问点DSAP字段源服务访问点SSAP字段控制字段数据字段计算机局域网26N(R)2.数据链路层——2）LLC子层LLC帧的结构图4.5LLC帧的格式当I／G=0时，表示单个目的服务访问点；当I／G=1时，表示成组目的服务访问点（广播、组播）当C／R＝0时，表示发送的LLC帧为命令帧；当C／R＝1时，表示发送的LLC帧为响应帧。计算机局域网272.数据链路层——2）LLC子层LLC帧中各字段的含义如下：地址字段：由DSAP字段和SSAP字段组成。DSAP定义了两种目的地址：单地址和成组地址。当I／G=0时，表示单个目的服务访问点；当I／G=1时，表示成组目的服务访问点。

SSAP字段的C／R用于区分LLC帧是命令帧还是响应帧，当C／R＝0时，表示发送的LLC帧为命令帧；当C／R＝1时，表示发送的LLC帧为响应帧。SSAP的后面7个比特表示源服务访问点。控制字段：占一个或两个字节，根据该字段前两个比特的取值，可将控制字段分为信息帧I、监督帧S和无编号帧U。计算机局域网282.数据链路层——2）LLC子层LLC帧中各字段的含义如下：数据字段：数据字段的长度M没有限制，但应是整数个字节。不过，因为MAC帧的长度受限制，所以LLC帧的长度实际上也是受限制的。计算机局域网29媒体访问控制子层MACMAC子层负责解决与媒体接入有关的问题和在物理层的基础上进行无差错的通信。具体讲，MAC子层的主要功能是：发送时将上层交下来的数据封装成帧进行发送，接收时对帧进行拆卸，将数据交给上层；实现和维护MAC协议；进行比特差错检查与寻址。在IEEE802.2系列标准中，对于不同的局域网，其MAC子层是不相同的。4.2局域网参考模型——2.数据链路层计算机局域网304.1局域网概述4.2局域网参考模型4.3IEEE802.3标准---总线局域网4.4其它常用标准4.5高性能以太网4.6无线局域网计算机局域网☞计算机局域网314.3IEEE802.3标准—

总线局域网总线局域网：一种基带通信网，它传送信息最简单最直接、也是最流行的局域网。

起源：1975年由美国Xerox公司研制成功，以太网媒体访问控制方法（IEEE802.3标准，CSMA/CD技术祖先）IEEE802.3(CSMA/CD-Ethernet)standard–originally2MbpsIEEE802.3ustandardfor100MbpsEthernetIEEE802.3zstandardfor1,000MbpsEthernetIEEE802.3aestandardfor10GbpsEthernet计算机局域网32DIXEthernetV2是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。IEEE的802.3标准。DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网。总线局域网的两个标准计算机局域网33总线网，共享公用信道

如何解决冲突？随机访问控制方法－－载波监听多路访问／冲突检测，即

CSMA／CD以太网的介质访问控制方法计算机局域网34CSMA／CD最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。B向

D发送数据CDAE匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B发送的数据计算机局域网35以太网的广播方式发送总线上的每一个工作的计算机都能检测到B发送的数据信号。由于只有计算机D的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有D才接收这个数据帧。其他所有的计算机（A,C和E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。计算机局域网36为了通信的简便

以太网采取了两种重要的措施

采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。

计算机局域网37以太网提供的服务以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。计算机局域网38媒体访问控制方法——CSMA／CD

802.3局域网的组成总线局域网的MAC子层IEEE802.3标准——总线局域网计算机局域网391.媒体访问控制方法——CSMA／CDCSMA／CD技术的起源纯ALOHA协议基本思想是：网上的各站点在任何时刻只要需要，就可以自由地发送信息。其最大吞吐量只有理想值的18％。分槽ALOHA协议：将时间划分为等长的时隙，每个时隙的长度正好等于一个定长分组的传输时间，各站只能在时隙的起始时刻才能开始发送信息。信道吞吐量提高到理想值的37％。载波监听多路访问控制方法（CSMA）它是ALOHA的一种改进协议，基本思想是：“先听后说”计算机局域网401.媒体访问控制方法——CSMA／CD

根据监听策略的不同，载波监听多路访问有3种协议：非坚持CSMA、1坚持CSMA和P坚持CSMA①非坚持CSMA：一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一随机时间后再重新监听。如果监听到信道空闲，就立即发送数据。②1坚持CSMA：监听到信道忙时，仍然坚持听下去，直至信道空闲为止。一旦听到信道空闲就立即发送数据。如果有冲突，则等待一段随机时间后再监听。③P坚持CSMA：监听到信道忙时，仍然坚持听下去，直至信道空闲为止。当听到信道空闲时，以概率P发送数据，而以概率（1一P）延迟时间τ（端到瑞的传播时延）再重新监听信道。计算机局域网411.媒体访问控制方法——CSMA／CD既然每一个站在发送数据之前已经监听到信道“空闲”，为什么还会发生冲突？图4.6传播时延对载波监听的影响计算机局域网421kmABt碰撞t=

B检测到信道空闲发送数据t=

/2发生碰撞t=2

A检测到发生碰撞t=

B发送数据B检测到发生碰撞t=ABABABt=0A检测到信道空闲发送数据ABt=0t=B检测到发生碰撞停止发送STOPt=2

A检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为

计算机局域网43重要特性使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率时通信量。1.媒体访问控制方法——CSMA／CD计算机局域网441.媒体访问控制方法——CSMA／CD当δ0时，站A发现冲突的时间趋于2τ，而2τ是总线的端到端往返传播时间。最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间2（两倍的端到端传播时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。争用期计算机局域网45争用期的长度以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。1.媒体访问控制方法——CSMA／CD计算机局域网46截断二进制指数类型退避算法

(truncatedbinaryexponentialtype)

发生碰撞的站在停止发送数据后，要退避一个随机时间才能再发送数据。(1)确定基本退避时间，一般是取为争用期2。(2)定义参数k

，k10，即

k=Min[重传次数,10](3)从整数集合[0,1,…,(2k

1)]中随机地取出一个数，记为r。重传需要推迟的时间是r倍基本退避时间。(4)当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。计算机局域网47最短有效帧长如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节。以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。计算机局域网481.媒体访问控制方法——CSMA／CD冲突检测方法基本思想一边将信息发送到总线，一边从总线接收信息，然后将接收到的信息与原来发送的信息进行比较。比较信号的大小：在基带传输系统中，若发生冲突，则信道上叠加后的信号值肯定比正常值大一倍。所以只要检测到接收信号的摆动值超过某一门限，就可断定发生了冲突。强化碰撞：当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的人为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。

CSMA／CD工作原理：“先听后说，边说边听”计算机局域网49数据帧干扰信号TJ人为干扰信号ABTBtB发送数据A检测到冲突开始冲突信道占用时间A发送数据B也能够检测到冲突，并立即停止发送数据帧，接着就发送干扰信号。这里为了简单起见，只画出A发送干扰信号的情况。计算机局域网50CSMA／CD工作原理“先听后说，边说边听”

每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若信道空闲，则发送数据，并继续监听下去；一旦监听到冲突，并立即停止发送，并在短时间内坚持连续向总线发一串阻塞信号强化冲突，通知总线上各站有冲突发生，以便尽早空出信道，提高信道的利用率；如果信道忙，则暂不发送，退避一段时间后再尝试。

计算机局域网512.802.3局域网的组成传输媒体网卡转发器(10Base2细同轴电缆)集线器(10Base-T双绞线)工作站计算机局域网522.802.3局域网的组成

传输媒体 有粗缆、细缆、双绞线和光缆4种，分别对应4种不同的物理层。10BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制MAC这里“BASE”表示传输媒体上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。BASE前面的数字“10”表示数据率为10Mbps，后面的数字“5”或“2”表示每一段电缆的最大长度为500m或200m（实际上是185m）。计算机局域网53铜缆或铜线连接到以太网

示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI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插头计算机局域网542.802.3局域网的组成网卡

现在各厂家生产的网卡种类繁多，功能除串/并行转换等外，主要实现一些物理层和MAC子层的功能。数据的封装和解封。发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部成为MAC帧后发送到局域网。接收时，若收到一个有差错的帧，它就丢弃此帧而不通知它所插入的计算机，当网卡收到一个正确的帧时，对MAC帧进行拆卸，剥去MAC帧的首部和尾部，然后送交上一层。链路管理。主要是实现CSMA/CD协议。编码与译码，即曼彻斯特编码与译码。计算机局域网55计算机通过网卡

和局域网进行通信CPU高速缓存存储器I/O总线计算机至局域网网络接口卡（网卡）串行通信并行通信计算机局域网562.802.3局域网的组成转发器

转发器(repeater)将同轴电缆中的信号放大整形后再转发出去。转发器又称为中继器，工作在物理层，其作用是消除传输引起的信号失真和衰减，使信号的波形和强度满足要求。用转发器连接起来的几个网段仍然是一个局域网。802.3标准规定：最多使用4个转发器连接5个细同轴电缆段，而工作站只允许连接3个细同轴电缆段，其余两段用作加长距离，最大网络长度1000m。一个网段上最多支持30台工作站，而且一个转发器相当于一个工作站。计算机局域网57以太网的最大作用距离245m200m185m185m185m网段1转发器网段2网段3转发器转发器转发器计算机局域网58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。在星形网的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。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。计算机局域网592.802.3局域网的组成集线器(Hub)

采用双绞线星状连接——10Base-T工作在物理层，多端口，每个端口都具有收发数据的能力。物理上是星型连接，逻辑上是总线网。因此，10Base-T以太网又称为星状总线。采用CSMA/CD协议集线器一般都有少量的容错能力和网络管理功能，而模块化的机箱式智能集线器则有很高的可靠性。计算机局域网60具有三个端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计算机局域网61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100m。这种10Mb/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。计算机局域网624.3IEEE802.3标准—

总线局域网3.总线局域网的MAC子层常用的以太网MAC帧格式有两种标准：DIXEthernetV2标准IEEE的802.3标准计算机局域网63MAC帧字节6624IP层物理层目的地址源地址长度/类型FCSMAC层1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入数据MAC子层IP层LLC子层802.2LLC帧当长度/类型字段表示长度时802.3MAC帧以太网V2MAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~150043~1497111DSAPSSAP111

控制数据字节DSAPSSAP控制IP数据报IP数据报计算机局域网64MAC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48bit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。计算机局域网65GMAC帧的地址字段。全局地址和局部地址:

全局地址对所有空间、时间都是单值的、唯一的，又称为绝对地址。局部地址仅在自身局域网中才是单值的、唯一的，所以又称为相对地址。地址格式:802标准规定MAC地址字段可以采用6字节或2字节。如下所示。单／组（I／G）：0——单个站地址1——组地址全局／局部G／L：0——局部管理,1——全局管理.计算机局域网66第1最高位最先发送最低位最高位最低位最后发送001101010111101100010010000000000000000000000001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6101011001101111001001000000000000000000010000000802.5802.6802.3802.4802.5802.6计算机局域网67网卡上的硬件地址路由器等网络设备1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6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。因特网计算机局域网68网卡检查MAC地址网卡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(unicast)帧（一对一）广播(broadcast)帧（一对全体）多播(multicast)帧（一对多）计算机局域网69MAC帧物理层MAC层LLC层IEEE802.3MAC帧目的地址源地址长度/类型数据FCS6624字节46~1500LLC帧长度/类型字段2字节数值小于MAC用户数据字段的最大值1500字节时，该字段表示MAC用户数据的长度；数值大于1536字节，这个字段就表示类型。IEEE802.3MAC帧格式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。计算机局域网70数据字段46~1500

字节数据字段的正式名称是MAC

用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

IEEE802.3MAC帧格式MAC帧物理层MAC层LLC层IEEE802.3MAC帧目的地址源地址长度/类型数据FCS6624字节46~1500LLC帧长度在46-1500字节之间。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。计算机局域网71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。IEEE802.3MAC帧格式MAC帧物理层MAC层LLC层IEEE802.3MAC帧目的地址源地址长度/类型数据FCS6624字节46~1500LLC帧FCS字段4

字节计算机局域网7232位CRC校验码的生成多项式为：

G（X）＝X32＋X26＋X23十X22＋X16＋X11＋X10

＋X8＋X7＋X5＋X4＋X2＋X十1CRC码的校验范围为：目的地址、源地址、长度、数据。帧校验序列FCS字段计算机局域网73MAC帧IEEE802.3MAC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MAC帧物理层MAC层LLC层IEEE802.3MAC帧目的地址源地址长度/类型数据FCS6624字节46~1500LLC帧1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入8字节由硬件生成计算机局域网74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帧计算机局域网75为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备而设置。一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待一个时间间隔才能再次发送数据。IEEE802.3规定：帧间最小间隔为9.6s，相当于96bit的发送时间。帧间最小间隔计算机局域网76媒体访问控制方法——CSMA／CD

802.3局域网的组成总线局域网的MAC子层IEEE802.3标准——总线局域网计算机局域网774.1局域网概述4.2局域网参考模型4.3IEEE802.3标准---总线局域网4.4其它常用标准4.5高性能以太网4.6无线局域网计算机局域网☞计算机局域网784.4.1IEEE802.5标准——令牌环局域网4.4.2IEEE802.4标准——令牌总线网4.4.3802.3、802.5、802.4标准的比较4.4其它常用标准计算机局域网79概述令牌环局域网的拓扑结构是环形的，信息沿环路单向地、逐点地传送；每个结点都从环路上接收一个比特转发一个比特，转发时进行整形放大；每个结点都具有地址识别能力，一旦发现目的地址和本站地址相同，便立即接收信息，否则继续向下一站传送。4.4.1IEEE802.5标准——令牌环局域网转发器计算机局域网801.概述转发器

转发从环路输入的比特流。转发时对比特流进行整形和放大（即再生），并且接收一个比特就转发一个比特。地址识别。不停地监视令牌和非令牌帧中的目的地址。发送数据：转发器先截获令牌，将令牌帧的标志改变为数据帧的标志，接着将缓冲区中的数据等字段加上去构成要发送的非令牌帧，并将本站的转发器置成发送方式，再将数据帧发送出去。接收数据：当转发器一旦发现数据帧的目的地址等于本站地址时，说明本站是目的站，就复制这个帧（即收下这个帧），并将此数据帧转发给下一个站。计算机局域网814.4.1IEEE802.5标准——令牌环局域网令牌环的工作原理令牌环：由一组用传输媒体串联而成的多个工作站组成，每个站通过电缆和媒体接口连接器与转发器连接到环上。802.5媒体访问控制：令牌环是通过令牌传递方式来控制各站的发送权的，网中设有一张令牌，只有获得令牌的站点才有权利发送数据。令牌：是一个具有特殊格式的帧，它平时不停地在环路上流动。

计算机局域网822.令牌环的工作原理令牌环的工作原理图4.13令牌环的工作原理计算机局域网832.令牌环的工作原理令牌环主要有3个操作：截获令牌与发送帧

当一个站要发送数据时，先要截获令牌，并将其标志转变成信息帧的标志，此时令牌变为忙令牌，接着将数据等字段加上去，构成要发送的非令牌帧送到环上。接收帧与转发帧 非令牌帧经过每个站时，该站的转发器将帧内的目的地址与本站地址相比较。如果相符，则复制该帧、送入本站，并在该帧中置入已复制标志，同时将该帧再转发至下一个站（因为一个帧可能发送给多个目的站）。如果帧中的目的地址不是本站地址，则转发器只将该帧向下转发。撤消帧与重新发令牌计算机局域网844.4.1IEEE802.5标准——令牌环局域网令牌环的MAC帧格式

令牌环的MAC子层有两种基本帧：令牌帧和非令帧。其格式如下：图4.14802.5的MAC帧计算机局域网853.令牌环的MAC帧格式1）令牌帧令牌帧由起始字段、访问控制字段和结束字段组成，共占3个字节，各字段的作用如下。起始字段和结束字段：表示帧的开始和结束，各占1个字节，其中每个字段都有4位“特殊比特”。正常信号采用基带曼彻斯特编码，而J，K比特的中间没有跳变，表示令牌帧的开始和结束。访问控制字段：占1个字节①3个优先级比特PPP

000的优先级最低，111为最高优先级。只有优先级高于令牌优先级的站，才允许截获该令牌，以便保证高优先级的站有更多的发送机会。计算机局域网861)令牌帧访问控制字段：②令牌比特T当T=0时，表示令牌帧；T=1表示非令牌帧。③监督比特M(防止忙令牌在环上无限循环而设置的)④3个预约比特RRR当某站要发送数据时，可以在其他站发送的数据帧经过本站时进行预约，即只要本站的优先级高于在此之前的预约等级，就可以将本站的优先级写入此数据帧的预约比特RRR上。当一个数据帧在环路上循环一周回到源站后，源站发出的令牌的优先级应当等于刚才收回的帧中预约比特RRR的优先级。计算机局域网873.令牌环的MAC帧格式2）非令牌帧

其中起始字段、访问控制字段和结束字段与令牌帧相同，余下各字段的作用如下。帧控制字段：占1个字节，前两位FF为类型比特，表示帧的类型；后6位ZZZZZZ为控制比特，表示控制帧的种类。若FF＝00，表示该帧为MAC控制帧；若FF＝01。表示该帧为一般的信息帧。FF—11或10未定义。目的地址和源地址：其含义和IEEE802．3标准相同，两者的位数必须相等，或占2字节或6个字节。数据字段：该字段长度的最小值等于0，其最大值受令牌轮转一周的最大时间限制。计算机局域网882）非令牌帧帧校验序列FCS：占4个字节，采用32位循环冗余校验CRC码，其校验范围是从帧控制字段到数据字段。结束字段：I为后继帧比特，若I＝1，表示此帧后还有待发的帧；I＝0表示该帧为最后一帧或单帧。E为差错比特。(E=1,有错)帧状态字段FS：是帧的最后一个字节，其中A为地址识别指示比特，C为帧已复制指示比特，r比特未做规定。发送站发送帧时将A，C都置成0。若接收站检测到帧上目的地址与本站的地址相同时，则将A置为1；若该站将该帧复制，则将C置成1。这样，当该帧返回到发送站时，源站依据A、C、E的值就可以判断发送是否成功。计算机局域网894.4.1IEEE802.5标准——令牌环局域网4.4.2IEEE802.4标准——令牌总线网4.4.3802.3、802.5、802.4标准的比较4.4其它常用标准计算机局域网904.4.2IEEE802.4标准——令牌总线网令牌总线网的组成与工作原理在物理上是一个总线网，各工作站共享一条传输信道，而在逻辑上却是一个令牌网，接在总线上的各站组成一个逻辑环。这种逻辑环通常按工作站地址的递减顺序排列，与站的物理位置无关。令牌总线网上的每个工作站都设置了标识寄存器，用来存储上一站（前趋站）、本站及下一站（后继站）的地址或序号，上站地址和下站地址可以动态地设置。计算机局域网911.令牌总线网的组成与工作原理A→D→B→E→F→A…组成一个令牌环，即按地址从大到小8→6→4→3→2→8…的顺序链接，而它们在物理上都接到总线上，两者截然不同。图4.15令牌总线局域网计算机局域网921.令牌总线网的组成与工作原理令牌总线网的工作原理有以下特点：(1)

通过在网络中设置令牌来控制各站对总线的访问。 网上只有一个令牌，在任一时刻只能有一个工作站访问信道，因此不会出现冲突。(2)

令牌按逻辑顺序传递。 令牌从高地址站传递给较低地址的站。当令牌到达最低地址后，再传递给较高地址的站。(3)各站有公平的访问权。计算机局域网931.令牌总线网的组成与工作原理逻辑环网、物理环网、竞争型总线网比较

逻辑环网：直接通路，时延小

物理环网：环路传送，通过各站转发，时延大

竞争型总线网：负载增大，冲突增加，系统开销加大，效率下降；访问和响应具有随机性，属概率性网，不能满足实时性要求。

逻辑环网：无冲突，重负载也可获较高的效率，具有优先权策略，访问和响应时间具有确定性，实时性良好。计算机局域网944