以太网概述及以太网帧

以太网概述及以太网帧第1页，共38页，2023年，2月20日，星期三-2-回顾物理介质的类型铜介质非屏蔽双绞线（类型、线序）及其他类型铜介质光纤（单模、多模）无线常用通信标准：IEEE802.11、IEEE802.15、IEEE802.16、全球移动通信系统(GSM)第2页，共38页，2023年，2月20日，星期三-3-教学内容以太网概述以太网标准、第1、2层以太网标准以太网发展传统以太网、当前以太网、吉比特以太网以太网帧MAC地址结构、表示方法单播、广播、组播MAC地址第3页，共38页，2023年，2月20日，星期三-4-9.3以太网概述Internet工程任务组（IEFT）维护上层软件服务。电气电子工程师协会（IEEE）等定义维护第一层和第二层标准（以太网）。第4页，共38页，2023年，2月20日，星期三-5-9.3.1以太网：标准和实施1980年：第一个以太网标准发布。1985年：IEEE发布以太网标准IEEE802.3，并与ISO标准兼容。第5页，共38页，2023年，2月20日，星期三-6-9.3.2第1层和第2层的以太网标准以太网仅实现了数据链路层的下半层（MAC子层）和物理层以太网第一层标准信号介质上传输的比特流将信号放到介质上的物理原件不同的拓扑以太网MAC子层标准提供与上层协议联系的接口提供标识设备的接口利用封装成帧将比特流组织为有意义的分组控制源数据的传输以太网如何与上层如何相互通信呢？第6页，共38页，2023年，2月20日，星期三-7-9.3.3逻辑链路控制（LLC）：连接上层LLC处理上层的网络软件与下层硬件之间的通信IEEE802.2标准定义了LLC子层功能LLC可以视为网卡（NIC）的驱动程序软件LLC功能：建立与上层的连接将网络层数据包封装成帧标识网络层协议保持物理设备的相对独立性第7页，共38页，2023年，2月20日，星期三-8-9.3.4MAC子层：获取介质上的数据和从介质上接收数据MAC子层功能由硬件（网卡）实现。MAC子层功能：数据封装介质访问控制MAC第8页，共38页，2023年，2月20日，星期三-9-9.3.4MAC子层：获取介质上的数据和从介质上接收数据1.数据封装数据封装包括发送前帧组装和收到帧时的帧解析三个主要功能：帧定界编址错误检测第9页，共38页，2023年，2月20日，星期三-10-9.3.4MAC子层：获取介质上的数据和从介质上接收数据2.介质访问控制（MAC）MAC包括数据放置到介质和从介质中删除帧。MAC方法取决于网络的逻辑拓扑结构回顾：MAC方法第10页，共38页，2023年，2月20日，星期三-11-9.3.5以太网的物理层实现第11页，共38页，2023年，2月20日，星期三-12-9.3.5以太网的物理层实现以太网的变化：初期：数据传输速度3Mbit/s的以太网今天：数据传输速度高达10Gbit/s的以太网（吉比特以太网）以太网成功因素支持广泛的电缆和连接器规格定义了不同介质的编码和编码方案在所有物理实现中保持一致的结构第12页，共38页，2023年，2月20日，星期三-13-9.4LAN技术：以太网以太网的出现（P198）传统以太网发展：第一版以太网传统以太网当前以太网1Gbit/s以上以太网第13页，共38页，2023年，2月20日，星期三-14-9.4.1LAN技术：以太网以太网历史（第一版本以太网）介质：同轴电缆（粗缆10BASE5、细缆10BASE2）拓扑结构：总线型部署：低带宽LAN环境中介质访问方法：CSMA第14页，共38页，2023年，2月20日，星期三-15-9.4.2LAN技术：以太网传统以太网介质：UTP（10BASE-T）拓扑结构：物理拓扑：星型；逻辑拓扑：总线物理拓扑使用的设备：集线器介质访问方法：CSMA/CD通信类型：半双工第15页，共38页，2023年，2月20日，星期三-16-9.4.2LAN技术：以太网传统以太网基于集线器的以太网第16页，共38页，2023年，2月20日，星期三-17-9.4.3LAN技术：以太网当前以太网两次发展：速度由10Mbit/s到100Mbit/s（快速以太网）；LAN交换机的出现拓扑结构：物理拓扑：星型；逻辑拓扑：点对点物理拓扑使用的设备：交换机介质访问方法：CSMA/CD，没有介质争用通信类型：半双工第17页，共38页，2023年，2月20日，星期三-18-9.4.3LAN技术：以太网当前以太网基于交换机的以太网第18页，共38页，2023年，2月20日，星期三-19-9.4.4LAN技术：以太网吉比特以太网速度：1000Mbit/s或更高带宽介质：光纤通信类型：全双工范围：由LAN扩展到WAN介质访问方法：CSMA/CD第19页，共38页，2023年，2月20日，星期三-20-9.5.1以太网帧以太网帧有两种样式：IEEE802.3（原始）和修订后的IEEE802.3(Ethernet)第20页，共38页，2023年，2月20日，星期三-21-9.5.1以太网帧原始以太网最小帧为64个字节，最大1518个字节如果接收的帧小于最小值或者大于最大值，则认为帧被损坏并丢弃。第21页，共38页，2023年，2月20日，星期三-22-9.5.2以太网MAC地址表示方法：12个十六进制数字，共48位。如果接收的帧小于最小值或者大于最大值，则认为帧被损坏并丢弃。第22页，共38页，2023年，2月20日，星期三-23-9.5.2以太网MAC地址1.MAC地址结构IEEE为厂商分配了一个3字节的代码，称为组织唯一标识符(OUI)。EEE要求厂商遵守两条简单的规定：分配给网卡或其它以太网设备的所有MAC地址都必须使用厂商分配的OUI作为前3个字节。OUI相同的所有MAC地址的最后3个字节必须是唯一的值（厂商代码或序列号）。第23页，共38页，2023年，2月20日，星期三-24-9.5.2以太网MAC地址1.MAC地址结构第24页，共38页，2023年，2月20日，星期三-25-9.5.2以太网MAC地址2.MAC地址的使用源设备发送报文时包含目的MAC地址网段上其他NIC检查该帧头MAC地址，确认是否与其MAC地址匹配如果匹配，该NIC将该帧送到上层如果不匹配，将该帧丢弃。第25页，共38页，2023年，2月20日，星期三-26-9.5.2以太网MAC地址2.MAC地址的使用MAC地址的表示方法：00-05-9A-3C-78-0000:05:9A:3C:78:00

0005.9A3C.7800被分配到工作站、服务器、打印机、交换机和路由器等发送和接收数据的任何设备第26页，共38页，2023年，2月20日，星期三-27-9.5.3十六进制计数和编址第27页，共38页，2023年，2月20日，星期三-28-9.5.3十六进制计数和编址第28页，共38页，2023年，2月20日，星期三-29-9.5.3十六进制计数和编址字节1个字节=8位（可以表示00~FF的十六进制数）十六进制的表示以0X为前导表示，例：0x0A。十六进制的转换将4位二进制数转换为1个十六进制数查看MAC地址：ipconfig/all第29页，共38页，2023年，2月20日，星期三-30-9.5.4MAC地址和IP地址数据链路层MAC地址使数据包通过各网段上的本地介质运载。IP地址网络层地址IP让设备将数据包发往目的设备第30页，共38页，2023年，2月20日，星期三-31-9.5.4MAC地址和IP地址第31页，共38页，2023年，2月20日，星期三-32-9.5.5以太网单播帧、多播帧和广播帧单播MAC地址单播MAC地址是帧从一台发送设备发送到一台目的设备时使用的唯一地址。第32页，共38页，2023年，2月20日，星期三-33-9.5.5以太网单播帧、多播帧和广播帧单播MAC地址第33页，共38页，2023年，2月20日，星期三-34-9.5.5以太网单播帧、多播帧和广播帧广播MAC地址目的IP地址使用广播地址MAC地址使用FF-FF-FF-FF-FF-FF第34页，共38页，2023年，2月20日，星期三-35-9.5.5以太网单播帧、多播帧和广播帧广播MAC地址第35页，共38页，2023年，2月20日，星期三-36-9.5.5以太网单播、多播和广播MAC地址组播MAC地址使用组播地址（224.0.0.0~239.255.255.255）作为目的IP地址组播MAC地址以01-00-5E开头，将IP组播组地址的低23位换算成以太网地址中剩余的6个十六进制字符，作为组播MAC地址的结尾。MAC地址剩余的位始终为"0“例：组播地址为224.148.64.46的组播MAC地址为