第4章计算机局域网络2.ppt

1、2020/8/3,1,4.3.1 以太网（Ethernet）和IEEE802.3 以太网最早是美国数字装备公司DEC 、英特尔 Intel和施乐Xerox（DIX）联合推出商业产品，是使用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）技术的总线型网络，称为DIX Ethernet。现行版本DIX Ethernet V2以太网； 在此基础上，IEEE 802委员会颁布了802.3标准；IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的网络，称为IEEE802.3 Ethernet； DIX Ethernet V2与IEEE802.3 Ethernet略有区别。但在忽略网络

2、协议细节时, 人们习惯将IEEE802.3 Ethernet也直接称为“以太网”。,4.3 传统以太网,2020/8/3,2,4.3.2 以太网的物理层选项 以太网简写名称：,4.3 传统以太网,802.3布线介质标准 10Base5 粗同轴 10Base2 细同轴 10Base-T 双绞线 10Base-F MMF 100Base-T 双绞线 100Base-F MMF/SMF 1000Base-X 屏蔽短双绞线/MMF/SMF 1000Base-T 双绞线,传输介质：粗同轴电缆、细同轴电缆、双绞线和光纤,2020/8/3,4,常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： DIX Ethernet

3、 V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是DIX Ethernet V2 的格式。,4.3 传统以太网,4.3.3 MAC帧格式,PA： 前同步码 - 10101010序列，用于使接收方与发送方同步 SFD：帧首定界 - 10101011 DA： 目的MAC地址； SA： 源MAC地址 LEN：数据长度（数据部分的字节数LLC PDU+pad）（46-1500B） Type： 类型。高层协议标识（IP:0800H；ARP:0806H；X.25:0805） LLC PDU+pad - 最少46字节, 最多1500字节 Pad：填充字段，保证帧长不少于64字节(若Data

4、域46字节，则无Pad) FCS： 帧校验序列（CRC-32）,DIX Ethernet V2,IEEE 802.3 Ethernet,7 1 2/6 2/6 2 46-1500 4 字节,校验区间,64-1518 字节,7 1 6 6 2 46-1500 4 字节,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,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,

5、1,1,1,DSAP,SSAP,控制,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,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,MAC 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。,当类型字段的值是0 x0800时，就表示上层使用的IP数据报。 若类型字段的值为0 x8137，则表示该帧是由Novell IPX发过来的。,MAC 帧,物理层,MAC

6、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,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。,MAC 帧,物理层,MAC 层,IP 层,以太网 V2 的 MAC 帧格式,在帧的前面

7、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,2020/8/3,13,DIX Ethernet V2同IEEE 802.3 Ethernet区别： DIX Ethernet V2的Data字段中存放的是网络层分组; IEEE 802.3 Ethernet Data字段中存放的是LLC协议数据单元（LLC-PDU）。 DIX Ethernet V2中Data字段前面的字段是类型字段; IEEE 802.3 Et

8、hernet中Data字段前面的字段是LLC-PDU的长度字节数。 两种以太网都规定帧长必须在64B1518B之间。 DIX Ethernet V2中，附加填充字节的操作在高层完成; IEEE 802.3 Ethernet中，附加填充字节的操作在MAC子层完成。,4.3 传统以太网,2020/8/3,14,无效的 MAC 帧 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。,4.3 传统以太网,2020/8

9、/3,15,4.3.4 MAC地址 IEEE802标准为每个网络设备规定了一个48位的全局地址，它是站点的全球唯一的硬件设备标识符，与其物理位置无关，又称网络设备物理地址或硬件地址； 在局域网中，是指局域网上的每台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址，也称为 MAC 地址。,4.3 传统以太网,2020/8/3,16,MAC地址为6Byte（48位），可标识约70万亿个地址； MAC地址的前3个字节（高24位）称为机构唯一标识符OUI（Organization Unique Identifier），用以标识设备生产厂商，由IEEE统一分配给厂商，例如3COM网络设备的前三个字节是02608

10、C； MAC地址的后三个字节（低24位）称为扩展标识符EI（Extended Identifier），用以标识生产出来的每个联网设备，由厂商分配给每一个联网设备（例如标识每一块不同的网卡，网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址） 。,4.3 传统以太网,2020/8/3,17,MAC地址的格式,4.3 传统以太网,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

11、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 6,10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000,802.5 802.6,802.5 802.6,802.3 802.4,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

12、-00-20-47-1F-E4,20-60-8C-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。,2020/8/3,20,目的MAC地址的三种类型 （1）单播（Unicast）地址（一对一）： MAC地址的I/G位为0。拥有单播地址的帧将发送给网络中唯一一个由单播地址指定的站点。 （2）广播（Broadcast）地址（一对全体）： MAC地址的所有位都为1。当目的地址为广播地址时，该帧将发送给全体。 （3）多播（Multicast）地址（一对多）： MAC地址的I/G位为1。当目的地址为多播地址时，该帧将发送给网络中一部分（一组）站点。,4.3 传统以太网

13、,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 目的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）,2020/8/3,22,4.3.5 Ethernet / IEEE 802.3操作,4.3 传统以太网,每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据 为决定哪个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点 目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧,2020

14、/8/3,23,4.3 传统以太网,10BASE-T使用两对非屏蔽双绞线 一对线发送数据，另一对线接收数据 发送和接收均为差分信号 使用型号是RJ-45的8针模块插头作为连接器。,4.3.6 双绞线以太网 10BASE-T,2020/8/3,25,4.3 传统以太网,2020/8/3,26,星形拓扑结构，位于星形结构中心的设备称为集线器（HUB），每台工作站都用一根独立的双绞线电缆连接到集线器上。此拓扑结构只允许每段介质连接两个节点（从站到集线器，或者从集线器到集线器）。 集线器相当于一个多端口转发器（中继器）：当集线器从一个端口上收到来自工作站的数据时，集线器就把收到的数据放大并整形，然后从

15、所有其他端口广播出去。 为扩充工作站数量，可将多台集线器级连起来,4.3 传统以太网,2020/8/3,27,10BASE-T遵从EIA568（电子工业协会）布线标准，电缆最大长度是100米，中继器（HUB）到中继器的链接也限制在最大100米的距离之内。 10BASE-T保持10BASE5的4个中继器/5个段的设计能力，这表示只采用双绞线的10BASE-T局域网的最大直径为500米。,4.3 传统以太网,2020/8/3,28,4.3 传统以太网,双绞线同轴电缆混和介质网络,2020/8/3,29,10BASE-T具有“链路测试”机制 在网络空闲时，媒体连接装置MAU的发送器周期性发送正常链路

16、测试脉冲NLP（Normal Link Pulse，单极性正脉冲）。 若MAU接收器在50150ms内既未收到数据单元，也未检测到NLP信号，就表示其进入“链路失败”状态：禁止发送、接收数据，以及本地环路功能。这样就可以防止由于硬件故障而造成的“盲发”现象（不论有无冲突，只管向网络发送数据）。 在“链路失败”状态中，链路测试脉冲的发送和接收仍将持续。若要重新建立链路，至少需要收到两个连续的NLP信号或一个数据帧。 NLP信号被10BASE-T设备用来检测链路的连通性：大多数10BASE-T装置都配有链路状态指示灯，当该设备连接到另一个活动设备时，指示灯就会发光。通常LAN管理员在查找线路故障时，总是先查看线路两端的链路LED的状态。,4.3 传统以太网,2020/8/3,30,10BASE-T以太网主要部件 网络接口卡（网卡）：网卡上的介质连接器为RJ-45类型，压接有RJ-45 插头的双绞线电缆可直接插入RJ-45 插座。 集线器：功能与中继器类似，实现信号放大、整型和时钟恢复，但是它能够提供更多的连接端口。大多数集线器都提供了同轴电缆和光纤连接的接口，用于把集线器连接到主干网络上。 双绞线电缆：使用3类以上的8芯双绞线。 RJ-45 连接器（水晶头）：每根双绞线两端各需要一个水晶头；水晶头需要用特制的夹