【計算機網絡-8】【第三章】局域網

局域網 LAN:
以太網的兩個標準:
——DIX Ethernet V2——世界上第一個 以太網局域網產品 的規約。
——IEEE組織等的802.3標準
——兩者只有很小的差別,802.3局域網普遍簡稱以太網,嚴格的說以太網是是指符合DIX Ethernet V2標準的局域網.
——滿足載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)的,都認爲是以太網。

IEEE 802委員會將 局域網的數據鏈路層 拆分成兩個子層。
——邏輯鏈路控制子層 (LLC Logical Link Control) 
——媒體接入控制子層 (MAC Medium Access Control)
——TCP/IP協議體系經常使用的局域網是DIX而不是802的局域網,因此現在802制定的LLC作用已經不大了。很多廠商生產的適配器上就僅裝有MAC協議而沒有LLC協議。

以太網提供的服務:
——以太網提供的服務是不可靠的交付,盡最大努力的交付。(無差錯接收)
——數據幀錯了就扔,其他不管,糾錯由高層負責。(不負責糾錯
——高層發現丟失了一些數據而進行重傳,但是以太網並不知道這是一個重傳的幀,而是當作一個新的數據幀來發送。

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MAC層的硬件地址:
(1)地址,實際上是每個站的名字 或 標識符。因爲大家習慣將這48位二進制的“名字”稱爲“地址”。(我們看到的是12位十六進制的)
(2)硬件地址=物理地址=MAC地址
(3)IEEE機構負責向廠家分配前三個字節(高24位)。
(4)後三個字節(低24位)由廠家自行指派,稱爲擴展標示符。必須保證生產出的適配器沒有重複地址。

適配器檢查MAC地址;
——適配器從網絡上每收到一個mac幀,就首先用硬件檢查mac幀中的mac地址。
——如果是發給自己的就收下,不是就丟棄,不再做任何處理。
——發往本站的幀包括三種:
(1)單播幀(一對一)
(2)廣播幀(一對全體)
(3)多播幀(一對多)

常用以太網的MAC幀有兩種標準:
——DIX Ethernet V2標準
——IEEE 802.3標準
最常用的是以太網V2的格式:




無效的MAC幀:


幀間最小間隔:



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集線器(hub)的特點:
——工作在物理層
——很像是一個多接口的轉發器,沒有任何智商的轉發數據.
——使用集線器的以太網在邏輯上仍是一個總線網,各工作站使用的還是CSMA/CD協議,並共享邏輯上的總線。
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數據鏈路層設備——網橋、交換機:(暫時略寫)
網橋
有緩衝空間、能進行存儲轉發 、能進行幀翻譯、隔離碰撞域
網橋具備尋址和路徑選擇的能力,確定幀的傳輸方向。
根據路徑選擇算法的不同,可將網橋分爲透明網橋和源路由網橋。
——透明路由:
自學習算法建立轉發表
生成樹算法確保每個源到每個目的地只有唯一的路徑。
——源路由網橋:
發現幀 應答幀


交換機
網橋的主要限制是,在任一時刻通常只能執行一個幀的轉發操作。
而以太網交換機,就是一個多端口的網橋。
特點:
(1)交換機每個端口都直接與單個主機相連,全雙工方式
(2)交換機能同時連通多對端口,使每一對相互通信的主機都能像獨佔通信媒體那樣,無碰撞地傳輸數據
(3)即插即用設備,內部幀的轉發表也是通過自學習算法自動地逐漸建立起來的。
(4)使用專用交換結構芯片,交換速率較高
(5)獨佔傳輸媒體的帶寬

交換機網橋的相同點:按mac地址轉發,都能隔離衝突域,不能隔離廣播域。
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以太網發展的里程碑:
10BASE-T
——1990年由IEEE認可
——非屏蔽雙絞線+集線器+星型拓撲
10:傳輸速率爲10Mbps
Base:基帶信號
T:非屏蔽雙絞線
——技術指標
(1)數據傳輸速率 10Mbps基帶傳輸
(2)每段雙絞線最大有效長度 100m,採用高質量的雙絞線(5類線),最大長度可到150m(HUB與工作站間及兩個HUB之間)。
(3)一條通路允許連接HUB數 4個
(4)拓撲結構 星形或總線形
(5)訪問控制方式 CSMA/CD
(6)幀長度 可變,最大1518個字節
(7)最大傳輸距離 500m
(8)每個HUB可連接的工作站 96個

高速以太網:
(1)100BASE-T以太網
100mb/s
雙絞線
基帶信號
星型拓撲
802.3標準MAC幀格式
CSMA/CD協議半雙工
全雙工
網段最大電纜長度減小到100m
變化:幀時間間隔減小到0.96μs

100BASE-TX:使用2對UPT5類屏蔽雙絞線STP。
100BASE-FX:使用2對光纖。
100BASE-T4:使用4對UTP3類線或5類線。

(2)吉比特以太網
1Gb/s
CSMA/CD協議半雙工
全雙工
與10BASE-T、100BASE-T技術向後兼容

1000BASE-X基於光纖通道的物理層:
1000BASE-SX SX短波長 傳輸距離275或550米
1000BASE-LX LX長波長 550米或5000米
1000BASE-CX CX表示銅線 傳輸距離25米

1000BASE-T 雙絞線
使用4對5類線UTP (非屏蔽雙絞線)

(3)10吉比特以太網
保留了802.3標準規定的以太網最小最大幀長。
只是用光纖
只全雙工,沒有爭用問題
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以太網信道利用率:
信道利用率a
以太網單程端到端時延τ
幀的發送時間T0
a=τ/ t0

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