第7章局域网100620.ppt

第七章 局域网 本章知识点 局域网的发展史 局域网的拓扑结构 以太网的工作原理、CSMA/CD协议、MAC地址、争用期、最短帧长 以太网的帧格式 组建以太网 VLAN 局域网的产生与发展 20世纪60年代末，局域网先驱：ALOHA无线电系统。 20世纪70年代：以太网（Ethernet）技术产生。 1980年，DEC、Intel、Xerox三家公司提出DIX V1，1982年公布DIX V2（Ethernet II）规范，数据传输速率达到10Mbps。 20世纪80年代：令牌环，FDDI技术产生，IEEE的802委员会提出802系列标准，例如以太网标准802.3、令牌环网标准802.5等。 IEEE的802.3在帧结构上与Ethernet II非常相似，而且在实际运用中设备都能兼容。 最终，以太网（Ethernet II）在竞争中取得了统治地位。 局域网的拓扑结构 局域网中常见的拓扑结构有总线型、星型和环形三种 。 局域网的体系结构 局域网是一种通信网络，只涉及的OSI模型中的数据链路层和物理层，不涉及高层的内容。 IEEE的802委员会将局域网数据链路层分为两个子层：MAC子层和LLC子层。 MAC（Media Access Control，介质访问控制）子层 主要用来解决多个节点如何使用共享介质的问题。 LLC（Logic Link Control，逻辑链路控制）子层 主要任务是数据链路的建立和释放、LLC帧的封装和拆卸、差错控制、提供与高层的接口等。 数据链路层中与媒体接入无关的部分都集中在LLC子层 局域网的体系结构 以太网 1972年以太网刚产生时，速度仅2.94Mbps。 1982 DIX v2版本的推出，以太网的速度已经提高到了10Mbps。 1995年出现了100Mbps以太网标准和产品 1998年又推出了吉比特以太网标准。 2002年6月10吉比特以太网标准也正式推出。 以太网已经成为占统治地位的局域网技术。 以太网的基本工作模型 最初的以太网是一个总线型的网络，任何一个主机发出的信号，都能被网络中其他所有的主机收到。 需要解决的问题 寻址问题 ：如何在广播式的网络上完成一对一通信。 冲突问题：两台主机同时想总线发送数据，会导致信号在总线上相互叠加，发生冲突（碰撞）。 MAC地址 每个以太网卡有一个全球唯一的地址，这个地址固化在网卡的ROM里，称为MAC地址或物理地址。以太网中的每一个主机可以由MAC地址唯一地确定。 MAC地址共48比特，6字节。前三个字节代表的是生产厂商的编号，后三个字节代表的是网卡的编号。 MAC地址 在发送数据时，以太网的帧首部写入目的主机的MAC地址。 主机收到数据帧后，首先检查帧首部的目的MAC地址，如果是发给自己的，就接收数据帧，否则将数据帧丢弃。 特殊的MAC地址：广播和组播MAC地址 CSMA/CD协议 以太网使用载波监听多路访问／冲突检测协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）来解决总线使用权的问题 ，处理网络中产生的冲突问题。 CSMA/CD协议 载波侦听：在发送数据前，节点需要先“听”一下总线上是否有数据信号。如果检测到有数据信号，节点便等待直到总线空闲。如果“听”到总线没有数据信号，那么节点就将数据帧发送出去。 1-坚持CSMA 、非坚持CSMA 、P-坚持CSMA 多路访问：网络中的每个节点都能访问总线，通过总线发送数据。 冲突检测：在发送数据帧的同时，还需要继续监听总线，检测是否发生了冲突。 如果检测到了冲突，就马上停止数据发送。等待一个随机的时间后，再次重发。 争用期和最短帧长 一个节点检测到总线空闲后，开始发送数据，其后可能会遇到冲突。 从开始发送数据，到检测到冲突，这段时间是不确定的，是信号在总线两端之间走一个来回的时间，这个时间称为争用期。 如果在争用期内没有检测到冲突，以后也不会有冲突产生了。 争用期＝2*总线长度/信号的传播速度。 争用期和最短帧长 10Mbps以太网的总线的长度限制在2500m以内（同轴粗缆结构），争用期为51.2μs。 一个站点需要在争用期内始终在发送数据，这样才能及时检测到自己帧的冲突。 对于10Mbps的以太网，最短的帧长是 10Mb/s*51.2μs=512bit（64字节）。 如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。 注意：Wireshark中显示的最短帧长为60的原因。 截断二进制后退指数算法 以太网使用截断二进制后退指数算法来计算冲突后等待的时间。 定义一个参数k，表示冲突的次数。 第一次冲突时，k的值为1。 以后每冲突一次，k的值就加1。 当冲突次数超过10次时，k的值始终为