工业数据通信和控制网络(局域网扩展).ppt

第 4 章 局域网（二） 以太网的 MAC 层 4.3 以太网的 MAC 层4.3.1 MAC 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。 大家都早已习惯将这种 48 bit 的“名字”称为“地址” 。 网卡上的硬件地址 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） 4.3.2 两种不同的 MAC 帧格式 常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： DIX Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 无效的 MAC 帧 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。 帧间最小间隔 目的：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。 帧间最小间隔为 9.6 ?s，相当于 96 bit 的发送时间。 一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待 9.6 ?s 才能再次发送数据。 4.4 扩展的局域网4.4.1 在物理层扩展局域网 用多个集线器可连成更大的局域网 4.4 扩展的局域网4.4.1 在物理层扩展局域网 用多个集线器可连成更大的局域网 用集线器扩展局域网 优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。 缺点 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。 4.4.2 在数据链路层扩展局域网 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。 网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口 网桥使各网段成为隔离开的碰撞域 使用网桥带来的好处 过滤通信量。 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。 使用网桥带来的缺点 存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 网桥和集线器（或转发器）不同 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。 在这一点上网桥的接口很像一个网卡。但网桥却没有网卡。 由于网桥没有网卡，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址。 2. 透明网桥 目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。 “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。 网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表 若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到 A。 网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项目。 在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏的下面。 在转发帧时，则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下的进入接口当作转发接口。 网桥按照以下算法处理收到的帧和建立转发表 (1) 从端口 x 收到无差错的帧（如有差错即丢弃），在转发表中查找目的站 MAC 地址。 (2) 如有，则查找出到此