路由交换技术电子教案-ch03-构建企业以太网络（一）.docxVIP

教案

序号

4

周次

授课形式

讲练结合

授课章节名称

项目3构建企业以太网络（一）

教学目的

1．熟悉以太网（Ethernet）协议的基本概念。

2．熟悉以太网数据帧的格式。

教学重点

1.掌握以太网数据帧的组成结构。

教学难点

1.理解冲突域与广播域的基本概念。

使用教具

计算机、ppt、eNSP、触摸白板

课外作业

复习本节，预习下节

课后体会

同学们对本堂课的掌握情况良好

授课主要内容

本项目知识图谱

3.1局域网种类

局域网的实现技术多种多样，每种技术都有其特定的应用场景和优势。以下是一些常见的局域网实现技术。

1．以太网（Ethernet）

以太网是目前应用最广泛的局域网技术，基于CSMA/CD介质访问控制方法，使用双绞线、光纤或同轴电缆等物理介质来传输数据。以太网支持多种速率，从10Mbit/s到100Gbit/s不等。以太网技术具有高度的灵活性和可扩展性，可以适应不同规模和复杂度的网络环境。

2．令牌环（TokenRing）

令牌环是一种早期的局域网技术，由IBM开发。在令牌环网络中，每个设备都连接到一个闭环上，并且通过一个称为“令牌”的特殊数据包来控制访问。只有持有令牌的设备才能发送数据，从而避免了数据冲突。然而，随着以太网技术的发展，令牌环网络已经逐渐被淘汰。

3．FDDI（FiberDistributedDataInterface）

光纤分布式数据接口（FDDI）是由美国国家标准化组织（ANSI）制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。FDDI使用双环令牌，传输速率可以达到100Mb/s。由于支持高宽带和远距离通信网络，FDDI通常用作骨干网。

4．ATM（AsynchronousTransferMode）

ATM是一种面向连接的、固定长度的数据包交换技术。它最初是为宽带综合业务数字网（B-ISDN）设计的，但也可以用于局域网环境。ATM网络支持多种服务质量（QoS）级别，适用于需要实时传输的应用，如视频和音频。

3.2以太网协议

以太网是目前局域网中最为普遍采用的通信协议标准，它明确规定了局域网中所使用的电缆类型以及信号处理方式。这一标准基于载波监听多路访问/冲突检测（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection，CSMA/CD）机制，它赋予了以太网广播型网络的特性。通过这一机制，以太网能够在局域网中实现高效且稳定的数据传输。

1．冲突域

冲突域是一个特定区域，其中包含了所有连接到同一共享介质的节点。在这个区域内，所有节点共享并竞争相同的带宽资源。当一个节点发送报文时，无论是单播、组播还是广播，其他所有节点都能够接收到这些报文。因此，冲突域内的通信是广播性质的，如图3-2所示，通过一个集线器将3台PC连接起来，当PC1和PC2同时发送数据，通信信号可能会相互干扰或产生冲突，所以该网络是1个冲突域。

图3-2集线器的冲突域

在共享网络环境中，以太网采用CSMA/CD技术来有效管理数据传输，进而减少冲突的发生。CSMA/CD的工作机制可描述如下。

终端设备始终监控共享线路的状态。一旦发现线路空闲，即开始发送数据；若线路处于忙碌状态，则设备会保持等待，直至线路空闲。在特定情况下，若两个或多个设备同时尝试发送数据，便会发生数据冲突，导致线路信号变得不稳定。一旦终端设备检测到这种不稳定状态，会立即停止数据发送，并发送一串干扰脉冲。这串脉冲的作用在于通知其他设备，特别是那些与自己同时发送数据的设备，线路已发生冲突。随后，设备会等待一段随机时长，再次尝试发送数据。因此，CSMA/CD技术的工作逻辑可概括为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

如果把中间的集线器换成是交换机，如图?3-3?所示，因为交换机的每个接口都属于独立的冲突域，所以交换机通过其不同接口独立地发送和接收数据。这一机制有效地隔离了网络中的物理层冲突域，从而消除了通过交换机互连的主机或网络间因流量大小而引发的冲突。交换机不仅提升了网络性能，也简化了网络管理的复杂性。

图3-3交换机的冲突域

集线器所构成的以太网，本质是共享介质的网络，为了有效避免数据冲突，必须依赖于CSMA/CD机制。一旦我们将集线器替换为交换机，所有的终端设备便不再处于同一冲突域之中。这种变化是由交换机独特的工作原理所决定的。后续我们将会了解到交换机的工作机制。

2．广播域

广播域是指在二层网络中广播报文所能到达的整个访问范围，同一广播域内的主机都能收到广播报文。全1的MAC地址FFFF-FFFF-FFFF为广播地址，所有节点都会处理目的地址为广播地址的数据帧。

在传统的以太网中，多个节点共同使用集线器连接多个终端的网络，如图3-4所示，当某台设备发送广播报文时，所有与之相连的设备均能够接收到