高等学校21世纪教材《计算机网络教程》第5章局域网

计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网局域网最主要的特点是：局域网最主要的特点是：。局域网具有如下的一些主要优点：局域网具有如下的一些主要优点：（1）能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软）能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。件、数据。从一个站点可访问全网。（2）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。置可灵活调整和改变。（3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网图图5-1(a)是星形网。近年来由于是星形网。近年来由于(hub)的出的出现和双绞线大量用于局域网中，星形以太网以及多级现和双绞线大量用于局域网中，星形以太网以及多级星形结构的以太网获得了非常广泛的应用。图星形结构的以太网获得了非常广泛的应用。图5-1(b)是是，最典型的就是，最典型的就是(token ring)，它又，它又称为令牌环。图称为令牌环。图5-1(c)为为，各站直接连在总线上。，各站直接连在总线上。总线网可使用两种协议。一种是传统以太网使用的总线网可使用两种协议。一种是传统以太网使用的CSMA/CD，另一种是令牌传递总线网。图，另一种是令牌传递总线网。图5-1(d)是树是树形网，它是总线网的变型。形网，它是总线网的变型。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网媒体共享技术可分为如下两大类：媒体共享技术可分为如下两大类：（1）静态划分信道）静态划分信道这种划分信道的方法不够灵活，不适合于局域网这种划分信道的方法不够灵活，不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。和某些广播信道的网络使用。（2）动态媒体接入控制）动态媒体接入控制它又称为它又称为(multiple access)，其特点是信，其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为以道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为以下两类：下两类： 随机接入，随机接入的特点是所有的用户可随机随机接入，随机接入的特点是所有的用户可随机地发送信息。地发送信息。 受控接入，受控接入的特点是用户不能随机地发受控接入，受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。送信息而必须服从一定的控制。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网“”表示最早进入市场的表示最早进入市场的10 Mbit/s速率速率的以太网。的以太网。局域网的数据链路层拆成两个子层，即局域网的数据链路层拆成两个子层，即LLC (Logical Link Control)子层和子层和MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在体有关的内容都放在MAC子层，而子层，而LLC子层则与传输子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来子层来说是都透明的，如图说是都透明的，如图5-2所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网本章介绍的以太网主要都是假定数据链路层只有本章介绍的以太网主要都是假定数据链路层只有一个一个MAC层而不考虑层而不考虑LLC子层。这样做对以太网工作子层。这样做对以太网工作原理的讨论会更加简洁。原理的讨论会更加简洁。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网网络接口板又称为网络接口板又称为(adapter)或或NIC (Network Interface Card)，但现在更多的人，但现在更多的人愿意使用更为简单的名称愿意使用更为简单的名称“”。网卡和计算机之。网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输总线以并行传输方式进行的，如图方式进行的，如图5-3所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网网卡不是完全自治的单元，通常称为网卡不是完全自治的单元，通常称为。当网卡收到一个有差错的帧时，它就丢弃此帧而不必当网卡收到一个有差错的帧时，它就丢弃此帧而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给网络层。当计它就使用中断来通知该计算机并交付给网络层。当计算机要发送一个算机要发送一个IP数据报时，就由协议栈向下交给网数据报时，就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。卡组装成帧后发送到局域网。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网以太网将许多计算机都连接到一根总线上。当初以太网将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠。总线的特点是：认为这样的连接方法既简单又可靠。总线的特点是：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。但我们检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。但我们并不总是希望使用广播通信。为了在总线上实现一对并不总是希望使用广播通信。为了在总线上实现一对一的通信，可以使每一台计算机拥有一个与其他计算一的通信，可以使每一台计算机拥有一个与其他计算机都不同的地址。在发送数据帧时，在帧的首部写明机都不同的地址。在发送数据帧时，在帧的首部写明接收站的地址。现在的电子技术可以很容易地做到：接收站的地址。现在的电子技术可以很容易地做到：仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自己的数据帧，则一律不接收。己的数据帧，则一律不接收。图图5-4是上述概念的示意图。是上述概念的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网为了通信的简便，以太网采取了两种方法。第一，为了通信的简便，以太网采取了两种方法。第一，采用采用的工作方式，即不必先建立连接就可以直的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。第二，不要求收到数据的目的站发回确接发送数据。第二，不要求收到数据的目的站发回确认。不要确认的理由是局域网信道的质量很好，因信认。不要确认的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。因此，道质量产生差错的概率是很小的。因此，即，即。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议，以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议，即即CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。下。下面是面是CSMA/CD的要点。的要点。“”“”“”计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。因此当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非因此当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非是空闲的。如图是空闲的。如图5-5所示的例子可以说明这种情况。所示的例子可以说明这种情况。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网显然，在使用显然，在使用CSMA/CD协议时，一个站协议时，一个站。因此使用。因此使用CSMA/CD协议的以太网协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双半双工通信工通信)。以太网的这一特点称为。以太网的这一特点称为。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网以太网的端到端往返时延以太网的端到端往返时延2 称为称为(contention period)。争用期又称为。争用期又称为(collision window)。为了使每个站都能尽可能早地知道是否发生了碰为了使每个站都能尽可能早地知道是否发生了碰撞，以太网还采取一种叫做撞，以太网还采取一种叫做的措施。这就是的措施。这就是当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的止发送数据外，还要再继续发送若干比特的(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞如图经发生了碰撞如图5-6所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网传统以太网可使用的传输媒体有四种，即粗缆、传统以太网可使用的传输媒体有四种，即粗缆、细缆、铜线和光缆。细缆、铜线和光缆。图图5-7在在MAC层下面给出了对应于这四种传输媒体层下面给出了对应于这四种传输媒体的物理层，即的物理层，即10BASE5(粗缆粗缆)、10BASE2(细缆细缆)、10BASE-T(双绞线双绞线)和和10BASE-F (光缆光缆)。图图5-8给出了用铜缆或铜线连接到以太网的示意图。给出了用铜缆或铜线连接到以太网的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网粗缆以太网是最初使用的以太网，其网卡通过粗缆以太网是最初使用的以太网，其网卡通过DB-15型型(15针针)与与(transceiver cable)相连，相连，收发器电缆的正式名称是收发器电缆的正式名称是。AUI是连接单元是连接单元接口接口(Attachment Unit Interface)的缩写。收发器电缆的缩写。收发器电缆的另一端连接到的另一端连接到(transceiver)。收发器电缆的长。收发器电缆的长度不能超过度不能超过50 m。收发器由两部分组成，一部分是含。收发器由两部分组成，一部分是含有 电 子 元 器 件 的有 电 子 元 器 件 的 ( M e d i u m Attachment Unit)，另一部分是没有电子元器件的插入，另一部分是没有电子元器件的插入式式(tap)，称为，称为(Medium Dependent Interface)，它直接插入到电缆中，它直接插入到电缆中(不用切断不用切断电缆电缆)就能和同轴电缆的内部导线有良好的接触连接。就能和同轴电缆的内部导线有良好的接触连接。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网收发器的功能如下：收发器的功能如下：（1）从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆）从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆发送，或反过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆送给计算机。送给计算机。（2）检测在同轴电缆上发生的数据帧的碰撞。）检测在同轴电缆上发生的数据帧的碰撞。（3）在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行）在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离。电气隔离。（4）当收发器或所连接的计算机出故障时，保护）当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不受其影响。同轴电缆不受其影响。上述最后一个功能叫做上述最后一个功能叫做(jabber control)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网网卡的功能主要有以下三个：网卡的功能主要有以下三个：（1）数据的封装与解封，发送时将上一层交下来）数据的封装与解封，发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。（2）链路管理，主要是）链路管理，主要是CSMA/CD协议的实现。协议的实现。（3）编码与译码，即曼彻斯特编码与译码。）编码与译码，即曼彻斯特编码与译码。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网集线器的一些特点如下：集线器的一些特点如下：（1）从表面上看，使用集线器的局域网在物理上）从表面上看，使用集线器的局域网在物理上是一个星形网，但由于集线器是使用电子器件来模拟是一个星形网，但由于集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。也就是说，以太网那样运行。也就是说，。网络中的各个。网络中的各个计算机必须竞争对传输媒体的控制，并且计算机必须竞争对传输媒体的控制，并且。因此，这种。因此，这种10BASE-T以太网又称为以太网又称为(star-shaped bus)或或(bus in a box)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网（2）一个集线器有许多端口，因此，一个集线器）一个集线器有许多端口，因此，一个集线器很像一个很像一个。（3），它的每，它的每个端口都具有发送和接收数据的功能。当集线器的某个端口都具有发送和接收数据的功能。当集线器的某个端口接收到工作站发来的比特时，就简单地将该比个端口接收到工作站发来的比特时，就简单地将该比特向所有其他端口转发。若两个端口同时有信号输入特向所有其他端口转发。若两个端口同时有信号输入(即发生碰撞即发生碰撞)，那么所有的端口都收不到正确的帧。为，那么所有的端口都收不到正确的帧。为了说明上述原理，图了说明上述原理，图5-10给出三个端口的集线器的示给出三个端口的集线器的示意图意图(实际的集线器不会只有三个端口实际的集线器不会只有三个端口)。（4）集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音）集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音回波抵消。回波抵消。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网为了比较这三种以太网布线方案的区别，图为了比较这三种以太网布线方案的区别，图5-11画画出了一组办公室用三种不同方案布线的情况。出了一组办公室用三种不同方案布线的情况。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网表表 5-1 10 Mbit/s粗缆以太网、细缆以太网和无屏蔽双绞线以太网的比较粗缆以太网、细缆以太网和无屏蔽双绞线以太网的比较粗缆以太网粗缆以太网细缆以太网细缆以太网无屏蔽双绞线以太网无屏蔽双绞线以太网最大网段长度最大网段长度500 m185 m100 m每网段上的最大每网段上的最大 MAU数数10030最大网络长度最大网络长度(用转发器用转发器)2500 m1000 m2500 m(用粗缆主干用粗缆主干)连接器类型连接器类型DB-15BNC接头接头RJ-45拓扑拓扑总线总线总线总线星形星形每个网络的最大站数每个网络的最大站数102410241024上述的三种以太网的主要指标的比较如表上述的三种以太网的主要指标的比较如表5-1所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网在局域网中，硬件地址又称为物理地址或在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地地址。址。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网现在现在IEEE的注册管理委员会的注册管理委员会RAC (Registration Authority Committee)是局域网全球地址的法定管理机是局域网全球地址的法定管理机构，它负责分配地址字段的六个字节中的前三个字节构，它负责分配地址字段的六个字节中的前三个字节(即高位即高位24 bit)。世界上凡要生产局域网网卡的厂家都。世界上凡要生产局域网网卡的厂家都必须向必须向IEEE购买由这三个字节构成的一个号购买由这三个字节构成的一个号(即地址即地址块块)，这个号的正式名称是，这个号的正式名称是(Organizationally Unique Identifier)，通常也叫做，通常也叫做(company_id)。目前的价格是。目前的价格是1250美元买一个美元买一个地址块。例如，地址块。例如，3Com公司生产的网卡的公司生产的网卡的MAC地址的地址的前六个字节是前六个字节是02-60-8C。地址字段中的后三个字节。地址字段中的后三个字节(即低位即低位24 bit)则是由厂家自行指派，称为则是由厂家自行指派，称为(extended identifier)，只要保证生产出的网卡没有重复，只要保证生产出的网卡没有重复地址即可。地址即可。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网有的书将上述最低位写为有的书将上述最低位写为“第一比特第一比特”，但这样，但这样有些含糊不清，因为有些含糊不清，因为“第一第一”的定义是不明确的。这的定义是不明确的。这点可从图点可从图5-16看出。看出。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网图图5-17表示用网卡上的硬件地址来标识局域网上表示用网卡上的硬件地址来标识局域网上的计算机和路由器。的计算机和路由器。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网这里这里“发往本站的帧发往本站的帧”包括以下三种帧：包括以下三种帧： (unicast)帧帧(一对一一对一)，即收到的帧的，即收到的帧的MAC地地址与本站的硬件地址相同。址与本站的硬件地址相同。 (broadcast)帧帧(一对全体一对全体)，即发送给所有站，即发送给所有站点的帧点的帧(全全1地址地址)。 (multicast)帧帧(一对多一对多)，即发送给一部分站，即发送给一部分站点的帧。点的帧。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网以太网的以太网的MAC帧格式有两种标准，一种是帧格式有两种标准，一种是DIX Ethernet V2标准，另一种是标准，另一种是IEEE的的802.3标准。图标准。图5-18画出了这两种不同的画出了这两种不同的MAC帧格式。帧格式。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网IEEE 802.3标准规定的标准规定的MAC帧和以太网帧和以太网V2的的MAC帧的区别是：帧的区别是：（1）第三个字段是长度）第三个字段是长度/类型字段。根据长度类型字段。根据长度/类类型字段的数值大小，这个字段可以表示型字段的数值大小，这个字段可以表示MAC客户数据客户数据字段的长度字段的长度(请注意：不是整个数据帧的长度请注意：不是整个数据帧的长度)，也可以，也可以等同于以太网等同于以太网V2的类型字段。的类型字段。（2）当长度）当长度/类型字段表示类型时，类型字段表示类型时，802.3的的MAC帧和以太网帧和以太网V2的的MAC帧一样，它的帧一样，它的MAC客户数据字客户数据字段装的是来自段装的是来自IP层的层的IP数据报。数据报。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网从从MAC子层向下传到物理层时还要在帧的前面插子层向下传到物理层时还要在帧的前面插入八个字节入八个字节(由硬件生成由硬件生成)，它由两个字段构成。第一个，它由两个字段构成。第一个字段共七个字节，称为字段共七个字节，称为(1和和0交替的码交替的码)。前同。前同步码的作用是使接收端在接收步码的作用是使接收端在接收MAC帧时能够迅速实现帧时能够迅速实现比特同步。第二个字段是比特同步。第二个字段是，定义为，定义为10101011，表示在这后面的信息就是，表示在这后面的信息就是MAC帧了。帧了。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网802.3标准规定凡出现下列情况之一的即为无效的标准规定凡出现下列情况之一的即为无效的MAC帧：帧：（1）MAC客户数据字段的长度与长度字段的值客户数据字段的长度与长度字段的值不一致；不一致；（2）帧的长度不是整数个字节；）帧的长度不是整数个字节；（3）用收到的帧检验序列）用收到的帧检验序列FCS查出有差错；查出有差错；（4）收到的帧的）收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在客户数据字段的长度不在46 1500字节之间。字节之间。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网一个学院的三个系各有一个一个学院的三个系各有一个10BASE-T局域网局域网(如如图图5-19(a)所示所示)，可通过一个主干集线器互相连接起来，可通过一个主干集线器互相连接起来，成为一个更大的扩展的局域网成为一个更大的扩展的局域网(如图如图5-19(b)所示所示)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网图图5-20给出了一个网桥的内部结构要点。最简单给出了一个网桥的内部结构要点。最简单的网桥有两个端口的网桥有两个端口(即接口即接口)。复杂些的网桥可以有更多。复杂些的网桥可以有更多的端口。的端口。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网使用网桥可以带来以下好处：使用网桥可以带来以下好处：（1）。（2）。（3）。（4）(如如10 Mbit/s和和100 Mbit/s以太网以太网)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网网桥也有不少缺点，例如：网桥也有不少缺点，例如：（1）由于网桥对接收的帧要先存储和查找站表，）由于网桥对接收的帧要先存储和查找站表，然后才转发，这就然后才转发，这就。（2）在）在MAC子层并子层并。当网络。当网络上的负荷很重时，网桥中的缓存的存储空间可能不够上的负荷很重时，网桥中的缓存的存储空间可能不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象。而发生溢出，以致产生帧丢失的现象。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网（3）具有不同）具有不同MAC子层的网段桥接在一起时，子层的网段桥接在一起时，网桥在转发一个帧之前，必须修改帧的某些字段的内网桥在转发一个帧之前，必须修改帧的某些字段的内容，以适合另一个容，以适合另一个MAC子层的要求。这也耗费时间，子层的要求。这也耗费时间，因而因而。（4）网桥只适合于用户数不太多）网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个不超过几百个)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较大的的广播信息而产生较大的。有时在两个网桥之间还可使用一段点到点链路。有时在两个网桥之间还可使用一段点到点链路。图图5-21说明了这种情况。说明了这种情况。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网目前使用得最多的网桥是目前使用得最多的网桥是(transparent bridge)。透明网桥使用了一个透明网桥使用了一个(spanning tree)算法，算法，即互连在一起的网桥在进行彼此通信后，就能找出原即互连在一起的网桥在进行彼此通信后，就能找出原来的网络拓扑的一个子集，在这个子集里整个连通的来的网络拓扑的一个子集，在这个子集里整个连通的网络中不存在回路，即在任何两个站之间只有一条路网络中不存在回路，即在任何两个站之间只有一条路径。径。为什么要找出一个支撑树呢？可以看图为什么要找出一个支撑树呢？可以看图5-22所示所示的简单例子。的简单例子。当互连局域网的数目非常大时，支撑树的算法可当互连局域网的数目非常大时，支撑树的算法可能要花费很多的时间。能要花费很多的时间。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网源路由选择网桥假定了每一个站在发送帧时都已源路由选择网桥假定了每一个站在发送帧时都已经清楚地知道发往各个目的站的路由，因而在发送帧经清楚地知道发往各个目的站的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。时将详细的路由信息放在帧的首部中。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网1990年问世的年问世的(switching hub)，可明，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网(switch)或或(表明这种交换机工作表明这种交换机工作在数据链路层在数据链路层)。“交换机交换机”并无准确的定义和明确的概念，而现并无准确的定义和明确的概念，而现在的很多交换机已混杂了网桥和路由器的功能。在的很多交换机已混杂了网桥和路由器的功能。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网对于普通对于普通10 Mbit/s的共享式以太网，若共有的共享式以太网，若共有N个用个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mbit/s)的的N分之一。在使用以太网交换机时，虽然在每个端分之一。在使用以太网交换机时，虽然在每个端口到主机的数据率还是口到主机的数据率还是10 Mbit/s，但由于一个用户在，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此拥有带宽，因此拥有N对端口的交换机的总容量为对端口的交换机的总容量为N 10 Mbit/s。图图5-23举出了一个简单的例子。举出了一个简单的例子。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网在在IEEE 802.1Q标准中对标准中对VLAN (Virtual LAN)是这样定义的：是这样定义的：虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。虚拟局域网其实只是局域网虚拟局域网其实只是局域网，而，而。图图5-24画的是使用了四个交换机的网络拓扑。画的是使用了四个交换机的网络拓扑。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息得网络不会因传播过多的广播信息(即所谓的即所谓的“”)而引起性能恶化。而引起性能恶化。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网100BASE-T是在双绞线上传送是在双绞线上传送100 Mbit/s基带信号基带信号的星型拓扑以太网，仍使用的星型拓扑以太网，仍使用IEEE 802.3的的CSMA/CD协协议，它又称为快速以太网议，它又称为快速以太网(Fast Ethernet)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网IEEE在在1997年通过了吉比特以太网的标准年通过了吉比特以太网的标准802.3z，它在它在1998年成为了正式标准。由于吉比特以太网仍使年成为了正式标准。由于吉比特以太网仍使用用CSMA/CD协议并与现有的以太网兼容，这就使得在协议并与现有的以太网兼容，这就使得在局域网的范围局域网的范围ATM更加缺乏竞争力。更加缺乏竞争力。吉比特以太网的物理层使用两种成熟的技术：一吉比特以太网的物理层使用两种成熟的技术：一种来自现有的以太网，另一种则是种来自现有的以太网，另一种则是ANSI制定的光纤通制定的光纤通道道(fibre channel)。采用成熟技术就能大大缩短吉比特。采用成熟技术就能大大缩短吉比特以太网标准的开发时间。以太网标准的开发时间。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网吉比特以太网的物理层共有以下两个标准。吉比特以太网的物理层共有以下两个标准。凡发送的凡发送的MAC帧长不足帧长不足512字节时，就用一些特字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面，使殊字符填充在帧的后面，使MAC帧的发送长度增大到帧的发送长度增大到512字节，但这对有效载荷并无影响，如图字节，但这对有效载荷并无影响，如图5-25所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网吉比特以太网还增加一种功能称为吉比特以太网还增加一种功能称为(packet bursting)。这就是当很多短帧要发送时，第一。这就是当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用上面所说的载波延伸的方法进行填充。个短帧要采用上面所说的载波延伸的方法进行填充。但随后的一些短帧则可一个接一个地发送，它们之间但随后的一些短帧则可一个接一个地发送，它们之间只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成了一只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成了一串分组的突发，直到达到串分组的突发，直到达到1500字节或稍多一些为止，字节或稍多一些为止，如图如图5-26所示。所示。图图5-27是吉比特以太网的一种配置举例。是吉比特以太网的一种配置举例。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网10吉比特以太网并非将吉比特以太网的速率简单吉比特以太网并非将吉比特以太网的速率简单地提高到地提高到10倍。倍。10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此不存吉比特以太网只工作在全双工方式，因此不存在争用问题，也不使用在争用问题，也不使用CSMA/CD协议。这就使得协议。这就使得10吉吉比特以太网的传输距离不再受进行碰撞检测的限制而比特以太网的传输距离不再受进行碰撞检测的限制而大大提高了。大大提高了。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网吉比特以太网的物理层是使用已有的光纤通道的吉比特以太网的物理层是使用已有的光纤通道的技术，而技术，而10吉比特以太网的物理层则是新开发的。吉比特以太网的物理层则是新开发的。10吉比特以太网有下述两种不同的物理层。吉比特以太网有下述两种不同的物理层。（1）LAN PHY（2）可选的）可选的WAN PHY由于由于10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网已经从局域网(校园网、企业网校园网、企业网)扩大到城域网和广域网，扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。从而实现了端到端的以太网传输。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网100VG是一种无碰撞局域网，能更好地支持多媒是一种无碰撞局域网，能更好地支持多媒体传输。在网络上可获得高达体传输。在网络上可获得高达95 %的吞吐量。在媒体的吞吐量。在媒体接入控制接入控制MAC子层运行一种新的协议，叫做子层运行一种新的协议，叫做(demand priority)协议。协议。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网FDDI (Fiber Distributed Data Interface)是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网。是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网。FDDI的主要特性如下：的主要特性如下：（1）使用基于）使用基于IEEE 802.5令牌环标准的令牌环标准的MAC协议；协议；（2）利用多模光纤进行传输，并使用有容错能力）利用多模光纤进行传输，并使用有容错能力的双环拓扑；的双环拓扑；（3）数据率为）数据率为100 Mbit/s，光信号码元传输速率，光信号码元传输速率为为125 Mbaud；计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网（4）1000个物理连接个物理连接(若都是双连接站，则为若都是双连接站，则为500个站个站)；（5）最大站间距离为）最大站间距离为2 km(多模光纤多模光纤)，环路长度，环路长度为为100 km，即光纤总长度为，即光纤总长度为200 km；（6）具有动态分配带宽的能力，故能同时提供同）具有动态分配带宽的能力，故能同时提供同步和异步数据服务；步和异步数据服务；（7）分组长度最大为）分组长度最大为4500字节。字节。FDDI主要用作校园环境的主干网。这种环境的特主要用作校园环境的主干网。这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中，其中可能遇到点对点点是站点分布在多个建筑物中，其中可能遇到点对点链路长达链路长达2 km的情形。的情形。FDDI就作为一些低速网络之间就作为一些低速网络之间的主干网。的主干网。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网(portable station)和和(mobile station)表示的意思并不一样。便携站当然是便于移动的，但表示的意思并不一样。便携站当然是便于移动的，但便携站在工作时其位置是固定不变的。而移动站不仅便携站在工作时其位置是固定不变的。而移动站不仅能够移动，而且还可以在移动的过程中进行通信。移能够移动，而且还可以在移动的过程中进行通信。移动站一般都是使用电池供电。动站一般都是使用电池供电。1998年年IEEE制定出无线局域网的协议标准制定出无线局域网的协议标准802.11。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网无线局域网可分为两大类。第一类是有固定基础无线局域网可分为两大类。第一类是有固定基础设施的，第二类是无固定基础设施的。设施的，第二类是无固定基础设施的。802.11标准规定无线局域网的最小构件是标准规定无线局域网的最小构件是BSS (Basic Service Set)。一个基本服务集。一个基本服务集BSS所覆盖所覆盖的地理范围叫作一个的地理范围叫作一个BSA (Basic Service Area)。基本服务区。基本服务区BSA和无线移动通信的蜂窝小区相和无线移动通信的蜂窝小区相似。在无线局域网中，一个基本服务区似。在无线局域网中，一个基本服务区BSA的范围可的范围可以有几十米的直径。以有几十米的直径。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网在在802.11标准中，基本服务集里面的基站使用了一标准中，基本服务集里面的基站使用了一个新名词，叫做个新名词，叫做AP (Access Point)。一个基本服。一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个主连接到一个主干干DS (Distribution System)，然后再接入到，然后再接入到另一个基本服务集，这样就构成了一个另一个基本服务集，这样就构成了一个ESS，如图，如图5-29所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网另一类无线局域网是无固定基础设施的无线局域另一类无线局域网是无固定基础设施的无线局域网，它又叫作网，它又叫作(ad hoc network)。这种自组。这种自组网络没有上述基本服务集中的接入点网络没有上述基本服务集中的接入点AP而是由一些处而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络，于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络，如图如图5-30所示。移动自组网络也就是所示。移动自组网络也就是。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网移动自组网络和移动移动自组网络和移动IP并不相同。移动并不相同。移动IP技术是技术是指漫游的主机可以用多种方式连接到因特网。漫游的指漫游的主机可以用多种方式连接到因特网。漫游的主机可以直接连接到或通过无线链路连接到固定网络主机可以直接连接到或通过无线链路连接到固定网络上的另一个子网。上的另一个子网。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第5 5 5章章章章章章 局局局局局局 域域域域域域 网网网网网网物理层的物理层的3种实现方法。种实现方法。FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)是扩频技术中常用的一种。它使用是扩频技术中常用的一种。它使用2.4 GHz的的ISM频段频段 (即即2.4000 2.4835 GHz)。共有。共有79个信道个信道可供跳频使用。第一个频道的中心频率为可供跳频使用。第一个频道的中心频率为2.402 GHz，以后每隔以后每隔1 MHz一个信道。因此每个信道可使用的带一个信道。因此每个信道可使用的带宽为宽为1 MHz。当使用二元高斯移频键控。当使用二元高斯移频键控GFSK时，基本时，基本接入速率为接入速率为1 M