第4章 网络技术基础 4.1 以太网络 4.1.1 以太网体系结构 4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问CSMA/CD 4.1.3 MAC帧 4.1.4 Ethernet网卡的构成 4.1.5 网卡与通信介质的连接 4.1.6 以太网组网示例 4.2 交换式局域网 4.2.1 交换的基本概念.

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1 第4章 网络技术基础 4.1 以太网络 4.1.1 以太网体系结构 带有碰撞检测的载波侦听多路访问CSMA/CD MAC帧 Ethernet网卡的构成 网卡与通信介质的连接 以太网组网示例 4.2 交换式局域网 交换的基本概念 交换的实现方法 全双工交换式局域网 BASE-T和千兆快速以太网络技术 BASE-T快速以太网 千兆位（Gigabit）以太网

2 第4章 网络技术基础 4.4 光纤分布数据接口FDDI网络
4.4.1 FDDI网络的结构 FDDI网络的基本概念 FDDI的操作原理 FDDI 网络的优点 FDDI/100BASE-T/交换式局域网技术的比较 4.5 ATM高速网络技术 4.5.1 ATM的基本概念 ATM的信元格式 ATM规程 ATM网络的局域网仿真

3 第4章 网络技术基础 4.6 虚拟网络技术 4.7 X.25、帧中继（FR）网络连接 4.7.1 X.25 4.7.2 帧中继
4.8 ISDN 综合业务数字网 4.9 ADSL技术 4.10 无线局域网

4 IEEE802标准与局域网 LAN特性 覆盖范围有限 数据率较高 误码率较低 支持广播或组播 单一管理 拓扑结构 总线型、星型、环型、树型
hub stations hub stations hub station 拓扑结构 总线型、星型、环型、树型 传输媒体 双绞线、同轴电缆、光纤、无线 媒体访问技术 按协议实现信道共享 hub router server

5 LAN参考模型  物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率 OSI 高层 IEEE 802 网络层
SAP （） （） （） 网络层 逻辑链路控制 LLC 数据链路层 介质访问控制 MAC 物理层 物理层  物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率

6 LAN的数据链路层 按功能划分为两个子层：LLC和MAC
 功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。  与传统的数据链路层的区别：  LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广播  支持MAC链路访问控制功能  提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用...  MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址  LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能  LAN对LLC子层透明，仅在MAC子层才可见LAN的标准（LAN标准的区别在MAC子层）

7 主要的LAN标准 802.1 概述、体系结构、网络互连 802.2 LLC 802.3 CSMA/CD 802.4 Token Bus
概述、体系结构、网络互连 LLC CSMA/CD Token Bus Token Ring 分布队列双总线DQDB --MAN标准 FDDI 光纤分布数据接口FDDI Standard LAN/MAN Ethernet and IEEE The major LAN technologies, it runs the largest number of LANs. Token Bus -- Bus topoly with logical ring connection Token Ring -- From IBM, it followed Ethernet and is now widely used in the large number of IBM networks. FDDI -- Also using tokens, it is now a popular campus LAN. DQDB -- use in Metropolitan Area Network 802.3 CSMA/CD 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 DQDB FDDI 802.2 LLC 数据链路层 物理层

8 MAC子层的地址问题  IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址，相当于站点的唯一标识符，与其物理位置无关
 MAC地址字段可以采用两种形式之一： 6B 全球范围， 2B 单位范围  地址块：地址字段的前3个字节（高24位）由IEEE统一分配给厂商，低24位由厂商分配  地址类型标识：地址字段的第一字节的最低位I/G 单个站地址 1 -- 组地址  地址范围标识：地址字段的第一字节的最低第二位U/L 局部管理 1 -- 全局管理 I/G U/L 位地址 I/G 15位地址

9 4.1 以太网络 以太网（Ethernet）是在70年代开发的局域网组网规范，80年代初首次公布初版，1982年又进行了修改。不久又公布了与IEEE（电子电气工程师协会） 802.3一致的以太网规范。 70年代中期由Xerox Palo Alto Research Center (Bob Metcalfe) 提出，数据率为2.94M，称为Ethernet 后来由DEC, Intel and Xerox (DIX 标准)改进为10M标准 1985年定名为IEEE 802.3，即使用1坚持的CAMA/CD协议的 LAN标准，数据率从1M到10M，支持多种传输媒体 Ethernet是指基带总线LAN Ethernet和IEEE 802.3的帧格式不同

10 4.1.1 以太网体系结构 一个为媒体相关接口（MDI）, 一个为连接单元接口（AUI）。
其中媒体相关接口随媒体而改变，但不影响LLC和MAC的工作；连接单元接口，也就是在粗缆以太网情况下的收发器电缆接口，因为在细缆和双绞线情况下AUI已经不存在，这种接口在标准中定为选项。 这层的功能包括：信号的编码／译码，前导码的生成／去除（用于同步），数据流的发送／接收等。

11 4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问 CSMA/CD
 工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。  1-坚持的CSMA/CD：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送  冲突检测方法：  比较接收到的信号电压的大小  检测曼彻斯特编码的过零点  比较接收到的信号与刚发出的信号  站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点  退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延 从 0, 1, 2, ..., 2k-1  中随机取一个数r，重发时延 = r  基本重发时延 其中 k = min[ 重发次数，10 ] 动态退避算法 在这种方式中，一个工作站在发送前，首先使用载波侦听协议侦听媒体上是否有收发活动，也就是载波是否存在。当侦听到媒体空闲时，立即开始进行传输。如果侦听到有载波存在，工作站便推迟自己的传输，退避一段时间后再试。如果两个工作站同时试图进行传输，将会造成彼此间的干扰，这种现象称为碰撞。这是一种正常现象，因为媒体上连接的所有工作站的发送都基于媒体上是否有载波，所以称为载波侦听多路访问（CSMA）。 为保证这种操作机制能够运行，还需要具备检测有无碰撞的机制，这便是碰撞检测（CD）。也就是说，工作站在发送过程中仍要不断检测是否出现碰撞。如果在发送过程中有碰撞发生，工作站发送一个短的干扰（jam）信号，以保证所有的站点都知道出现了碰撞，发送完干扰信号后，等待一段随机时间，然后再重新尝试发送。 信号在网络上传播有一定时延，在这种情况下可能导致出现碰撞。在局域网上某一工作站已开始发送，由于这种传播时延，而另外一个工作站尚未检测到第一站的传输也启动发送，从而造成碰撞。 在局域网中帧的长度要足够长，使它在发完之前就能检测到碰撞。检测到碰撞之后，涉及该次碰撞的站要丢弃各自开始的传输，转而继续发送一种特殊的干扰信号，使碰撞更加严重，以便警告LAN上的所有工作站出现了碰撞，然后两个碰撞的站都采取退避策略，设置一个随机间隔时间，当此时间间隔后才能重新启动发送。退避时间为一个服从均匀分布的随机量。碰撞产生的重传会加大了网络的通信流量，所以当出现多次碰撞后，它应退避一个较长的时间，以减少碰撞的产生。当然帧的长度最长也有限制，这是由于发送站和接收站的缓冲器容量总有一限度，同时如果一个工作站发送的帧太长，将妨碍其它工作站的使用。

12 A 和 B 在总线的两端 (1) 在0时刻开始 发送 A B A (2) 大约在  -d 时刻到达 B B (4) 冲突信号在 2
在 时刻发生冲突 B A B 帧发送时延必须超过 2 ，以防止在第一位数据到达总线最远端之前，数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为已帧成功发送 此时隙时间为 51.2 ms，即512 为bit，64字节 最小帧长为 64字节 (不包括前同步码) 因此数据字段最少为 46 字节

13 CSMA/CD媒体访问方法的规则： ⑴ 如果媒体信道空闲，则可进行发送，否则转到第2步。 ⑵ 如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。 ⑶ 如果在发送过程中检测到碰撞，则停止正常发送，转而发送一个短的干扰（jam）信号，使网上所有站都知道出现了碰撞。 ⑷ 发送了干扰信号后，退避一段随机时间，重新尝试发送，转到第1步。

14 4.3.3组网方式（IEEE 802.3 规范） 不同标准 10Base5 -- 粗缆Ethernet
10BaseT -- 双绞线 10BaseF -- 光缆 10Broad 宽带 10 Base 5 数据率（Mbps） 段最大长度（百米） 基带或宽带

15 传输介质 双绞线 同轴电缆 光纤 无线介质 无线电、短波、微波、卫星、光波

16 双绞线 内导体芯线 绝缘 箔屏蔽 铜屏蔽 外套

17 屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP)
3类、5类 双绞线外没有任何附加屏蔽 以箔屏蔽以减少 干扰和串音