第05讲 使用广播信道以太网
计算机三级《网络技术》基础知识：以太网
计算机三级《网络技术》基础知识：以太网2015计算机三级《网络技术》基础知识：以太网1.以太网的发展1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法，将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。
以太网的核心技术是：介质访问控制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。
早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。
2.以太网的帧结构与工作流程(1)以太网数据发送流程冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。
总线网没有控制中心，如果一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，其它站点也可以同时发送，因此冲突不可避免。
CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。
实现公共传输介质的控制策略，需要解决的问题是：载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。
(a)载波侦听结点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。
判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。
不发生跳变总线空闲。
此时如果有结点已准备好发送数据，可以启动发送。
(b)冲突检测方法载波侦听不能完全消除冲突，原因是数字信号是以一定的速率传输的。
例如：结点A发送数据帧时，离他1000m距离的结点在一定的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内如果B也发送数据，造成冲突。
从物理层上看，冲突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。
解决方案：结点A发送数据前，先发送侦听信号，如果侦听信号在最大距离传输时间2倍时，没有冲突信号出现，结点A肯定取得总线的访问权。
冲突信号的延迟时间=2*D/V。
其中：D是结点到最远结点的距离，V表示信号传输速度，信号往返的时间为延迟时间。
进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。
比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较，如果不同说明有冲突。
以太网通信原理
以太网通信原理以太网通信原理是一种局域网技术，通过电缆连接计算机和其他网址设备，它是一种基于帧的通信方式。
以太网使用CSMA/CD（载波侦听多径访问/碰撞检测）协议来控制访问网络链路。
以太网中的每个设备都具有一个全球唯一的物理地址，称为MAC地址。
以太网使用分组交换技术，将数据分为小块，称为帧，然后通过网络传输。
在以太网通信过程中，计算机发送数据时，将数据分解成帧，并在帧中添加源MAC地址和目标MAC地址，以识别数据发送和接收的设备。
这些帧在网络链路上通过不同设备传输，直到达到目标设备。
目标设备通过匹配帧中的目标MAC地址来接收数据。
在以太网中，当多个设备同时尝试发送数据时，可能会发生碰撞。
为了解决这个问题，以太网使用CSMA/CD协议。
设备在发送数据之前，先监听网络上是否有其他设备正在发送数据。
如果检测到信道空闲，设备开始发送数据。
如果多个设备在同一时间开始发送数据，就会发生碰撞。
当发生碰撞时，设备会发送一个干扰信号，然后等待一个随机时间段后重新发送数据。
以太网通信原理还包括网络拓扑结构的选择。
常见的拓扑结构有总线型、星型和环型。
在总线型拓扑中，所有设备都连接在同一条电缆上。
在星型拓扑中，每个设备都连接到一个中央设备，例如交换机或集线器。
在环型拓扑中，设备通过一个环形电缆相互连接。
除了物理层的连接方式和帧的传输，以太网还支持网络层和传输层协议，如IP协议和TCP/UDP协议。
这些协议帮助实现数据的可靠传输和终端设备之间的通信。
总之，以太网通信原理基于帧的通信方式，使用CSMA/CD协议控制访问网络链路。
它还包括网络拓扑结构的选择和支持网络层和传输层协议。
通过理解以太网通信原理，可以更好地理解和使用局域网技术。
以太网简要教程
以太网简要教程一、概述通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术:以太网/IEEE 802.3—采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbps;100Mbps以太网—又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到100Mbps;1000Mbps以太网—又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps(1Gbps)以太网以其高度灵活，相对简单，易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。
虽然其它网络技术也曾经被认为可以取代以太网的地位，但是绝大多数的网络管理人员仍然把将以太网作为首选的网络解决方案。
为了使以太网更加完善，解决所面临的各种问题和局限，一些业界主导厂商和标准制定组织不断的对以太网规范做出修订和改进。
也许，有的人会认为以太网的扩展性能相对较差，但是以太网所采用的传输机制仍然是目前网络数据传输的重要基础。
二、以太网工作原理以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测(CSMA/CD)机制，数据传输速率达到10Mbps。
虽然以太网是由Xeros公司早在70年代最先研制成功，但是如今以太网一词更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。
以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。
以太网版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司联合开发，与IEEE 802.3规范相互兼容。
太网结构示意图如下:以太网/IEEE 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。
以太网使用收发器与网络媒体进行连接。
收发器可以完成多种物理层功能，其中包括对网络碰撞进行检测。
收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接，也可以直接被集成到终端站的网卡当中。
计算机网络第05讲使用广播信道的以太网
发 送 成 功
T0 τ
课件制作人：常革新
t
发送一帧所需的平均时间
信道利用率的最大值 Smax
在理想化的情况下，以太网上的各站发送数据 都不会产生碰撞（这显然已经不是CSMA/CD， 而是需要使用一种特殊的调度方法），即总线 一旦空闲就有某一个站立即发送数据。 发送一帧占用线路的时间是 T0 + ，而帧本身的 发送时间是 T0。于是我们可计算出理想情况下 的极限信道利用率 Smax为：
总线拓扑的以太网
最初的以太网是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，因 为总线上没有有源器件。 总线的特点
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。 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 己的数据帧，则一律不接收。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
课件制作人：常革新
以太网的争用期
争用期 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多 经过时间 2 （两倍的端到端往返时延）就可 知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。 以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或 碰撞窗口。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才 能肯定这次发送不会发生碰撞。
第 3 章 数据链路层
课前提问 1. 局域网有那些特点？哪些种拓扑结构？ 2. 共享信道有哪两种介质访问控制技术？ 3. 试解释CSMA/CD协议？ 4. 以太网的争用期是多少？ 5. 扩展局域网需要哪些设备？
课件制作人：常革新
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
IP智能网络广播操作说明
IP智能网络广播操作说明操作步骤如下：1.网络配置：确保广播设备与网络连接正常。
通常情况下，广播设备会与路由器通过以太网线连接。
用户需要对广播设备进行正确的网络配置，包括设置IP地址、子网掩码、网关等参数。
此外，还需要将广播设备的DNS服务器地址设置为能够解析广播内容的服务器地址。
2. 广播内容制作：用户可以使用专业的广播制作软件，如Adobe Audition等，制作广播内容。
在制作过程中，需要注意音频格式的选择，通常推荐使用MP3或AAC格式。
此外，还可以添加背景音乐、音效等来增加广播内容的质量。
3.广播调度：用户可以使用广播调度软件来设置广播时间表和节目单。
在设置广播时间表时，需要指定每个节目的开始和结束时间，并设置是否自动播放下一个节目。
此外，还可以设置广播内容的循环播放次数、间隔时间等参数。
4.广播分发：广播内容制作完成后，用户可以使用网络传输协议（如TCP/IP、UDP等）将广播内容发送到广播设备。
在发送过程中，需要指定广播设备的IP地址和端口号。
此外，还可以使用多播技术来实现广播内容的分发，以减少网络带宽的占用。
5.广播监听：用户可以使用支持IP广播协议的终端设备（如电脑、手机等）来接收和播放广播内容。
在接收过程中，需要设置终端设备的IP地址和端口号，以便广播设备能够将广播内容发送到指定的终端设备上。
同时，用户还可以设置终端设备的音量、播放模式等参数。
6.广播控制：用户可以使用广播控制软件来实现对广播设备的远程控制。
通过广播控制软件，用户可以实现对广播内容的开始、暂停、停止等操作。
此外，还可以设置广播设备的音量、音质等参数，以满足不同场合的需求。
注意事项如下：1.网络稳定性：由于IP智能网络广播是基于互联网的，因此网络的稳定性对广播质量有很大的影响。
用户需要确保网络连接正常，避免出现断网或卡顿等问题。
2.广播内容版权：在制作广播内容时，用户需要遵守相关版权法规，确保所使用的音乐、文字、图片等资料具备合法版权。
路由器的网络广播设置教程
路由器的网络广播设置教程网络广播是指将一条信息通过网络发送给所有连接到该网络的设备，而路由器的网络广播设置意味着该路由器能够将广播消息发送到所有连接到该网络的设备上。
在网络管理中，路由器的广播设置对于确保网络顺畅和安全至关重要。
本文将帮助您了解如何正确地配置路由器的网络广播设置。
一、了解网络广播网络广播通常用于向全网内所有设备发送同一条消息，比如：DHCP 服务器就会使用广播消息发送 IP 地址信息；ARP 协议则会使用广播消息发送 MAC 地址信息。
路由器广播主要有三种类型：目的地址是全 0 的广播（broadcast）、目的地址是组播地址的广播（Multicast）、目的地址是有限广播地址的广播（Limited Broadcast)。
如果路由器的广播设置不正确，那么就会导致网络出现严重故障，甚至会增加安全威胁。
因此，正确设置路由器的广播是极为必要的。
二、打开路由器的 WEB 界面首先，要确保路由器能够连接到网络。
使用电脑或手机连接到路由器 Wi-Fi 热点后，打开浏览器输入路由器的默认管理地址（通常是192.168.0.1或192.168.1.1）并输入管理员用户名和密码，即可进入路由器的 WEB 界面。
三、设置广播 IP 地址在路由器的 WEB 界面中，找到“局域网设置”（或“网络设置”）选项卡，进入该选项卡后，找到“广播地址”（或“广播IP”或“广播设置”等）一栏，确保将广播地址设置为正确的值。
在大多数情况下，广播 IP 地址的默认值应为“255.255.255.255”。
四、设置组播如果您的网络需要使用到组播功能（例如 IPTV），则需要在路由器的设置中启用组播。
找到“组播设置”（或“IGMP设置”或“流控设置”或“IPv6组播设置”等）选项卡，启用组播协议，设置组播地址，然后保存设置即可。
五、开启无线网络广播如果您的路由器支持 Wi-Fi 网络，您需要设置 Wi-Fi 广播。
找到“无线设置”选项卡，并进入“基本设置”页面，在该页面上，您将看到“广播SSID”选项，务必确保此选项处于开启状态。
以太网 ppt课件
t=
B B 检测到发生碰撞
IP 数据报 46 ~ 1500
数据
IP 层
4 FCS MAC 层
MAC 帧
物理层
以太网 V2 的 MAC 帧格式
当传输媒体的误码率为 1108 时， MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。
FCS 字段 4 字节
字节 6
6
目的地址 源地址
2 类型
IP 数据报 46 ~ 1500
数据
IP 层
A 不接受
只有 D 接受 B 发送的数据
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
以太网的广播方式发送
总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发 送的数据信号。
由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的 地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。
其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是 发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧 而不能够收下来。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
为了通信的简便 以太网采取了两种重要的措施
采用较为灵活的无连接的工作方式，即 不必先建立连接就可以直接发送数据。
以太网对发送的数据帧不进行编号，也 不要求对方发回确认。
这样做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。
以太网提供的服务
无连接: 在发送和接收适配器之间没有握手 不可靠: 接收适配器不向发送适配器发送应答
或否定应答
传送给网络层的数据报流可能有丢包 如果应用程序使用TCP，将能弥补丢包 否则，应用程序将发现丢包
以太网的MAC协议：CSMA/CD
从总线拓扑到星型拓扑
直到20世纪90年代，总线拓扑流行 后来，星型的集线器 目前星型的交换机
以太网工作原理
以太网工作原理以太网是一种常见的局域网技术，它使用了一种称为CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）的协议来控制数据传输。
在以太网中，数据被分割成帧，然后通过网络传输。
接下来，我们将详细介绍以太网的工作原理。
首先，以太网使用CSMA/CD协议来控制数据传输。
这意味着当一个设备想要发送数据时，它首先会监听网络，确保没有其他设备正在发送数据。
如果网络空闲，设备就会发送数据。
但是，如果多个设备同时发送数据，就会发生碰撞。
当检测到碰撞时，设备会随机等待一段时间，然后重新发送数据。
其次，以太网使用MAC地址来识别设备。
每个以太网设备都有一个唯一的MAC地址，它由48位二进制数组成。
当数据帧被发送到网络上时，它包含了目标设备的MAC地址，以太网设备会根据这个地址来决定是否接收数据。
此外，以太网使用了CSMA/CD协议来控制网络的拓扑结构。
在以太网中，常见的拓扑结构包括总线型、星型和树型。
总线型拓扑中，所有设备都连接到同一条总线上；星型拓扑中，所有设备都连接到一个中央设备上；树型拓扑则是将多个星型拓扑连接在一起。
最后，以太网使用了以太网交换机来提高网络性能。
交换机可以根据MAC地址来转发数据，而不是像集线器一样简单地将数据广播到整个网络上。
这样可以减少网络拥塞，提高数据传输效率。
总之，以太网是一种常见的局域网技术，它使用了CSMA/CD协议来控制数据传输，使用MAC地址来识别设备，使用不同的拓扑结构来搭建网络，同时利用以太网交换机来提高网络性能。
通过了解以太网的工作原理，我们可以更好地理解局域网的工作方式，从而更好地设计和管理网络。
C042 使用广播信道的以太网
MAC 帧
物理层
课件制作人：谢希仁
以太网 V2 的 MAC 帧格式
当传输媒体的误码率为 1108 时， MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。 FCS 字段 4 字节
IP 数据报 字节 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据 4 FCS MAC 层 IP 层
字节
IP层
4
6
6
2
46 ~ 1500
MAC 帧 目的地址 源地址
插 入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
前同步码
帧开始 定界符
课件制作人：谢希仁
以太网 V2 的 MAC 帧格式
目的地址字段 6 字节
站点 集线器 RJ-45 插头
两对双绞线
课件制作人：谢希仁
RJ-45连接器
RJ-45连接器包括一个插头和一个插孔（或插座） 插孔安装在机器上 插头和连接导线（如无屏蔽双绞线的5类线）相连 只使用4根针脚 （1, 2, 3和6）
针脚1 针脚2 针脚3 发送 发送 接收
针脚4
针脚5 针脚6 针脚7
物理层
当类型字段的值是0X0800时，表示上层使用的是IP数据报
课件制作人：谢希仁
以太网 V2 的 MAC 帧格式
数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段
最小长度 64 字节 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度
数据字段 46 ~ 1500 字节
IP 数据报 字节 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据 4 FCS MAC 层 IP 层
CH5以太网
26
计 算 机 网 络 与 应 用
第五章 以太网
27
1990～1994年交换式和全双工以太网出现。 1992～1993年出现快速以太网联盟和IEEE 802.12 1993年10月公布100Base-TX规范 1995年3月，IEEE802.3u规范正式通过，以太网开始 进入100Mb/s时代。 1995年l1月，IEEE802.3委员会组建了“高速研究组” 来研究千兆速率的以太网。 1996 年，IEEE组建了新802.3z工作组，负责千兆以 太网标准的制定。 1998年6月，在千兆以太网联盟的推动下，IEEE正式 发布了千兆以太网标准IEEE 802.3z。 1999年开始，IEEE 802.3“高速研究组”着手研究万 兆标准802.3ae。 2002年7月，IEEE发布了万兆以太网标准IEEE 802.3ae。
12
计 算 机 网 络 与 应 用
第五章 以太网
1） 时隙ALOHA的吞吐率
在一个时隙的起点没有其它帧发送的概率为： P0 = e-G，所以S = GP0 = Ge-G 当G = 1时，吞吐量S为最大 S 0.368
2）纯ALOHA和分隙ALOHA的比较
纯ALOHA中，一旦产生新帧，就立即发送， 全然不顾是否有用户正在发送，所以发生冲 突的可能伴随着发送的整个过程 分隙ALOHA中，规定发送行为必须在时隙的 开始，一旦在发送开始时没有冲突，则该帧 将成功发送
CSMA协议的冲突和冲突检测
15
计 算 机 网 络 与 应 用
第五章 以太网
1） 1 – 持续CSMA
每个站在发送前，先侦听信道，如信道正 忙，则等待并持续侦听，一旦信道空闲， 立即发送，即发送的概率为1；如冲突，则 延时一随机时隙数后，重新发送
以太网基本原理
以太网基本原理
以太网是一种局域网技术，常用于连接计算机和其他网络设备。
其基本原理是利用以太网协议进行数据通信。
以太网使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议，以实现多个设备同时访问共享的传输介质（如电缆）。
在以太网中，每个设备都有一个网卡，用于发送和接收数据。
设备通过物理介质（如双绞线）连接到交换机或集线器等网络设备。
当设备需要发送数据时，它首先监听传输介质，确保没有其他设备同时发送数据。
一旦传输介质空闲，设备将发送数据帧。
在发送过程中，如果发生冲突（多个设备同时发送数据导致数据碰撞），设备将立即停止发送，并发送一个“冲突消息”给其他设备，通知它们发生了冲突。
所有设备都会接收到这个冲突消息，并暂停发送数据。
在冲突发生后，设备会等待一段随机时间，然后重新尝试发送数据。
这个随机等待时间能够减少再次发生冲突的可能性。
当接收方设备接收到数据帧时，它会检查帧的目标地址，如果与自己的地址匹配，则接收并处理数据。
否则，它将忽略该帧。
以太网还支持广播功能，即一个设备可以向网络中的所有设备发送数据帧。
其他设备会接收该帧，并根据需要进行相应的处
理。
总的来说，以太网基于CSMA/CD协议，在多个设备之间实现数据的共享传输。
它使用网卡和物理介质进行连接，并利用冲突检测机制处理冲突。
通过这种方式，设备能够在共享的网络中进行数据通信。
以太网培训教程
以太网培训教程以太网是当前最常见的网络技术之一，广泛运用于各行各业。
因此，学习以太网技术对于网络从业人员来说至关重要。
本文将为大家介绍以太网培训教程。
一、以太网基础知识首先，了解以太网应具备的基础知识是必要的。
以太网是指一种局域网技术，它能够快速、准确地在网络中传输大量的数据。
以太网最早是由Xerox、Intel和Digital三家公司于20世纪70年代合作开发出的。
关于以太网标准，最初的10BASE-T规格使用了双绞线，最高可传输10 Mbps 的数据，而现在常用的100BASE-TX规格则使用的是双绞线，最高可传输100 Mbps 的数据。
同时还有更高速的千兆以太网（Gigabit Ethernet）等规格。
除了了解以太网的技术规格，还应该掌握以太网中的常用术语。
如“MAC地址”、“交换机”、“路由器”等。
二、以太网的拓扑结构以太网的拓扑结构是指连接在网络设备上的节点之间的物理布置。
常见的以太网拓扑结构包括总线型、星型、树型、环形等。
每种不同的拓扑结构都有其适用的场景。
以太网各种拓扑结构的特点、优缺点和适用场景对于网络工程师来说是重要的知识点。
例如，星型拓扑结构具有易于管理、检修的优点，但是它仅能在交换机故障时受到影响；而相比之下，总线型拓扑结构则更加容易扩展，但拓扑结构较为复杂，且易受到噪声和干扰的影响。
三、以太网的传输介质以太网的传输介质主要包括双绞线、同轴电缆、光纤等。
其中，双绞线是最为常见的一种传输介质。
双绞线在以太网中的应用十分广泛，其中，最为常见的是用于传输100 Mbps 数据的100BASE-TX双绞线。
同时，双绞线的质量和性能因素也会影响整个以太网的稳定性和传输速度。
因此，学习双绞线的相关知识和技巧，如如何识别双绞线类别、如何接线，对于网络从业人员来说至关重要。
四、以太网的网络设备以太网的网络设备主要包括交换机、路由器、网桥等。
其中，交换机是以太网中最为重要的网络设备之一。
DOC_以太网工作原理
2292.以太网工作原理以太网采用共享信道的方法，即多台主机共同一个信道进行数据传输。
为了解决多个计算机的信道征用问题，以太网采用IEEE802.3标准规定的CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，他是控制多个用户共用一条信道的协议，CSMA/CD的工作原理如下：（1）载波监听（先听后发）使用CSMA/CD协议时，总线上各个节点都在监听总线，即检测总线上是否有别的节点发送数据。
如果发现总线是空闲的，既没有检测到有信号正在传送，即可立即发送数据；如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时节点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，重新监听总线，一直到总线空闲再发送数据。
载波监听也称作先听后发。
（2）冲突检测当两个或两个以上的节点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发生碰撞冲突；传输延迟可能会使第一个节点发送的数据还没有到达目标节点时，另一个要发送的数据的节点就已经监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会带至冲突的产生。
当两个帧发生冲突时，两个传输的帧就会被破坏，被损坏帧继续传输毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。
如果每个发送节点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，就可以提高信道的利用率。
当节点检测到纵向上发生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信，一较强冲突信号，告诉网络上的所有的节点，总线已经发生了冲突。
在阻塞信号发送后，等待一个随机事件，然后再将要发的数据发送一次。
如果还有冲突，则重复监听、等待和重传操作。
图6-30显示了采用CSMA/CD发送数据的工作流程。
CSMA/CD采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，有结构简单、轻负载时时延小等特点，但当网络通信附在增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输演示增长，网络性能会明显下降。
从以上分析可以看出，以太网的工作方式就像没有主持人的座谈会中，所有的参会者都通过一个共同的戒指来吗相互交谈。
了解网络安装中的网络广播和组播技术(五)
网络广播和组播技术是现代网络安装中不可或缺的一部分，它们在实现高效通信和信息传输方面起到了重要的作用。
本文将深入探讨网络广播和组播技术的原理、应用和局限性。
一、网络广播技术：网络广播技术是指将数据包从源主机发送到所有连接到网络的主机的通信方式。
在网络广播中，数据包由源主机发送到网络上的所有主机，无需指定目标主机。
这种通信方式常用于传输广播消息、网络故障诊断和组网配置等场景。
网络广播技术的核心是利用广播地址来识别目标主机。
广播地址是一个特殊的IP地址，用于指示数据包应发送到网络上的所有主机。
在IPv4网络中，广播地址通常是；而在IPv6网络中，广播地址是ff02::1。
尽管网络广播技术具有广泛的影响力，但也存在一些缺点。
首先，由于数据包必须发送到网络上的每个主机，广播会消耗大量的网络带宽和计算资源。
其次，广播数据包无法穿越多个网络，限制了广播的覆盖范围。
最后，由于广播风暴可能导致网络阻塞，因此需要采取一些防护措施来控制广播流量。
二、网络组播技术：与广播技术不同，网络组播技术将数据包从源主机发送到一组特定的目标主机。
在组播通信中，源主机将数据包发送到一个特殊的组播地址，而仅有加入该组播组的主机才会接收到数据包。
组播地址是一个特殊的IP地址，用于唯一标识一个组播组。
在IPv4网络中，组播地址的范围是到；而在IPv6网络中，组播地址的范围是 ff00::/8。
通过网络组播技术，可以实现高效的多播传输。
例如，在视频直播和在线会议等应用场景中，可以利用组播技术将视频数据同时发送给多个收件人，节省网络带宽和服务器资源。
此外，在跨网络通信中，组播技术也可以帮助减少跨网络传输的数据量，提高传输效率。
然而，网络组播技术也存在一些限制。
首先，组播通信需要网络设备的支持，包括路由器和交换机等。
这些设备需要支持组播协议，并进行相应的配置和管理。
其次，组播在跨网络传输时面临一些挑战，如网络隔离和安全性问题。
因此，在实际应用中，需要进行定制化的部署和配置，以确保组播可以正常运行。
通信协议之单播，多播，广播（五）
通信协议之单播，多播，⼴播（五）1.单播，多播，⼴播的介绍1.1.单播(unicast)单播是说，对特定的主机进⾏数据传送。
例如给某⼀个主机发送IP数据包。
这时候，数据链路层给出的数据头⾥⾯是⾮常具体的⽬的地址，对于以太⽹来说，就是⽹卡的MAC地址（不是FF-FF-FF-FF-FF-FF这样的地址）。
现在的具有路由功能的主机应该可以将单播数据定向转发，⽽⽬的主机的⽹络接⼝则可以过滤掉和⾃⼰MAC地址不⼀致的数据。
1.2.⼴播(unicast)⼴播是主机针对某⼀个⽹络上的所有主机发送数据包。
这个⽹络可能是⽹络，可能是⼦⽹，还可能是所有的⼦⽹。
如果是⽹络，例如A类⽹址的⼴播就是 netid.255.255.255，如果是⼦⽹，则是id.subnetid.255；如果是所有的⼦⽹（B类IP）则是则是 id.255.255。
⼴播所⽤的MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
⽹络内所有的主机都会收到这个⼴播数据，⽹卡只要把 MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的数据交给内核就可以了。
⼀般说来ARP，或者路由协议RIP应该是以⼴播的形式播发的。
1.3.多播(multicast)可以说⼴播是多播的特例，多播就是给⼀组特定的主机（多播组）发送数据，这样，数据的播发范围会⼩⼀些(实际上播发的范围⼀点也没有变⼩)，多播的MAC地址是最⾼字节的低位为⼀，例如01-00-00-00-00-00。
多播组的地址是D类IP，规定是224.0.0.0-239.255.255.255。
虽然多播⽐较特殊，但是究其原理，多播的数据还是要通过数据链路层进⾏MAC地址绑定然后进⾏发送。
所以⼀个以太⽹卡在绑定了⼀个多播IP地址之后，必定还要绑定⼀个多播的MAC地址，才能使得其可以像单播那样⼯作。
这个多播的IP和多播MAC地址有⼀个对应的算法，在书的p133到p134之间。
可以看到这个对应不是⼀⼀对应的，主机还是要对多播数据进⾏过滤。
以太网的的原理与应用
以太网的原理与应用1. 简介以太网是一种常用的局域网技术，使用标准化的物理层和数据链路层协议，用于在局域网内传输数据。
以太网凭借其低成本、高性能和简单灵活的特点，在现代计算机网络中得到广泛应用。
2. 原理以太网的原理基于CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）机制，它允许多个设备共享同一物理介质，通过协调发送和接收数据来避免碰撞。
具体的传输过程如下： 1. 设备检查是否有其他设备正在发送数据，如果没有，则发送数据； 2. 如果有其他设备同时发送数据，设备会检测到碰撞，并发送一个冲突信号； 3. 发送冲突后，设备随机等待一段时间，然后重新发送数据； 4. 如果发送成功，则其他设备会接收到数据帧，并进行相应处理。
3. 物理层标准以太网的物理层采用不同的标准，常见的有： - 10BASE-T：使用双绞线作为物理介质，传输速率为10Mbps； - 100BASE-T：也使用双绞线作为物理介质，传输速率为100Mbps； - 1000BASE-T：采用四对双绞线作为物理介质，传输速率为1Gbps； - 10GBASE-T：使用四对双绞线作为物理介质，传输速率为10Gbps。
4. 数据链路层协议以太网的数据链路层采用以太网协议，其中最常见的是以太网II帧格式，包括以下几个字段： - 前导码：用于同步发送和接收设备的时钟； - 目的MAC地址：指示数据帧的目标设备； - 源MAC地址：标识数据帧的发送设备； - 类型/长度字段：指示数据帧长度或以太类型； - 数据字段：实际的数据内容； - 校验和字段：用于校验数据是否正确。
5. 应用以太网在各种领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：5.1 企业局域网以太网是企业内部局域网的常用技术，用于连接办公室内的计算机和其他网络设备。
通过以太网，员工可以共享文件、打印机和其他资源，提高工作效率。
5.2 互联网接入许多家庭和办公室使用以太网作为互联网接入的方式。
以太网的工作原理
以太网的工作原理以太网是一种局域网技术，它是一种基于CSMA/CD（载波监听多路接入/碰撞检测）协议的局域网通信技术。
以太网的工作原理主要包括帧格式、数据传输、碰撞检测等几个方面。
首先，我们来看一下以太网的帧格式。
以太网的数据传输是通过帧来完成的，每一帧包括了目的地址、源地址、类型/长度、数据和校验序列等字段。
其中，目的地址和源地址分别表示数据的接收方和发送方的MAC地址，类型/长度字段表示数据的类型或长度，数据字段包含了要传输的数据，校验序列用于检测数据传输过程中是否发生了错误。
这样的帧格式保证了数据在传输过程中的完整性和可靠性。
其次，以太网的数据传输是通过CSMA/CD协议来完成的。
CSMA/CD协议是一种多路访问协议，它通过监听信道上的数据来确定是否可以发送数据。
具体来说，当一个设备要发送数据时，它首先监听信道，如果信道上没有其他设备在发送数据，那么它就可以发送数据；如果信道上有其他设备在发送数据，那么它就需要等待一段时间再次监听信道。
此外，当两个设备同时发送数据导致碰撞时，它们会通过碰撞检测机制来检测到碰撞并进行重发。
最后，以太网的碰撞检测是通过发送一个特殊的信号来完成的。
当一个设备发送数据时，它会不断地检测信道上的电压，如果检测到电压的变化，就表示有其他设备同时发送数据，这时它会立即停止发送数据，并发送一个特殊的信号来通知其他设备发生了碰撞。
接收到这个信号的设备会在一段时间后重新发送数据，以避免再次发生碰撞。
总的来说，以太网的工作原理是基于CSMA/CD协议的，它通过帧格式、数据传输和碰撞检测等机制来实现数据的可靠传输。
通过了解以太网的工作原理，我们可以更好地理解局域网通信技术的工作原理，从而更好地应用和管理局域网。
以太网络基础知识.docx
以太网基础知识详解作者：|上传时间：2009-11-16 |关键字：自20世纪70年代局域网技术提出以来，各种局域网技术不断产生，其中有的技术发展壮人，而有的技术逐渐被淘汰。
现阶段成熟的局域网技术有三种：以太网（Ethernet）、令牌坏（Token Ring）和光纤分布式数据接口（FDDI）,其屮以太网技术逐步成为局域网技术的主流。
1以太网历史简介以太网是在1972年开创的，Bob Metcalfe （被尊称为“以太网之父”）被Xerox 雇佣为网络专家,Bob Metcalfe来到Xerox公司的Palo Alto研究中心（PARC）的第一个任务是把Palo Alto的计算机连接到Arpanet （Internet的前身）。
1972 年底，Bob Metcalfe设计了一套网络，把Alto计算机连接起来。
在研制过程中，因为该网络是以ALOHA系统（一种无线电网络系统）为基础的，而又连接了众多的ALTO计算机，所以Metcalfe把它命名为ALTO ALOHA网络。
ALTO ALOHA网络在1973年5月开始运行，Metcalfe把这个网络正式改名为以太网（Ethernet）,这就是最初的以太网试验原型，该网络运行的速率为2.94Mbps, 网络运行的介质为粗同轴电缆。
1976年6月，Metcalfe和Boggs发表了题为：“以太网：局域网的分布型信息包交换”的著名论文。
1977年底，Metcalfe和他的三位合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利，多点传输系统被称为CSMA / CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）。
从此，以太网就正式诞生了。
70年代末，涌现出了数十种局域网技术，以太网正是其屮的一员o1979年,Digital Equipment Corporation （DEC）、Intel 公司与Xerox 公司联盟,促进了以太网的标准化。
1980年9月30日，DEC、Intel和Xerox公布了第三稿的“以太网, 一种局域网：数据链路层和物理层规范，1.0版”，这就是现在著名的以太网蓝皮书，也称为DIX（取三家公司名字的第一个字母而组成的）版以太网1.0规范。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CSMA/CD 协议
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正 是空闲的。
A向B发出的信息要经过一定的时间后才能传送到B。 B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧(因为这时
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
课件制作人：常革新
CSMA/CD 协议
CSMA/CD 表示 载波监听多点接入/碰撞检测。 “多点接入”表示许多计算机以多点接入的 方式连接在一根总线上。 “载波监听”是指每一个站在发送数据之前 先要检测一下总线上是否有其他计算机在发 送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以 免发生碰撞。 “碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测 信道上是否有“碰撞”发生。
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层
B 检测到发生碰撞
传播时延对载波监听的影响
B
B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
课件制作人：常革新
t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
t = 2
t= 0
A 检测到 信道空闲
A
发送数据
A
B 检测到发生碰撞
A
t = 2 A 检测到 发生碰撞
A
STOP A
STOP
B B 发送数据
课件制作人：常革新
CSMA/CD 协议
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道 上是否有“碰撞”发生。
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的 失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现 了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络 资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
课件制作人：常革新
CSMA/CD 协议
实际上“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检 测信道上信号的电压值的变化。 当几个站同时在总线上发送数据时，总线上 的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定 的门限值时，就认为总线上至少有两个站同 时在发送数据，表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞 检测”也称为“冲突检测”。
课件制作人：常革新
总线拓扑的以太网
最初的以太网是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，因 为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
匹配电阻
A 不接受
只有 D 接受 B 发送的数据
B
B向 D 发送数据
C 不接受D 接受E Nhomakorabea不接受课件制作人：常革新
总线拓扑的以太网
t= t=
单程端到端
传播时延记为
B
t= B B 检测到信道空闲
发送数据 t=/2 B 发生碰撞 t= B B 检测到发生碰撞 停止发送
B
CSMA/CD 协议
强化碰撞 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：立 即停止发送数据；再继续发送若干比特的人 为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已 经发生了碰撞。
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
点数目均有限。 局域网的技术要素： （1）网络拓扑结构 （2）介质访问控制方法
课件制作人：常革新
局域网的拓扑结构
集线器
总线网
匹配电阻
共享媒体 星形网
干线耦合器
环形网
树形网
课件制作人：常革新
以太网的争用期
课件制作人：常革新
第 3 章 数据链路层
课前提问 1. 局域网有那些特点？哪些种拓扑结构？ 2. 共享信道有哪两种介质访问控制技术？ 3. 试解释CSMA/CD协议？ 4. 以太网的争用期是多少？ 5. 扩展局域网需要哪些设备？
课件制作人：常革新
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
课件制作人：常革新
共享媒体技术
静态划分信道 频分复用、时分复用、波分复用和码分复用
动态媒体接入控制（多点接入） 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。如以太网的CSMA/CD。 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。如令 牌环网的Token Ring。
最初的以太网是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，因 为总线上没有有源器件。
总线的特点
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。
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 己的数据帧，则一律不接收。
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
点数目均有限。 局域网具有的主要优点： （1）能方便地共享信道、共享外部设备、主机
以及软件、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。
课件制作人：常革新
课件制作人：常革新
CSMA/CD 协议
强化碰撞 A
A 发送数据
TB A 检测 到冲突
TJ t
B 发送数据
开始冲突
B
信 道 占 用 时 间
课件制作人：常革新
使用CSMA/CD的以太网
重要特征 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全 双工通信而只能进行双向交替通信（半双工 通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存 在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通 信量远小于以太网的最高数据率。
B的载波监听检测不到A所发送的信息)，则必然要在 某个时间和A发送的帧发生碰撞。 碰撞的结果是两个帧都变得无用。
课件制作人：常革新
CSMA/CD 协议
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
A
t=0
1 km
碰撞
t A 检测到发生碰撞
t = 2