第4章 以太网接入技术

② DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式
· TCP/IP体系经常使用DIX Ethernet V2 标准的MAC帧格式，此时局域网参考模型
中的链路层不再划分LLC子层，即链路层
只有MAC子层。
· DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式
如图4-6所示。
· DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式由
第 4章 以太网接入技术
· 本章介绍以太网接入技术，主要内容 包括： ● 以太网技术基础 ● 以太网接入技术的基本概念 ● 以太网接入技术的管理
4.1
以太网技术基础
4.2
以太网接入技术基本概念
4.3
以太网接入技术的管理
4.1 以太网技术基础
4.1.1 传统以太网
1、传统以太网的概念
· 以太网(Ethernet)是总线形局域网的一
组成，分配给这两部分的位数随地址类（
A类、B类、C类等）的不同而不同。
网络地址用于路由选择，而主机地址
用于在网络或子网内部寻找一个单独的主 机。
我们可以把“个人电脑”比作“一台 电话”，那么“IP地址”就相当于“电话 号码”，而Internet中的路由器，就相当于 电信局的“程控式交换机”。
同时使用IP地址和MAC地址主要原因
种典型应用，它是美国施乐(Xerox)公司于
1975年研制成功的。
· 传统以太网具有以下典型的特征：
●
采用灵活的无连接的工作方式；
●
●
Байду номын сангаас
采用曼彻斯特编码作为线路传输码型；
传统以太网属于共享式局域网，即传输 共享式局域网要进行介质访问控制，以
介质作为各站点共享的资源；
●
太网的介质访问控制方式为载波监听和冲突 检测(CSMA/CD)技术。
2、CSMA/CD技术
（1）CSMA/CD控制方法
· CSMA代表载波监听多路访问。 · 它是“先听后发”， CD表示冲突检 测，即“边发边听”。
· 归纳起来CSMA/CD的控制方法为： ① 一个站要发送信息，首先对总线进 行监听，看介质上是否有其他站发送的信
息存在。
· 如果介质是空闲的，则可以发送信息。
(d) 100 BASE-T2
· 100 BASE-T2是使用2对3、4或5类
IP地址是指互联网协议地址（Internet
Protocol Address，又译为网际协议地址）， 是IP Address的缩写。 IP地址是IP协议提供的一种统一的地址 格式，它为互联网上的每一个网络和每一台
主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地
址的差异。
Internet上的每台主机(Host)都有一个
透明的。
（2）以太网标准
· 局域网所采用的标准是IEEE 802标准。
· 其中，IEEE 802．2是有关LLC子层 的协议，IEEE 802．3是以太网MAC子层 和物理层标准。
5、以太网的MAC子层协议
（1）以太网的MAC子层功能
① 数据封装和解封
② 介质访问管理
（2）MAC地址（硬件地址）
结构
· IEEE 802．3标准规定的MAC子层帧
结构如图4-5所示。
· 各字段的作用为：
●
地址字段——地址字段包括目的MAC地址
字段和源MAC地址字段，都是6个字节。
●
数据长度字段——数据长度字段是2字节，
它以字节为单位指出后面的数据字段长度。
●
数据字段与填充字段(PAD)——数据
字段就是LLC子层交下来的LLC帧，其长 度是可变的，但最短为46字节，最长为 1500字节。 · MAC帧的首部和尾部共18字节，所以 此时整个MAC帧的长度为1518字节。
② 在发送信息帧的同时，继续监听总
线，即“边发边听”。
· 当检测到有冲突发生时，便立即停止
发送，并发出报警信号，告知其他各工作
站已发生冲突，防止它们再发送新的信息
介入冲突（此措施称为强化冲突）。
若发送完成后，尚未检测到冲突，则
发送成功。
③ 检测到冲突的站发出报警信号后，
退让一段随机时间，然后再试。
据库，交换机根据收到的数据帧中的“目
的MAC地址”字段来转发数据帧。
IP地址工作在OSI参考模型的第三层 网络层。两者之间分工明确，默契合作， 完成通信过程。 IP地址专注于网络层，将数据包从一 个网络转发到另外一个网络；而MAC地址
专注于数据链路层，将一个数据帧从一个
节点传送到相同链路的另一个节点。
完成的。
（3）MAC帧格式
· 目前以太网有两个标准：IEEE802.3 标准和DIX Ethernet V2标准。 · DIX Ethernet V2标准的链路层不再设
LLC子层，TCP/IP体系一般使用DIX Ethernet V2标准。 ·
以太网MAC帧格式有两种标准：IEEE的
802.3标准和DIX Ethernet V2标准。 ① IEEE 802．3标准规定的MAC子层帧
即帧拆卸)、比特差错检测和寻址等。
●
逻辑链路控制(LLC)子层——数据链路
层中与媒体接入无关的部分都集中在LLC 子层。
LLC子层的主要功能有：建立和释放
逻辑链路层的逻辑连接、提供与高层的接
口、差错控制及给帧加上序号等。
· 不同类型的局域网，其LLC子层协议
都是相同的，所以说局域网对LLC子层是
果一个IP主机从一个网络移到另一个网络
，可以给它一个新的IP地址，而无须换一
个新的网卡。
（3）无论是局域网，还是广域网中的计算机
之间的通信，最终都表现为将数据包从某种
形式的链路上的初始节点出发，从一个节点
传递到另一个节点，最终传送到目的节点。 数据包在这些节点之间的移动都是由 ARP（Address Resolution Protocol：地址解 析协议）负责将IP地址映射到MAC地址上来
·
地址字段的后3个字节由厂家自行指派，
称为扩展标识符。
·
一个地址块可生成224个不同的地址。
这个地址与网络无关，也即无论将带有
这个地址的硬件（如网卡、集线器、路由器 等）接入到网络的何处，它都有相同的
MAC地址，MAC地址一般不可改变，不能
由用户自己设定。
MAC地址对应于OSI参考模型的第二 层数据链路层，工作在数据链路层的交换 机维护着计算机MAC地址和自身端口的数
· IEEE 802标准为局域网规定了一种
48bit的全球地址，即MAC地址（MAC帧
的地址），它是指局域网上的每一台计算
机所插入的网卡上固化在ROM中的地址，
所以也叫硬件地址或物理地址。
· MAC地址的前3个字节由IEEE的注册
管理委员会RAC负责分配，凡是生产局域
网网卡的厂家都必须向IEEE的RAC购买由 这三个字节构成的一个号（即地址块）这 个号的正式名称是机构唯一标识符OUI。
（3）轻负荷有效：小于总容量的30% （4）广播式通信 （5）发送的不确定性：实时性要求低 （6）总线结构和MAC规程简单
4、以太网标准
（1）局域网参考模型
① 物理层 · 物理层主要的功能为：
●
负责比特流的曼彻斯特编码与译码(局域
网一般采用曼彻斯特码传输)；
●
为进行同步用的前同步码的产生与去除；
唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址
在主机之间传递信息，这是Internet 能够运
行的基础。 IP地址的长度为32位(共有232个IP地址 )，分为4段，每段8位，用十进制数字表示 ，每段数字范围为0～255，段与段之间用 句点隔开。例如159.226.1.1。
IP地址由网络地址和主机地址两部分
Base：基带信号 T：非屏蔽双绞线
（1）10 BASE-T以太网的拓扑结构
· 图中的集线器为一般集线器（简称集
线器），它就像一个多端口转发器，每个
端口都具有发送和接收数据的能力。
· 但一个时间只允许接收来自一个端口
的数据，可以向所有其它端口转发。
· 当每个端口收到终端发来的数据时， 就转发到所有其它端口，在转发数据之前， 每个端口都对它进行再生、整形，并重新
定时。
· 集线器往往含有中继器的功能，它工
作在物理层。
·
■
10 BASE-T以太网几个要点：
10 BASE-T使用两对无屏蔽双绞线，
一对线发送数据，另一对线接收数据。
■ ■
集线器与站点之间的最大距离为100m。 一个集线器所连的站点最多可以有30
个(实际目前只能达24个)。
■
可以把多个集线器连成多级星形结
构的网络，这样就可以使更多的工作站 连接成一个较大的局域网。 · 10 BASE-T一般最多允许有4个中继
器（中继器的功能往往含在集线器里）
级联。
■
若图4-7中的集线器改为交换集线器，
此以太网则为交换式以太网。
（2）10 BASE-T以太网的组成
· 10 BASE-T以太网的组成有：集线器、
工作站、服务器、网卡、中继器和双绞线
协议的最短帧长。
答：信号在网络上的传播时间为
1 6 5 10 s 5 2 10
争用期时间为 2 10 s
5
在争用期内可发送的比特数即是最短帧长， 为
10 10 100bit 12.5字节
7
5
3、CSMA/CD总线网的特点
（1）竞争总线：分布式控制
（2）冲突显著减少
●
比特流的传输与接收。
② 数据链路层
· 局域网的数据链路层划分为两个子
层，即：
介质访问控制或媒体接入控制MAC
子层 逻辑链路控制LLC子层。