第九章以太网以太网MAC及其物理层
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电缆可以到达的距离。 集线器也称为多端口中继器，它将收到的数据信
号重新发送到所有连接的设备（向集线器发送信 号的设备除外）
- 14 -
9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 冲突域：通过一台集线器或一系列直接相连的集
线器访问公共介质的相连设备称为冲突域。冲突 域也称为网段。
- 15 -
9.6.2 CSMA/CD过程
- 21 -
9.6.3 以太网定时
比特时间 不管介质速度如何，将比特发送到介质并在介质
上侦听到它都需要一定的时间。这段时间称为比 特时间
- 22 -
9.6.3 以太网定时
碰撞槽时间 每种介质需要检测冲突的最大时间 碰撞槽时间是一个确定有多少设备可以共享网络
的重要参数。 碰撞槽时间按照约定的最大网络体系结构上的最
可能会先行发送。
- 10 -
9.6.2 CSMA/CD过程
4.拥塞信号和随机回退 回退算法将使所有设备在随机时间内停止发送，
以让冲突消除。
返回
- 11 -
9.6.2 CSMA/CD过程
假定1Km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s,设 信号在网络上的传播速率为200000Km/s，求能够 使用此协议的最短帧长？
- 29 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
回退定时 等待时间长短随机，这样两个站点在重新发送之
前的延迟时间就不会相同，避免更多冲突。
- 30 -
9.7 物理层
标准以太网、快速以太网、千兆以太网与万兆以 太网之间的差异在于物理层
IEEE 802.3 标准定义的以太网速率： 10 Mbps - 10Base-T 以太网 100 Mbps - 快速以太网 1000 Mbps - 千兆以太网 10 Gbps - 万兆以太网
- 19 -
9.6.3 以太网定时
定时和同步 半双工模式中，如果冲突没有发生，发送设备将
会发送 64 位的定时同步信息，称为“前导码”。 然后，发送设备将发送整个帧。
- 20 -
9.6.3 以太网定时
定时和同步 半双工模式中，如果冲突没有发生，发送设备将
会发送 64 位的定时同步信息，称为“前导码”。 然后，发送设备将发送整个帧。
大电缆长度计算。
- 23 -
9.6.3 以太网定时
碰撞槽时间
- 24 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
帧间隙 介质在发送上一个帧后将获得稳定的时间，设备
也获得了处理帧的时间。此时间称为帧间隙。 其长度是从一个帧的 FCS 字段最后一位到下一个
帧的“前导码”第一位。
- 25 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
集线器和冲突域
- 16 -
9.6.3 以太网定时
延迟 发送的电信号需要一定的时间（延时）传播（传
送）到电缆。 造成的情况：节点在侦听时信号尚未到达，所以
它会认为介质可以使用。这种情况通常导致冲突
- 17 -
9.6.3 以太网定时
延迟
- 18 -
9.6.3 以太网定时
延迟
计算：设待传送的数据总长度为 L 比特，分组总 长度为 P 比特，其中首部长度为H 比特，源节点 到目的节点之间的线路数为 h ，每条线路上的延 迟为 D 秒，数据传输率为 B bps，分组交换中， 每个分组在每个之间结点需要 K 比特的延迟（包 括排队延迟、处理延迟）。 求：数据报分组交换 技术所需要的时间。
听。
- 7-
9.6.2 CSMA/CD过程
2. 多路访问 如果设备之间的距离导致一台设备的信号延时，
则另一台设备可能没有检测到信号，信号同时发 送。 两者的信号就会混合，报文被毁坏。 但剩余信号会混杂在一起继续沿介质传播。
- 8-
9.6.2 CSMA/CD过程
3. 冲突检测 一旦发生冲突，处于侦听模式的其它设备以及所
有正在发送的设备，将会检测到信号量的增长。 检测到冲突之后，各台设备将继续发送，以确保
网络上的所有设备都检测到冲突。
- 9-
9.6.2 CSMA/CD过程
4. 拥塞信号和随机回退 发送设备检测到冲突之后，将发出拥塞信号。通
知其它设备发生了冲突，以便它们调用回退算法 延迟到期后，该设备将恢复“发送前侦听”模式 。回退算法造成的问题： 在两台涉入冲突的设备重新发送之前，第三台设备
- 26 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
拥塞信号 只要一检测到冲突，发送设备就会发送一个 32 位
“堵塞”信号以强调该冲突。
- 27 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
拥塞信号
- 28 -
9.6.4 帧间隙和帧回退
回退定时 冲突发生后，所有设备都让电缆变成空闲，发送
有冲突的设备必须再等待一段时间，然后才可以 重新发送冲突的帧。
- 31 -
9.7 物理层
- 32 -
9.7.1 10Mbps和100Mbps以太网
1. 10Mbps以太网：10BASE-T 编码：曼彻斯特 介质：非屏蔽双绞线 拓扑结构：星型 星型中心设备：集线器 针脚：1 和 2用于发送数据，3和6用于接收数据
- 33 -
9.7.1 10Mbps和100Mbps以太网
设最短帧长x，则：x/10^9=(1/200000)*2
- 12 -
9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 使用CSMA/CD也会造成冲突，原因：
越来越多的设备连接到网络。 设备对网络介质的访问越来越频繁。 设备之间的距离越来越长。
- 13 -
9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 集线器和中继器都是中间设备，用于延伸以太网
- 5-
9.6.2 CSMA/CD过程
载波侦听 多路访问 冲突检测 堵塞信号和随机回退
- 6-
9.6.2 CSMA/CD过程
1. 载波侦听 要发送报文的所有网络设备在发送之前必须侦听 如果设备检测到来自其它设备的信号，就会等待
指定的时间后再尝试发送。 没有检测到通信时，设备将发送其报文并继续侦
第九章 以太网 以太网MAC及其物理层
9.6 以太网MAC
- 3-
9.6.1 以太网中的MAC
共享介质 冲突：以太网为了降低与每次发送相关的系统开
销而付出的代价。
- 4-
Βιβλιοθήκη Baidu
9.6.1 以太网中的MAC
以 太 网 使 用 载 波 侦 听 多 路 访 问 / 冲 突 检 测 (CSMA/CD) 来检测和处理冲突，并管理通信的恢 复。
号重新发送到所有连接的设备（向集线器发送信 号的设备除外）
- 14 -
9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 冲突域：通过一台集线器或一系列直接相连的集
线器访问公共介质的相连设备称为冲突域。冲突 域也称为网段。
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9.6.2 CSMA/CD过程
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9.6.3 以太网定时
比特时间 不管介质速度如何，将比特发送到介质并在介质
上侦听到它都需要一定的时间。这段时间称为比 特时间
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9.6.3 以太网定时
碰撞槽时间 每种介质需要检测冲突的最大时间 碰撞槽时间是一个确定有多少设备可以共享网络
的重要参数。 碰撞槽时间按照约定的最大网络体系结构上的最
可能会先行发送。
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9.6.2 CSMA/CD过程
4.拥塞信号和随机回退 回退算法将使所有设备在随机时间内停止发送，
以让冲突消除。
返回
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9.6.2 CSMA/CD过程
假定1Km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s,设 信号在网络上的传播速率为200000Km/s，求能够 使用此协议的最短帧长？
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9.6.4 帧间隙和帧回退
回退定时 等待时间长短随机，这样两个站点在重新发送之
前的延迟时间就不会相同，避免更多冲突。
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9.7 物理层
标准以太网、快速以太网、千兆以太网与万兆以 太网之间的差异在于物理层
IEEE 802.3 标准定义的以太网速率： 10 Mbps - 10Base-T 以太网 100 Mbps - 快速以太网 1000 Mbps - 千兆以太网 10 Gbps - 万兆以太网
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9.6.3 以太网定时
定时和同步 半双工模式中，如果冲突没有发生，发送设备将
会发送 64 位的定时同步信息，称为“前导码”。 然后，发送设备将发送整个帧。
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9.6.3 以太网定时
定时和同步 半双工模式中，如果冲突没有发生，发送设备将
会发送 64 位的定时同步信息，称为“前导码”。 然后，发送设备将发送整个帧。
大电缆长度计算。
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9.6.3 以太网定时
碰撞槽时间
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9.6.4 帧间隙和帧回退
帧间隙 介质在发送上一个帧后将获得稳定的时间，设备
也获得了处理帧的时间。此时间称为帧间隙。 其长度是从一个帧的 FCS 字段最后一位到下一个
帧的“前导码”第一位。
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9.6.4 帧间隙和帧回退
集线器和冲突域
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9.6.3 以太网定时
延迟 发送的电信号需要一定的时间（延时）传播（传
送）到电缆。 造成的情况：节点在侦听时信号尚未到达，所以
它会认为介质可以使用。这种情况通常导致冲突
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9.6.3 以太网定时
延迟
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9.6.3 以太网定时
延迟
计算：设待传送的数据总长度为 L 比特，分组总 长度为 P 比特，其中首部长度为H 比特，源节点 到目的节点之间的线路数为 h ，每条线路上的延 迟为 D 秒，数据传输率为 B bps，分组交换中， 每个分组在每个之间结点需要 K 比特的延迟（包 括排队延迟、处理延迟）。 求：数据报分组交换 技术所需要的时间。
听。
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9.6.2 CSMA/CD过程
2. 多路访问 如果设备之间的距离导致一台设备的信号延时，
则另一台设备可能没有检测到信号，信号同时发 送。 两者的信号就会混合，报文被毁坏。 但剩余信号会混杂在一起继续沿介质传播。
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9.6.2 CSMA/CD过程
3. 冲突检测 一旦发生冲突，处于侦听模式的其它设备以及所
有正在发送的设备，将会检测到信号量的增长。 检测到冲突之后，各台设备将继续发送，以确保
网络上的所有设备都检测到冲突。
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9.6.2 CSMA/CD过程
4. 拥塞信号和随机回退 发送设备检测到冲突之后，将发出拥塞信号。通
知其它设备发生了冲突，以便它们调用回退算法 延迟到期后，该设备将恢复“发送前侦听”模式 。回退算法造成的问题： 在两台涉入冲突的设备重新发送之前，第三台设备
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9.6.4 帧间隙和帧回退
拥塞信号 只要一检测到冲突，发送设备就会发送一个 32 位
“堵塞”信号以强调该冲突。
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9.6.4 帧间隙和帧回退
拥塞信号
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9.6.4 帧间隙和帧回退
回退定时 冲突发生后，所有设备都让电缆变成空闲，发送
有冲突的设备必须再等待一段时间，然后才可以 重新发送冲突的帧。
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9.7 物理层
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9.7.1 10Mbps和100Mbps以太网
1. 10Mbps以太网：10BASE-T 编码：曼彻斯特 介质：非屏蔽双绞线 拓扑结构：星型 星型中心设备：集线器 针脚：1 和 2用于发送数据，3和6用于接收数据
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9.7.1 10Mbps和100Mbps以太网
设最短帧长x，则：x/10^9=(1/200000)*2
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9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 使用CSMA/CD也会造成冲突，原因：
越来越多的设备连接到网络。 设备对网络介质的访问越来越频繁。 设备之间的距离越来越长。
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9.6.2 CSMA/CD过程
集线器和冲突域 集线器和中继器都是中间设备，用于延伸以太网
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9.6.2 CSMA/CD过程
载波侦听 多路访问 冲突检测 堵塞信号和随机回退
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9.6.2 CSMA/CD过程
1. 载波侦听 要发送报文的所有网络设备在发送之前必须侦听 如果设备检测到来自其它设备的信号，就会等待
指定的时间后再尝试发送。 没有检测到通信时，设备将发送其报文并继续侦
第九章 以太网 以太网MAC及其物理层
9.6 以太网MAC
- 3-
9.6.1 以太网中的MAC
共享介质 冲突：以太网为了降低与每次发送相关的系统开
销而付出的代价。
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Βιβλιοθήκη Baidu
9.6.1 以太网中的MAC
以 太 网 使 用 载 波 侦 听 多 路 访 问 / 冲 突 检 测 (CSMA/CD) 来检测和处理冲突，并管理通信的恢 复。