第6章 局域网交换技术.ppt

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1、第6章局域网交换技术6.1局域网的基本概念6.2第二层交换6.3第三层交换6.4第四层交换思考题6.1局域网的基本概念6.1.1局域网的体系结构局域网的体系结构在20世纪80年代初由IEEE802委员会开始制定，到目前为止已经产生了多个关于局域网的标准，它们统称为IEEE802标准系列，著名的包括CSMA/CD(习惯称为Ethernet)、令牌环、令牌总线、无线局域网WLAN等。与OSI比较，局域网主要的设计思想是在共享介质上以广播分组方式实现计算机间的通信，因而它不要求网络提供路由选择和中间交换等功能，因此I

2、EEE802参考模型没有定义网络层，只定义了数据链路层和物理层的功能。其中，数据链路层分为两个子层：介质访问控制MAC(MediumAccessControl)子层和逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层。引入独立的MAC子层的原因是，传统的第二层协议中没有定义共享介质的访问控制逻辑，而且独立的MAC子层也允许同一个LLC可以灵活地选择接入不同的物理网络。不同的局域网标准之间的差别主要在物理层和MAC子层，而在LLC子层则是兼容的。按OSI的观点，有关传输介质的规格和网络拓扑结构的说明应

3、比物理层还低，但对局域网来说这两者却至关重要，因而在802模型中包含了对两者详细的规定。图6.1是局域网参考模型与OSI参考模型的对比。图中物理层的主要功能是：(1)信号的编/解码。(2)前缀的生成与删除(用于同步)。(3)比特的传输和接收。(4)传输介质的的规格说明等。图6.1IEEE802的参考模型与OSI模型的比较MAC子层负责共享介质的访问控制，它与具体的物理介质有关，其主要功能包括：(1)发端传输时将上层来的数据封装成帧后进行发送(接收时执行相反的动作)。(2)差错检测。(3)LAN传输介质访问控制。

4、LLC子层独立于具体的局域网类型(总线、令牌环、令牌总线等)，是各类局域网的公共部分，其主要功能有：(1)数据链路层逻辑连接的建立和释放。(2)提供与高层的接口。(3)差错控制、流量控制等。6.1.2Ethernet标准IEEE802.3定义了一种基带总线局域网标准，其速率为共享总线10Mb/s。该标准包含MAC子层和物理层的内容。根据物理层介质的不同，Ethernet可分为10BASE-2(基带细同轴)、10BASE-5(基带粗同轴)、10BASE-T(基带双绞线)、10BASE-FL(基带光纤)几种类型。在

5、MAC子层，共享介质的访问控制采用CSMA/CD协议(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)。由于历史的原因，人们习惯上将采用IEEE802.3标准的局域网称为Ethernet。1．CSMA/CD协议Ethernet的MAC层采用带冲突检测的载波监听多路访问技术(CSMA/CD协议)，它是一种典型的随机访问或竞争技术，即多站点共享一条物理介质时，每个站点传输信息时都没有预先安排的时间，并且何时传输信息不可预测，因此它是随机访问，并且每一次传输要和其它站

6、点争用总线使用权，因此它又是一种竞争技术。由于信号传输时延的存在，总会发生两个或多个站点同时占用介质传输数据帧的冲突情况。为解决这一问题，CSMA/CD采用了每个站点边发送边监听的技术，其规则是：(1)监听介质是否空闲，若空闲就传输，否则转第二步。(2)一直监听到信道空闲，然后马上传输。(3)在传输的过程中同时继续监听，若发现冲突，则发出一个短小的干扰信号，进行冲突强化，以使所有站点都知道发生了冲突并停止传输。(4)发送完干扰信号，等待一段随机的时间后，再重新传输(从第一步开始)。实现冲突检测的方法很多，最简单

7、的一种是比较接收到的信号的电压的大小。在基带传输时，当两个信号叠加在一起时，电压的波动值比正常值大一倍，因而只要检测到电压的波动值超过某一门限值时，就可判定发生了冲突，但该方法不适用于站点较远的情况。另一种方法是在发送帧的同时也接收帧，将收到的信号进行逐比特的比较，若发现不符就判定发生了冲突。对于采用曼彻斯特编码的局域网，由于码字的过零点在正常情况下总在正中间位置，因此当发生碰撞时，通过检测过零点位置的变化就可以判断是否发生了冲突。2．Ethernet帧结构图6.2(a)描述了MAC地址的具体结构。图6.2(b

8、)描述了802.3协议的帧结构，它由以下字段组成：(1)前导码(preamble)：一个0和1交替的7字节串，接收者用它来建立位同步。(2)帧起始定界符SFD(startofframedelimiter)：为10101011序列，指明帧的实际起始位置。(3)目的地址：指明该帧的接收者，标准允许2字节和6字节两种长度的地址形式，但10M基带以太网只使用6字节地址。目的地址的最高位标识地址