《计算机网络》谢希仁版学习笔记3-数据链路层(下)
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
该种以太网采用星形拓扑,在星形中心使用集线器连接。在10BASE-T以太网中,每个站到集线器的距离不超过100m。
集线器的一些特点:
1.集线器使用电子器件模拟实际电缆线的工作,使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网(虽然使用集线器的局域网在物理上是一个星形网),各站共享逻辑上的 总线,使用CSMA/CD协议。即同一时刻,只允许以太网中的一台计算机发送数据。
2.集线器是个多接口的转发器
3.集线器工作在物理层,仅仅对比特流进行转发。
4.集线器采用了专门的芯片,进行自使用串音回波抵消。
3.4.2以太网的信道利用率
以太网的信道利用率不能达到100%
推导公式: a = τ/T Smax=T/(T+τ)=1/(1+a)
τ:单程端到端时延 T:帧的发送时间
依据公式可以得出:当参数a远小于1才能得到尽可能高的极限信道利用率
3.4.3以太网的MAC层
1.MAC层的硬件地址
硬件地址又称为物理地址或MAC地址。硬件地址固化在适配器的ROM中。硬件地址长48位(6字节)。IEEE的注册管理机构RA是局域网全球地址的法定管理机构,负责分配前三个字节(高24位),生产适配器的厂商都需要向其购买地址块。IEEE规定,地址字段的第一个字节的最低位为I/G位,当I/G为0时,该地址字段为单个站地址,为1时,表示组地址,用来进行多播。IEEE将将地址字段的第一个字节的最低第二位规定为G/L位,当该位为1时,为本地管理;为0时,为全球地址,厂商向IEEE购买的正是该类地址
帧的分类:
单播帧:收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同
广播帧:发送给本局域网上所有站点的帧
多播帧:发送给本局域网上一部分站点的帧
2.MAC帧的格式
无效的MAC帧判断条件:(1)帧的长度不是整数个字节,(2)用收到的帧检验序列FCS查出差错,(3)收到的帧的MAC客户数据报字段长度不在46~1500之间。
3.5扩展的以太网
3.5.1在物理层扩展以太网
使用的设备:集线器
优点:扩展了以太网的物理范围,使不同区域的计算机能够通信
缺点:增加了以太网的碰撞域
3.5.2在数据链路层扩展以太网
使用的设备:网桥
优点:(1)过滤吞吐量,增大吞吐量,(2)扩大了物理范围,(3)提高了可靠性,(4)可互联不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网
缺点:(1)网桥需要对帧进行存储转发,增加了时延,(2)MAC层没有流量控制,网络负担大时,网桥缓存可能会溢出,(3)网桥适合网络设备不多(不超过几百个)
和通信量不大的以太网。
网桥类型:(1)透明网桥,(2)源路由网桥,(3)多接口网桥--以太网交换机
附:利用以太网交换机可以实现虚拟局域网
虚拟局域网:由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组
3.6高速以太网
3.6.1 100BASE-T以太网
100BASE-T是在双绞线传送100MB/S系带信号的星形拓扑以太网,使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。
3.6.2吉比特以太网
特点:(1)允许在1GB/s下双全工和半全工两种方式工作
(2)使用IEEE802.3协议规定的帧格式
(3)在半双工方式下使用CSMD/CS协议
(4)与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容
3.6.310吉比特和100吉比特以太网
特点:10GE只工作在全双工方式,不存在争用问题,不使用CSMA/CD协议。
总结:以太网从10MB/S到10GB/s甚至100GB/S的演进证明了以太网是:
(1)可扩展的
(2)灵活的(多种媒体,全半双工,共享/交换)
(3)易于安装
(4)稳健性好
3.6.4使用以太网进行宽带接入