專欄：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)之路

好了，復(fù)習(xí)完了上面兩章【第一章概述 | 第二章物理層】，我們接著復(fù)習(xí)數(shù)據(jù)鏈路層。

目錄

1? 數(shù)據(jù)鏈路層概述

?數(shù)據(jù)鏈路和幀

2? 三個(gè)基本問題

封裝成幀?

透明傳輸

差錯檢測（重點(diǎn)）

3? 點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP

PPP協(xié)議的組成

PPP協(xié)議的幀格式（重點(diǎn)）

ppp協(xié)議的工作狀態(tài)

4??使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

適配器

CSMA/CD協(xié)議（重點(diǎn)）

使用集線器的星形拓?fù)?

以太網(wǎng)的信道利用率

以太網(wǎng)的MAC層（重點(diǎn)）

5? 擴(kuò)展的以太網(wǎng)

在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)（重點(diǎn)）

虛擬局域網(wǎng)

6? 高速以太網(wǎng)

100BASE-T以太網(wǎng)

?吉比特以太網(wǎng)

?結(jié)束語

1? 數(shù)據(jù)鏈路層概述

• 點(diǎn)對點(diǎn)信道：這種信道使用一對一的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式。
• 廣播信道：這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。

?

?在復(fù)習(xí)之前，先看一下互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信時(shí)數(shù)據(jù)鏈路層所處的位置（兩臺主機(jī)之間）

數(shù)據(jù)鏈路和幀?數(shù)據(jù)鏈路和幀

數(shù)據(jù)鏈路和幀

• 從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的物理線路。
• 鏈路只是一條通信路徑的組成部分。

• 要傳送數(shù)據(jù)，除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。
• 現(xiàn)在最常用的方法是使用網(wǎng)絡(luò)適配器(即網(wǎng)卡，既有硬件也包括軟件)來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

?幀：數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元

圖示：

2? 三個(gè)基本問題三個(gè)基本問題?

在點(diǎn)對點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行傳輸時(shí)，我們需要考慮以下三個(gè)基本問題。

封裝成幀?：

1. 首部和尾部的一個(gè)重要作用就是幀定界（確定幀的界限）。
2. 首部和尾部還包括許多必要的控制信息。不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，首部和尾部的格式不同。
3. 每一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都規(guī)定了所能傳送的數(shù)據(jù)部分長度上限，即最大傳送單元 MTU
4. 幀定界一般使用特殊的控制字符 SOH（Start Of Header）和 EOT

?容易出現(xiàn)的相關(guān)問題：

(1) 假設(shè)發(fā)送端由于故障發(fā)送中斷，故障消除后又重新開始發(fā)送。由于使用了幀定界符，接收端就會知道前面收到的數(shù)據(jù)是個(gè)不完整的幀（只有 SOH 而沒有 EOT），而對于不完整的幀，會直接丟棄。(2)?如果數(shù)據(jù)中的某個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制代碼恰好和 SOH （00000001）或 EOT （00000100）一樣，數(shù)據(jù)鏈路層就會錯誤地“找到幀的邊界”，導(dǎo)致發(fā)生錯誤。

透明傳輸

透明傳輸：是指無論什么樣的數(shù)據(jù)，都能夠不受阻礙地進(jìn)行傳輸。

而上面提到的第二個(gè)問題顯然不是 “ 透明傳輸 ” ，而為了解決透明傳輸?shù)膯栴}，就要采用字節(jié)填充的方法：

原理解釋：

1. 發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的控制字符 SOH 或 EOT 的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符 ESC；
2. 接收端的數(shù)據(jù)鏈路層遇到 ESC 后，會跳過檢測下一個(gè)字節(jié)，并將 ESC 刪去。這樣在數(shù)據(jù)中就不會檢測到 SOH 或 EOT，并能將插入的 ESC 刪去；
3. 如果 ESC 也出現(xiàn)在數(shù)據(jù)當(dāng)中，為了避免被誤刪，在 ESC 前面也插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。這樣，前面的 ESC 被刪去，后面的 ESC 因跳過檢測而被保留。

注意：MTU 指的是幀中原始數(shù)據(jù)的最大長度，不包括填充的數(shù)據(jù)。?

差錯檢測（重點(diǎn)）

現(xiàn)實(shí)的通信鏈路都不會是理想的，這就是說：比特在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1 可能會變成 0 而 0 也可能變成 1。

• 比特差錯是傳輸差錯的一種，另一種是【幀丟失、幀重復(fù)、幀失序】（很復(fù)雜，本章不講，后續(xù)會講）
• 在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 BER?。
• 誤碼率不可能下降到零，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?/span>，必須采用差錯檢測措施。
• “無比特差錯”和“無傳輸差錯”是不同的概念。在數(shù)據(jù)鏈路層使用 CRC 檢驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)無比特差錯的傳輸，但這還不是可靠傳輸。要做到可靠傳輸還必須再加上編號、確認(rèn)和重傳機(jī)制。

大概過程：

1. 假定發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)為 k 個(gè)比特。
2. 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC 運(yùn)算，產(chǎn)生 n 位冗余碼供差錯檢測使用。
3. 將原始數(shù)據(jù)和冗余碼構(gòu)成幀發(fā)送出去。
4. 接收端檢驗(yàn)。

重點(diǎn)：冗余碼的計(jì)算?（必考）

計(jì)算演示：

用模2運(yùn)算進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)不進(jìn)位，例如：1111+1010 = 0101。減法和加法一樣，按加法規(guī)則運(yùn)算。

其實(shí)你也可以理解為， 二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位 “ 異或 ” 運(yùn)算，即相同為0，不相同為1。

?接收端檢驗(yàn)：

你可以自行帶入上面那段計(jì)算演示，進(jìn)行檢驗(yàn)，很容易理解的。

只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯（即出現(xiàn)誤碼后接收端校驗(yàn)余數(shù)仍為零）的概率就很小很小。

可以用多項(xiàng)式來表示循環(huán)冗余檢驗(yàn)的除數(shù)，如用多項(xiàng)式 P(X) = X3 + X2 + 1 表示 1101。這種多項(xiàng)式叫做生成多項(xiàng)式。

3? 點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP

? 對于點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，目前使用得最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 PPP。

? 用戶通過 ISP 接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，用戶計(jì)算機(jī)和 ISP 進(jìn)行通信時(shí)所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議就是? ? PPP 協(xié)議?。

從PPP協(xié)議設(shè)計(jì)需求上，理解它的功能。

1. ?簡單：不要求可靠傳輸；
2. 封裝成幀：規(guī)定特殊的字符作為幀定界符；
3. 透明性：解決透明傳輸?shù)膯栴}；
4. 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：能夠同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；
5. 多種類型鏈路：能夠在多種類型的鏈路上運(yùn)行；
6. 差錯檢測：能夠?qū)κ盏降膸M(jìn)行檢測，并立即丟棄有差錯的幀；
7. 檢測連接狀態(tài)：能夠及時(shí)自動檢測出鏈路是否處于正常工作狀態(tài)；
8. 最大傳送單元：對每一種類型的點(diǎn)對點(diǎn)鏈路設(shè)置最大傳送單元? MTU 的標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)值（1500 字節(jié)）；
9. 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商：提供一種機(jī)制使通信的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體能夠通過協(xié)商知道或能夠配置彼此的網(wǎng)絡(luò)層地址；
10. 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商：提供一種方法來協(xié)商使用數(shù)據(jù)壓縮算法。

PPP協(xié)議的組成：

主要以下三大部分：

(1) 對各種協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)的封裝方法（封裝成幀）。
(2)鏈路控制協(xié)議(Link Control Protocol, LCP)，LCP協(xié)議是PPP協(xié)議的一部分。它用于建立、配置、測試數(shù)據(jù)鏈路的連接。
(3)一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(Network Control Protocol, NCP)，NCPs是一系列協(xié)議，用于建立和配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。每個(gè)NCP協(xié)議都支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，比如IP協(xié)議，OSI的網(wǎng)絡(luò)層，蘋果的Appple Talk等。?

PPP協(xié)議的幀格式

各字段的意義：（注意不要和后面的MAC幀格式混為一談）

PPP幀的首部和尾部分別為四個(gè)字段和兩個(gè)字段。

• 首部的第一個(gè)字段和尾部的最后一個(gè)字段都是標(biāo)志字段 F (Flag)，規(guī)定為 0x7E（符號“0x” 表示它后面的字符是用16進(jìn)制表示的，0x7E的二進(jìn)制形式：01111110?）。標(biāo)志字段就是 PPP 幀的定界符，連續(xù)兩幀之間只需要用一個(gè)標(biāo)志字段（如果出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)標(biāo)志字段，就表示這是一個(gè)空幀，應(yīng)丟棄）。
• 地址字段 A 規(guī)定為 0xFF（11111111），控制字段 C 規(guī)定為 0x03（00000011）。這兩個(gè)字段沒有實(shí)際意義，并沒有攜帶PPP幀的信息。
• 協(xié)議字段（2字節(jié)）指明信息部分的類別，當(dāng)協(xié)議字段為 0x0021 時(shí)， PPP 幀的信息字段 就是 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)為0xC021，則信息字段是PPP鏈路控制協(xié)議LCP的數(shù)據(jù)，當(dāng)為0x8021，表示這是網(wǎng)絡(luò)層的控制數(shù)據(jù)........... 。
• 信息字段長度可變，不超過 1500 字節(jié)。
• 尾部的第一個(gè)字段(2字節(jié))是使用 CRC 的幀檢驗(yàn)序列 FCS 。

如果信息字段中出現(xiàn) 0x7E 這樣的比特序列，會被誤認(rèn)為是“標(biāo)志”字段，必須采取一定的方法解決這個(gè)問題，這也是之前我們提到的實(shí)現(xiàn)透明傳輸。

這里我們會從更深層角度探討實(shí)現(xiàn)透明傳輸，即字節(jié)填充和零比特填充。

字節(jié)填充

當(dāng) PPP 使用異步傳輸（以字節(jié)為單位）時(shí)，采用字節(jié)填充的方法實(shí)現(xiàn)透明傳輸，轉(zhuǎn)義符定義為 0x7D：

?具體做法：

• 將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè) 0x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?2 字節(jié)序列：0x7D 0x5E。
• 若信息字段中出現(xiàn) 0x7D 字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變?yōu)?2 字節(jié)序列：0x7D 0x5D。
• 若信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼的控制字符（即數(shù)值小于 0x20 的字符），則在該字符前面加入一個(gè) 0x7D 字節(jié)，同時(shí)將該字符的第 5 位取反(即加上0x20)。(解釋：例如出現(xiàn)0x03(00000011）【在控制字符中是“傳輸結(jié)束”ETX】就要把它的第五位‘0’取反為‘1’ ，變?yōu)?0100011（0x23）所以就轉(zhuǎn)變成了：0x7D , 0x23)

?總結(jié)：

1. 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)在需要轉(zhuǎn)義的字節(jié)前面插入轉(zhuǎn)義符 0x7D，并把需要轉(zhuǎn)義的字節(jié)的第 5 位取反。
2. 在接收端，每檢測到一個(gè) 0x7D 字節(jié)，就把它刪掉，并把緊接著的下一個(gè)字節(jié)的第 5 位取反即可還原出原來的數(shù)據(jù)。

???????

異步傳輸以字節(jié)為單位，一個(gè)字節(jié)是8個(gè)二進(jìn)制位。

字節(jié)的最右邊是最低位，即第 0 位

?零比特填充

當(dāng) PPP 使用同步傳輸（連續(xù)比特流傳送）時(shí)，采用零比特填充的方法實(shí)現(xiàn)透明傳輸：

具體做法：

• 在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有 5 個(gè)連續(xù)的 1，則立即填入一個(gè) 0，以保證不會在信息字段中出現(xiàn) 6 個(gè)連續(xù)的 1。
• 在接收端，先找到標(biāo)志字段 F 以確定幀的邊界，然后對其中的比特流進(jìn)行掃描，每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù)的 1 時(shí)，就把這 5 個(gè)連續(xù)的 1 后的一個(gè) 0 刪除，以還原成原來的信息比特流。

?ppp協(xié)議的工作狀態(tài)

由于我們學(xué)校不做考核，所以有需要的友友，可以參考這篇博客哦：

PPP協(xié)議的工作狀態(tài)（點(diǎn)這）

4??使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

廣播信道可以進(jìn)行一對多的通信，下面討論的局域網(wǎng)使用的就是廣播信道。

局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和主機(jī)數(shù)目均有限。

局域網(wǎng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 具有廣播功能，從一臺主機(jī)可以很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在同一個(gè)局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。
2. 便于系統(tǒng)的擴(kuò)展 和逐漸演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。
3. 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和生存性

局域網(wǎng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

???????

局域網(wǎng)覆蓋范圍有限，而且局域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)主要是主機(jī)，所以局域網(wǎng)無法形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

局域網(wǎng)使用的傳輸媒體：

• 雙絞線：最便宜最常用；
• 光纖：高數(shù)據(jù)率、長距離傳輸時(shí)使用。

信道共享的方法主要有兩類：

1. 靜態(tài)劃分信道，又稱為信道復(fù)用（代價(jià)較高）：

? ? ? ? ? ? ? ??2.?動態(tài)媒體接入控制，又稱為多點(diǎn)接入：

適配器

既然談到了局域網(wǎng)，那么計(jì)算機(jī)是怎樣連接到局域網(wǎng)上的呢？

計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過適配器。

適配器：是一個(gè)接口轉(zhuǎn)換器，它可以是一個(gè)獨(dú)立的硬件接口設(shè)備，允許硬件或電子接口與其它硬件或電子接口相連，也可以是信息接口。

適配器本來是主機(jī)箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡(luò)接口板（又稱為”網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC“，簡稱”網(wǎng)卡“），但是現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)主板上就已經(jīng)嵌入了這種適配器，不在使用單獨(dú)的網(wǎng)卡了，因此現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)上的適配器不是獨(dú)立的。

注意：計(jì)算機(jī)的硬件地址（在后續(xù)的以太網(wǎng)的MAC層討論）就在適配器的ROM中，而計(jì)算機(jī)的軟件地址—— IP地址（在網(wǎng)絡(luò)層會講）則在計(jì)算機(jī)的存儲器中。

適配器的作用
1.要進(jìn)行數(shù)據(jù)串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換。

2.對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。

3.實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

4.管理該適配器的設(shè)備驅(qū)動程序安裝在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。

CSMA/CD協(xié)議（重點(diǎn)）CSMA/CD

現(xiàn)在以太網(wǎng)已成為了局域網(wǎng)的代名詞。以太網(wǎng)采用的是隨機(jī)接入的方式。?

最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。如圖：

• 總線上的每一臺計(jì)算機(jī)都能檢測到計(jì)算機(jī) B 發(fā)送的數(shù)據(jù)。
• 每一臺計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡都有一個(gè)全球唯一的硬件地址。計(jì)算機(jī) B 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，在幀的首部寫明計(jì)算機(jī) D 的硬件地址。
• 只有計(jì)算機(jī)的硬件地址與數(shù)據(jù)幀首部的目的地址一致時(shí)才會接收這個(gè)幀，因此只有計(jì)算機(jī) D 接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。
• 其他所有的計(jì)算機(jī)（A、C 和 E）檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀就丟棄。

??????

1. 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。
2. 當(dāng)目的主機(jī)收到有比特差錯的數(shù)據(jù)幀時(shí)，就把幀丟棄，其他什么也不做，是否需要重傳則由高層協(xié)議來決定。

以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號使用曼徹斯特編碼。

之前在物理層，沒有細(xì)講，這里針對考點(diǎn)，著重講解一下

如圖：曼徹斯特編碼的編碼方法是把每個(gè)碼元分成兩個(gè)相等的間隔（每一個(gè)碼元都被調(diào)成兩個(gè)電平）。碼元1前一個(gè)間隔為低電壓（也可采用相反的約定），后一個(gè)間隔為高電壓，二碼元0則相反。這樣就保證了在每個(gè)比特的正中間出現(xiàn)一次電壓的轉(zhuǎn)換，而接收端就能利用這種電壓的轉(zhuǎn)換很方便的把位同步信息（比特同步信號）提取出來（優(yōu)點(diǎn)）。

當(dāng)然我們還能提取出更重要的信息：曼徹斯特編碼所占的頻帶寬度比原始的基帶信號增加了一倍（每秒傳輸?shù)拇a元數(shù)加倍了），所以數(shù)據(jù)傳輸速率（bit/s）只有調(diào)制速率的1/2(碼元/s) 。（這也是它的缺點(diǎn)所在）。

原因：比如說在一個(gè)時(shí)間內(nèi)，要發(fā)送一個(gè)比特1，使用一個(gè)高電平就可以了，而使用曼徹斯特編碼，它需要一個(gè)高和一個(gè)低電壓，這個(gè)時(shí)候傳輸?shù)拇a元（波形）就加倍了，因此頻帶寬度就加倍了，導(dǎo)致傳輸?shù)攘康臄?shù)據(jù)所需的帶寬增大了一倍?，最后曼徹斯特編碼的效率只可達(dá)到50%左右。（關(guān)于編碼和調(diào)制，可以復(fù)習(xí)之前的物理層）。

?下面介紹CSMA/CD協(xié)議的要點(diǎn)：——>

當(dāng)多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，會產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致發(fā)送失敗。以太網(wǎng)使用 CSMA/CD 協(xié)議來解決這一問題。

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 意思是載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測。

1. 多點(diǎn)接入：就是說明這是總線型網(wǎng)絡(luò)，許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。
2. 載波監(jiān)聽：每一臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前要先檢測一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 據(jù)。如果有，則暫時(shí)先不發(fā)送數(shù)據(jù)，等到信道空閑時(shí)再發(fā)送。
3. 碰撞檢測：計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓的變化情況，以便判斷是否與其他計(jì)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 算機(jī)發(fā)生碰撞。

• 當(dāng)多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號電壓變化幅度將會增大（互相疊加）。
• 當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測到信號電壓變化幅度超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩臺計(jì)算機(jī)同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，即產(chǎn)生了碰撞。
• 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。
• 任何一臺正在發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送以免浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。

那么問題來了：既然每一臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前已經(jīng)監(jiān)聽到信道為空閑，那么為什么還會出現(xiàn)碰撞呢？?

答：因?yàn)殡姶挪ㄔ诳偩€上的傳播速率是有限的，當(dāng)某臺計(jì)算機(jī)監(jiān)聽到總線空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可能已經(jīng)有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)了，只是因?yàn)?/span>傳播時(shí)延還沒有到達(dá)該計(jì)算機(jī)那里。

對上述圖解，詳細(xì)解釋一下。

?最終，A和B發(fā)送數(shù)據(jù)均失敗，它們都要推遲一段時(shí)間再重新發(fā)送。

從上述我們不難看出;

• 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。(一個(gè)站不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收，但可以邊發(fā)送邊監(jiān)聽信道)
• 每臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。
• 16字總結(jié)：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā)。

根據(jù)上圖，一臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后最多經(jīng)過時(shí)間 2t 就可知道自己所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了? 碰撞。（一臺計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)后，經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞）

因此為了盡可能減少重傳時(shí)再次發(fā)生沖突的概率，規(guī)避算法有如下具體的規(guī)定：

1. 基本規(guī)避時(shí)間為2t (2t 稱為爭用期或碰撞窗口),?以太網(wǎng)規(guī)定具體的爭用期時(shí)間為51.2μs?（這也是為什么25.6*10^-6 * 2.0*10^8 = 5120m【實(shí)際上并沒有這么遠(yuǎn)】局域網(wǎng)覆蓋范圍有上限的原因吧），對于10Mbit/s以太網(wǎng)也可以說爭用期是512比特時(shí)間，1比特時(shí)間就是發(fā)送1比特需要的時(shí)間。例如：爭用期是512比特，即爭用期是發(fā)送512比特所需時(shí)間。
2. 發(fā)生碰撞的計(jì)算機(jī)在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，等待信道空閑后不是立即發(fā)送而是要推遲（即退避）一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。具體的截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法如下：
   §? 規(guī) 定 基本退避 時(shí)間為爭用 期 2 t ；
   §? 定義參數(shù) k ， k = Min[ 重傳次數(shù) , 10 ] ；
   §? 從整數(shù)集合 [0 , 1, …, (2 k - 1)] 中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為 r 。 重傳應(yīng)推后的時(shí)間就是 r 倍的基本退避時(shí)間。
   §? 當(dāng) 重傳達(dá) 16 次 仍不能成功 時(shí)則丟棄 該幀，并向高層報(bào)告 。

如果一個(gè)幀太短，發(fā)送方很快就能發(fā)送完畢而檢測不到碰撞，但這個(gè)幀卻有可能在到達(dá)目的主機(jī)的途中與其他主機(jī)發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。由于不再監(jiān)聽信道，發(fā)送方無法知道這個(gè)幀發(fā)生了碰撞。

因此：

1. 對于 10 Mbit/s 的傳統(tǒng)以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送 512 bit，即 64 字節(jié)。若前 64 字節(jié)未發(fā)生碰撞，則后續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)就一定不會發(fā)生碰撞。
2. 以太網(wǎng)規(guī)定最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是無效幀。如果要發(fā)送的數(shù)據(jù)非常少，則必須加入一些填充字節(jié)，使幀長不小于 64 字節(jié)。

關(guān)于涉及最短幀長的考點(diǎn)：

需要理解最短幀長的概念及計(jì)算公式， 最短幀長就是要求發(fā)送方在數(shù)據(jù)的傳播過程中仍然不停地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，即爭用時(shí)間內(nèi)發(fā)出的數(shù)據(jù)總數(shù)。?在CSMA/CD協(xié)議中，只有收到大于最短幀長的數(shù)據(jù)幀且經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才認(rèn)為未檢測到數(shù)據(jù)沖突。

最小數(shù)據(jù)幀長度 = 2 * 傳播時(shí)延 * 數(shù)據(jù)傳輸率

因此當(dāng)最短數(shù)據(jù)幀長度減小時(shí)，根據(jù)公式，如果保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率不變，傳播時(shí)延就必須要減少，而傳播時(shí)延等于站點(diǎn)間距離除于數(shù)據(jù)的傳播速率，從而站點(diǎn)間距離就必須要減少。

? ? ? ???幀間最小間隔

以太網(wǎng)還規(guī)定幀間最小間隔為 9.6 μs?。一臺計(jì)算機(jī)在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 μs?才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。

使用集線器的星形拓?fù)?

傳統(tǒng)以太網(wǎng)（10 Mbit/s）使用的傳輸媒體一直在變，從粗同軸電纜到細(xì)同軸電纜再到現(xiàn)在流行的雙絞線。

使用雙絞線的以太網(wǎng)往往采用星形拓?fù)?/span>，在星形的中心使用一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器

我們談?wù)撨@個(gè)肯定有它的意義：

• 這種使用雙絞線的星形以太網(wǎng)又叫 10BASE-T 以太網(wǎng)?！?/span>10”代表 10 Mbit/s 的數(shù)據(jù)率，BASE 表示連接線上的信號是基帶信號，T 代表雙絞線。
• 10BASE-T 以太網(wǎng)的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過 100 m。
• 10BASE-T 以太網(wǎng)是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它奠定了以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位。

當(dāng)然還有一個(gè)重要知識點(diǎn)，就是學(xué)習(xí)集線器?

1. 集線器使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作。使用集線器的以太網(wǎng)在物理上是一個(gè)星形網(wǎng)，但在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各主機(jī)使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議（更具體來說，是各主機(jī)中適配器執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議），并共享邏輯上的總線。
2. 一個(gè)集線器有許多端口，每個(gè)端口通過RJ-45插頭用兩對雙絞線與一臺計(jì)算機(jī)的適配器相連。
3. 集線器工作在物理層，它的每個(gè)接口僅簡單地轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測。

當(dāng)然我這里只講了一些重要的概念，還有許多細(xì)節(jié)的地方?jīng)]有過多闡述了，感興趣的可以自行查找資料。（大概了解就行了）

以太網(wǎng)的信道利用率

若一個(gè) 10Mbps（Mbit/s）?的以太網(wǎng)同時(shí)有 10 個(gè)站工作，每個(gè)站所能發(fā)送數(shù)據(jù)的平均速率并不是 1 Mbps 。因?yàn)槎鄠€(gè)站在以太網(wǎng)上同時(shí)工作就可能發(fā)生碰撞。發(fā)生碰撞時(shí)信道資源被浪費(fèi)
扣除這些浪費(fèi)，以太網(wǎng)的信道利用率不可能達(dá)到 100%。

?解釋：上圖就是以太網(wǎng)的信道被占用的情況。一個(gè)站在發(fā)送幀時(shí)出現(xiàn)了碰撞。經(jīng)過一個(gè)爭用期2t 后（t 是以太網(wǎng)單程端到端的傳播時(shí)延），可能又出現(xiàn)了碰撞。這樣經(jīng)過若干個(gè)爭用期后，一個(gè)站就發(fā)送成功了，假定發(fā)送幀所需要的時(shí)間是To （它等于幀長（bit）除以發(fā)送速率）

??????成功發(fā)送出一個(gè)幀后，需要占用信道的時(shí)間實(shí)際上是：To + t （t 是以太網(wǎng)單程端到端的傳播時(shí)延），這里要多一個(gè)t , 實(shí)際上不難理解，這是因?yàn)榘l(fā)送的最后一個(gè)比特還要再經(jīng)過時(shí)間 t 才能在信道上傳送完。就好像火車過一個(gè)隧道，To 就等于一個(gè)火車完全進(jìn)入隧道，可能它的頭部已經(jīng)出隧道了，但只有尾部徹底出來隧道（再經(jīng)過 t），才真正通過。

從上圖可以看出，要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須?減小 t 與 T0 之比。在以太網(wǎng)中定義參數(shù) a 為 t 與 T0 之比：

• a→0 表示 t 非常小，只要一發(fā)生碰撞就立即可以檢測出來，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。
• a 越大，表明爭用期所占的比例越大，每發(fā)生一次碰撞浪費(fèi)的信道資源就越多，信道利用率就越低。

解決方法：

a 的值應(yīng)當(dāng)盡可能小些，這就要求 t 的數(shù)值小些而 T0 的數(shù)值大些：

1. 以太網(wǎng)的連線的長度不能太長，否則 t 的數(shù)值會太大。
2. 以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則 T0 的值會太小。

?

實(shí)際上，據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)以太網(wǎng)的利用率達(dá)到30%時(shí)就已經(jīng)處于重載的情況，很多的網(wǎng)絡(luò)容量被網(wǎng)上的碰撞消耗掉了。

以太網(wǎng)的MAC層

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址(因?yàn)檫@種地址用在MAC幀中)，長度為 48 位（ip地址：32位）。以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)幀又叫 MAC 幀。

適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就先用硬件檢查 MAC 幀中的目的地址。如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理；否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。

“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：

1. 單播幀（一對一），即幀的目的 MAC 地址與本站的硬件地址相同。
2. 廣播幀（一對全體），即發(fā)送給本局域網(wǎng)上所有站點(diǎn)的幀，此時(shí)幀的目的 MAC 地址為全 1（0xFFFFFFFFFFFF）。
3. 多播幀（一對多），即發(fā)送給本局域網(wǎng)上一部分站點(diǎn)（包含本站在內(nèi)）的幀。

MAC幀的格式?

常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)，一種是 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn) （即以太網(wǎng) V2 標(biāo)準(zhǔn)），另一種是 IEEE的 802.3 標(biāo)準(zhǔn) 。（但大家也常常把以太網(wǎng)V2稱為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的MAC幀，其實(shí)并不嚴(yán)格區(qū)分二者，區(qū)別一點(diǎn)都不大，詳細(xì)請見：P99下面那段話）

??????MAC幀是數(shù)據(jù)幀的一種。而所謂數(shù)據(jù)幀，就是數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，它包括三部分：幀頭，數(shù)據(jù)部分，幀尾。其中，幀頭和幀尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差錯控制信息等；數(shù)據(jù)部分則包含網(wǎng)絡(luò)層傳下來的數(shù)據(jù)，比如ip數(shù)據(jù)報(bào)。

在發(fā)送端，數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡(luò)層傳下來得數(shù)據(jù)封裝成幀，然后發(fā)送到鏈路上去；在接收端，數(shù)據(jù)鏈路層把收到的幀中的數(shù)據(jù)取出并交給網(wǎng)絡(luò)層。不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議對應(yīng)著不同的幀，所以，幀有多種，比如PPP幀、MAC幀等，其具體格式也不盡相同。

我這里說這些基礎(chǔ)概念的原因就是：

不要和之前講的使用點(diǎn)對點(diǎn)信道的PPP幀格式（廣域網(wǎng)范疇）混為一談！?。?！

如圖，這里只介紹使用最多的以太網(wǎng)V2的MAC幀格式? （假定網(wǎng)絡(luò)層使用的是IP協(xié)議，實(shí)際上其他的也行）

1. 從圖中可以看出，以太網(wǎng)V2的MAC幀由五個(gè)字段組成，前兩個(gè)字段分別為6字節(jié)長的目的地址和源地址字段。第三個(gè)字段是2字節(jié)長的類型字段（用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議【例如：當(dāng)類型字段的值是0x0800時(shí)，就表示上層協(xié)議是 IP 協(xié)議】）?，第四個(gè)字段是數(shù)據(jù)字段（最小長度 64 字節(jié) - 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長度?）， 最后一個(gè)字段是4字節(jié)的幀檢驗(yàn)序列FCS（使用CRC檢驗(yàn)）。
2. 若數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)，封裝成幀時(shí)就會在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。
3. MAC 幀的首部并沒有指出數(shù)據(jù)字段的長度是多少。在有填充字段的情況下，接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在剝去首部和尾部后就把數(shù)據(jù)字段和填充字段一起交給上層協(xié)議。但這完全不必?fù)?dān)心，上層協(xié)議具有識別有效的數(shù)據(jù)字段長度的功能。例如，當(dāng)上層使用 IP 協(xié)議時(shí)，其首部就有一個(gè)“總長度”字段。
4. MAC 幀中沒有幀結(jié)束定界符。由于以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼，當(dāng) MAC 幀發(fā)送完畢后，適配器的接口上就不再有電壓變化，接收方可以很容易地找到 MAC 幀的結(jié)束位置。

5. 插入的 8 字節(jié)比特流由兩個(gè)字段構(gòu)成，第一個(gè)字段占 7 個(gè)字節(jié)，叫做前同步碼，用來使接收端適配器在接收 MAC 幀時(shí)迅速實(shí)現(xiàn)位同步。第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是 MAC 幀。（從數(shù)據(jù)鏈路層向下傳到物理層時(shí)需要在幀的前面插入 8 字節(jié)比特流）。

6. 由于 MAC 幀之間有一定的間隔，因此接收端只要找到幀開始定界符，其后連續(xù)到達(dá)的比特流就都屬于同一個(gè) MAC 幀。所以以太網(wǎng)不需要使用幀結(jié)束定界符，也不需要使用字節(jié)填充來保證透明傳輸。

?以下為無效的 MAC 幀：

• 幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)
• 用幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯
• 幀的數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 ~ 1500 字節(jié)之間（有效的 MAC 幀長度為 64 ~ 1518 字節(jié)之間）

5? 擴(kuò)展的以太網(wǎng)

在許多情況下，我們希望把以太網(wǎng)的覆蓋范圍擴(kuò)展。?

在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

現(xiàn)在，擴(kuò)展以太網(wǎng)和集線器之間的距離的一種簡單方法就是使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器。

?注：光纖調(diào)制解調(diào)器的作用是進(jìn)行電信號和光信號的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)以此為基礎(chǔ)，使用多個(gè)集線器，就可以構(gòu)成覆蓋范圍更大的多級星形結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)。

用集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

1. 使不同系的以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨系的通信。
2. 擴(kuò)大了以太網(wǎng)覆蓋的地理范圍。

用集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)的缺點(diǎn)

1. 擴(kuò)展后網(wǎng)絡(luò)的帶寬并未提高，但網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的數(shù)目增加，使每臺主機(jī)分到的帶寬降低。
2. 如果不同系的以太網(wǎng)使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。

注：

碰撞域又稱為沖突域。在任一時(shí)刻，一個(gè)碰撞域中只能有一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)。（之前講的CSMA/CD協(xié)議里面就有碰撞檢測）

在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)

擴(kuò)展以太網(wǎng)更常用的方法是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行。最初人們使用的是?網(wǎng)橋??（需要了解點(diǎn)擊），但后續(xù)交換式集線器（以太網(wǎng)交換機(jī)或第二層交換機(jī)）的問世，很快就淘汰了網(wǎng)橋，因此這里就介紹以太網(wǎng)交換機(jī)就Ok了。

1. 以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，通常都有十幾個(gè)或更多的端口。
2. 以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與一臺主機(jī)或另一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。
3. 以太網(wǎng)交換機(jī)具有并行性，能同時(shí)連通多對接口，使多對主機(jī)能同時(shí)通信（而網(wǎng)橋只能一次分析和轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)幀）。相互通信的主機(jī)都是獨(dú)占傳輸媒體，無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)不再使用 CSMA/CD 協(xié)議。
4. 交換機(jī)連接的兩個(gè)主機(jī)可以是不同網(wǎng)絡(luò)號，因此也可以連接到不同的多個(gè)路由器上。

和之間的在物理層用集線器擴(kuò)展對比，以太網(wǎng)交換機(jī)逐漸占據(jù)它的市場。

例如：

對于傳統(tǒng)的 10 Mbit/s 的 共享式 以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總 帶寬的 1 / N 。

使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí) ， 假如 每個(gè) 接口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mbit/s ，由于每一 個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬， 因此每個(gè)用戶的帶寬還是 10 Mbit/s 。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn) 。

以太網(wǎng) 交換機(jī) 的每個(gè)接口都是一個(gè)碰撞域

??????：這里集線器的出現(xiàn)只是為了說明 ? 以太網(wǎng) 交換機(jī) 的每個(gè)接口都是一個(gè)碰撞域，上述那個(gè)【例如】的例子成立是建立在以太網(wǎng)交換機(jī)每個(gè)端口直接和主機(jī)連接，中間可沒有集線器，不要因?yàn)榭吹竭@張圖而與上面的在物理層 使用集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)的情況混淆了哦 ~

以太網(wǎng)交換機(jī)的自學(xué)習(xí)功能

以太網(wǎng)交換機(jī)是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的幀交換表（又叫地址表）是通過自學(xué)習(xí)算法自動地逐漸建立起來的。

1. 開始時(shí)，以太網(wǎng)交換機(jī)里面的交換表是空的。
2. 交換機(jī)收到一個(gè)幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)：查找交換表中有沒有與收到的幀的源地址相匹配的項(xiàng)目。
   。如沒有，就在交換表中增加一 個(gè)新項(xiàng)目：將源地址寫入 MAC 地址列，將進(jìn)入 的 接口寫入接口列，并設(shè)置有效時(shí)間。
   。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新 （接口 和 有效時(shí)間 ） 。

? ? 3.??然后轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀：查找交換表中有沒有與收到的幀的目的地址相匹配的項(xiàng)目。

總結(jié)上述過程：

?以太網(wǎng)交換機(jī)中的MAC地址和接口很好理解，那這個(gè)有效時(shí)間的作用是什么呢？

隨堂練習(xí)：

擴(kuò)充知識（補(bǔ)充了解，不需要掌握）：

為了避免單點(diǎn)故障，以太網(wǎng)中往往會增加一些冗余的鏈路。此時(shí)，自學(xué)習(xí)的過程就可能導(dǎo)致以太網(wǎng)幀在網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)環(huán)路中無限制地兜圈子。

為了解決這種兜圈子的問題，IEEE 的 802.1D 標(biāo)準(zhǔn)制定了一個(gè)生成樹協(xié)議 STP(Spanning Tree Protocol)。

從總線以太網(wǎng)到星形以太網(wǎng)：

總線以太網(wǎng)使用CSMA/CD協(xié)議，以半雙工方式通信。但以太網(wǎng)交換機(jī)不使用共享總線，沒有碰撞問題，因此不使用CSMA/CD協(xié)議，而是以全雙工方式工作。既然連以太網(wǎng)的重要協(xié)議CSMA/CD都沒有，為什么還叫作以太網(wǎng)呢？

原因就是它的幀結(jié)構(gòu)未改變，仍然采用以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)。

虛擬局域網(wǎng)

我們學(xué)校不掌握，這里就簡要的介紹一下吧。

前瞻：

一個(gè)以太網(wǎng)是一個(gè)廣播域，即以太網(wǎng)中任何一臺設(shè)備發(fā)出的廣播幀都能被該網(wǎng)絡(luò)中的所有其他設(shè)備所接收。

一個(gè)單位的以太網(wǎng)往往為幾個(gè)部門所共享，但有些部門的信息是需要保密的（例如財(cái)務(wù)、人事），許多部門共享一個(gè)局域網(wǎng)對信息安全不利。

利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便、靈活地建立虛擬局域網(wǎng) VLAN (Virtual LAN)，從而把一個(gè)較大的局域網(wǎng)，分割成一些較小的局域網(wǎng)。使用虛擬局域網(wǎng)不但可使廣播域范圍縮小，還能提高整個(gè)局域網(wǎng)的安全性。虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)（或功能），而并不是一種新型局域網(wǎng)。

虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識符，稱為 VLAN 標(biāo)簽(tag)，用來指明發(fā)送該幀的計(jì)算機(jī)屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。插入VLAN標(biāo)簽的幀稱為802.1Q幀。

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• 一個(gè)虛擬局域網(wǎng)的范圍可以跨越多個(gè)交換機(jī)。劃分虛擬局域網(wǎng)的方法有很多種，最常用的是按交換機(jī)的接口劃分。
• 每臺主機(jī)都是通過接入鏈路（access link）連接到交換機(jī)的，但主機(jī)并不知道 VLAN 的存在，它們發(fā)往交換機(jī)的幀都是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀。
• 兩臺交換機(jī)之間的鏈路稱為匯聚鏈路（trunk link）。只有在匯聚鏈路上才會使用 802.1Q 幀?。

需要更多相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，請自行查閱其他博客哦。?

6? 高速以太網(wǎng)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)的速率也不斷提升。從傳統(tǒng)的10 Mbit/s 以太網(wǎng)一直發(fā)展到現(xiàn)在常用的速率為1 Gbit/s 的吉比特以太網(wǎng)，甚至更快的以太網(wǎng)。下面簡單介紹幾種高速以太網(wǎng)技術(shù)。

100BASE-T以太網(wǎng)

速率達(dá)到或超過 100 Mbit/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。

100BASE-T 是在雙絞線上傳送 100 Mbit/s 基帶信號的星形拓?fù)湟蕴W(wǎng)，又稱為快速以太網(wǎng)。

• 快速以太網(wǎng)的 MAC 幀格式仍然是以太網(wǎng) V2 的幀格式。
• 100 Mbit/s 以太網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn)：（了解就行）

幾個(gè)必記的知識點(diǎn)：

1. 快速以太網(wǎng)可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生，此時(shí)不使用 CSMA/CD 協(xié)議（使用以太網(wǎng)交換機(jī)）；若在半雙工方式工作，則一定要使用 CSMA/CD 協(xié)議。
2. 快速以太網(wǎng)保持最短有效幀長 64 字節(jié)不變，爭用期由原來的 51.2 μs??變?yōu)?5.12 μs?，幀間最小間隔由原來的 9.6 μs??變為現(xiàn)在的 0.96 μs?。都是10Mbit/s以太網(wǎng)的1/10。
3. 快速以太網(wǎng)使用的MAC幀格式是IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幀格式，然而其標(biāo)準(zhǔn)并未包括對同軸電纜的支持，這就意味著想從細(xì)纜以太網(wǎng)升級到快速以太網(wǎng)的用戶必須重新布線。

?吉比特以太網(wǎng)

重要知識點(diǎn)：

1. 允許在 1 Gbit/s 下以全雙工和半雙工兩種方式工作。
2. 使用以太網(wǎng) V2 的幀格式。（書上說的是IEEE802.3協(xié)議的幀格式，但正如上面所說的這兩種區(qū)別不大，可以互相交換的）
3. 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議，在全雙工方式不使用 CSMA/CD 協(xié)議。
4. 與 10BASE-T 和 100BASE-T 兼容。

?吉比特以太網(wǎng)的物理層標(biāo)準(zhǔn)：（了解就行）

吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)可以直接與多個(gè)圖形工作站相連，也可以作百兆以太網(wǎng)的主干網(wǎng)，與百兆比特或吉比特交換機(jī)相連，然后再和大型服務(wù)器連接在一起，如圖示例：

?擴(kuò)充：

10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mbit/s，100 Mbit/s 和 1 Gbit/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同，并保留了 64 字節(jié)的最短有效幀長，以便保持兼容性。

10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此不存在爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。

???

?結(jié)束語

好了，到目前為止你就復(fù)習(xí)完了數(shù)據(jù)鏈路層，后續(xù)我還會更新網(wǎng)絡(luò)層 ~

期待您的點(diǎn)贊、收藏、關(guān)注，你的支持是我最大的動力 ??..?? ?層以太網(wǎng) 鏈路層擴(kuò)展以星形/C文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-423497.html

到了這里，關(guān)于【計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)之路】數(shù)據(jù)鏈路層（謝希仁第8版）0基礎(chǔ)也能看懂 ?。?！的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！