以太网的MAC层与局域网扩展.ppt

第 3 章 数据链路层 第三讲 以太网的MAC层与以太网扩展 以太网的 MAC 层 以太网的扩展 高速以太网 其他类型的高速局域网接口 1. 以太网的 MAC 层 802委员会将局域网的数据链路层拆分为LLC（Logical Link Control）子层和MAC（Media Access Control）子层。 与接入到传输媒体相关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关。 20世纪90年代后，随着以太网在局域网市场取得垄断地位，LLC子层（802.2标准）的作用已经不大了，许多厂商生产的网卡上就仅装有MAC协议而没有LLC协议。因此，暂时不考虑LLC子层。 MAC 层的硬件地址 MAC 层的硬件地址 在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 位的“名字”称为“地址”，所以本书也采用这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格。 IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。 地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。 一个地址块可以生成224个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48。 “MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。 适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址. 如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。 否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。 “发往本站的帧”包括以下三种帧： 单播(unicast)帧（一对一） 广播(broadcast)帧（一对全体） 多播(multicast)帧（一对多） MAC 帧的格式 常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： DIX Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC 帧格式 无效的 MAC 帧 数据字段的长度与长度字段的值不一致； 帧的长度不是整数个字节； 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错； 数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。 有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。 对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。 帧间最小间隔 帧间最小间隔为 9.6 ?s，相当于 96 bit 的发送时间。 一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待 9.6 ?s 才能再次发送数据。 这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备。 2. 局域网的扩展 在物理层扩展局域网 扩展主机和集线器间的距离可使用光纤和一对光纤调制解调器 用多个集线器可连成更大的局域网 某大学有三个系，各自有一个局域网 用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中 用集线器扩展局域网 优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。 缺点 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。 在数据链路层扩展局域网 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。 网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口 网桥的内部结构 使用网桥的好处 过滤通信量。 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。 网桥使各网段成为隔离开的碰撞域 使用网桥带来的缺点 存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 网桥和集线器（或转发器）不同 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。 透明网桥 目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。 “