网络考试-课件1.9以太网wywnew

以太网江西师范大学思科网络技术学院本章目标了解以太网的基本概念了解CSMA/CD协议掌握以太网帧的格式了解以太网物理层掌握集线器，交换机的区别什么是以太网我们平常使用的局域网就是以太网，以太网可以看作当今局域网的代名词，并发展到城域网。①如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序的使用共享线路，不发生数据的冲突？

②如果主机A发出一个数据包给主机B，如何标识主机A和主机B呢？这就是主机的地址问题。③主机之间发送的数据，需要保证双方互相都能读懂，那么它们发送的数据的格式，是不是需要有一个统一的规范呢？以太网概述DIXEthernetV2是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约，逐渐形成以太网的商业标准。IEEE制定了以太网官方标准－802.3规约以太网工作在数据链路层和物理层以太网数据链路层分成LLC和MAC两个子层以太网的LLC和MAC逻辑链路控制(LLC)子层保持通信过程所用物理设备的相对独立性。数据链路层中与介质接入无关的部分都集中在逻辑链路控制LLC子层；提供高层接口，提供可靠传输介质接入控制(MAC)子层负责与接入各种传输介质有关的问题将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)；实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD；比特差错检测；MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪些站接收（目的站）以太网中的介质访问控制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。核心思想：先听后讲----信道空闲则发送，信道忙则等待。边讲边听----发送信号时不断检测信道是否冲突。碰撞即停。堵塞信号和随机回退---发送设备检测到冲突之后，将发出堵塞信号。知其它设备发生了冲突，以便它们调用回退算法。退避重传----二进制指数退避算法重传，多次碰撞，放弃发送，最多16次。AT=0,A检测信道空闲，开始发送数据。BT=t1,B检测信道空闲,发送数据。碰撞碰撞后信号电平变化幅度增加，并继续朝着各自的方向传输，继续不断导致新的碰撞。T=t2,B发现碰撞信号，立刻停止发送数据，并发强化信号，A仍在发送信号，此时A还未发现碰撞。此时A发现碰撞信号，立刻停止发送数据，并发强化信号。强化信号48bit冲突域使用CSMA/CD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。集线器属于物理层设备，是多端口的中继器集线器和中继器会影响冲突域大小的增长。演示实验：9.4.2以太网的碰撞槽时间碰撞槽时间指在冲突域的节点发出数据到检测碰撞时所需的理论最大时间。一般是理论的最长端到端往返时延。ABA发送的数据即将到达B时，B发送数据，并马上检测碰撞ABA等到接近2时间发现碰撞不同以太网碰撞槽时间规定以太网的帧间间隙帧间间隙用于保证发送方发完一个帧后获得稳定的时间，及保证接收设备获得处理帧的时间。以太网帧格式比较以太网帧格式细节802.2.2LLC报头和数据最大值1500B是以太网的默认MTU.FCS:帧检验序列，以太网实际上就是CRC冗余检验码目的MAC地址源MAC地址类型802.2报头和数据FCS6624Byte46~1500

数据

网络层数据链路层00……001

物理层前导符类型字段：上层协议的标识前导符包括7个字节的前同步码和1个字节的帧定界符前同步码：7个字节10101010（用于收发双方同步）帧定界符：1个字节10101011（用于确定帧的开始）8Byte注意：传统以太网10M使用异步通信，必须前同步码保证收发双方同步。现在的快速以太网100M以上使用同步通信，不需要同步，但为了兼容保留了前导码以太网MAC地址48位，固化在网卡上以太网广播MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF为以太网广播地址某些协议需要广播，广播过多可能产生广播风暴以太网组播MAC地址组播地址允许源设备向一组设备发送数据包。属于某一组播组的设备都被分配了该组播组IP地址。组播地址的范围为224.0.0.0到239.255.255.255。组播MAC地址是一个特殊的十六进制数值，以01-00-5E开头000000000000000101011110011100816243132位IP地址组播主机组标识符的低23bit

复制到以太网地址中48bit以太网地址01005E目的地址的第1字节中的最低位比特置1表示多播以太网的成功因素维护的简便性整合新技术的功能可靠性安装和升级成本10Mbps以太网使用同轴粗缆的10BASE5使用同轴细缆的10BASE2使用3类/5类非屏蔽双绞线电缆的10BASE-T100Mbps以太网也称为快速以太网FastEthernet100Base-T--5类UTP100Base-F--光纤1000Mbps以太网1000BASE-T使用5类UTP4对线传输1000BASE-SX

和

1000BASE-LX

有以下优势：无杂信、体积小，并且无需中继的距离远，带宽高。以太网物理层总结以太网设备集线器交换机路由器集线器传统以太网使用集线器来连接LAN网段中的节点。集线器特点：物理层设备多端口的中继器通过广播的方式实现单播。连接到集线器的主机或集线器的级联都属于一个碰撞域。集线器Hub集线器Hub集线器HubABA发数据给B集线器会广播数据集线器会广播数据集线器会广播数据丢弃丢弃丢弃丢弃接受以太网交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据包工作在数据链路层分割冲突域，实现全双工通信独占带宽学习源MAC地址和端口的对应关系演示实验9.6.2从集线器到交换机交换机数据转发原理12－111B334422AABBA端口1端口1端口2端口2data端口3端口3主机11给主机33发送一个数据帧：目标地址：33源地址：11交换机数据转发原理12－2AMAC地址端口号交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表交换机A学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播111交换机数据转发原理12－311B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data交换机数据转发原理12－4交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包BMAC地址端口号11322data交换机数据转发原理12－5B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data11data交换机数据转发原理12－6主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧3344datadata在这个过程中，交换机的MAC地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧交换机数据转发原理12－7B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口3data11这时，主机44要给主机11发送一个数据帧：目标地址：11源地址：44交换机数据转发原理12－8BMAC地址端口号113交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3442交换机数据转发原理12－9AMAC地址端口号111交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A学习源MAC地址和端口号交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1主机11，收到数据帧443交换机数据转发原理12－10B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口311data在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧交换机数据转发原理12－11AMAC地址端口号111443222333MAC地址端口号113442223331交换机最终的MAC地址表B交换机数据转发原理12－12已知帧单播转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧源地址学习机制通过学习接收的数据帧的源MAC地址和入端口形成MAC地址表未知帧和广播帧广播转发对于未知帧和广播帧，交换机会向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口交换机转发练习冲突域与广播域广播域指接收同样广播消息的节点的集合，路由器分割广播域交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域....广播域

广播域冲突域冲突域广播广播域和碰撞域的讨论判断图中碰撞域和广播域的数量？二层交换机集线器集线器路由器二层交换机集线器集线器6个碰撞域2个广播域ARP协议ARP:地址解析协议，用于根据目标IP地址获得目标MAC。Windows下arp命令

查看主机IP和MAC的映射arp–a:查看arp–d

*:删除arp–s：配置IP地址和MAC地址的静态映射cisco路由器查看arp缓存R2#showiparpProtocolAddressAge(min)HardwareAddrTypeInterfaceInternet10.1.1.2-0013.c3c0.04c0ARPAFastEthernet0/0Internet10.1.1.100013.8044.ff40ARPAFastEthernet0/0ARP协议工作过程4－1

IP地址解析为MAC地址主机10.1.1.1想发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存，发现没有10.1.1.2的MAC地址10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4ARPCacheInternetAdressPhysicalAdressType

ARP协议工作过程4－2

IP地址解析为MAC地址主机10.1.1.1发送ARP广播10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4我需要10.1.1.2的MAC地址ARP协议工作过程4－3

IP地址解析为MAC地址所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给它一个单播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4我的MAC地址是0800.0020.1111ARP协议工作过程4－4

IP地址解析为MAC地址主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4ARPCacheInternetAdressPhysicalAdressType

10.1.1.2