使用广播信道的以太网

使用广播信道的以太网

1. 使用集线器的星形拓扑

• 双绞线以太网总是和集线器配合使用的。每个站需要用两对无屏蔽双绞线（做在一根电缆内），分别用于发送和接收。
• 10BASE-T双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑。
• 集线器的特点：
  (1)从表面上看，使用集线器的局域网在物理上是一个星形网。但由于集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍像一个传统以太那样运行。也就是说，使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。
  (2)一个集线器有许多接口，像一个多接口的转发器。
  (3)集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特。
  (4)集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音回波抵消。这样就可使接口转发出去的较强信号不至对该接口接收到的较弱的信号产生干扰。
  

2. 以太网的信道利用率

• 例子：假定一个10Mb/s以太网同时有10个站在工作，那么每一个站所能发送数据的平均速率似乎应当是总数据率的1/10(即1Mb/s)。其实不然，因为多个站在以太网同时工作就可能会发生碰撞。当发生碰撞时，信道资源实际上是被浪费了。因此，当扣除碰撞所造成的信道损失后，以太网总的信道利用率并不能达到100%。
• 要提高以太网的信道利用率，就要减少τ(τ是以太网单程端到端传播时延)和To(To是发送帧需要的时间)之比。
• 在以太网中定义了参数a(a是以太网单程端到端时延τ与帧发送时间To之比)
  a = τ / To
  (1)当a->0时，表示只要一发生碰撞，就可以立即检测出来，并立即停止发送，因而信道资源被浪费的时间非常非常少。
  (2)当a->+∞，表示争用期所占的比例增大，这就使得每发生一次碰撞就浪费了不少的信道资源，使得信道利用率明显降低。
• 总结：以太网参数a的值应当尽可能小些。

3. 以太网的MAC层

3.1 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。用于标识系统(identification system)。IEEE802标准为局域网规定了一种48位的全球地址，是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址。
• 在生产适配器时，这种6字节(即48位)的MAC地址已被固化在适配器的ROM中。因此，MAC地址也叫作硬件地址(hardware address)或物理地址。
• MAC地址实质是就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。当这块适配器被插入或嵌入到一台计算机后，适配器上的标识符EUI-48就成为这台计算机的MAC地址了。
• 当路由器通过适配器连接到局域网时，适配器上的硬件地址就用来标志路由器的某个接口。路由器如果同时连接到两个网络上，那么它就需要两个适配器和两个硬件地址。
• 适配器有过滤功能，适配器从网络上每收到一个MAC帧就先用硬件检测MAC中的目的地址。如果是发往本站的帧就收下，然后再进行其他处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他处理。这里，发往本站的帧包括以下三种帧：
  (1)单播帧(一对一)：即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。
  (2)广播帧(一对全体)：即发送给本局域网上所有站点的帧(全1地址)。
  (3)多播帧(一对多)：即发送给本局域网上一部分站点的帧。
  注：所有的适配器都至少应当能够识别前两种帧，即能够识别单播和广播地址。

3.2 MAC帧的格式，常用的有两种格式

3.2.1 DIX Ethernet V2标准(即以太网V2标准，使用得最多)

• 假定网络层使用的是IP协议，实际上使用其他是协议也是可以的。
• 以太网的MAC帧比较简单，由五个字段组成。
• 前两个字段分别为6字节长的目的地址和源地址字段。
• 第三个字段为2字节长的类型字段，用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。
  (1)当类型字段的值为0x0800时，就表示上一层使用的是IP数据报。
  (2)当类型字段的值为0x8137时，就表示该帧是由Novell IPX发过来的。
• 第四个字段是数据字段，其长度在46到1500字节之间(46字节是这样得出的，最小长度64字节减去18字节的首部和尾部就得出数据字段的最小长度)。
• 第五个字段是4字节的帧检验序列FCS(使用CRC检验)，
  

3.2.2 IEEE802.3 标准

• IEEE802.3 标准规定的MAC帧格式与V2规定的MAC帧格式的主要区别：
  (1)IEEE802.3 标准规定的MAC帧的第三个字段是“长度/类型”。当这个字段值大于0x0600(相当于十进制的1536)，就表示类型，这样就与以太网V2的MAC帧完全一样。当这个字段值小于0x0600(相当于十进制的1536)，就表示长度，即MAC帧的数据部分长度。
  (2)当“长度/类型”字段的值小于0x0600(相当于十进制的1536)时，数据字段必须装入上面的LLC子层的LLC帧。

参考文献：
[1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第三章 3.4

最后

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