第 4章 网络技术基础
4.1 以太网络
4.1.1 以太网体系结构
4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问 CSMA/CD
4.1.3 MAC帧
4.1.4 Ethernet网卡的构成
4.1.5 网卡与通信介质的连接
4.1.6 以太网组网示例
4.2 交换式局域网
4.2.1 交换的基本概念
4.2.2 交换的实现方法
4.2.3 全双工交换式局域网
4.3 100BASE-T和千兆快速以太网络技术
4.3.1 100BASE-T快速以太网
4.3.2 千兆位（ Gigabit）以太网第 4章 网络技术基础
4.4 光纤分布数据接口 FDDI网络
– 4.4.1 FDDI网络的结构
4.4.2 FDDI网络的基本概念
4.4.3 FDDI的操作原理
4.4.4 FDDI 网络的优点
4.4.5 FDDI/100BASE-T/交换式局域网技术的比较
4.5 ATM高速网络技术
– 4.5.1 ATM的基本概念
4.5.2 ATM的信元格式
4.5.3 ATM规程
4.5.4 ATM网络的局域网仿真第 4章 网络技术基础
4.6 虚拟网络技术
4.7 X.25、帧中继（ FR）网络连接
– 4.7.1 X.25
4.7.2 帧中继
4.8 ISDN 综合业务数字网
4.9 ADSL技术
4.10 无线局域网
LAN特性
覆盖范围有限
数据率较高
误码率较低
支持广播或组播
单一管理
hub
hub
hub
hub
router server
station
stations
stations
拓扑结构
总线型、星型、环型、树型
传输媒体
双绞线、同轴电缆、光纤、无线
媒体访问技术
按协议实现信道共享
IEEE802标准与局域网
LAN参考模型网络层数据链路层物理层逻辑链路控制 LLC
介质访问控制 MAC
高层
OSI
IEEE 802
物理层
物理层：透明传输位流，规定信号编码、
传输媒体、拓扑结构及数据率
（） （）
（）
SAP
LAN的数据链路层按功能划分为两个子层,LLC和 MAC
功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。
与传统的数据链路层的区别：
LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广播
支持 MAC链路访问控制功能
提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用,..
MAC子层功能：成帧 /拆帧,实现、维护 MAC协议，位差错检测，寻址
LLC子层功能：向高层提供 SAP，建立 /释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能
LAN对 LLC子层透明，仅在 MAC子层才可见 LAN的标准（ LAN标准的区别在
MAC子层）
主要的 LAN标准
802.1 概述、体系结构、网络互连
802.2 LLC
802.3 CSMA/CD
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.6 分布队列双总线 DQDB --MAN标准
FDDI 光纤分布数据接口 FDDI
802.3
CSMA/CD
802.4
Token Bus
802.5
Token Ring
802.6
DQDB FDDI
802.2 LLC 数据链路层物理层
MAC子层的地址问题
IEEE802标准为每个 DTE规定了一个 48位的全局地址，相当于站点的唯一标识符，与其物理位置无关
MAC地址字段可以采用两种形式之一,6B 全球范围，
2B 单位范围
地址块：地址字段的前 3个字节（高 24位）由 IEEE统一分配给厂商，
低 24位由厂商分配
地址类型标识：地址字段的第一字节的最低位 I/G 0 -- 单个站地址
1 -- 组地址
地址范围标识：地址字段的第一字节的最低第二位 U/L 0 -- 局部管理
1 -- 全局管理I/G U/L 46位地址
1 1 46
I/G 15位地址
1 15
4.1 以太网络
以太网（ Ethernet）是在 70年代开发的局域网组网规范,80年代初首次公布初版,1982年又进行了修改。
不久又公布了与 IEEE（电子电气工程师协会） 802.3
一致的以太网规范。
70年代中期由 Xerox Palo Alto Research Center (Bob
Metcalfe) 提出，数据率为 2.94M，称为 Ethernet
后来由 DEC,Intel and Xerox (DIX 标准 )改进为 10M标准
1985年定名为 IEEE 802.3，即使用 1坚持的 CAMA/CD协议的 LAN标准，数据率从 1M到 10M，支持多种传输媒体
Ethernet是指基带总线 LAN
Ethernet和 IEEE 802.3的帧格式不同
4.1.1 以太网体系结构
一个为媒体相关接口（ MDI）,
一个为连接单元接口（ AUI）。
其中媒体相关接口随媒体而改变，但不影响 LLC和 MAC的工作；连接单元接口，也就是在粗缆以太网情况下的收发器电缆接口，因为在细缆和双绞线情况下 AUI已经不存在，这种接口在标准中定为选项。
这层的功能包括：信号的编码
／译码，前导码的生成／去除
（用于同步），数据流的发送
／接收等。
应用层表示层会话层运输层 以太网模型网络层 网际层逻辑链路控制层
（ LLC ）
数据链路层介质访问控制层
（ M A C ）
物理层 物理层
4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问
CSMA/CD
工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。
1-坚持的 CSMA/CD：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送
冲突检测方法：
比较接收到的信号电压的大小
检测曼彻斯特编码的过零点
比较接收到的信号与刚发出的信号
站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点
退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延从? 0,1,2,...,2k-1? 中随机取一个数 r，重发时延 =
(1) 在 0时刻开始发送 (2) 大约在? -d 时刻到达 B
(3) B 开始发送 ;
在? 时刻发生冲突
(4) 冲突信号在 2?
时刻到达 A
帧发送时延必须超过 2?，以防止在第一位数据到达总线最远端之前，数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为已帧成功发送
此时隙时间为 51.2 ms，即 512 为 bit,64字节
最小帧长为 64字节 (不包括前同步码 )
因此数据字段最少为 46 字节
A
A
A
A
B
B
B
B
A 和 B 在总线的两端
CSMA/CD媒体访问方法的规则：
⑴ 如果媒体信道空闲，则可进行发送，否则转到第 2步。
⑵ 如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。
⑶ 如果在发送过程中检测到碰撞，则停止正常发送，
转而发送一个短的干扰（ jam）信号，使网上所有站都知道出现了碰撞。
⑷ 发送了干扰信号后，退避一段随机时间，重新尝试发送，转到第 1步。
4.3.3组网方式 （ IEEE 802.3 规范）
不同标准
10Base5 -- 粗缆 Ethernet
10Base2 -- 细缆 Ethernet
10BaseT -- 双绞线
10BaseF -- 光缆
10Broad36 -- 宽带数据率（ Mbps）
基带或宽带段最大长度（百米）
10 Base 5
3.1.1 传输介质
双绞线
同轴电缆
光纤
无线介质无线电、短波、微波、卫星、
光波双绞线内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP)
以箔屏蔽以减少干扰和串音
3类,5类双绞线外没有任何附加屏蔽
4.1 以太网络
4.1.1 以太网体系结构
4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问 CSMA/CD
4.1.3 MAC帧
4.1.4 Ethernet网卡的构成
4.1.5 网卡与通信介质的连接
4.1.6 以太网组网示例
4.2 交换式局域网
4.2.1 交换的基本概念
4.2.2 交换的实现方法
4.2.3 全双工交换式局域网
4.3 100BASE-T和千兆快速以太网络技术
4.3.1 100BASE-T快速以太网
4.3.2 千兆位（ Gigabit）以太网第 4章 网络技术基础
4.4 光纤分布数据接口 FDDI网络
– 4.4.1 FDDI网络的结构
4.4.2 FDDI网络的基本概念
4.4.3 FDDI的操作原理
4.4.4 FDDI 网络的优点
4.4.5 FDDI/100BASE-T/交换式局域网技术的比较
4.5 ATM高速网络技术
– 4.5.1 ATM的基本概念
4.5.2 ATM的信元格式
4.5.3 ATM规程
4.5.4 ATM网络的局域网仿真第 4章 网络技术基础
4.6 虚拟网络技术
4.7 X.25、帧中继（ FR）网络连接
– 4.7.1 X.25
4.7.2 帧中继
4.8 ISDN 综合业务数字网
4.9 ADSL技术
4.10 无线局域网
LAN特性
覆盖范围有限
数据率较高
误码率较低
支持广播或组播
单一管理
hub
hub
hub
hub
router server
station
stations
stations
拓扑结构
总线型、星型、环型、树型
传输媒体
双绞线、同轴电缆、光纤、无线
媒体访问技术
按协议实现信道共享
IEEE802标准与局域网
LAN参考模型网络层数据链路层物理层逻辑链路控制 LLC
介质访问控制 MAC
高层
OSI
IEEE 802
物理层
物理层：透明传输位流，规定信号编码、
传输媒体、拓扑结构及数据率
（） （）
（）
SAP
LAN的数据链路层按功能划分为两个子层,LLC和 MAC
功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。
与传统的数据链路层的区别：
LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广播
支持 MAC链路访问控制功能
提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用,..
MAC子层功能：成帧 /拆帧,实现、维护 MAC协议，位差错检测，寻址
LLC子层功能：向高层提供 SAP，建立 /释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能
LAN对 LLC子层透明，仅在 MAC子层才可见 LAN的标准（ LAN标准的区别在
MAC子层）
主要的 LAN标准
802.1 概述、体系结构、网络互连
802.2 LLC
802.3 CSMA/CD
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.6 分布队列双总线 DQDB --MAN标准
FDDI 光纤分布数据接口 FDDI
802.3
CSMA/CD
802.4
Token Bus
802.5
Token Ring
802.6
DQDB FDDI
802.2 LLC 数据链路层物理层
MAC子层的地址问题
IEEE802标准为每个 DTE规定了一个 48位的全局地址，相当于站点的唯一标识符，与其物理位置无关
MAC地址字段可以采用两种形式之一,6B 全球范围，
2B 单位范围
地址块：地址字段的前 3个字节（高 24位）由 IEEE统一分配给厂商，
低 24位由厂商分配
地址类型标识：地址字段的第一字节的最低位 I/G 0 -- 单个站地址
1 -- 组地址
地址范围标识：地址字段的第一字节的最低第二位 U/L 0 -- 局部管理
1 -- 全局管理I/G U/L 46位地址
1 1 46
I/G 15位地址
1 15
4.1 以太网络
以太网（ Ethernet）是在 70年代开发的局域网组网规范,80年代初首次公布初版,1982年又进行了修改。
不久又公布了与 IEEE（电子电气工程师协会） 802.3
一致的以太网规范。
70年代中期由 Xerox Palo Alto Research Center (Bob
Metcalfe) 提出，数据率为 2.94M，称为 Ethernet
后来由 DEC,Intel and Xerox (DIX 标准 )改进为 10M标准
1985年定名为 IEEE 802.3，即使用 1坚持的 CAMA/CD协议的 LAN标准，数据率从 1M到 10M，支持多种传输媒体
Ethernet是指基带总线 LAN
Ethernet和 IEEE 802.3的帧格式不同
4.1.1 以太网体系结构
一个为媒体相关接口（ MDI）,
一个为连接单元接口（ AUI）。
其中媒体相关接口随媒体而改变，但不影响 LLC和 MAC的工作；连接单元接口，也就是在粗缆以太网情况下的收发器电缆接口，因为在细缆和双绞线情况下 AUI已经不存在，这种接口在标准中定为选项。
这层的功能包括：信号的编码
／译码，前导码的生成／去除
（用于同步），数据流的发送
／接收等。
应用层表示层会话层运输层 以太网模型网络层 网际层逻辑链路控制层
（ LLC ）
数据链路层介质访问控制层
（ M A C ）
物理层 物理层
4.1.2 带有碰撞检测的载波侦听多路访问
CSMA/CD
工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。
1-坚持的 CSMA/CD：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送
冲突检测方法：
比较接收到的信号电压的大小
检测曼彻斯特编码的过零点
比较接收到的信号与刚发出的信号
站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点
退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延从? 0,1,2,...,2k-1? 中随机取一个数 r，重发时延 =
(1) 在 0时刻开始发送 (2) 大约在? -d 时刻到达 B
(3) B 开始发送 ;
在? 时刻发生冲突
(4) 冲突信号在 2?
时刻到达 A
帧发送时延必须超过 2?，以防止在第一位数据到达总线最远端之前，数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为已帧成功发送
此时隙时间为 51.2 ms，即 512 为 bit,64字节
最小帧长为 64字节 (不包括前同步码 )
因此数据字段最少为 46 字节
A
A
A
A
B
B
B
B
A 和 B 在总线的两端
CSMA/CD媒体访问方法的规则：
⑴ 如果媒体信道空闲，则可进行发送，否则转到第 2步。
⑵ 如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。
⑶ 如果在发送过程中检测到碰撞，则停止正常发送，
转而发送一个短的干扰（ jam）信号，使网上所有站都知道出现了碰撞。
⑷ 发送了干扰信号后，退避一段随机时间，重新尝试发送，转到第 1步。
4.3.3组网方式 （ IEEE 802.3 规范）
不同标准
10Base5 -- 粗缆 Ethernet
10Base2 -- 细缆 Ethernet
10BaseT -- 双绞线
10BaseF -- 光缆
10Broad36 -- 宽带数据率（ Mbps）
基带或宽带段最大长度（百米）
10 Base 5
3.1.1 传输介质
双绞线
同轴电缆
光纤
无线介质无线电、短波、微波、卫星、
光波双绞线内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP)
以箔屏蔽以减少干扰和串音
3类,5类双绞线外没有任何附加屏蔽
