1、以太网工作原理Page2前 言 常见的以太网设备包括Hub、交换机等，他们的工作原理也是不一样的。Page3目 录1.数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网5.交换式以太网6.本节自测题Page4单播源发送给A发送给C用户A用户C用户BPage5广播源发送给所有用户用户A用户C用户BPage6组播源用户A用户C用户B用户B与用户C属于同一个组播组发送给部分用户Page7冲突域与广播域 实线为广播域实线为广播域 虚线为冲突域虚线为冲突域集线器集线器交换机交换机路由器路由器传送方式Page8主机显示器单工工作站工作站全双工工作站工作站半双工
2、数据方向时刻1的数据方向时刻2的数据方向所有时刻的数据方向Page9目 录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网5.交换式以太网6.本节自测题Page10MAC与LLC物理层物理层数据链数据链路层路层网络层网络层MACMAC子层子层LLCLLC子层子层MAC子层 MAC（Media Access Control）子层负责完成下列任务：l提供物理链路的访问l提供链路级的站点标识l提供链路级的数据传输Page11Page12以太网的MAC地址例：00e0.fc39.8034 00e0.fcIEEE为厂商分配的供应商代码(华为设备)3
3、9.8034由供应商按顺序分配24 bits24 bits48 bits供应商代码由供应商分配LLC子层 LLC子层除了定义传统的链路层服务之外，还增加了一些其他有用的特性。这些特性由特定字段提供。Page13Page14目 录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式以太网的帧格式4.共享式以太网5.交换式以太网6.本节自测题Page15以太网帧结构Ethernet_IIDMACDMACSMACSMACLength/TLength/TDATA/PADDATA/PADFCSFCSLength/Type值含义Length/T 1500Length/T=1500代表了该帧的
4、类型代表了该帧的长度802.36624461500Page16Ethernet_ 帧结构08000800IPIP数据报数据报08060806ARPARP请求请求/应答应答80358035RARPRARP请求请求/应答应答DMACDMACSMACSMACLength/TLength/TDATA/PADDATA/PADFCSFCSPage17802.3 帧结构TYPETYPEDATADATADSAPDSAP SSAPSSAP CTRLCTRLORG ORG CODECODE08060806ARPARP请求请求/应答应答80358035R RARPARP请求请求/应答应答08000800IPIP数据
5、报数据报11132381492DMACDMACSMACSMACLength/TLength/TDATA/PADDATA/PADFCSFCSPage18目 录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网共享式以太网5.交换式以太网6.本节自测题Page19共享式以太网常见设备Hub注意：注意：HUBHUB仅仅是物理上的连接设备仅仅是物理上的连接设备应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层物理层物理层物理层物理层HUB应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层Page20Hu
6、b的工作原理1 12 23 34 45 5INOUTOUTOUTOUT所有的所有的HUB都是半双工的都是半双工的Page21共享式以太网原理：CSMA/CD CS（Carrier Sense）：载波侦听l在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。MA（Multiple Access）：多址访问l每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。CD（Collision Detection）：冲突检测l边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。Page22共享式以太网的缺点 实际上网络中由HUB组建以太网实质是一种共享式以太网，存在共享式以太网的所有缺陷：l 冲
7、突严重；l 广播泛滥；l 无任何安全性。Page23目 录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网5.交换式以太网交换式以太网6.本节自测题Page24交换式以太网常用设备交换机应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层物理层物理层物理层物理层二层交换机应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层链路层链路层链路层链路层Page25基于源地址学习分段1分段2ABCPORT1PORT2D 交换机典型应用交换机MAC地址地址所在端口所在端口MAC A1MAC B1MAC C2
8、MAC D2Page26基于目的地址转发MACDMACA.端口1MACDMACA.端口2MAC地址地址所在端口所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2Page27二层交换机原理帧输入帧输入泛洪该帧（源端口除外）泛洪该帧（源端口除外）转发该帧（源端口除外）转发该帧（源端口除外）目的目的MAC地址地址地址表查找地址表查找单播广播查找成功没有找到匹配条目Page28三种交换模式 Cut-Through(快速交换)l交换机接收到前目的地址即开始转发过程l延迟小l交换机不检测错误 Store-and-Forward（存储转发）l交换机接收完整的数据帧后开始转发过程l延迟取决于数据帧长度l交换机检测错误，错误的包将被丢弃 Fragment-free（分段过滤）l交换机接收完数据包的前64字节（一个最短帧长度），然后根据头信息查表转发l交换机检查前64字节的错误，一旦发现错误将丢弃。Page29目 录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网5.交换式以太网6.本节自测题本节自测题Page30本节自测题 1、请说明Ethernet-II标准的帧格式。2、请说明CSMA/CD算法的应用场景以及工作原理。3、交换机的工作原理是什么？
