软考-中级-网络工程师-笔记-第4章-局域网与城域网
第4章 局域网与城域网
4.1 局域网体系和拓扑结构
4.1.1局域网和城域网体系结构IEEE
4.2 CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测
4.2.1 CSMA/CD
在共享型网络里面解决冲突的协议
实际上CSMA/CD的工作流程与人际间通话非常相似，可以用以下7步来说明。
第一步：载波监听，想发送信息包的节点要确保没有其他节点在使用共享介质，所以该节点首先要监听信道上的动静（即先听后说）。
第二步：如果信道在一定时段内寂静无声（称为帧间缝隙IFG），则该节点就开始传输（无声则讲）。
第三步：如果信道一直很忙碌，就一直监视信道，直到出现最小的IFG时段时，该节点才开始发送它的数据（有空就说）。
第四步：冲突检测，如果两个节点或更多的节点都在监听和等待发送，然后在信道空时同时决定立即（几乎同时）开始发送数据，此时就发生碰撞。这一事件会导致冲突，并使双方信息包都受到损坏。以太网在传输过程中不断地监听信道，以检测碰撞冲突（边听边说）。
第五步：如果一个节点在传输期间检测出碰撞冲突，则立即停止该次传输，并向信道发出一个“拥挤”信号，以确保其他所有节点也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包（冲突停止，即一次只能一人讲）。
第六步：多路存取，在等待一段时间（称为后退）后，想发送的节点试图进行新的发送。
这时采用一种叫二进制指数退避策略（Binary Exponential Back off Policy）的算法来决定不同的节点在试图再次发送数据前要等待一段时间（随机延迟）。
第七步：返回到第一步。
实际上，冲突是以太网电缆传输距离限制的一个因素。例如，如果两个连接到同一总线的节点间距离超过2500米，数据传播将发生延迟，这种延迟将阻止CSMA/CD的冲突检测例程正确进行
尝试16次碰撞后认定线路繁忙，
4.2.2 三种监听算法
- 非坚持型监听算法：后退随机时间，减少冲突概率
- 1-坚持型监听算法：继续监听，不等待。链路利用率高冲突概率高
- P-坚持型监听算法：
4.2.3 冲突检测原理
载波监听只能减小冲突的概率，不能完全避免冲突。当两个帧发生冲突后，若继续发
送，将会浪费网络带宽。为了改进带宽利用率，发送站应采取边发边听的冲突检测方法，即：
(1)发送期间同时接收 ，并把接收的数据与站中存储的数据进行比较。
(2)若比较结果一致，说明没有冲突，重复(1)。
(3) 若比较结果不一致，说明发生了冲突，立即停止发送，并发送一个简短的干扰信号（Jamming)，使所有站都停止发送。
(4) 发送Jamming 信号后，等待一段随机长的时间，重新监听，再试着发送。
4.2.4 最小帧长
L m i n = 2 R × d V L_{min}=2R \times \frac{d}{V} Lmin=2R×Vd
R为网络数据速率，d为最大距离。V是传播速度
二进制指数后退算法，第一次冲突 后退 2 k − 1 2^k-1 2k−1
4.3 以太网帧结构与物理层规范
4.3.1 以太网帧结构
| 7 | 1 | 6 | 6 | 2 | 46-1500 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 先导字段 | 帧开始标识 | 目的地址 | 原地址 | 长度 | 数据 | 校验和 |
最后位是CRC-32校验码
最小帧长：65
最大帧长：1518
802.3以太网物理层规范
物理介质命名规范 <传输速率Mbps><信号方式><最大传输距离（百米）或介质类型>
100BASET
快速以太网802.3u 100M
100Base-TX 采用4B5B编码标准
千兆以太网
两个标准802.3z和803.2ab（1000BASE-T）千兆需要4对双绞线，
用8B/10B编码。
1000Base-ZX 传输100Km
万兆以太网
标准：802.3ae
基本用于点到点，不再共享带宽，没有冲突检测
4.4 虚拟局域网VLAN
根据管理功能、组织机构或应用类型对交换机局域网进行分段形成逻辑网络
虚拟局域网工作站可以不属于同一物理网断，任何交换机端口都可与分配给某个VLAN，属于同一个VLAN都所有端口构成一个广播 域
不同VLAN通信必须经过三层设备（路由器、三层交换机、防火墙等）
冲突域和广播域，一个中继线和集线器是一个冲突域，一个VLAN为一个广播域，交换机等一个接口为一个冲突域
VLAN划分：基于端口、基于MAC、基于策略、基于协议
交换机VLAN划分
静态划分：基于交换机端口
动态划分：基于Mac地址，基于策略 、基于网络层协议、基于网络层地址
VLAN作用
- 控制网络流量
- 提高网络的安全性
- 灵活的网络管理
交换机端口类型
ACCESS接口：只能传送单个VLAN数据
Trunk接口：能传送多个VLAN数据
Hybrid接口：混合接口
QinQ：双层标签，一般用于运营商城域网
802.1Q 帧格式
803.1Q帧标记
4.5 生成树协议STP
4.5.1 技术背景
4.5.2 广播风暴
4.5.3 MAC表震荡
4.5.4 负载的冗余性网络环境存在更多的物理二层环路
4.5.5 STP基本概念
采用生成树（Spanning-tree）技术，能呕在网络中存在二层环路时，通过逻辑阻塞（Block）特定端口，从而打破环路。并且在网络出现拓扑变更时及时收敛，保障网络冗余性。
4.5.6 STP的操作
1、确定一个根桥（Root Bridge）-优先级和mac地址最小的桥
2、确定其他网桥的根端口（Root Port）（非根桥的端口到根桥最近的端口）
3、每个段选择一个指定端口（Designated Port）先选指定桥（优先级和MAC地址小的优先）。指定桥上为指定端口
4、选出非指定端口（Non designated Port）
4.5.7 桥ID（Bridge ID）
桥ID一共8个字节，由2个字节优先级和6个字节的MAC地址构成
桥优先级默认时32768，可以搜懂修改
MAC地址为交换机背板MAC
4.5.8 路径开销（Path Cost）
路径开销时一个端口量，是STP/RSTP协议用于选择链路的参考值
端口路径开销是默认值几去值范围由选定的路径开销算法决定，路径开销域端口的带宽城反比
华为设备路径开销标准由：802.1d-1988、802.1t及私有的legacy默认为802.1t标准
4.5.9 STP的操作
4.5.10 几种生成树协议
802.1d STP
802.1w RSTP
802.1s MSTP
4.6 城域网基础
E-LAN基本技术是802.1Q到VLAN标记，双层标记。打了两层VLAN标签。IEEE802.1ad 也成QinQ
IEEE 802.1ah 也成为PBB 也叫MAC- IN-MAC技术
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