计网——20以太网

一.以太网帧结构

发送适配器在以太网帧(或其他网络层协议分组)中封装IP数据报
计网——20以太网_第1张图片
前导码:
模式为10101010 的7个字节,后跟模式为 10101011 的一个字节
用于同步接收方,发送方时钟速率
地址:6字节
如果适配器接收具有匹配的目的地址或广播地址(如ARP分组)的帧, 它将帧中的数据提交给网络层协议
否则, 适配器丢弃帧
类型: 指示较高层协议 (大多数为IP但也可以支持其他类型如 Novell IPX和AppleTalk)
CRC: 在接收方核对;如果检测到差错,该帧被丢弃

二.MAC地址

LAN地址=物理地址=MAC地址,通常用6字节16进制表示
共有248个LAN地址
IEEE地址分配方式:固定前24 bit,公司生成后24 bit,每个适配器具有唯一MAC地址
适配器的MAC地址具有扁平(没有层次)结构,且保持不变

提供不可靠、无连接服务

  1. 无连接: 在发送和接收适配器之间没有握手
  2. 不可靠: 接收适配器不向发送适配器发送应答或否定应答
    传送给网络层的数据报流可能有丢包
    如果应用程序使用TCP,将能弥补丢包
    否则,应用程序将发现丢包
  3. 以太网的MAC协议:无时隙的CSMA/CD

三.以太网协议(CSMA/CD)

  1. 适配器从网络层接收数据报并生成帧
  2. 如果适配器感知信道空闲,它开始传输帧;如果它感知信道忙,等待信道空闲再传输
  3. 当适配器传输整个帧时,一直检测另一个帧的传输
  4. 如果适配器传输过程中检测到另一次传输, 中止并发送强化冲突信号
  5. 中止后, 适配器进入指数回退: 在第m次碰撞后, 适配器随机地从{0,1,2,…,2m-1}选择一个K值。适配器等待K·512 比特时间并返回到第2步

强化冲突信号:
确保所有的其他传输方都知道碰撞; 48 bit长
比特时间:
对10 Mbps 以太网传每比特需 0.1 μs; 对K=1023, 等待时间约为50 msec
指数回退:
目标:估计当前负载,适应重传尝试
重负载: 随机等待时间更长
首次碰撞后: 从{0,1} 中 选择K;时延是K*512 bit 传输时间
第二次碰撞后: 从{0,1,2,3}选择 K
10次碰撞后, 从{0,1,2,3,4,…, 1023} 选择K


CSMA/CD效率
τ = LAN中的2站点之间的最大传播时间
T0 = 传输最长帧的时间
在这里插入图片描述
随着τ趋于0, 效率趋于1
随着T0趋于无穷大,效率趋于1
比ALOHA好得多, 而且分布、简单且便宜

四.802.3 以太网标准:

链路& 物理层
许多不同的以太网标准,共同的MAC协议和帧格式
不同的速率: 2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps
不同的物理层媒体
计网——20以太网_第2张图片

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