精华内容
下载资源
问答
  • 以太网数据以广播方式发送
    千次阅读
    2020-05-09 10:07:20

    局域网的拓扑

    广域网使用点到点通信
    局域网使用广播通信
    可以随意向网络中添加设备。

    • 总线网
    • 星形网,使用集线器。现在多使用星形网络。
    • 环状网
    • 树形网
      在这里插入图片描述其中匹配电阻用来吸收总线上传播的信号。

    共享通信媒体

    静态划分信道

    频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
    可以让计算机充分使用介质来使用信号。可是这种方法太过麻烦。

    动态媒体接入技术(多点接入)

    • 随机接入(以太网使用)
    • 受控接入

    CSMA/CD协议

    广播通信:所有的计算机都能收到其他计算机发送的信息(就算不是发给自己的也可以收到,但是不接受)

    载波监听多点接入/碰撞检测协议:CSMA/CD协议
    多点接入:许多计算机以多点接入的方式链接在一根总线上
    载波监听:每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。如果有则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。

    碰撞检测

    • 当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值会增大(互相叠加)
    • 当一个站检测到信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞(冲突)。
    • 发生碰撞时,总线上传输的信号产生了严重的失真,无法从中会付出有用的信息。
    • 每一个发送数据的站一旦发现总线上出现了碰撞就要立即停止发送免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机事件再次发送。
    传播时延对载波监听的影响

    发送信号的计算机检测到冲突(碰撞)最多是两倍的传播时延

    CSMA/CD协议的特征

    • 只能半双工通信(集线器这样的设备要求网卡必须是半双工通信)
    • 每个站在发送数据之后的一小段时间内(两倍传送时间)以内,均存在遭遇碰撞的可能性
    • 这种不确定性导致以太网的平均通信量原小于以太网的最高数据率。

    争用期

    争用期就是两倍的端到端传输时延 τ \tau τ。如果在争用期期间没有检测到碰撞就不会发生碰撞。

    • 以太网的争用期取51.2微妙为争用期
    • 对于10Mb/s以太网,争用期内可以发送512bit(64字节)。因此10Mb/s的以太网在发送数据时如果前64字节没有发生冲突则后续的数据就不会发生冲突
    • 10Mb/s以太网规定了最短有效帧长为64字节,凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧 。同理,100Mb/s以太网最短有效帧长为640字节。
    • 最短有效帧长与传输时延和带宽有关。因此以太网规定局域网网线长度不能超过100m

    二进制指数类型退避算法

    • 确定基本退避时间,一般是争用期 2 τ 2\tau 2τ
    • 确定参数k: k = m i n [ 重 传 次 数 , 10 ] k=min[重传次数,10] k=min[,10]
    • 从整数集合[0,1,… 2 k − 1 2^k-1 2k1]中随机取出一个数,记为r。重传所需要的时延就是r倍的基本规避时间,即 2 r τ 2r\tau 2rτ
    • 当重传16次仍不能成功时即丢弃该帧,并向高层报告。

    以太网

    只要满足CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)协议的局域网都叫做以太网
    后来将数据链路层分为两个子层。逻辑链路控制LLC子层(已经被取消了),媒体介入控制MAC子层(网卡中含有)

    以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。
    当接收站收到有差错的数据帧时就丢弃该帧,其他什么也不做。差错的纠正由高层来(传输层)决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网并不知道这时一个重传的帧。

    集线器

    集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。集线器使用了大规模集成电路芯片,因此这样的硬件设备的可靠性已经大大提升了。
    使用集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网,各工作站使用的还是CSMA/CD协议(载波监听多点接入/碰撞检测协议),并共享逻辑上的总线。集线器像一个多接口的转发器,工作在物理层。集线器的带宽是被共享的。
    在这里插入图片描述

    10Base-T

    通信距离稍微短,每个站到集线器的距离不超过100m。这种10Mb/s速率的无屏蔽双绞线星形网的出现,及降低的成本,又调高了可靠性。是局域网发展史上一个非常重要的里程碑。

    信道利用率

    发送实际信息的时间占总时间的比率S
    传输时延 τ \tau τ,发送时间 T 0 T_0 T0
    定义: a = τ T 0 a=\frac{\tau}{T_0} a=T0τ
    在这里插入图片描述

    a比较小的时候表示一发生碰撞就立即可以检测出来,并立即停止发送,因而信道利用率很高。a越大,表明争用期所占的比例增大,每发生一次碰撞就浪费许多信道资源,是的信道利用率明显降低。

    对以太网参数的要求:

    • 数据率一定时,以太网的连线的长度受到限制,否则 τ \tau τ的数值会太大
    • 以太网的帧长不能太短,否则 T 0 T_0 T0的值会太小,使得a值增大
      信道利用率的最大值:在理想情况下,以太网上的各占发送数据都不会发生冲突,
      这样的情况下发送一帧占用线路的时间是 T 0 + τ T_0+\tau T0+τ而帧数据本身的发送时间是 T 0 T_0 T0,于是我们可以计算出理想情况下的极限信道利用率
      S m a x = T 0 T 0 + τ = 1 1 + a S_max=\frac{T_0}{T_0+\tau}=\frac{1}{1+a} Smax=T0+τT0=1+a1

    MAC层(媒体访问控制层)

    MAC地址(媒体访问控制地址)

    MAC(48位)地址又称作硬件地址、物理地址。尽管802标准中的地址并不是这个含义,但是大家都已经习惯了这种叫法。

    • IEEE的注册管理机构RA负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位24位)。因此同一个厂家的MAC地址的前三个字节都一样(代表厂家)。

    局域网设计

    在这里插入图片描述

    更多相关内容
  • C#利用SharpPcap发送以太网报文(以太网原始帧),软件基本流程:从文件读取要发送的帧内容,然后找到电脑上的以太网卡,接下来利用SharpPcap来循环发送。 vs2008工程,全部源代码,可编译和测试。 以太网帧内容...
  • 一,概述 局域网是专有网络,通常位于一个建筑物内,或者一个校园内,也可以远...高的数据传输速率、低误码率 为一个单位所拥有:易于建立、维护、扩展 2,局域网主要优点 能方便地共享昂贵的外部设备、主机...

    一,概述

    局域网是专有网络,通常位于一个建筑物内,或者一个校园内,也可以远到几公里的范围。局域网将单位内部的个人计算机连接起来,以便共享资源和交换信息。局域网只具备低三层协议,高层协议由局域网操作系统处理。

    1,局域网的主要特点

    • 地理范围、站点数目有限
    • 高的数据传输速率、低误码率
    • 为一个单位所拥有:易于建立、维护、扩展

    2,局域网主要优点

    • 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。
    • 便于系统的扩展和逐渐地演变,各设备的位置可灵活调整和改变。
    • 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

    3,决定局域网特性的主要技术要素

    • 拓扑结构:总线型、环型、星型、树型

    • 传输介质:双绞线、同轴电缆、光纤

    • 介质访问控制方法:CSMA/CD、Token Ring、Token Bus

    星型结构:
    这里写图片描述

    环型结构:
    这里写图片描述

    总线型结构:
    这里写图片描述

    4,媒体共享技术

    所有局域网,都是同一传输介质连接了多个站,而各站都是对等的,这就需要有一种仲裁方式来控制各站使用介质的方式,这就是介质访问方式。 对介质的访问方法有共享媒体和交换方式。

    1)静态分配信道:FDM、TDM、、WDM、CDMA

    特点:信道在用户通信时固定分配给用户,用户只要得到了信道就不会和别的用户发生冲突。

    2) 动态媒体接入控制:

    又称为多点接入(multiple access)。

    特点:是信道并非在用户通信时固定分配给用户。

    随机接入:所有的用户可随机地发送信息:要解决媒体访问冲突的问题,如CSMA/CD
    受控接入:用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制,如令牌、轮询

    使用随机接入的以太网作为重点来讨论,,受控接入使用的局域网较少,因此不再讨论。

    二,传统以太网

    1,以太网的工作原理

    以太网的两个标准: IEEE 802.3 和 DIX Ethernet

    思想来源于20世纪60年代的ALOHA网络,共享无线广播信道的分组交换网络,夏威夷大学
    1975年,Xerox公司研制成功了Ethernet,以曾经在历史上表示传播电磁波的以太来命名的基带总线局域网,数据率为2.94Mb/s

    1980年, DEC、 Xerox、Intel共同制定了10Mbps的以太网标准DIX Ethernet V1;1982年修改为DIX Ethernet V2;

    1983年,IEEE802委员会制定了802.3局域网标准(多个拓扑类型),速率从1M到10Mbps,802.3标准与DIX Ethernet V2略有差别。

    是否定义网络层?

    由于IEEE 802局域网拓扑结构简单,一般不需中间转接,所以网络层的很多功能(如路由选择等)是没有必要的,而流量控制、寻址、排序、差错控制等功能可在数据链路层完成,故IEEE 802标准没有单独设立网络层。

    是否定义高层?

    局域网的高层尚未定义,一般由网络操作系统(NOS)来实现,如Unix、Windows NT、Netware等。

    IEEE802标准的主要成员:

    802.1A——局域网体系结构
    802.1B——寻址、网络互连与网络管理
    802.2——-逻辑链路控制(LLC)
    802.3——-CSMA/CD访问控制方法与物理层规范
    802.3i——10Base-T访问控制方法与物理层规范
    802.3u——100Base-T访问控制方法与物理层规范
    802.3ab—–1000Base-T访问控制方法与物理层规范
    802.3z——1000Base-SX和-LX访问控制方法与物理层规范
    802.4——-Token-Bus访问控制方法与物理层规范
    802.5——-Token-Ring访问控制方法
    802.6——-城域网访问控制方法与物理层规范
    802.7——-宽带局域网访问控制方法与物理层规范
    802.8——-FDDI访问控制方法与物理层规范
    802.9——-综合数据话音网络
    802.10——网络安全与保密
    802.11——无线局域网访问控制方法与物理层规范
    802.12——100VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范

    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.

    数据链路层:

    • 在IEEE802标准中, 按功能划分为两个子层:LLC和MAC
    • 在DIX V2标准中为 MAC层

    这里写图片描述

    这里写图片描述
    为了适应多个局域网标准,IEEE 802.3 将数据链路层拆成两个子层:LLC (Logical Link Control)子层和MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层,而LLC子层则与传输媒体无关。

    IEEE802标准的主要成员关系:

    这里写图片描述

    由于因特网使用了DIX V2而非802.3,因此现在的网卡基本没有LLC。

    2,以太网的介质访问控制:CSMA/CD协议

    1)问题的提出:
    用简单的方法,使近距离互连的计算机可以方便、可靠、高速地进行数据通信。

    2)解决思路
    使用总线:无源可靠
    特点:当一台计算机发送数据时,总线上的所有计算机都能检测到这个数据。采用广播通信,点-点通信可用地址策略实现。

    以太网的广播方式发送 :
    这里写图片描述

    总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。

    由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致,因此只有 D 才接收这个数据帧。

    其他所有的计算机(A, C 和 E)都检测到不是发送给它们的数据帧,因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。

    具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。

    3)采取两种方法以简化通信:

    第一,采用无连接的工作方式.

    第二,不编号,不要确认。理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率是很小的。

    因此,以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。

    对于出错的帧一律丢弃,纠错由高层负责。

    如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网并不知道这是一个重传的帧,而是当作一个新的数据帧来发送。

    4)对共享资源的访问控制:

    同一时间只允许一台计算机发信息。

    介质访问控制方法要解决的问题:

    • 该哪个结点发送数据?
    • 发送时会不会出现冲突?
    • 出现冲突怎么办?

    CSMA/CD协议-载波监听多点接入/碰撞检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

    多点接入:计算机以多点接入的方式连接在一根总 线上。 即:总线型网络,可以连接多个主机

    载波监听:每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有,则暂 时不要发送数据,以免发生碰撞。

    即:发数据前侦听,线路空闲才发数据,避免冲突

    总线上并没有什么“载波”。因此, “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。

    问题:
    CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。既然发前检测,空闲才发,为什么还会冲突?

    因为电磁波有传播延迟,当某个站监听到总线是空闲时,也可能总线并非真正是空闲的。

    电磁波在总线上的有限传播速率的影响

    A 向 B 发出的信息,要经过一定的时间后才能传送到 B。

    B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息),则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。

    碰撞的结果是两个帧都变得无用。

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    解决办法:
    使用带冲突检测的载波监听多点访问CSMA/CD

    原理:
    发送前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据。在发送时,边发边继续监听。若监听到冲突,则立即停止发送。等待一段随机时间(称为退避)以后,再重新尝试。

    CSMA/CD可概括为四句话:
    先听后发 、 边听边发
    冲突即停、 延迟重发

    碰撞检测:边检测边发送,发现冲突立即停止,稍候再发

    检测的是信道上的信号电压大小。

    当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加)。

    当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。

    所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。

    在发生碰撞时,总线上传输的信号产生了严重的失真,无法从中恢复出有用的信息来。

    每一个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现了碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机时间后再次发送。

    3、争用期 (contention period)

    问题:最晚多久可以发现碰撞?

    设总线的端到端的往返时延,即总线上最远端两个站之间的往返时延2τ。

    显然,在使用CSMA/CD协议时,一个站不可能同时既发送又接收。因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。

    每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。以太网的这一特点称为发送的不确定性。

    发送数据帧期间,刚刚开始的一段时间是危险期,即争用期这段时间,如果争用期内没有发现冲突,可以肯定这次发送能够顺利结束。

    以太网的端到端往返时延2称为争用期,又称碰撞窗口(collision window),一般取51.2μs,经过争用期的考验才能肯定数据发送是否成功。

    问题1:冲突后等待时间相同,死锁

    解决办法:截断二进制指数类型退避算法TBET

    问题2:最短有效帧长, 51.2μs * 10M/s = 512bit = 64B

    如果发生冲突,就一定是在发送的前 64 字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送,这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。

    强化碰撞:
    为使每个站都能尽早知道是否发生了碰撞,还采取一种强化碰撞措施。即当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时,除立即停止发送数据,还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。

    4,传统以太网的连接方法

    传统以太网可使用的传输媒体有四种:

    • 铜缆(粗缆或细缆)
    • 铜线(双绞线)
    • 光缆

    这样,以太网就有四种不同的物理层。

    这里写图片描述

    5,以太网的信道利用率

    一个帧从开始发送,经碰撞后再重传数次,到发送成功且信道转为空闲(即再经过时间  使得信道上无信号在传播)时为止,共需平均时间为 Tav。

    这里写图片描述

    令 A 为某个站发送成功的概率,则

    A=P[]=Np(1p)N1 A = P [ 某 个 站 发 送 成 功 ] = N ∗ p ∗ ( 1 – p ) N – 1 (1)

    显然,某个站发送失败的概率为 1-A。因此,

    P[j]=P[j]=(1A)jA P [ 争 用 期 为 j 个 ] = P [ 发 送 j 次 失 败 但 下 一 次 成 功 ] = ( 1 – A ) j A (2)

    争用期的平均个数等于帧重发的次数 NR N R

    (3)

    NR=j=0j(1A)jA=(1A)/A N R = ∑ j = 0 ∞ j ⋅ ( 1 − A ) j ⋅ A = ( 1 − A ) / A

    求出以太网的信道利用率(它又称为归一化吞吐量)为:
    (4)

    s=T0Tav=T0aτNR+T0+τ=11+a(2A11) s = T 0 T a v = T 0 a ⋅ τ ⋅ N R + T 0 + τ = 1 1 + a ( 2 ⋅ A − 1 − 1 )

    其中,参数 a 是总线的单程传播时延与帧的发送时延之比。
    (5)

    a=τT0 a = τ T 0

    最大信道利用率:

    若设法使 A 为最大,则可获得最大的信道利用率。
    (1)式对 p 求极大值,得出当 p=1/N p = 1 / N 时可使 A等于其极大值 Amax A m a x

    (6)

    Amax=[11N]N1 A m a x = [ 1 − 1 N ] N − 1

    NAmax=1e0.368 N → ∞ 时 , A m a x = 1 e ≈ 0.368

    信道利用率的最大值 Smax :

    (6)式中的 Amax 值代入(4)式,即得出信道利用率的最大值 Smax S m a x
    Amax=1e0.368 A m a x = 1 e ≈ 0.368 时,(4)式可简化为:

    Smax11+4.44a S m a x ≈ 1 1 + 4.44 a N N → ∞

    a0 a → 0 ,则信道利用率的最大值可达到 100%。

    这里写图片描述

    基于网络交换机的网络:
    使用交换机后,可建立多个并发的通信。允许多个信道同时传输信息,不受CSMA/CD的限制,网络总带宽=n/2*10Mbps,每个连接的带宽为10Mbps ;

    例如:
    8个端口可建立4个并发通信,总带宽 = (8/2)*10Mbps= 40 Mbps

    交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例):
    1) 端口下接站点:站点独占10Mbps带宽
    2) 端口下接网段:网段中所有站点共享10Mbps带宽

    交换式以太网的特点:

    • 独占传输通道,独占带宽
    • 允许多对站点同时通信
    • 灵活的接口速度
    • 高度的可扩充性和网络延展性
    • 易于管理、便于调整网络负载的分布
    • 可以与现有网络兼容
    • 互联不同标准的局域网
    展开全文
  • 数据链路层,Ethernet_II帧格式、IEEE802.3帧格式,帧格式的区分以及链路层每种帧格式有什么作用,怎么区别分辨帧格式,以太网MAC地址的组成,ARP地址解析协议原理、什么是单播帧?什么是组播数据帧?什么是广播帧?....

    目录

    数据链路层(以太网):

     链路一般分为两种:

    以太网的MAC地址:

    以太网帧格式

    Ethernet_II帧格式

    IEEE802.3帧格式

    帧格式:

    ​编辑地址解析协议(ARP):

    免费arp:

    代理arp:

    目标MAC地址没有怎么办?

    什么是单播帧?什么是组播数据帧?什么是广播帧?

    单播:

    组播:

    广播:


    数据链路层(以太网):

    所有网络层数据都必须封装在链路层以帧为单位进行转发。

     链路一般分为两种:

    1、点到点链路:即仅支持2个接口的链路,PPP , DHLC,无虚链路层地址区别不同的接口

    2、广播型链路(MA多路访问) : 允许链路上存在2个以上的接口,所以需要区别不同的接口,那么规定每个以太网接口都要有一个全球唯一但链路有效的MAC地址。

    以太网的MAC地址:

    总共48bit 组成 分为 24 bitsOUI 24bits由供应商分配
    MAC 地址有两部分组成,分别是供应商代码和序列号。其中前 24 位 代表该供应商代码,由IEEE 管理和分配。剩下的 24 位序号由厂商自己分配

    以太网帧格式

    Ethernet_II帧格式

    绝对部分应用使用的帧格式

    Ethernet_II帧类型值大于等于1536(0x600),以太网数据帧的长度在64-1518字节之间

     每一层都把上一层当成自己的数据,链路层则把网络层当成自己的数据,网络层把传输层当自己的数据,以此类推,逐层封装。

    帧的大小最小为64字节,最大为1518字节。帧的数据大小为46~1500字节。不能小于这个区间,否则这个数据不能成帧。

    IEEE802.3帧格式

    用于底层协议使用的帧格式

    IEEE802.3帧长度字段值小于等于1500(0x05DC)

    帧格式:

    Length/Type >= 1536(Ox0600)       Ethernet_ll (绝大部分应用传输数据使用的帧格式)
    Length/Type <= 1500(Ox05DC)       IEEE802.3   (底层协议使用的帧格式)

    帧长度字段大于或等于1536的是Ethernet_II的帧格式

    帧长度字段小于或等于1500的是IEEE802.3的帧格式

    例:

     下面就是抓包工具抓出来的数据包,帧的长度是316,所以是IEEE802.3格式的数据帧。(帧长度字段小于或等于1500)


    地址解析协议(ARP):

    ARP协议:是网络层协议,通过eth II 帧进行工作。

    为什么需要ARP地址解析协议?

    1、因为我们网络设备在第一次交换数据的时候,没有对方MAC地址。所以我们需要使用ARP来获取MAC地址。

    2、发送数据,要在数据链路上转发数据,需要目的的MAC地址。所以我们需要使用ARP来获取目的MAC地址。

    3、唯一性,因为IP地址可修改的逻辑地址,仅仅只能做到范围内唯一。而MAC地址,是不可修改的,且是全球唯一性的。

    所以,我们要确定数据在网络上转发给唯一的目标设备,就需要IP地址和MAC地址共同作用。英尺我们需要ARP来获取目标MAC地址,来使得我们确定设备的唯一性。

    作用:根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址。没有ARP地址解析协议,互联网就无法正常的工作。

    在链路层中,帧的组成需要源MAC地址和目标MAC地址,若没有目标MAC地址,若只知道源IP目标IP则不能成帧,所以就需要ARP地址解析协议根据已知的IP地址或得相对应的MAC地址,数据帧才能组成,数据才能正常通信。

    ARP作用步骤:

    请求目标MAC地址

    封装内容:

    1、硬件类型:以太网

    2、协议类型:IPv4(0x0800)

    3、操作的动作:请求(1)/回应(2)

    4、发送者信息:MAC地址 和 IP地址

    5、接受者信息:MAC地址 和 IP地址

    ARP代理:解决广播无法到达ARP请求

    免费ARP:解决Ip地址冲突的检测技术

    免费arp:

    1、用于地址冲突检测,当接口地址变更时可以用免费arp做地址冲突检测,测试同广播域是否存在相同的IP地址。

    2、用于刷新其他主机的ARP缓存,接口MAC地址变更时发送免费ARP,用于刷新链路其他接口的ARP缓存。

    IP地址变化和MAC地址变化,都会触发免费arp的行为。但是处理机制不一样。

    原理:当修改接口地址时例如修改成1.1.1.3,该接口就会用arp发送广播问谁是1.1.1.3,若无回应,则代表地址无冲突,若出现回应(应答是单播),就代表该广播域出现相同地址,该IP地址存在冲突。

    代理arp:

    PC在没有设置网关时,访问其他的网段的主机,对目标地址发起arp请求。

    如果路由器开启了arp代理,并拥有DIP(目标地址)的路由信息,则回应arp应答。

    目标MAC地址没有怎么办?

    1、查自身的ARP缓存表(有缓存时间,时间过了就会清空缓存表),是否存在DIP的对应MAC地址信息

    例:ARP缓存表

    2、如果不存在目标IP地址对应的MAC信息,则发送ARP请求报文。

    以下是ARP请求报文:

    3、如果ARP缓存表中存在目标地址(DIP)的MAC地址,则直接发送数据

    什么是单播帧?什么是组播数据帧?什么是广播帧?

    单播:

    DMAC地址第8bit等于0的就是单播帧

    一对一有明确的目标叫单播 网络原则 只要不是自己的就不理

    组播:

    DMAC地址的第8bit等于1就是组播帧

    分类过程 只争对特地范围的人访问

    广播:

    DMAC地址全为1的就是广播帧

    知道范围内,不知道目标是谁,发送一份数据 一对多

    展开全文
  • 以太网及网络工作原理二

    千次阅读 2021-12-06 16:47:05
    2.2、以太网数据帧 OSI数据链路层作为七层模型的第2层负责把上面传的数据封装经物理层传出去,也就是在整个数据进行打包的最后一道工序,好比打包完成准备装车发送一样。数据帧是什么结构?有什么功能? EthernetⅡ...

    2、以太网工作原理

    2.2、以太网数据帧

    OSI数据链路层作为七层模型的第2层负责把上面传的数据封装经物理层传出去,也就是在整个数据进行打包的最后一道工序,好比打包完成准备装车发送一样。数据帧是什么结构?有什么功能?
    以太网数据帧EthernetⅡ帧,以太网中大多数的数据帧使用的是EthernetⅡ格式。
    前导码:由7字节同步码和1字节帧开始定界符组成。7字节同步码作用使接收端的适配器在接收 MAC 帧时能够迅速调整时钟频率,使它和发送端的频率相同,这个比方作练习乐器时,先调好节拍器,心中嘀···嗒···嘀···嗒数好节拍。

    以太网数据帧前导码

    1字节帧首定界符,SFD的值为10101011,作用:作为帧开始的信号,SFD提醒接收站,这是最后一次进行同步的机会,最后两个比特提醒接收方准备接收,接下来的字段是目的地址。

    目标MAC地址:是目的MAC地址。DestinationMAC字段长度为6个字节,标识帧的接收者,接收方的网络适配器的物理地址(MAC 地址)。

    源MAC地址:发送方的标识,SourceMAC字段长度为6个字节网络适配器的物理地址(MAC 地址)。

    类型字段:于标识数据字段中包含的高层协议,该字段长度为2个字节。类型字段取值为0x0800的帧代表IP协议帧;类型字段取值为0806的帧代表ARP协议帧。

    数据:也称为效载荷,表示交付给上层的数据。以太网帧数据长度最小为 46 字节,最大为 1500 字节。如果不足 46 字节时,会填充到最小长度。最大值也叫最大传输单元(MTU)。

    来自应用层数据在传输层分段,网络层分组,添加目标MAC地址和源MAC地址及类型后封装成的数据。

    帧校验序列 FCS:检测该帧是否出现差错,占 4 个字节(32 比特)。发送方计算帧的循环冗余码校验(CRC)值,把这个值写到帧里。接收方计算机重新计算 CRC,与 FCS 字段的值进行比较。如果两个值不相同,则表示传输过程中发生了数据丢失或改变。这时,就需要重新传输这一帧。

    在这里插入图片描述
    查看网络抓包的EthernetⅡ帧,通过上图我们能看到EthernetⅡ帧的结构。

    常见帧的类型字段:

    序号类型字段
    10x0800 表示该帧的上层封装的是IP协议
    20x0806 表示该帧的上层封装的是ARP协议
    30x86DD 表示该帧的上层封装的是IPv6协议
    40x8847(单)/8848(组)表示该帧的上层封装的是MPLS协议
    50x8864/8864 表示该帧的上层封装的是PPPoE协议
    60x8809 表示该帧的上层封装的是LACP协议

    2.3、数据帧传输

    EthernetⅡ帧报文加入源MAC地址和目的地址,实现在以太网的通信,MAC地址是厂商在生产设备时,写入网卡的编号到芯片里,用于标识硬件设备。交换机转发过滤表中收录通过的数据信号中的MAC地址,对应数据帧的出入接口。

    当目的地址与交换机的转发过滤表MAC地址符合时,就允许数据帧从对应接口接收或转发,没有就放弃,MAC地址的第一字节的第8比特是0表示是唯一的目的地址,一对一发送,也就是单播。
    MAC地址格式

    MAC地址的第一字节的第8比特是1表示是组播,组播是有选择性的广播,不是对全体传送数据,而是对加入的组播的多个节点发送数据。

    目的MAC地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF时,表示对以太网内所有节点都发送,称为广播。广播方式会产生大量流量,导致带宽占率过高,会挤占其它通信的通过带宽。

    以太网网卡的工作原理:从PCI总线接收到IP数据包,重新打包成最大1518B,最小64B的帧。添加源MAC地址和数据包里面的协议类型(IPv4类型、IPv6类型、ARP类型等),然后查找目标MAC地址,发出一个ARP包,其MAC帧的目标地址是广播地址,获得对应IP的MAC地址,加入帧。
    网卡自动识别所连接的交换机,按照物理层的编码规则(10Based-T的NRZ编码或100based-T的曼彻斯特编码)把数据编码,再变为模拟信号把数据送出去。

    在这里插入图片描述
    总结:EthernetⅡ帧工作在2层,第三层是路由器使用IP地址,设定好起点和终点,第二层数据帧的MAC地址的设定,则是整个线路中每个区间(节点之间)的起点和终点。这对于后面理解每一跳很重要。

    MAC流程图

    2.4、交换机的工作原理

    交换机收到这个数据帧,把数据帧中的源MAC地址与收到这个帧的端口(端口编号)与MAC地址记录表里面去,然后交换机把该数据帧从与目标MAC地址对应的端口发送出去。如果找不到目标MAC地址,就向所有的端口发送(不包括源端口),以广播方式发送,其它主机网卡收到这一数据帧后,读取目标MAC地址与的MAC地址对比,不是就丢弃,如果是就回应自己的MAC地址,交换机收录接收的MAC和对应端口号。

    在这里插入图片描述交换机三种交换模式

    • Cut-Through(快速交换)

      交换机接收到前目的地址即开始转发过程
      延迟小
      交换机不检测错误

    • Store-and-Forward(存储转发)

      交换机接收完整的数据帧后开始转发过程
      延迟取决于数据帧长度
      交换机检测错误,错误的包将被丢弃

    • Fragment-free(分段过滤)

      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
      交换机检查前64字节的错误,一旦发现错误将丢弃。

    交换机节点端口的协商技术
    终端设备的网卡自动与交换机接口进行协商,我是采用100 Base-TX全双工方式,你呢?交换机接口收到,都采用是快速以太网IEEE802.3u就按照100 Base-TX这个标准发送数据,如果不是,采用最低标准。

    交换机自适应技术
    这个技术对于一些分不清用平行线还是用交差线的网友,就省了很多麻烦。一般我们常同种设备用交差线,比如主机与主机,交换机与交换机之间。不同设备用平行线,如主机与交换机、主机与路由器、路由器与交换机之间。
    现在一些新的交换机采用智能MDI/MDIX,端口MDI/MDIX自动适应能自动识别平行线与交差线,用户不管采用普通网线或者交叉网线均可以正确连接设备。

    交换机MDI端口类型
    MDI是指通过收发器发送的100BASE-T信号,即100BASE-TX、FX、T4或T2信号。MDI端口需要分清双绞线的接法。

    2.5、网线的分类

    交叉网线接法和平行网线的接法
    平行网线接法
    交叉网线接法网线以CAT作为前面标识,后面部分UTP表示非屏蔽、FTP表示单屏蔽、SFTP表示双屏蔽。

    我们常见的有四种,五类网线、超五类网线、六类网线、超六类网线,通过标识来识别CAT.5五类网线、CAT.6六类网线,在标识里带e的就超类,CAT.5e超五类网线、超六类网线的标识多了一个a,CAT.6ae超六类网线。
    在这里插入图片描述

    这几种线的不同之处:标准的超五类网线线径是0.51毫米,六类网线线径是0.57mm,超六类网线的线径则是0.58mm,超七类网线的线径则是0.62mm。超六类网线中有一根塑料的十字骨架用分隔4组芯线,减少线对之间的信号串扰。、FTP表示单屏蔽、SFTP表示双屏蔽,也是用来隔离信号的干扰,确保数据准确、安全地传输。
    网线芯线线径的粗细有什么好处?芯线的铜芯越粗它的电阻就越小,传输效率就越高。五类网线的适用性看下图:

    类型5类线超5类线6类线超6类线7类线
    作用用于百兆网络用于千兆网络稳定千兆网络支持万兆网络稳定万兆网络
    传输频率100MHZ100MHZ250MHZ500MHZ600MHZ
    最大传输速度100Mbps1000Mbps1000Mbps10000Mbps10000Mbps

    2.6、千兆以太网

    千兆以太网已经发展成为主流网络技术,取代ATM技术,成为城域网建设的主力军。

    IEEE802.3工作组建立了802.3z和802.3ab千兆位以太网工作组,其任务是开发适应不同需求的千兆位以太网标准。该标准支持全双工和半双工1000Mbps,相应的操作采用IEEE 802.3以太网的帧格式和CSMA/CD介质访问控制方法。

    以吉比特每秒速率进行以太网帧传输技术的术语,由IEEE 802.3-2005标准定义。千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容,并使用了原以太网标准所规定的全部技术规范,其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE802.3标准中所定义的管理对象。作为以太网的一个组成部分,千兆以太网也支持流量管理技术,它保证在以太网上的服务质量,这些技术包括IEEE 802.1P第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议(RSVP)。

    2.6.1、千兆位以太网标准主要四种类型的传输介质

    • 单模光纤;
    • 多模光纤上的长波激光(称为1000BaseLX)、多模光纤上的短波激光(称为1000BaseSX);
    • 1000BaseCX介质,该介质可在均衡屏蔽的150欧姆铜缆上传输。
    • 1000BASE-T

    单模光纤使用1000BASE-LX,LX 代表长波长,长波长激光(1310nm)的单模光缆标准时,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为5000米。

    多模光纤使用1000BASE-LX多模式光纤和1000BaseSX多模式光纤方式,其中1000BaseSX中,短波长激光(850nm),芯线为50微米时传输距离550米。

    1000BASE-CX对应于802.3z标准,采用的是150Ω平衡屏蔽双绞线(STP)。最大传输距离25米,使用9芯D型连接器连接电缆。1000BASE-CX采用8B/10B编码方式。1000BASE-CX适用于交换机之间的连接,尤其适用于主干交换机和主服务器之间的短距离连接。

    1000BASE-T 1Gbit/s 使用超五类非屏蔽双绞线或6类非屏蔽双绞线,最大的传输距离100米。00BASE-T不支持8B/10B编码方式,而是采用更加复杂的编码方式。

    2.6.2、千兆以太网传输速率

    千兆以太网传输速率1Gbps,bps是数据传输速率的常用单位(又称为比特率每秒多少比特)。数字信息流的基本单位是bit(比特),时间的基本单位是s(秒)。

    1字节(Bytes)=8比特(bit)
    1Mbit/s=1024Kbit/s=1024/8KBytes/s=128KBytes/s

    千兆网比原以太网与快速以太网具有带宽更高,千兆网络的理论带宽是以Gbps进行网络传输,网络中常用理论上传输数据的最高速率来作为带宽,指在单位时间(一般指的是1秒钟)内能传输的数据量。可以想象成为一根水管,直径越大越好,单位时间内通过的水流就越多。

    在实际用户使用中,很多软件使用的是以字节为单位,所以在显示时会出现与接入速度不同。运营商使用的是bps(每秒多少比特)这个单位以比特计算传输速率,用户的软件比如下载软件使用字节(每秒多少字节)来运算,根据1字节等于8比特(1Byte=8bit)来计算,这个公式为:

    宽带理论速率Bytes/s=bps/8s (1Bps每8秒传送1Byte数据)
    1000Mbps的理论下载速度是:
    1000Mbps / 8 =125MBytes/s

    展开全文
  • 以太网数据帧格式及ARP协议

    千次阅读 2020-08-29 15:59:52
    在物理层上看,一个完整的以太网帧有7个字段,事实上,前两个字段并不能算是真正意义上的以太网数据帧,它们是以太网在物理层上发送以太网数据时添加上去的。为了实现底层数据的正确阐述,物理层使用7个字节前同步码...
  • 数据链路层协议 ——— 以太网协议

    千次阅读 多人点赞 2022-05-15 21:19:36
    由于以太网中的所有的主机共享一个通信信道,因此在同一时刻只允许有一台主机发送数据,否则各个主机发送数据就会相互干扰。站在系统的角度来看,这里各个主机所共享的通信信道就是一种临界资源,这个临界资源同一...
  • 9.以太网数据帧格式(结构)图解

    千次阅读 2021-05-09 23:57:34
    以太网链路传输的数据包称做以太帧,或者以太网数据帧。在以太网中,网络访问层的软件必须把数据转换成能够通过网络适配器硬件进行传输的格式。 以太帧的工作机制 当以太网软件从网络层接收到数据报之后,需要完成...
  • 在局域网中,针对使用总线和Hub形成的局域网,则使用的是广播信道,在数据链路层使用的协议是CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)接下来针对局域网做重点分析:局域网的特点网络为一个单位所拥有,且地理范围和...
  • ,举个简单的例子,那就是PC1发送一个广播帧,接在交换机上的所有的PC都会收到这个广播数据帧并且都要去分析这个报文(即使它可能并不需要这个数据并且最终将收到的数据帧丢弃,但check数据是否是发送给自己的这一...
  • 【网络】数据链路层-以太网协议

    千次阅读 2022-05-02 23:40:23
    MAC帧 以太网 MTU 分片 ARP协议 ARP
  • 网络之以太网

    千次阅读 2022-07-26 22:56:39
    具有以下特点:以太网是一种共享介质的局域网技术,多个站点链接到同一个共享介质上,同一时间只能有一个站点发送数据,这种链路连接着多个终端,就是多路访问。冲突域是连接到同一个导线的所有节点的集合:所有的...
  • 实验四 总线型以太网的特性

    千次阅读 2020-12-02 20:43:51
    验证总线型以太网的特性(广播、碰撞) 二、实验内容 拖动三台计算机到逻辑工作空间 拖入集线器并连线 自动连线 配置IP地址 让各计算机相互发送数据包 观察arp表 观察发送过程并记录 让两台计算机...
  • word范文 计算机科学与技术学院 计算机网络实验 实验报告 实验项目 以太网帧的封装实验 实验日期 2016/4/15 一 实验目的 1.1观察以太网帧的封装格式 1.2对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址 二 实验原理 ...
  • 计算机网络数据链路层之扩展以太网(含以太网交换机及虚拟局域网) 在物理层扩展以太网 使用光纤扩展 主机使用光纤(通常是一对光纤)和一对光纤调制解调器连接到集线器。 很容易使主机和几公里以外的集线器相...
  • 局域网的数据链路层 局域网最主要的特点是: 网络为一个单位所拥有(学校,单位) 地理范围和站点数目均有限 局域网具有如下主要优点: 具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接...
  • 以太网数据帧和ARP协议

    千次阅读 2019-07-02 13:12:14
    以太网数据帧 在以太网环境下,数据链路层的数据帧格式为: 在以太网环境下,需要得知目的主机的mac地址才可以进行数据帧的发送,但是在数据帧从上层向下封装时,并无法得知目的主机的mac地址,所以在数据链路层...
  • 前言 搞SOA、搞 AP & CP AUTOSAR、搞异构SoC、搞车载以太网、搞车载OS等就找搞一下汽车电子...我们身边充满了以太网,不管是新势力还是传统的主机厂,都已经在准备或是在更上一层地去做以太网的一些升级,包括电子
  • 广播信道传统以太网1.计算机如何连接到局域网——适配器2.CSMA/CD协议3.使用集线器的星形拓扑4.以太网的信道利用率5.以太网的MAC层 《计算机网络》——第三章:数据链路层 本章研究:在同一个局域网中,分组怎样从一...
  • 以太网(IEEE 802.3)帧格式: 1、前导码:7字节0x55,一串1、0间隔,用于信号同步 2、帧起始定界符:1字节0xD5(10101011),表示一帧开始 3、DA(目的MAC):6字节 4、SA(源MAC):6字节 5、类型/长度:2字节,0~1500保留...
  • 特点2:使用专门铺设的传输介质(双绞线、同轴电缆)进行联网,数据传输速率高(10Mb/s~10Gb/s) 特点3:通信延迟时间短,误码率低,可靠性较高 特点4:各站为平等关系,共享传输信道 特点5:多采用分布式控制和广播...
  • 3.4.2 在数据链路层扩展以太网

    千次阅读 2021-04-04 23:24:18
    扩展以太网通常都是在数据链路层进行的 网桥 工作在数据链路层,是数据链路层设备,二层设备(现已被淘汰) 对收到的帧根据其mac帧的目的地址进行检错和转发过滤 检错:先检验是否接收的mac帧出错,出错了直接丢弃...
  • 扩展的以太网
  • 以太网数据帧结构以及大小限制

    千次阅读 2018-04-09 21:47:58
    以太网数据帧结构 以太网是目前最流行的一种局域网组网技术(其他常见局域网组网技术还有令牌环局域网、无线局域网、ATM局域网),以太网技术的正式标准是IEEE 802.3标准,它规定了在以太网中传输的数据帧结构,如...
  • 计算机网络数据链路层之使用广播信道的数据链路层(含MAC帧格式) 局域网的数据链路层 局域网最主要的特点是: 网络为一个单位所拥有; 地理范围和站点数目均有限。 局域网具有如下主要优点: 具有广播功能,...
  • 数据链路层---广播信道

    千次阅读 2021-09-29 22:53:11
    主要介绍数据链路层的广播通信方式,包括CSMA/CD协议、mac帧、交换机的知识 一、什么是广播信道? 数据链路层主要有两种信道:点对点信道、广播信道,点对点通信主要用于局域网和局域网之间的通信,广播通信主要...
  • ①、用户根据意愿随机发送信息,发送信息时可独占信道带宽。 ②、网络负载重:产生冲突开销 ③、网络负载轻:共享信道效率高,单个结点可利用信道全部带宽 轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议:既要不产生...
  • 计算机网络(五) 学习计算机网络过程中... 使用点对点信道的数据链路层1.1 数据链路和帧1.2 三个基本问题1.2.1 封装成帧1.2.2 透明传输1.2.3 差错控制1.2.3.1 冗余码的计算1.2.3.2 循环冗余检验的原理说明1.2.3.3 ...
  • 数据链路层——以太网帧结构

    千次阅读 2020-05-16 22:28:13
    目录前言帧格式Ethernet_II帧格式IEEE802.3帧格式数据帧传输以太网的MAC地址 前言        数据包在以太网物理介质上传播之前必须封装头部和尾部信息,封装后的数据包称为数据帧...
  • TCP/IP实现 (三) 以太网数据收发

    千次阅读 2018-11-07 18:45:25
    一.以太网帧结构 以太网帧结构由48位的目的地址和源地址组成,紧接着是一个16位的类型字段(表示该帧所携带的数据类型,如IP分组是0x0800),最后是CRC... 以太网接口会接收目的地址(单播地址或广播)为自己的帧...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 44,790
精华内容 17,916
热门标签
关键字:

以太网数据以广播方式发送