3.3 使用广播信道的数据链路层
3.3.3 使用集线器的星形拓扑
传统以太网传输媒体：粗同轴电缆 -> 细同轴电缆 -> 双绞线。
采用双绞线的以太网采用星形拓扑。
在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器 (hub)。
1、传统以太网使用同轴电缆，采用总线形拓扑结构
2、采用双绞线的以太网采用星形拓扑
3、集线器的一些特点
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。
使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。
很像一个多接口的转发器，工作在物理层。
采用了专门芯片，进行自适应串音回波抵消，减少了近端串音。
3.3.4 以太网的信道利用率
多个站在以太网上同时工作就可能会发生碰撞。
当发生碰撞时，信道资源实际上是被浪费了。
因此，当扣除碰撞所造成的信道损失后，以太网总的信道利用率并不能达到 100%。
假设：单程端到端传播时延 = 
，则争用期长度 = 2 。检测到碰撞后不发送干扰信号。
设：帧长 = L (bit)，数据发送速率 = C (bit/s)，则帧的发送时间 T0 = L/C (s)。
1、以太网信道被占用的情况
注意：成功发送一个帧需要占用信道的时间是 T0 + ，比帧的发送时间要多一个单程端到端时延 。
2、参数 a 与利用率
要提高以太网的信道利用率，就必须减小 与 T0 之比。
在以太网中定义了参数 a = 以太网单程端到端时延 与帧的发送时间 T0 之比：
a → 0，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，使得信道利用率明显降低。
对以太网参数 a 的要求：为提高利用率，以太网的参数 a 的值应当尽可能小些。 当数据率一定时，以太网的连线的长度受到限制，否则 的数值会太大。 以太网的帧长不能太短，否则 T0 的值会太小，使 a 值太大。
3、信道利用率的最大值 Smax
只有当参数 a 远小于 1 才能得到尽可能高的极限信道利用率。
据统计，当以太网的利用率达到 30% 时就已经处于重载的情况。
3.3.5 以太网的 MAC 层
1、MAC 层的硬件地址
硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。
IEEE 802 标准为局域网规定了一种 48 位的全球地址（简称为地址）是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的 ROM 中的地址。
注意：如果连接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器，这样的主机或路由器就有多个“地址”。更准确些说，这种 48 位“地址”应当是某个接口的标识符。
（1）48 位的 MAC 地址
IEEE 注册管理机构 RA 负责向厂家分配前 3 个字节 (即高 24 位)，称为组织唯一标识符 OUI (Organizationally Unique Identifier)。
厂家自行指派后 3 个字节 (即低 24 位)，称为扩展标识符 (extended identifier)。
必须保证生产出的适配器没有重复地址。
地址被固化在适配器的 ROM 中。
（2）单站地址，组地址，广播地址
IEEE 规定地址字段的第 1 字节的最低位为 I/G (Individual / Group) 位。
单站地址：I/G 位 = 0。
组地址：I/G 位 = 1。组地址用来进行多播。
广播地址：所有 48 位都为 1（全 1）。只能作为目的地址使用。
（3）全球管理与本地管理
IEEE 把地址字段第 1 字节的最低第 2 位规定为 G/L (Global / Local) 位。
全球管理：G/L 位 = 0。厂商向 IEEE 购买的 OUI 都属于全球管理。
本地管理：G/L 位 = 1。 这时用户可任意分配网络上的地址。
（4）适配器具有过滤功能
每收到一个 MAC 帧，先用硬件检查帧中的 MAC 地址。
如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。
否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。
“发往本站的帧”包括以下 3 种帧：单播 (unicast) 帧（一对一）、广播 (broadcast) 帧（一对全体）、 多播 (multicast) 帧（一对多）。
以混杂方式 (promiscuous mode) 工作的以太网适配器只要“听到”有帧在以太网上传输就都接收下来。
2、MAC 帧的格式
常用的以太网 MAC 帧格式有 2 种标准： DIX Ethernet V2 标准、IEEE 的 802.3 标准。
最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。
（1）以太网 V2 的 MAC 帧格式
、
（2）无效的 MAC 帧
数据字段的长度与长度字段的值不一致；
帧的长度不是整数个字节；
用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；
数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。
有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。
注：对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。 以太网不负责重传丢弃的帧。
（3）IEEE 802.3 MAC 与以太网 V2 MAC 帧格式的区别
当“长度/类型”字段值大于 0x0600 时，表示“类型”；小于 0x0600 时，表示“长度”。
当“长度/类型”字段值小于 0x0600 时，数据字段必须装入逻辑链路控制 LLC 子层的 LLC 帧。
在 802.3 标准的文档中，MAC 帧格式包括了 8 字节的前同步码和帧开始定界符。
现在市场上流行的都是以太网 V2 的 MAC 帧，但大家也常常把它称为 IEEE 802.3 标准的 MAC 帧。
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