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第七章 區域網路原理
NCUT
本章學習重點
 IEEE802 委員會
 乙太網路
 交換式乙太網路
 乙太網路協定的進一步探討
 無線區域網路
 問題與討論
IEEE802 委員會
 成立於1980年2月
 委員會名稱取決於IEEE一系列委員會的序號


與其成立的時間相仿但無關連
輔助記憶
 對 區 域 網 路 (LAN) 、 都 會網路 (MAN)與 高 速 網 路
(High Speed Networks)等訂標準


http://standards.ieee.org
http://grouper.ieee.org/groups/802/
 底下分出許多工作群組，負責各工作的推展
IEEE802 各工作群組 (1/2)
IEEE802 各工作群組 (2/2)
IEEE802 與OSI
代表性區域網路架構
 最初以802.3、802.4與802.5最具代表性
 目前:802.3 、802.11較普遍
 802.3標準:CSMA/CD
 Carrier
Sense Multiple Access/ Collision
Detection；載波感測多重存取/ 碰撞偵測
 802.4 : Token-Bus
 802.5 : Token-Ring
 802.11:CSMA/CA
 Carrier
Sense Multiple Access/ Collision
Avoidance；載波感測多重存取/ 碰撞避免
乙太網路協定
簡介
 目前最普遍的區域網路架構
 乙太網路 : 開放式標準

所有人都可以參與這項網路架構的開發
 標準大致有兩個


DIX (DEC-Intel-Xerox) 乙太網路標準
IEEE802.3標準


1985 年制定
實體層與資料連結層下半MAC子層
Ethernet 2.0與IEEE 802.3
 在訊框格式上有不同的規劃與定義
 但彼此間可以達到相互通訊的目標
 存取處理都採用CSMA/CD機制
CSMA/CD 協定
乙太網路的運作
CSMA/CD 協定-名詞 (1/3)
 Carrier
Sense Multiple Access/ Collision
Detection；載波感測多重存取/ 碰撞偵測



1. CS : Carrier Sense (載波感測)
2. MA : Multiple Access (多重存取)
3. CD : Collision Detection (碰撞偵測)
CSMA/CD 協定-釋義 (2/3)
 在網路上的任何一台工作站主機，如果要進行資料
傳輸時，必須先傾聽是否有其它工作站也同時發出
上網的訊號，這個就是載波感應（Carrier Sense）
 多重存取是指很多工作站可以共用相同的傳輸媒體
(Multiple Access)
 若傳送資料時，產生訊號碰撞的情形，資料內容將
無法辨識。此時所有工作站需同時退出網路，等待
一段隨意時間後再重新發出上網訊號，這個就是
Collision Detection (碰撞偵測)
CSMA/CD 協定-步驟 (3/3)
1. 傾聽傳輸媒體的動靜，當傳輸媒體為安靜時，執
行步驟2
2. 一方面傳送資料，同時也偵測是否發生碰撞。如
果資料傳輸至結束沒有發生碰撞，表示傳輸成功。
如果資料傳輸時發生碰撞，則執行步驟3
3. 停止傳送資料，並送出一個壅塞訊號至網路上，
並執行步驟4
4. 用亂數產生一個數字，並依據此數字計算退讓時
間 (Backoff Time) ，等此一退讓時間結束後，
執行步驟1，準備重新傳送資料
CSMA/CD 整體處理流程
為什麼會產生碰撞?
Case1: A、C 同時作載波感測
Case2:由於訊號的傳輸延遲-1
 工作站A將資料傳送到網路
Case2:由於訊號的傳輸延遲-2
 Propagation Delay(傳輸延遲 ):約200公尺/ s
 工作站C將資料傳送到網路
Case2:由於訊號的傳輸延遲-2
 發生碰撞
CSMA/CD 回顧
 依循「先聽再送、送完再聽 」的原則
 Listen before Send, Send then Listen
傳
送
過
程
訊框大小的規範
 64 ~ 1518 Bytes
 不含乙太網路標頭標尾 46 ~ 1500 Bytes
 訂定最大位元組數


可以理解
為了避免傳送的訊框過大
 訂定最小位元組數


較難體會？
要從訊號傳送所發生的延遲狀況開始說起
乙太網路訊框格式
乙太網路訊框的組成
Ethernet 2.0與IEEE 802.3標頭格式
Preamble (前序)
 Ethernet 2.0
 八個位元組
 IEEE 802.3
 七個位元組前序 (Preamble)
 SFD (Start Frame Delimiter；起始訊框分界元)
 兩者整體內容及功用一樣
MAC 位址
 MAC (Medium Access Control；媒體存取控制)
 由每片網路卡來定義
 實體位址
(Physical Address)
 橋接器或交換式集線器用以判別封包是否屬於某
個網路區塊的依據
 可以是6個位元組或2個位元組，但不可混用
了解自己的 MAC 位址
 Windows : ipconfig/all 指令取得的畫面
 Linux : ifconfig/all
MAC 位址格式
 一般將廠商位元組號碼稱為OUI


Organizationally Unique Identifier
由IEEE統籌，生產前必須向IEEE申請
 廣播位址 (Broadcast Address)


所有位址位元均為1 (FF-FF-FF-FF-FF-FF)
提供進行廣播使用
上層類型 (Etype)
 對上層協定型態做定義，稱EtherType欄位
 不同協定有不同辨識碼
 060016代表XNS
 080016代表IP
 080616代表ARP
 083516代表RARP
上層類型 (Etype)
 ARP - ex. print server
 Address Resolution Protocol；位址解析協定
 RARP – ex. 無硬碟系統
 Reverse Address Resolution Protocol；反向位
址解析協定
上層類型或資料長度
 IEEE最初只定義做資料長度判斷
 為了能與Ethernet
2.0相容將這個欄位同時代表
資料長度與上層協定類型的定義
 同一欄位做兩種不同的定義
 正常乙太訊框資料的總長度:64~1518位元組
 1518=05EE16
 Ethernet2.0
Etype欄位，
從XNS的060016 (153610) 開始
 > 1536 (060016)  上層協定類型
 < 1536  訊框長度
資料欄位
 總長度必需在46~1500位元組之間

不足46個位元組


填入位元0做填充 (Padding)
超過1500位元組

進行封包切割的工作
封包切割範例
FCS 欄位
 Frame Check Sequence；訊框檢查序列
 32位元 (4個位元組)
 檢查訊框內資料位元是否正確
 採CRC-32 (Cyclic Redundancy Check；環冗
長檢查) 方式運算
 一般以硬體線路進行處理以免延誤傳輸時程
FCS 補充範例