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二、以太网和数据封装

二、以太网和数据封装

作者: LAN头的小刀 | 来源:发表于2020-03-07 23:28 被阅读0次

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以太网

  • 以太网是一种基于竞用多的介质访问方式,可让一个网络中的所有主机共享链路带宽。

1、冲突域:一个支持共享介质的网段。网段上的一台设备发送分组时,该物理网段上的其他所有设备都必须侦听它。如果同一个物理网段中的两台设备同时传输数据,将发生冲突(即两台设备的数字信号将在线路上相互干扰),导致设备必须在以后重传数据。冲突对网络性能有严重的负面影响,因此要避免产生冲突域。

2、广播域:网段中的一组设备,它们侦听在该网段上发送的所有广播,广播帧传输的网络范围,一般是路由器来设定边界(因为router不转发广播)。

3、CSMA/CD:(载波侦听多路访问/冲突检测),一种介质访问的控制方法,当在同一共享网络中的不同节点同时传送数据包时,不可避免的会产生冲突,而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题的。
在以太网LAN中发生冲突后,将会出现:

  • 拥堵信号告诉所有设备发生了冲突
  • 冲突激活随机后腿算法
  • 以太网网段中的每台设备都暂停传输,知道其后腿定时器到期(定时器到期后,所有主机的传输优先级都相同)

CSMA/CD网络持续发生严重冲突时,将导致如下结果:

  • 延迟
  • 低吞吐量
  • 拥塞

4、半双工和全双工以太网
半双工以太网使用CSMA/CD协议,以防范冲突,并在发生冲突时支持重传。半双工以太 网只使用一对导线,全双工以太网同时使用两对导线。
全双工以太网用于:

  • 交换机到主机
  • 交换机到交换机
  • 主机到主机
  • 交换机到路由器
  • 路由器到路由器
  • 路由器到主机

除集线器外其他设备都可在全双工模式下工作

半双工以太网只有一个冲突域,有效吞吐量比全双工以太网低。
全双工以太网中,每个端口都对应一个独立的冲突域,有效吞吐量更高。

要点

  • 全双工模式下不会发生冲突
  • 每个全双工节点都必须有一个专用的交换机端口
  • 主机网卡和交换机端口必须能够在全双工模式下运行

5、以太网帧

  • 数据链路层负责将比特合并成字节,再将字节封装成帧。在数据链路层,我们使用帧封装来自网络层的分组,以便通过特定类型的介质进行传输。
  • 以太网的职责:使用MAC帧格式彼此传递的数据帧。这利用了CRC(循环冗余校验)提供了错误检测功能,但只是错误检测,不是纠错。
  • CRC是一种数学算法,创建每个帧时都将运行CRC。作为接受放的主机收到帧并运行CRC时,其结果必须相同,否则,接收方将认为发生了错误,进而将帧丢弃。

6、以太网布线

RJ-45

水晶头线序
T568A:绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕
T568B:橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕

直通线:网线的两端都是T568A或T568B,不通设备使用

  • 主机到交换机或集线器
  • 路由器到交换机或集线器
直连线

交叉线:一端是T568A另一端是T568B的线序,相同设备使用

  • 交换机到交换机
  • 集线器到集线器
  • 主机到主机
  • 集线器到交换机
  • 路由器到主机
  • 路由器到路由器
交叉线

所有设备在同一冲突域
所有设备在同一广播域
所有设备共享相同的带宽


数据封装

  • 数据要通过网络进行传输,要从高层一层一层向下传送,如果一个主机要传送数据到别的主机,先把数据装到一个特殊协议报头中,这个过程叫——封装
    帧是由0和1组成的逻辑编组,物理层负责将0和1编码成数字信号,供本地网络中的设备读取。

数据封装过程如下

  1. 用户信息被转换为数据,以便通过网络进行传输。
  2. 数据被转换为数据段,发送主机核接收主机之间建立一条可靠的连接。
  3. 数据被转换为分组或数据报,逻辑地址被添加在报头中,以便能够在互联网络中路由分组。
  4. 分组或数据报被转换为帧,以便在本地网络中传输。MAC地址用于唯一标识本地网络中的主机。
  5. 帧被转换为比特,并使用数据编码方法和时钟同步方案。

封装分为:切片和加控制信息
解封装:上述的逆向过程


三层层次模型

核心层:主干,负责快速且可靠的传输大量数据流
汇聚层:路由选择,提供路由选择,过滤和WAN接入
接入层:交换,控制用户和工作组对互联网络资源的访问

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