コンピュータネットワーク2-データリンク層

Computer Network 2 Data Link Layer

3.データリンク層

データリンク層で使用されるチャネルには、次の2つのタイプがあります。
ポイントツーポイントチャンネル、放送チャンネル

3-1。ポイントツーポイントチャネルを使用したデータリンク層

3-1-1。データリンクとフレーム

3-1-1-1。リンク

リンクはパッシブなポイントツーポイントです物理線分、途中に他の交換ノードはありません。

3-1-1-2。データリンク

データリンク（データリンク）物理回線に加えて、これらのデータの送信を制御するための通信プロトコルも必要です。これらのプロトコルを実装するハードウェアとソフトウェアがリンクに追加されると、データリンクが形成されます。
現在最も一般的に使用されている方法は、アダプター（つまり、ネットワークカード）を使用して、これらのプロトコルのハードウェアとソフトウェアを実装することです。
一般的なアダプタには、データリンク層と物理層の機能が含まれています。

3-1-1-3。フレーム

-デジタルパイプは2つのピアデータリンク層の間に描画されることが多く、このデジタルパイプで送信されるデータの単位はフレームです。に
-初期のデータ通信プロトコルは、通信手順（手順）と呼ばれていました。したがって、データリンク層では、手順とプロトコルは同義語です。

3-1-2。 3つの基本的な質問

3-1-2-1。カプセル化してフレーム化する

フレームへのカプセル化は、データの前後にヘッダーとテールを追加し、フレームを形成してフレームの境界を決定することです。
頭と尾の重要な機能は、フレームの区切りです。

SOH：フレーム文字の開始
EOT：フレームの終わり

3-1-2-2。透過伝送

開始送信者のデータリンク層は、制御文字「SOH」または「EOT」がデータに表示される前に、エスケープ文字「ESC」（16進コードは1B）を挿入します。に
- バイトスタッフィング（バイトスタッフィング）または文字スタッフィング（文字スタッフィング）-受信側のデータリンク層は、データをネットワーク層に送信する前に、挿入されたエスケープ文字escを削除します。
- データにエスケープ文字も含まれている場合は、エスケープ文字の前にエスケープ文字を挿入する必要があります。受信側が2つの連続したエスケープ文字を受信すると、最初のエスケープ文字を削除します。

3-1-2-3。エラーチェック

送信中にビットエラーが発生する可能性があります。1が0になり、0が1になる可能性があります。

ある期間において、送信されたエラービットの総数に対する送信されたエラービットの比率は、BER（ビットエラーレート）と呼ばれます。

ビット誤り率は、信号対雑音比と大きな関係があります。

巡回冗長検査（CRC）
- 送信側で、最初にデータをグループに分割します。 kビットの各グループを想定します。
- 送信されると仮定しますデータセットM = 101001（現在はk = 6）。 Mの後にエラー検出用のnビット冗長コードを追加して一緒に送信します。
- 2を法とする2進演算を使用して、2nにMを乗算します。これは、Mの後にn個のゼロを追加することと同じです。
- 得られた（k + n）桁の数は、前に選択した（n + 1）桁の長さの除数Pで除算され、商はQで、余りはRです。余りRは除数より1ビット小さいです。 P、つまりRnビットです。
フレームチェックシーケンスFCS（フレームチェックシーケンス、受信させますフレームのネットワークカードまたは、インターフェイスがエラーが発生したかどうかを判断します）。
- データが呼び出された後に追加された冗長コードフレームチェックシーケンスFCS
- 巡回冗長検査CRCとフレームチェックシーケンスFCSは同じではありません。
- CRCは一般的に使用されるエラー検出方法ですが、FCSはデータの後に追加される冗長コードです。
- FCSはCRCを使用して取得できますが、FCSを取得するために使用される方法はCRCだけではありません。
受信側は、受信した各フレームでCRCチェックを実行します
- （1）得られた剰余R = 0の場合、このフレームにエラーはないと判断され、受け入れられます。
- （2）余りがR 0の場合、このフレームにエラーがあると判断され、破棄されます。
- ただし、この検出方法では、どのビットまたはどのビットが間違っているかを判別できません。選択が厳密で、十分な桁数の除数Pが使用されている限り、検出できないエラーの確率は非常に小さくなります。
注意：
- 巡回冗長検査CRCエラー検出テクノロジーのみが、エラーのない受け入れ（受け入れ）のみを実現できます。
- 「エラーのない受け入れ」とは、次のことを意味します。「受け入れられたすべてのフレーム（つまり、破棄されたフレームを除く）について、これらのフレームには、1に非常に近い確率で送信中にエラーがないと考えることができます。」言い換えると、「受信側のデータリンク層によって受け入れられたフレームには送信エラーがありません」（エラーのあるフレームは破棄され、受け入れられません）。
- 「信頼性の高い送信」（つまり、送信されたものを受信する）を実現するには、確認および再送信メカニズムと組み合わせる必要があります。

3-2。 PPPプロトコル

世界で最も一般的に使用されているデータリンク層プロトコルはポイントツーポイントプロトコルPPP（ポイントツーポイントプロトコル）。ユーザーがダイヤルアップ電話回線を使用してインターネットにアクセスする場合、通常はPPPプロトコルを使用します。

3-2-1。 3つのコンポーネント

IPデータグラムをシリアルリンクにカプセル化する方法。
リンク制御プロトコルLCP（リンク制御プロトコル）。
ネットワーク制御プロトコルNCP（ネットワーク制御プロトコル）。

3-2-2。 PPPプロトコルのフレームフォーマット

3-2-2-1。 PPPプロトコルのフレームフォーマット

フラグフィールドF = 0x7E（記号「0x」は、次の文字が16進数で表されることを意味します。16進数の7Eの2進表現は01111110です）。
アドレスフィールドAは0xFFにのみ設定されます。アドレスフィールドは実際には機能しません。
制御フィールドCは通常0x03に設定されます。
PPPはバイト指向であり、すべてのPPPフレームの長さは整数バイトです。に

3-2-2-2。透過伝送

PPPを使用する場合同期送信リンクするとき、プロトコルはハードウェアがビット充填を完了するために使用されることを規定します（HDLCと同じ）。に

PPPを使用する場合非同期送信特殊文字の塗りつぶし方法を使用する場合。

文字のパディング
- 情報フィールドに表示されるすべての0x7Eバイトを2バイトシーケンス（0x7D、0x5E）に変換します。
- 情報フィールドに0x7Dバイトが表示されると、2バイトシーケンス（0x7D、0x5D）に変換されます。
- ASCIIコード制御文字（つまり、0x20未満の値の文字）が情報フィールドに表示される場合は、文字の前に0x7Dバイトを追加し、文字エンコードを変更する必要があります。
ゼロビットパディング
- SONET / SDHリンクでPPPプロトコルを使用する場合は、同期送信を使用します（一連のビットが継続的に送信されます）。現時点では、PPPプロトコルはゼロビットフィル方式を使用して透過的な送信を実現しています。
- 送信側では、連続する1が5つある限り、0がすぐに入力されます。受信側はフレーム内のビットストリームをスキャンします。 5つの連続する1が見つかると、5つの連続する1の後の0が削除されます。

PPP協定の理由 シリアル番号と確認メカニズムはありません これは、次の考慮事項のためです。

データリンク層でエラーが発生する可能性が高くない場合は、より単純なPPPプロトコルを使用する方が合理的です。

インターネット環境では、PPPの情報フィールドに入力されるデータはIPデータグラムです。データリンク層での信頼性の高い伝送は、ネットワーク層での伝送も信頼性があることを保証するものではありません。

フレームチェックシーケンスのFCSフィールドは、エラーのない受け入れを保証できます。

3-2-3。 PPPプロトコルの動作ステータス

ユーザーがダイヤルしてISPにアクセスすると、ルーターのモデムがダイヤルを確認し、物理接続を確立します。
PCは、一連のLCP（リンク制御プロトコル）パケット（複数のPPPフレームにカプセル化されている）をルーターに送信します。
これらのパケットとその応答は、いくつかのPPPパラメータを選択し、ネットワーク層を構成します。 NCPは、新しく接続されたPCに一時的なIPアドレスを割り当て、そのPCをインターネット上のホストにします。
通信が完了すると、NCPはネットワーク層接続を解放し、最初に割り当てられたIPアドレスを回復します。次に、LCPはデータリンク層接続を解放します。最後のリリースは物理層接続です。

3-3。放送チャンネルを利用したデータリンク層

3-3-1。 LANのデータリンク層

3-3-1-1。ローカルエリアネットワーク

LANの主な特徴は：ネットワークは1つのユニットによって所有されており、地理的な範囲とサイトの数は制限されています。
ローカルエリアネットワークには、次の主な利点があります。：
- ブロードキャスト機能により、1つのサイトからネットワーク全体に簡単にアクセスできます。ローカルエリアネットワーク上のホストは、ローカルエリアネットワークに接続されたさまざまなハードウェアおよびソフトウェアリソースを共有できます。
- システムの拡張と段階的な進化を促進し、各デバイスの場所を柔軟に調整および変更できます。
- システムの信頼性、可用性、および存続可能性を向上させます。
LANには、次の3種類のトポロジ構造があります。
- スターネットワーク ハブを使用して相互に接続する
- バスネットワーク マッチング抵抗を使用して相互に接続します
- リングネットワーク トランクカプラーを使用して相互に接続します

3-3-1-2。メディア共有技術

静的チャネル分割
- 周波数分割多重-FDM
- 時分割多重化-TDM
- 波長分割多重—WDM
- 符号分割多元接続-CDM
動的メディアアクセス制御（マルチポイントアクセス）
- ランダムアクセス
- マルチポイントラインポーリング（ポーリング）やポーリングなどの制御されたアクセス。

3-3-1-3。イーサネットの2つの標準

DIXイーサネットV2は、世界初のLAN製品（イーサネット）プロトコルです。
IEEEの802.3標準。
DIXイーサネットV2標準とIEEE802.3標準の間にはわずかな違いしかないため、802.3LANは略して「イーサネット」と呼ぶことができます。
厳密に言えば、「イーサネット」は、DIXイーサネットV2標準に準拠するローカルエリアネットワークを指す必要があります

3-3-1-4。データリンク層の2つのサブ層（LLC、MAC）

データリンク層を複数のLAN標準によりよく適合させるために、802委員会はLANのデータリンク層を2つのサブ層に分割しました。
- 論理リンク制御LLC（論理リンク制御）サブレイヤー
- 媒体アクセス制御MAC（媒体アクセス制御）サブレイヤー。
伝送媒体へのアクセスに関連するコンテンツはMACサブレイヤーに配置されますが、LLCサブレイヤーは伝送媒体とは何の関係もありません。使用されるプロトコルに関係なく、ローカルエリアネットワークはLLCサブレイヤーに対して透過的です（つまり、LLCサブレイヤーはLANに接続できません）。
** TCP / IPシステムでよく使用されるローカルエリアネットワークは、802.3標準の複数のLANではなくDIXイーサネットV2であるため、したがって、802委員会によって策定された論理リンク制御サブレイヤーLLC（つまり、802.2標準）はほとんど効果がありません。に
多くのメーカーは、アダプターにMACプロトコルのみをインストールしており、LLCプロトコルはインストールしていません。 ****

3-3-1-5。ネットワークアダプタ、別名：ネットワークインターフェイスボード、通信アダプタ、ネットワークインターフェイスカード（NIC）、ネットワークカード

特徴：
- シリアル/パラレル変換を実行します。
- データをキャッシュします。
- コンピューターのオペレーティングシステムにデバイスドライバーをインストールします。
- イーサネットプロトコルを実装します。

3-3-2。 CSMA / CDプロトコル（キャリアセンスマルチポイントアクセス/衝突検出）

3-3-2-1。キャリアモニターマルチポイントアクセス

「マルチポイントアクセス」これは、多くのコンピューターがマルチポイントアクセスモードでバスに接続されていることを意味します。
'キャリアセンス'つまり、各ステーションは、データを送信する前に、バス上にデータを送信している他のコンピューターがあるかどうかを最初に確認する必要があります。その場合、衝突を避けるために一時的にデータを送信しないでください。

3-3-2-2。衝突検出（競合検出）

「インパクトチェック」つまり、コンピュータはデータの送信中にチャネルの信号電圧レベルを検出します。に
- 複数の局が同時にバス上でデータを送信すると、バス上の信号電圧スイング値が増加します（互いに重なります）。
- ステーションによって検出された信号電圧スイング値が特定のしきい値を超えると、バス上の少なくとも2つのステーションが同時にデータを送信していると見なされ、衝突が発生したことを示します。
- いわゆる「衝突」は対立です。したがって、「衝突検出」は「衝突検出」とも呼ばれます。
衝突が検出された後：
- 衝突が発生した場合、バスで送信される信号はひどく歪んでおり、有用な情報をバスから復元することはできません。
- データを送信しているすべてのステーションは、バスで衝突が発生したことを検出すると、ネットワークリソースを浪費し続けないようにすぐに送信を停止し、ランダムな時間待機してから再度送信する必要があります。

3-3-2-3。バスネットワーク

元々のイーサネットは、多くのコンピュータをバスに接続することでした（つまり、 バスネットワーク ）。当初、この接続方法は、バス上にアクティブなデバイスがなかったため、シンプルで信頼性が高いと考えられていました。
バス上のすべての動作中のコンピューターは、Bによって送信されたデータ信号を検出できます。コンピューターDのアドレスのみがデータフレームのヘッダーに書き込まれたアドレスと一致するため、Dのみがこのデータフレームを受信できます。他のすべてのコンピューター（A、C、およびE）は、送信されなかったデータフレームを検出したため、このデータフレームを破棄し、受信できませんでした。ブロードキャスト特性を備えたバス上で1対1の通信が実現されます。
通信を容易にするために、イーサネットは2つの重要な手段を採用しています。
- より柔軟なコネクションレス型の作業方法が採用されています。つまり、最初に接続を確立せずにデータを直接送信できます。
- イーサネットは送信されたデータフレームに番号を付けず、相手が確認を返送する必要はありません。（これは、LANチャネルの品質が非常に良く、チャネル品質によるエラーの可能性が非常に低いためです。
イーサネットのベストエフォート配信
- イーサネットによって提供されるサービスは、信頼性の低い配信、つまりベストエフォート配信です。
- 宛先ステーションがエラーのあるデータフレームを受信すると、フレームを破棄し、他に何もしません。エラーの修正はトップマネジメント次第です。
- 上位層が一部のデータが失われたことを検出して再送信した場合、イーサネットはこれが再送信されたフレームであることを認識しませんが、新しいデータフレームとして送信します。
余談-違い
-微分方程式は、微分方程式の離散化です。微分方程式は正確な解を解くことができないかもしれません。それを差分方程式に変換して、近似解を見つけます。

3-3-2-4。バスに対する電磁波の限られた伝搬速度の影響

バスが無料であることをステーションが監視している場合、バスが実際には無料ではない可能性もあります。

AからBに送信される情報は、一定期間後にのみBに送信できます。
Aから送信された情報がBに到達する前にBが独自のフレームを送信した場合（現時点ではBのキャリアモニタリングがAから送信された情報を検出できないため）、Aから送信されたフレームと衝突する必要があります。
衝突の結果、両方のフレームが役に立たなくなります。

CSMA / CD契約の重要な機能：
- CSMA / CDプロトコルを使用するイーサネットは、全二重通信を実行できませんが、双方向の代替通信（半二重通信）のみを実行できます。
- 各ステーションがデータを送信した後、衝突の可能性があります。
- 送信におけるこの不確実性により、イーサネット全体の平均通信量は、イーサネットの最高データレートよりもはるかに小さくなります。

3-3-2-5。競合期間

データフレームを最初に送信するステーションは、データフレームを送信してから最大2t（エンドツーエンドのラウンドトリップ遅延の2倍）後に、送信されたデータフレームが衝突したかどうかを知ることができます。イーサネット2tのエンドツーエンドのラウンドトリップ遅延は競合期間、または衝突ウィンドウ。

競合期間が衝突を検出しなかった後でのみ、この送信が衝突しないことを確認できます。

切り捨てられたバイナリ指数型（切り捨てられたバイナリ指数型）

衝突するステーションがデータの送信を停止した後、データを再度送信する前に、ランダムな時間を延期（バックオフ）する必要があります。に
基本的なバックオフ時間は、競合期間2と見なされます。
整数のセット[0,1、...、（2k 1）]から乱数を取得し、rとしてマークします。再送信に必要な遅延は、基本バックオフ時間のr倍です。に
パラメータkは、次の式に従って計算されます。
k =最小[再送信回数、10]
k 10の場合、パラメータkは再送信の数に等しくなります。に
それでも16回の再送信が失敗した場合、フレームは破棄され、上位層に報告されます。
競合期間の長さ
- イーサネットは、競合期間の長さとして51.2秒かかります。
- 10 Mb / sイーサネットの場合、競合期間中に512ビットまたは64バイトを送信できます。
- イーサネットがデータを送信しているときに、最初の64バイトが競合しない場合、後続のデータは競合しません。
最短有効フレーム長
- 競合がある場合は、送信された最初の64バイト以内である必要があります。
- 競合が検出されるとすぐに送信が停止するため、この時点で送信されるデータは64バイト未満である必要があります。
- イーサネットでは、有効な最短フレーム長は64バイトであると規定されています。長さが64バイト未満のすべてのフレームは、衝突のために中止された無効なフレームです。
衝突を強化する
- データを送信しているステーションが衝突が発生したことを検出した場合：
- すぐにデータの送信を停止する
- さらにいくつかのビットを送信し続けます妨害信号衝突が発生したことをすべてのユーザーに通知します。に

3-4。ブロードキャストチャネルを使用したイーサネット

3-4-1。ハブを使用したスタートポロジネットワーク

ハブは物理層で機能します

3-4-1-1。ツイストペアイーサネット10BASE-T

T：ツイストペア

F：ファイバー

10BASE-Tの通信距離はやや短く、各局からハブまでの距離は100mを超えません。
伝送速度は10Mb / sです。

3-4-1-2。ハブの特徴

ハブは電子デバイスを使用して実際のケーブルの動作をシミュレートするため、システム全体が従来のイーサネットのように動作します。
ハブを使用するイーサネットは論理的にはバスネットワークであり、ワークステーションは引き続きCSMA / CDプロトコルを使用し、論理バスを共有します。
ハブはマルチインターフェイスリピーターによく似ており、物理層で機能します。

3-4-2。イーサネットのチャネル使用率

3-4-2-1。フレームの送信に必要な平均時間

フレームは最初から送信され、衝突の可能性があった後、送信が成功してチャネルがアイドル状態になるまで（つまり、チャネル上で信号が伝搬されないように時間tが経過するまで）、数回再送信されます。はフレームの送信に必要な平均時間。

3-4-2-2。パラメータa

フレーム長はL（ビット）、データ転送速度はC（b / s）であるため、フレーム転送時間はL / C = T0（s）です。
イーサネットのチャネル使用率を向上させるには、tとT0の比率を下げる必要があります。パラメータaはイーサネットで定義されます。これは、イーサネットの一方向のエンドツーエンド遅延tとフレーム送信時間T0の比率です。

a = t/T0； a = t/(L/C) a = t·C/L

a→0は、衝突が発生するとすぐに検出できることを意味します。
そして、すぐに送信を停止するため、チャネル使用率は非常に高くなります。
aが大きいほど、競合期間の割合が増加していることを示します。
衝突は多くのチャネルリソースを浪費し、チャネルを作成します
使用率が大幅に低下します。
- イーサネットパラメータの要件
- データレートが一定の場合、イーサネット接続の長さが制限されます。そうでない場合、tの値が大きくなりすぎます。
- イーサネットフレームの長さを短くしすぎることはできません。そうしないと、T0の値が小さすぎて、値が大きくなりすぎます。
最大チャネル使用率Smax
// Ideally, without collision Smax = T0/(T0+t) = 1/(1+a)
- 1
- 二

3-4-3。イーサネットのMAC層

3-4-3-1。 MAC層ハードウェアアドレス

ローカルエリアネットワークでは、ハードウェアアドレスは物理アドレスまたはMACアドレスとも呼ばれます。（802規格で言及されている「アドレス」は、厳密に各ステーションに対応している必要があります ファーストネーム または 識別する 。）

3-4-3-2。 MACアドレス（48ビット）[MAC-48] [EUI-48]

IEEEのレジストリRAは、アドレスフィールドの最初の3バイト（つまり、上位24ビット）を製造元に割り当てる責任があります。
アドレスフィールドの最後の3バイト（下位24ビット）は製造元によって割り当てられ、拡張識別子と呼ばれます。製造されたアダプタに重複するアドレスがないことを確認する必要があります。
アドレスブロックは、異なるアドレスの2の24乗を生成できます。この48ビットアドレスはMAC-48と呼ばれ、その一般名はEUI-48です。に
「MACアドレス」は、実際にはアダプタアドレスまたはアダプタ識別子EUI-48です。

3-4-3-3。アダプターチェックMACアドレス

アダプタは、ネットワークからMACフレームを受信するたびに、最初にMACフレーム内のMACアドレスをハードウェアでチェックします。
このサイトに送信されたフレームの場合は、それを受け入れてから、他の処理に進みます。
それ以外の場合、フレームは破棄され、他の処理は実行されません。

「このサイトに送信されるフレーム」には、次の3種類のフレームが含まれます。
- ユニキャストフレーム（1対1）
- ブロードキャスト（ブロードキャスト）フレーム（すべてのペア）ブロードキャストMACアドレスすべてFFFF FF FF FF FF
- マルチキャストフレーム（1対多）

3-4-3-4。 MACフレームフォーマット

イーサネットMACフレームフォーマット
イーサネットV2のMACフレームフォーマット（最も一般的に使用される）
IEEE802.3MACフレームフォーマット

マック

V2 MAC

無効なMACフレームを判別するための条件：
- データフィールドの長さが長さフィールドの値と一致していません
- フレームの長さは整数のバイト数ではありません
- 受信したフレームチェックシーケンスFCSを使用してエラーを検出します
- データフィールドの長さは46〜1500バイトの間ではありません。
- 有効なMACフレーム長は64〜1518バイトです。
- 無効なMACフレームは単に破棄されます。イーサネットは、ドロップされたフレームの再送信については責任を負いません。
フレーム間の最小時間間隔
- フレーム間の最小間隔は9.6秒で、これは96ビットの送信時間に相当します。
- バスがアイドル状態になり始めたことをステーションが検出すると、9.6秒待機してからデータを再送信します。
- これは、データフレームを受信したばかりのステーションの受信バッファをクリーンアップして、次のフレームを受信する準備ができるようにするために行われます。

3-5。 LANを拡張する

3-5-1。物理層でLANを拡張する

ハブを使用する

ハブを使用してLANを拡張することの長所と短所：
- 利点
- これにより、元々異なる衝突ドメインに属していたローカルエリアネットワーク上のコンピューターが、衝突ドメイン間で通信できるようになります。
- ローカルエリアネットワークの地理的範囲を拡大します。
不利益
衝突ドメインは増加しましたが、全体的なスループットは増加していません。
異なる衝突ドメインが異なるデータレートを使用する場合、それらはハブと相互接続できません。

3-5-2。データリンク層でローカルエリアネットワーク（ブリッジ）を拡張する

3-5-2-1。ブリッジの紹介

LANを拡張するためのデータリンク層では、 ブリッジ 。
ブリッジはデータリンク層で機能し、MACフレームの宛先アドレスに従って受信フレームを転送します。
ブリッジには、フレームをフィルタリングする機能があります。ブリッジはフレームを受信すると、フレームをすべてのインターフェイスに転送するのではなく、最初にフレームの宛先MACアドレスを確認してから、フレームが転送されるインターフェイスを決定します。
ハブとの違い：
- ハブがフレームを転送するとき、ハブは伝送媒体を検出しません。
- ブリッジは、フレームを転送する前にCSMA / CDアルゴリズムを実行する必要があります。
- 送信プロセス中に衝突が発生した場合は、送信を停止して元に戻す必要があります。
- ブリッジは各ネットワークセグメントを分離された衝突ドメインにし、ハブは各ネットワークセグメントを大きな衝突ドメインを形成します

3-5-2-2。ネットワークブリッジの長所と短所

利点
トラフィックをフィルタリングします。
物理的な範囲を拡大しました。
信頼性の向上。
さまざまな物理レイヤー、さまざまなMACサブレイヤー、さまざまなレート（10 Mb / sおよび100Mb / sイーサネットなど）でLANを相互接続できます。

不利益

ストアアンドフォワードは遅延を増加させます。に

MACサブレイヤーにはフロー制御機能はありません。
異なるMACサブレイヤーを持つネットワークセグメントは、一緒にブリッジするときに大きな遅延が発生します。
このブリッジは、ユーザー数が多すぎず（数百以下）、通信量が多すぎないローカルエリアネットワークにのみ適しています。そうしないと、過剰なブロードキャスト情報が原因でネットワークの輻輳が発生する場合があります。これは呼ばれますブロードキャストストーム。
現在、LANは主にスイッチングブリッジ（ネットワークブリッジと同様）を使用してデータを送信します

3-5-2-3。透明な橋

最も一般的に使用されるブリッジは、透明なブリッジです。
「透過的」とは、LAN上のステーションが、送信されたフレームが通過するブリッジを認識していないことを意味します。これは、ブリッジがステーションから見えないためです。
透明な橋は プラグアンドプレイデバイス （PNPデバイス、自己完結型ドライバー、システム自動構成）、その標準はIEEE802.1Dです。

3-5-2-4。橋の自己学習

Aから送信されたフレームがインターフェイスxからブリッジに入る場合、フレームはこのインターフェイスから反対方向にAに送信される必要があります。
ブリッジはフレームを受信するたびに、それを記録します送信元アドレスとブリッジへのインターフェースなので 転送テーブル のアイテム。
転送テーブルが作成されると、フレームヘッダーの送信元アドレスが「アドレス」列の下に書き込まれます。
フレームを転送する場合、受信したフレームのヘッダーにある宛先アドレスに従って転送されます。このとき、「アドレス」欄に記録されている送信元アドレスを宛先アドレス、記録された入力インターフェースを転送インターフェースとします。
転送テーブルには、フレームがブリッジに入る時間も記録されます
トランスペアレントブリッジは、スパニングツリーアルゴリズムを使用して、ネットワーク内のサークルでフレームを転送しないようにします

3-5-2-5。ブリッジ転送フレーム

ブリッジがフレームを受け取ったら、最初に進みます独学。
受信したフレームの送信元アドレスと一致する転送テーブル内のアイテムを探します。に
- そうでない場合は、転送テーブルに項目（送信元アドレス、着信インターフェイス、および時刻）を追加します。
- その場合は、元のアイテムを更新してください。
- 次に続行しますフォワードフレーム。
受信したフレームの宛先アドレスに一致する転送テーブル内のアイテムを探します。
そうでない場合は、を押して他のすべてのインターフェイス（ブリッジに入るインターフェイスを除く）を転送します。
その場合、転送テーブルに示されているインターフェイスに従って転送されます。
転送テーブルに示されているインターフェイスが、フレームがブリッジに入るインターフェイスである場合は、フレームを破棄する必要があります（この時点でブリッジを転送する必要がないため）。

3-5-2-6。ソースルーティングブリッジ

透過的なブリッジは簡単にインストールできますが、ネットワークリソースが十分に活用されていません。
ソースルートブリッジフレームを送信するときは、フレームのヘッダーに詳細なルーティング情報を入力してください。
送信元ステーションは、ブロードキャストによって通信される宛先ステーションに検出フレームを送信し、各検出フレームは、通過するルートを記録します。
フレームが宛先ステーションに到着すると、それぞれのルートに沿ってソースステーションに戻ります。これらのルートを学習した後、ソースステーションはすべての可能なルートから最適なルートを選択します。送信元ステーションから宛先ステーションに送信されるフレームのヘッダーには、送信元ステーションによって決定されたルーティング情報が含まれている必要があります。

3-5-2-7。マルチインターフェースブリッジ

スイッチングハブ（イーサネットスイッチと呼ばれることが多い）はマルチポートブリッジです

イーサネットスイッチの機能
- イーサネットスイッチの各インターフェイスはホストに直接接続されており、通常は全二重モードで動作します。
- イーサネットスイッチは同時に多くのインターフェースのペアに接続できるため、相互に通信するホストの各ペアは、排他的な通信媒体として衝突することなくデータを送信できます。
- イーサネットスイッチは専用のスイッチング構造チップを使用しているため、スイッチングレートが高くなります。
伝送メディア帯域幅の独占使用
- 一般的な10Mb / s共有イーサネットの場合、ユーザーがN人いる場合、各ユーザーが占める平均帯域幅は、合計帯域幅（10 Mb / s）のN分の1にすぎません。
イーサネットスイッチを使用する場合、各インターフェイスからホストまでの帯域幅は10 Mb / sのままですが、Nペアのインターフェイスを備えたスイッチの場合、ユーザーは伝送メディアの帯域幅を他のネットワークユーザーと共有する代わりに通信を独占するため、総容量はN10Mb / sです。これがスイッチの最大の利点です。

3-5-2-8。イーサネットスイッチは、仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）の実現を容易にします

仮想ローカルエリアネットワークVLANは、いくつかのローカルエリアネットワークセグメントで構成される論理グループであり、物理的な場所とは関係ありません。に
- これらのネットワークセグメントには、特定の共通の要件があります。
- 各VLANフレームには、フレームを送信するワークステーションが属するVLANを示す明確な識別子があります。
仮想LANは、実際にはローカルエリアネットワークによってユーザーに提供されるサービスであり、新しいタイプのローカルエリアネットワークではありません。

3-6。高速イーサネット

3-6-1。 100BASE-Tイーサネット

100 Mb / s以上の速度のイーサネットは高速イーサネットと呼ばれます。
通常、CSMA / CDプロトコルは使用されませんが、ツイストペアケーブルで100 Mb / sベースバンド信号を送信するスタートポロジイーサネットは、引き続きIEEE 802.3 CSMA / CDプロトコルを使用します。
100BASE-Tイーサネットは、ファストイーサネット（ファストイーサネット）とも呼ばれます。
100BASE-TX-
2ペアのUTPカテゴリ5ワイヤまたはシールド付きツイストペアSTPを使用します。
100BASE-FX-
2対のファイバーを使用します。
100BASE-T4-–
4ペアのUTPカテゴリ3またはカテゴリ5ケーブルを使用します。

3-6-2。 1000BASE-Tイーサネット

全二重動作と半二重動作の両方が1Gb / s未満で許可されます。
802.3プロトコルで指定されたフレーム形式を使用します。
半二重モードでCSMA / CDプロトコルを使用します（全二重モードではCSMA / CDプロトコルを使用する必要はありません）。
10BASE-Tおよび100BASE-Tテクノロジとの下位互換性があります。
1000BASE-X-ファイバーチャネルベースの物理層：
- 1000BASE-SX —-SXは短波長を意味します
- 1000BASE-LX —-LXは長波長を意味します
- 1000BASE-CX —-CXは銅線を意味します
1000BASE-T ---カテゴリ5UTPの4つのペアを使用します

3-6-3.10ギガビットイーサネットおよび100ギガビットイーサネット

10ギガビットイーサネットのフレームフォーマットは、10 Mb / s、100 Mb / s、および1 Gb / sイーサネットと同じです。
10ギガビットイーサネットは、802.3規格で指定されているイーサネットの最小フレーム長と最大フレーム長も保持しているため、アップグレードが簡単です。
10ギガビットイーサネットは銅線を使用せず、伝送媒体として光ファイバーのみを使用します。
10ギガビットイーサネットは全二重モードでのみ機能するため、競合の問題はなく、CSMA / CDプロトコルを使用しません。
デザインモデル