以太网使用的介质访问控制办议是() 。

免费智能真题库 > 历年试卷 > 程序员 > 2021年下半年程序员上午试卷综合知识

第69题

知识点：以太网（IEEE 802.3）访问控制以太网

关键词：访问控制以太网章/节：网络基础知识

以太网使用的介质访问控制办议是() 。

A. UDP

B. X.25

C. CSMA/CD

D. TCP/IP


知识点讲解
· 以太网（IEEE 802.3） · 访问控制 · 以太网

以太网（IEEE 802.3）

IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会（简称IEEE 802委员会），专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE 802标准。局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制（Logical Link Control, LLC）子层与介质访问控制（Media Access Control, MAC）子层。

IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，统称为IEEE 802标准。这些标准主要是：

.IEEE 802.1标准，它包括局域网体系结构、网络互联，以及网络管理与性能测试。

.IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制子层的功能与服务。

.IEEE 802.3标准，定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层规范。

.IEEE 802.4标准，定义了令牌总线（Token Bus）介质访问控制子层与物理层规范。

.IEEE 802.5标准，定义了令牌环（Token Ring）介质访问控制子层与物理层规范。

.IEEE 802.6标准，定义了城域网介质访问控制子层与物理层规范。

.IEEE 802.7标准，定义了宽带技术。

.IEEE 802.8标准，定义了光纤技术。

.IEEE 802.9标准，定义了综合语音与数据局域网（IVD LAN）技术。

.IEEE 802.10标准，定义了可互操作的局域网安全性规范SILS。

.IEEE 802.11标准，定义了无线局域网技术。

目前应用最为广泛的一类局域网是基带总线局域网——以太网（Ethernet）。目前以太网主要包括3种类型：IEEE 802.3中所定义的标准局域网，速度为10Mb/s，传输介质为细同轴电缆；IEEE 802.3u中所定义的快速以太网，速度为100Mb/s，传输介质为双绞线；IEEE 802.3z中所定义的千兆以太网，速度为1000Mb/s，传输介质为光纤或双绞线。以太网的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方法。

访问控制

网络设备的访问可以分为带外（out-of-band）访问和带内（in-band）访问。带外（out-of-band）访问不依赖其他网络，而带内（in-band）访问则要求提供网络支持。网络设备的访问方法主要有控制端口（Console Port）、辅助端口（AUX Port）、VTY、HTTP、TFTP、SNMP。Console、AUX和VTY称为line。每种访问方法都有不同的特征。Console Port属于默认设置访问，要求物理上访问网络设备。AUX Port提供带外访问，可通过终端服务器或调制解调器Modem连接到网络设备，管理员可远程访问。VTY提供终端模式通过网络访问网络设备，通常协议是Telnet或SSH2。VTY的数量一般设置为5个，编号是从0到4。网络设备也支持使用HTTP协议进行Web访问。网络设备使用TFTP（Trivial File Transfer Protocol）上传配置文件。SNMP提供读或读写访问几乎所有的网络设备。

CON端口访问

为了进一步严格控制CON端口的访问，限制特定的主机才能访问路由器，可做如下配置，其指定X.Y.Z.1可以访问路由器：

VTY访问控制

为保护VTY的访问安全，网络设备配置可以指定固定的IP地址才能访问，并且增加时间约束。例如，X.Y.Z.12、X.Y.Z.5可以通过VTY访问路由器，则可以配置如下：

超时限制配置如下：

HTTP访问控制

限制指定IP地址可以访问网络设备。例如，只允许X.Y.Z.15路由器，则可配置如下：

除此之外，强化HTTP认证配置信息如下：

其中，type可以设为enable、local、tacacs或aaa。

SNMP访问控制

为避免攻击者利用Read-only SNMP或Read/Write SNMP对网络设备进行危害操作，网络设备提供了SNMP访问安全控制措施，具体如下：

一是SNMP访问认证。当通过SNMP访问网络设备时，网络设备要求访问者提供社区字符串（community strings）认证，类似口令密码。如下所示，路由器设置SNMP访问社区字符串。

（1）设置只读SNMP访问模式的社区字符串。

（2）设置读／写SNMP访问模式的社区字符串。

二是限制SNMP访问的IP地址。如下所示，只有X.Y.Z.8和X.Y.Z.7的IP地址对路由器进行SNMP只读访问。

三是关闭SNMP访问。如下所示，网络设备配置no snmp-server community命令关闭SNMP访问。

设置管理专网

远程访问路由器一般是通过路由器自身提供的网络服务来实现的，例如Telnet、SNMP、Web服务或拨号服务。虽然远程访问路由器有利于网络管理，但是在远程访问的过程中，远程通信时的信息是明文，因而，攻击者能够监听到远程访问路由器的信息，如路由器的口令。为增强远程访问的安全性，应建立一个专用的网络用于管理设备，如下图所示。

建立专用的网络用于管理路由器示意图

同时，网络设备配置支持SSH访问，并且指定管理机器的IP地址才可以访问网络设备，从而降低网络设备的管理风险，具体方法如下：

（1）将管理主机和路由器之间的全部通信进行加密，使用SSH替换Telnet。

（2）在路由器设置包过滤规则，只允许管理主机远程访问路由器。例如以下路由器配置可以做到：只允许IP地址是X.Y.Z.6的主机有权访问路由器的Telnet服务。

特权分级

针对交换机、路由器潜在的操作安全风险，交换机、路由器提供权限分级机制，每种权限级别对应不同的操作能力。在Cisco网络设备中，将权限分为0～15共16个等级，0为最低等级，15为最高等级。等级越高，操作权限就越多，具体配置如下：

以太网

以太网是最早使用的局域网，也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。

以太网传输介质

以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种，以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成：

（1）10：表示速率，单位是Mb/s。

（2）Base：表示传输机制，Base代表基带，Broad代表宽带。

（3）T：传输介质，T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。

传输介质的具体命名方案如下表所示，了解这些知识是十分必要的。

以太网传输介质表

以太网时隙

时间被分为离散的区间称为时隙（Slot Time）。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0，1或多个帧，分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。

设置时隙理由

在以太网规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到了冲突，于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A，A的帧已发送完毕，那么A就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。

在最坏情况下，检测到冲突所需的时间

若A和B是网上相距最远的两个主机，设信号在A和B之间传播时延为τ，假定A在t时刻开始发送一帧，则这个帧在t+τ时刻到达B，若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧，则B在t+τ时就会检测到冲突，并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突，所以一帧的发送时间必须大于2τ。

按照标准，10Mb/s以太网采用中继器时，连接最大长度为2500m，最多经过4个中继器，因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间，常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节，因此以太网帧的最小长度为64字节。

冲突发生的时段

（1）冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间，即512位时的时段。

（2）当网上所有主机都检测到冲突后，就会停发帧。

（3）512位时是主机捕获信道的时间，如果某主机发送一个帧的512位时，而没有发生冲突，以后也就不会再发生冲突了。

提高传统以太网带宽的途径

以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展，网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。

交换以太网

以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议，因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错，但如果网络负载很大时，冲突会很常见，因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题，“交换式以太网”应运而生，这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是，其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口，那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍（这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽）。

交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是：

.减少了每个网段中的站点的数量；

.同时支持多个并发的通信连接。

网络交换机有三种交换机制：直通（Cut through）、存储转发（Store and forward）和碎片直通（Fragment free Cut through）。

交换式以太网具有几个优点：第一，它保留现有以太网的基础设施，保护了用户的投资；第二，提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽；第三，减少了冲突，提高了网络传输效率。

全双工以太网

全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽，即每个方向都支持10Mb/s，这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。

全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线，可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统，不同的是它使用一对双绞线进行发送，而使用另一对进行接收。这个方法是可行的，因为一般10Base-T布线是有冗余的（共4对双绞线）。

高速服务器连接

众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈，通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机（如24个10Mb/s端口，1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口），然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。

以太网的帧格式

以太网帧的格式如下图所示，包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据，以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外，其余字段的长度都是固定的。

以太网的帧结构

注：字段的长度以字节为单位

前导码（P）字段占用8字节。

目的地址（DA）字段和源地址（SA）字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址，它可以是单个的地址，也可以是组地址或广播地址，当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址，用十六进制数可表示为01：00：00：00：00：00，假如全部48位（每字节8位，6字节即48位）都是1时，该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。

类型（Type）字段占用两字节，表示数据的类型，如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包，而0x0806表示ARP数据包，0x8035表示RARP数据包。

数据（Data）字段占用46～1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据，如果数据不够长度，必须在不足的空间插入填充字节来补充。

帧校验序列（FCS）字段是32位（即4字节）的循环冗余码。

题号导航 2021年下半年程序员上午试卷综合知识

本试卷我的完整做题情况



	第69题在手机中做本题