系统架构设计师备考第10天——网络技术-局域网&以太网

拓扑类型	结构	优点	缺点	适用场景
星状	所有节点连接中心节点（交换机）	易管理、扩展方便	中心节点单点故障导致全网瘫痪	企业办公网络
树状	分层级联（核心-汇聚-接入）	成本低、支持大规模扩展	非叶节点故障影响子网	园区网络、数据中心
总线	节点共享一条传输介质	布线简单、成本低	总线故障全网瘫痪、负载能力低	早期局域网（已淘汰）
环形	节点首尾相连成环	无信道冲突、结构稳定	单点故障导致瘫痪、扩展困难	令牌环网络（特定场景）
网状	任意节点间直连	高可靠性（无单点故障）	布线复杂、成本高、控制逻辑复杂	军事/金融核心网络

考点提示：

星状/树状占实际应用90%以上（成本与扩展性平衡）。

网状拓扑需权衡可靠性需求与实施成本。

以太帧格式 ：
复制代码
```
[目标MAC(6B) | 源MAC(6B) | 长度/类型(2B) | 数据/填充(46-1500B) | 帧校验(4B)]
```
- 关键字段解析 ：
  - 长度/类型字段 ：
    - 值 ≤1500：表示数据长度（需填充至46字节）。
    - 值 >1500：标识上层协议类型（如IPv4=0x0800，IPv6=0x86DD）。
  - 数据填充：不足46字节时补0，确保最小帧长64字节。
  - FCS校验：CRC校验，检测传输错误。

最小帧长（64字节） ：
- 目的：确保发送节点在传输结束前检测冲突（冲突窗口=51.2μs）。
- 原理：传播延迟 ≤ 帧传输时间（64B@10Mb/s=51.2μs）。
流量控制 ：
- 半双工模式：通过模拟碰撞（Back-Pressure）强制降速。
- 全双工模式：发送PAUSE控制帧（IEEE 802.3x）暂停数据发送。
- 高级策略 ：交换机采用定向阻塞（仅限制拥塞端口的输入源）。

考点提示：

最小帧长与冲突检测的关系是高频考点。

Length/Type字段双重含义需结合数值边界（1500）理解。

拓扑故障影响 ：
- 星状：中心节点故障 → 全网瘫痪。
- 环形：单节点故障 → 需专用协议（如RPR）恢复。
- 树状：非叶节点故障 → 子网隔离。
以太帧交互逻辑 ：
- Length/Type >1500时，MAC层直接提交数据至上层协议（无需分帧）。
流量控制实践 ：
- 全双工交换机优先使用PAUSE帧，避免全网性能波动。

题目1 ：为什么以太网最小帧长为64字节？
答案：确保发送方能在传输结束前检测到冲突（传播延迟≤51.2μs）。

题目2 ：若以太帧的Length/Type字段值为0x0800，其含义是什么？
答案：标识上层协议为IPv4（因0x0800>1500）。

题目3 ：全双工交换机检测到端口拥塞时如何通知源节点？
答案：发送64字节的PAUSE MAC控制帧，请求暂停发送指定时间。

题目4 ：比较星状与网状拓扑的可靠性差异。
答案：星状存在中心节点单点故障风险；网状无单点故障，但成本高且控制复杂。

实践结合理论 ：
- 使用Wireshark抓包分析以太帧字段（重点关注Length/Type值变化）。
- 模拟不同拓扑故障场景（如星状中心交换机断电）。
记忆技巧 ：
- 拓扑可靠性口诀："星心脆，树枝断，全网连通最保险"。
- 最小帧长关联公式：最小帧长 = 带宽 × 冲突窗口（10Mb/s × 51.2μs = 64B）。
考试聚焦 ：
- 拓扑选择场景题（如企业办公网络→星状/树状）。
- 以太帧字段功能辨析（Length/Type双重含义）。
- 冲突检测与流量控制机制对比。