韓立剛計算機網(wǎng)絡(luò)第三章數(shù)據(jù)鏈路層

1、河北師范大學(xué)軟件學(xué)院河北師范大學(xué)軟件學(xué)院 計算機網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)鏈路層q韓立剛韓立剛q1380336799113803367991回顧數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 信號信號 模擬信號模擬信號 模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù) 基帶信號基帶信號帶通信號帶通信號 數(shù)字信號數(shù)字信號 數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù) 碼元碼元 信道信道單工通信單工通信 半雙工通信半雙工通信 全雙工通信全雙工通信 奈奎斯特奈奎斯特NyquistNyquist定理定理 香農(nóng)香農(nóng)ShannonShannon公式公式頻分復(fù)用頻分復(fù)用 時分復(fù)用時分復(fù)用 波分復(fù)用波分

2、復(fù)用 CDMACDMACDMACDMA計算計算指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機 H1主機 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機 H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型數(shù)據(jù)鏈路層的簡

3、單模型數(shù)據(jù)發(fā)送模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機 H1主機 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機 H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(cont.)數(shù)據(jù)發(fā)送模型數(shù)據(jù)鏈路層的信道類型數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使

4、用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機的數(shù)據(jù)發(fā)送。鏈路與數(shù)據(jù)鏈路鏈路鏈路(link)(link)是一條點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)是一條點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路(data link)(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)最常用的方法是使用適配器(即網(wǎng)卡)來實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都

5、包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。幀數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀幀IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點 A結(jié)點 B物理層IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題封裝成幀封裝成幀透明

6、傳輸透明傳輸差錯控制差錯控制 封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進行幀定界。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始用控制字符進行幀定界的方法舉例試想：幀還未發(fā)送完，發(fā)送端出了問題，只能重發(fā)該幀。接收端卻收到了前試想：幀還未發(fā)送完，發(fā)送端出了問題，只能重發(fā)該幀。接收端卻收到了前面的面的“半截子幀半截子幀”，它會拋棄嗎？為什么？，它會拋棄嗎？為什么？SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT透明傳輸若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是ASCIIAS

7、CII碼中碼中“可打印字符可打印字符( (共共9595個個) )”集時，一切正常。集時，一切正常。若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不是僅由若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不是僅由“可打印字符可打印字符”組成時，就會出問題，如下圖。組成時，就會出問題，如下圖。SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當作無效幀而丟棄被接收端誤認為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”SOH”或或“EOT”EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符符“ESC”(ESC”(其十六進制編碼是其十六進制編碼是 1B)1B)。字節(jié)填充字節(jié)填充(

8、byte stuffing)(byte stuffing)或或字符填充字符填充(character stuffing)(character stuffing)接收端的數(shù)據(jù)鏈路層接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符轉(zhuǎn)義字符。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前插入一個轉(zhuǎn)義字符。當接收端收如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前插入一個轉(zhuǎn)義字符。當接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)

9、據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符SOH差錯控制傳輸過程中可能會產(chǎn)生傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯比特差錯：1 1 可能會變成可能會變成 0 0 而而 0 0 也可能變成也可能變成 1 1。在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率誤碼率 BER (Bit Error Rate)BER (Bit Error Rate)。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在計?/p>

10、機網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各種差錯檢測措施。種差錯檢測措施。循環(huán)冗余檢驗 CRC在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗循環(huán)冗余檢驗 CRC CRC 的檢錯技的檢錯技術(shù)。術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組 k k 個比特。個比特。 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M M = 101001 = 101001（現(xiàn)在（現(xiàn)在 k k = 6 = 6）。我們在）。我們在 M M 的后的后面再添加供差錯檢測用的面再添加供差錯檢測用的 n n 位位冗余碼冗余碼一起發(fā)送。一起發(fā)送。冗余碼的計算冗余碼的計算用二進制的模

11、2 運算進行 2n 乘 M 的運算，這相當于在 M 后面添加 n 個 0。得到的 (k + n) 位的數(shù)除以事先選定好的長度為 (n + 1) 位的除數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R，余數(shù) R 比除數(shù) P 少1 位，即 R 是 n 位。循環(huán)冗余檢驗的計算過程 110101 Q (商) P (除數(shù)) 1101 101001000 2nM (被除數(shù)) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 R (余數(shù))，作為 FCS 冗余碼的計算舉例現(xiàn)在現(xiàn)在 k k = 6, = 6, M M = 101001 = 101001。設(shè)設(shè)

12、 n n = 3, = 3, 除數(shù)除數(shù) P P = 1101 = 1101，被除數(shù)被除數(shù)是是 2 2n nM M = 101001 = 101001000000。 模模 2 2 運算的結(jié)果是：運算的結(jié)果是：商商 Q Q = 110101 = 110101， 余數(shù)余數(shù) R R = 001 = 001。把余數(shù)把余數(shù) R R 作為作為冗余碼冗余碼添加在數(shù)據(jù)添加在數(shù)據(jù) M M 的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2 2n nM M + + R R 即：即：101001101001001001，共，共 ( (k k + + n n) ) 位。位。注：可以用注：可以用生成多項式生成

13、多項式來表示循環(huán)冗余的除數(shù)，例來表示循環(huán)冗余的除數(shù)，例P(X)=XP(X)=X3 3+X+X2 2+1+1可以可以表示表示11011101這個除數(shù)。這個除數(shù)。練：練：101101101101的生成多項式的生成多項式P(X)=P(X)=？幀檢驗序列 FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列幀檢驗序列 FCS (Frame Check FCS (Frame Check Sequence)Sequence)。循環(huán)冗余檢驗循環(huán)冗余檢驗 CRC CRC 和幀檢驗序列和幀檢驗序列 FCSFCS并不等同。并不等同。CRC 是一種常用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗

14、余碼。FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。接收端對收到的每一幀進行 CRC 檢驗檢驗：檢驗：若得出的余數(shù) R = 0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。若余數(shù) R 0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。特點：特點：但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。只要經(jīng)過嚴格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。關(guān)于關(guān)于CRCCRC的更多的知識的更多的知識 http:/ http:/ CRC CRC 差錯檢測技術(shù)只能做到差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受無差錯接受(accept)(accept)。

15、“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于 1 的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到要做到“可靠傳輸可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認確認和和重傳重傳機制。機制?？紤]：幀重復(fù)、幀丟失、幀亂序的情況可以說可以說“CRCCRC是一種是一種無比特差錯無比特差錯，而不是，而不是無傳輸差錯無傳輸差錯的檢測機制的檢測機制”O(jiān)SI/RM模型的觀點：數(shù)據(jù)鏈路層要做成無傳輸差錯的！但這種理念目前不被接受！指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及

16、基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)PPP協(xié)議使用場合用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機構(gòu)申請到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)PPP 協(xié)議PPP協(xié)議現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議點對點協(xié)議 PPP (Point-PPP (Point-to-Point Protocol)to-Point Protocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用用戶使

17、用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用 PPP PPP 協(xié)議。協(xié)議。PPP協(xié)議PPPPPP協(xié)議應(yīng)該滿足的要求：協(xié)議應(yīng)該滿足的要求：簡單這是首要的要求封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 多種類型鏈路 差錯檢測 檢測連接狀態(tài) 最大傳送單元 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 PPP協(xié)議不需要滿足的要求： 糾錯 流量控制 序號 多點線路 半雙工或單工鏈路 PPP協(xié)議的組成1992 1992 年制訂了年制訂了 PPP PPP 協(xié)議。經(jīng)過協(xié)議。經(jīng)過 1993 1993 年和年和 1994 1994 年的修訂，現(xiàn)在的年的修訂，現(xiàn)在的 PPP PPP 協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標準協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標準RFC 16

18、61RFC 1661。 PPP PPP 協(xié)議有三個組成部分協(xié)議有三個組成部分 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議可以用于異步串行或同步串行介質(zhì)。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議可以用于異步串行或同步串行介質(zhì)。它使用它使用LCPLCP（鏈路控制協(xié)議）建立并維護數(shù)據(jù)鏈路連接。（鏈路控制協(xié)議）建立并維護數(shù)據(jù)鏈路連接。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCPNCP）允許在點到點連接上使用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，）允許在點到點連接上使用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如圖所示。如圖所示。PPP 有一個 2 個字節(jié)的協(xié)議字段。 0 x0021 PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報。 0 xC021 信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。 0 x8021 表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

19、 0 xC023 信息字段是安全性認證PAP。 0 xC025 信息字段是LQR。 0 xC223 信息字段是安全性認證CHAP。 FF、03是固定的PPPPPP協(xié)議幀格式協(xié)議幀格式PPP協(xié)議幀格式標志字段標志字段 F F = 0 x7E = 0 x7E （符號（符號“0 x”0 x”表示后面的字符是用十六進制表示。十六表示后面的字符是用十六進制表示。十六進制的進制的 7E7E 的二進制表示是的二進制表示是 0111111001111110）。）。地址字段地址字段 A A 只置為只置為 0 xFF0 xFF。地址字段實際上并不起作用。地址字段實際上并不起作用?？刂谱侄慰刂谱侄?C C 通常置為

20、通常置為 0 x030 x03。PPP PPP 是面向字節(jié)的，所有的是面向字節(jié)的，所有的 PPP PPP 幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。IP 數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部字節(jié)填充問題：信息字段中出現(xiàn)了標志字段的值，可能會被誤認為是問題：信息字段中出現(xiàn)了標志字段的值，可能會被誤認為是“標志標志”，怎么，怎么辦？辦？將信息字段中出現(xiàn)的每個 0 x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)。 若信息字段中出現(xiàn)一個 0 x7D 的字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)

21、。若信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼的控制字符（即數(shù)值小于 0 x20 的字符），則在該字符前面要加入一個 0 x7D 字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。IP 數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部零零比特填充方法比特填充方法PPP PPP 協(xié)議用在協(xié)議用在 SONET/SDH SONET/SDH 鏈路時，是使用同步傳輸（一鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時連串的比特連續(xù)傳送）。這時 PPP PPP 協(xié)議采用協(xié)議采用零比特填充零比特填充方法方法來實現(xiàn)透明傳輸來實現(xiàn)透明傳輸在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有

22、 5 5 個連續(xù)個連續(xù) 1 1，則立即填入一個，則立即填入一個 0 0。接收端對幀中的比特流進行掃描。每當發(fā)現(xiàn)接收端對幀中的比特流進行掃描。每當發(fā)現(xiàn) 5 5 個連續(xù)個連續(xù)1 1時，時，就把這就把這 5 5 個連續(xù)個連續(xù) 1 1 后的一個后的一個 0 0 刪除，刪除，IP 數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部零比特填充法0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0信息

23、字段中出現(xiàn)了和標志字段 F 完全一樣的 8 比特組合發(fā)送端在 5 個連 1 之后填入 0 比特再發(fā)送出去在接收端把 5 個連 1之后的 0 比特刪除會被誤認為是標志字段 F 發(fā)送端填入 0 比特接收端刪除填入的 0 比特不使用序號和確認機制PPP PPP 協(xié)議之所以不使用序號和確認機制是出于以協(xié)議之所以不使用序號和確認機制是出于以下的考慮：下的考慮：在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，使用比較簡單的 PPP 協(xié)議較為合理。在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP 的信息字段放入的數(shù)據(jù)是 IP 數(shù)據(jù)報。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。幀檢驗序列 FCS 字段可保證無差錯接受。PPP協(xié)議的工作

24、狀態(tài)當用戶撥號接入當用戶撥號接入 ISP ISP 時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認，并建立一條物理連接。撥號做出確認，并建立一條物理連接。PC PC 機向路由器發(fā)送一系列的機向路由器發(fā)送一系列的 LCP LCP 分組（封裝成分組（封裝成多個多個 PPP PPP 幀）。幀）。這些分組及其響應(yīng)選擇一些這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP PPP 參數(shù)，和進行網(wǎng)參數(shù)，和進行網(wǎng)絡(luò)層配置，絡(luò)層配置，NCP NCP 給新接入的給新接入的 PCPC機分配一個臨時的機分配一個臨時的 IP IP 地址，使地址，使 PC PC 機成為因特網(wǎng)上的一個主機。機成為因特網(wǎng)上的一個主機。通信完畢時

25、，通信完畢時，NCP NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的配出去的 IP IP 地址。接著，地址。接著，LCP LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。連接。最后釋放的是物理層的連接。PPP協(xié)議的工作狀態(tài)設(shè)備之間無鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理鏈路LCP 鏈路已鑒別的 LCP 鏈路已鑒別的 LCP 鏈路和 NCP 鏈路物理層連接建立LCP 配置協(xié)商鑒別成功或無需鑒別NCP 配置協(xié)商鏈路故障或關(guān)閉請求LCP 鏈路終止鑒別失敗LCP 配置協(xié)商失敗擴展實驗3-1：驗證PPPPPP應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例Router1: Ro

26、uter1: hostname router1 hostname router1 username router2 password username router2 password xxxxxx interface Serial0 interface Serial0 ip address ip address clockrate 1000000 clockrate 1000000 ppp authentication chap ppp authentication chap Rout

27、er2: Router2: hostname router2 hostname router2 username router1 password username router1 password xxxxxx interface Serial0 interface Serial0 ip address ip address ppp authentication chapppp authentication chapPPP應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概

28、念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)匹配電阻集線器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)局域網(wǎng)的拓撲局域網(wǎng)的特點與優(yōu)點局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。范圍和站點數(shù)目均有限。 局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點：局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點：具有廣播功能廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。

29、 便于系統(tǒng)的擴展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和生存性。共享通信媒體靜態(tài)劃分信道靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用 動態(tài)媒體接入控制（多點接入）動態(tài)媒體接入控制（多點接入）隨機接入（主要被以太網(wǎng)采用?。┦芸亟尤?，如多點線路探詢(polling)，或輪詢。（目前已不被采用）認識以太網(wǎng)最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當初認為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。 B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)認識以太網(wǎng)總線上的每一個工作的

30、計算機都能檢測到總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 B B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 由于只有計算機由于只有計算機 D D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。才接收這個數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計算機（其他所有的計算機（A, C A, C 和和 E E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測 以太網(wǎng)使用CSMA

31、/CD協(xié)議CSMA/CD CSMA/CD 表示表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Carrier Sense Multiple Access with Collision DetectionDetection?！岸帱c接入多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上?！拜d波監(jiān)聽載波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時

32、不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。碰撞。 “載波監(jiān)聽載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。據(jù)信號。碰撞檢測“碰撞檢測碰撞檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。檢測到碰撞后檢測到碰撞后在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴

33、重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。電磁波在總線上的有限傳播速率的影響當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 A A 向向 B B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到 B B。B B 若在若在 A A 發(fā)送的信息到達發(fā)送的信息到達 B B 之前發(fā)送自己的幀之前發(fā)送自己的幀( (因為這時因為這時 B B 的載波的載波監(jiān)聽檢測不到監(jiān)聽檢測不到 A A 所發(fā)送

34、的信息所發(fā)送的信息) )，則必然要在某個時間和，則必然要在某個時間和 A A 發(fā)送的發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時延記為 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰

35、撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時延記為 重要特性使用使用 CSMA/CD CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。替通信（半雙工通信）。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 這種這種發(fā)送的不確定性發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。數(shù)據(jù)率。爭用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，

36、在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2 2 （兩倍的端到端往（兩倍的端到端往返時延）返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)的爭用期以太網(wǎng)的爭用期以太網(wǎng)的端到端往返時延 2 稱為爭用期，或碰撞窗口。通常，取 51.2 s 為爭用期的長度。對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前 64 字節(jié)未發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。最短有效幀長最短有效幀長 如果發(fā)生沖突

37、，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。二進制指數(shù)類型退避算法發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2。定義參數(shù) k ， k = Min重傳次數(shù), 10從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間。當重傳達 16 次仍不能成

38、功時即丟棄該幀，并向高層報告。P82P82例子例子 指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）概述拓撲信道利用率MAC層擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)以太網(wǎng)的兩個標準pDIX Ethernet V2 DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。pIEEE IEEE 的的 802.3 802.3 標準。標準。DIX Ethernet V2 標準與

39、 IEEE 的 802.3 標準只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。嚴格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當是指符合 DIX Ethernet V2 標準的局域網(wǎng) 以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標準，為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標準，802 802 委員會就將局委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在

40、 MACMAC子層，而子層，而 LLC LLC 子層則與傳子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC LLC 子層來說都是透明子層來說都是透明的的 。由于由于 TCP/IP TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 DIX Ethernet V2 而不是而不是 802.3 802.3 標準中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在標準中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 802 委員會制定的邏輯鏈路委員會制定的邏輯鏈路控制子層控制子層 LLCLLC（即（即 802.2 802.2 標準）的作用已經(jīng)不大了。標準）的作

41、用已經(jīng)不大了。很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有 MAC MAC 協(xié)議協(xié)議而沒有而沒有 LLC LLC 協(xié)議。協(xié)議。以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當接收站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯當接收站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯的糾正由高層來決定。的糾正由高層來決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。個重傳的幀，而是

42、當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）概述拓撲信道利用率MAC層擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)星型拓撲傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用比較便宜的細同軸電纜，傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用比較便宜的細同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙

43、絞線，分別用于發(fā)送和接收每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收這種以太網(wǎng)采用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，這種以太網(wǎng)采用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做叫做集線器集線器(hub) (hub) 。集線器兩對雙絞線站點RJ-45 插頭集線器的一些特點集線器的一些特點 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大

44、大提高了。件設(shè)備的可靠性已大大提高了。使用集線器的以太網(wǎng)在使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線10Base-T10BASE-T10BASE-T 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m100 m。這種這種 10 Mb/s 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形

45、網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。又提高了可靠性。 10BASE-T10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。其他：其他：100Base-FX100Base-FX、100Base-T100Base-T和和100Base-T4.100Base-T4.指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情

46、況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）概述拓撲信道利用率MAC層擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的信道被占用的情況：以太網(wǎng)的信道被占用的情況：爭用期長度為爭用期長度為 2 2 ，即端到端傳播時延的兩倍。檢測到碰撞后不發(fā)送，即端到端傳播時延的兩倍。檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信號。干擾信號。幀長為幀長為 L (bit)，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 C (b/s)，因而幀的發(fā)送時間為因而幀的發(fā)送時間為 L/C = T0 (s)。以太網(wǎng)的信道利用率一個幀從開始發(fā)送，經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后，將再重傳數(shù)次，到發(fā)送

47、成一個幀從開始發(fā)送，經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后，將再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑功且信道轉(zhuǎn)為空閑( (即再經(jīng)過時間即再經(jīng)過時間 使得信道上無信號在傳播使得信道上無信號在傳播) )時為時為止，是發(fā)送一幀所需的平均時間。止，是發(fā)送一幀所需的平均時間。 發(fā) 送 成 功 爭用期 爭用期 爭用期 222T0 t占用期 發(fā)生碰撞 發(fā)送一幀所需的平均時間以太網(wǎng)的信道利用率:參數(shù)a要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小 與 T0 之比。在以太網(wǎng)中定義了參數(shù) a，它是以太網(wǎng)單程端到端時延 與幀的發(fā)送時間 T0 之比： 0Taa0 表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測出來，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。a 越大，表明爭

48、用期所占的比例增大，每發(fā)生一次碰撞就浪費許多信道資源，使得信道利用率明顯降低。 以太網(wǎng)的信道利用率：最大值對以太網(wǎng)參數(shù)的要求對以太網(wǎng)參數(shù)的要求當數(shù)據(jù)率一定時，以太網(wǎng)的連線的長度受到限制，否則 的數(shù)值會太大以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則 T0 的值會太小，使 a 值太大。信道利用率的最大值信道利用率的最大值在理想化的情況下，以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生碰撞（這顯然已經(jīng)不是 CSMA/CD，而是需要使用一種特殊的調(diào)度方法），即總線一旦空閑就有某一個站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送一幀占用線路的時間是 T0 + ，而幀本身的發(fā)送時間是 T0。于是我們可計算出理想情況下的極限信道利用率 Smax為： aTTS11

49、00max指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）概述拓撲信道利用率MAC層擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)MAC層的硬件地址(MAC地址)在局域網(wǎng)中，在局域網(wǎng)中，硬件地址硬件地址又稱為又稱為物理地址物理地址，或，或 MAC MAC 地址地址。 802 802 標準所說的標準所說的“地址地址”嚴格地講應(yīng)當是每一個站的嚴格地講應(yīng)當是每一個站的“名字名字”或或標識符標識符。 但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種但鑒于大家都早已

50、習(xí)慣了將這種 48 48 位的位的“名字名字”稱為稱為“地址地址”，所以本書，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴格。也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴格。IEEE 的注冊管理機構(gòu) RA 負責向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)(即高位 24 位)。地址字段中的后三個字節(jié)(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴展標識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。一個地址塊可以生成224個不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48?！癕AC地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符EUI-48。適配器檢查 MAC 地址適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個適配器從網(wǎng)絡(luò)上

51、每收到一個 MAC MAC 幀就首先用硬件幀就首先用硬件檢查檢查 MAC MAC 幀中的幀中的 MAC MAC 地址地址. .如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理?！鞍l(fā)往本站的幀發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：包括以下三種幀： 單播(unicast)幀（一對一）廣播(broadcast)幀（一對全體）多播(multicast)幀（一對多）MAC幀格式常用的以太網(wǎng)常用的以太網(wǎng)MACMAC幀格式有兩種標準幀格式有兩種標準 ：DIX Ethernet V2 標準IEEE 的 802.3 標準最常用的最常用的 MAC MAC 幀是幀是以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 V

52、2 的格式的格式。MAC幀格式以太網(wǎng) MAC 幀物理層MAC層10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入IP層目的地址 源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式目的地址字段 6 字節(jié)MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式源地址字段 6 字節(jié)MAC 幀物理層MAC 層IP 層

53、目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式類型字段 2 字節(jié)類型字段用來標志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。 MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)據(jù)字段最小長度 64 字節(jié) 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長度 MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng)

54、V2 的 MAC 幀格式FCS 字段 4 字節(jié)當傳輸媒體的誤碼率為 1108 時，MAC 子層可使未檢測到的差錯小于 11014。 當數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個字段共 7 個字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實現(xiàn) MAC

55、 幀的比特同步。第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。 為了達到比特同步，在傳輸媒體上實際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個字節(jié)無效的 MAC 幀 幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；用收到的幀檢驗序列用收到的幀檢驗序列 FCS FCS 查出有差錯；查出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 46 1500 字節(jié)之間。字節(jié)之間。有效的有效的 MAC MAC 幀長度為幀長度為 64 1518 64 1518 字節(jié)之間。字節(jié)之間。對于檢查出的無效對于檢查出的無效 MAC MAC 幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負責重傳丟棄幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負責重傳

56、丟棄的幀。的幀。 幀間最小間隔 幀間最小間隔為幀間最小間隔為 9.6 9.6 s s，相當于，相當于 96 bit 96 bit 的發(fā)送時間。的發(fā)送時間。一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 9.6 s s 才能再次發(fā)才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準備。好接收下一幀的準備。 指引數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念及基本問題基本概念三個基本問題兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層兩種情況下的數(shù)據(jù)鏈路層使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用

57、廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）以太局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）概述拓撲信道利用率MAC層擴展以太網(wǎng)擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)在物理層考慮擴展主機使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器 以太網(wǎng)集線器光纖光纖調(diào)制解調(diào)器光纖調(diào)制解調(diào)器在物理層考慮擴展某大學(xué)有三個系，各自有一個局域網(wǎng)某大學(xué)有三個系，各自有一個局域網(wǎng)三個獨立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域在物理層考慮擴展一系三系二系主干集線器一個更大的碰撞域碰撞域在物理層考慮擴展用集線器擴展局域網(wǎng)優(yōu)點用集線器擴展局域網(wǎng)優(yōu)點使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。用集線器擴展局域網(wǎng)缺點用集線器擴

58、展局域網(wǎng)缺點碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。在數(shù)據(jù)鏈路層考慮擴展在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC MAC 幀的目的地址對收到的幀進行幀的目的地址對收到的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口

59、發(fā)到哪一個接口 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實體緩存接口 1接口 2網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋接口 1接口 212使用網(wǎng)橋擴展以太網(wǎng)B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF使用網(wǎng)橋擴展以太網(wǎng)：好與壞好：好：過濾通信量。 擴大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。壞：壞：存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信

60、息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風暴。透明網(wǎng)橋目前使用得最多的網(wǎng)橋是目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparent bridge)(transparent bridge)。 “透明透明”是指局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，是指局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 透明網(wǎng)橋是一種透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備即插即用設(shè)備，其標準是，其標準是 IEEE 802.1DIEEE 802.1D。地址 接口B2B1ABCDEF1212地址 接口B 1B AA BA 1F CF 2A BA 1F CF