CH3數(shù)據(jù)鏈路層

1、課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層Function of data-link layer： to transfer frame from one node to adjacent node over a single link.數(shù)據(jù)鏈路層的功能： 在局域網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)之間傳送幀。課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層信道主要有以下兩種類型：n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道 使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

2、通信方式。n廣播信道使用一對(duì)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(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā) 課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀3.1.2 三個(gè)基本問題3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀 n鏈路(link)（物理鏈路） 一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。n一條鏈路

3、只是一條通路的一個(gè)組成部分。n數(shù)據(jù)鏈路(data link) （邏輯鏈路） 物理鏈路+通信協(xié)議。n現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。n一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)1010 0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn) A結(jié)點(diǎn) B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn) A結(jié)點(diǎn) B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP 數(shù)據(jù)報(bào)1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道 n常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個(gè)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。n早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此

4、在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀課件制作人：謝希仁3.1.2 三個(gè)基本問題 (1) 幀封裝(2) 透明傳輸(3) 差錯(cuò)控制 課件制作人：謝希仁1.幀封裝n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(gè)幀。確定幀的界限。n首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)開始發(fā)送幀開始課件制作人：謝希仁用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例 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 如果數(shù)據(jù)是ASCII碼，幀開始符SOH(Start Of Header, 0 x01)和幀結(jié)束符E

5、OT(End Of Transmission, 0 x04)課件制作人：謝希仁2. 透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個(gè)幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前透明傳輸：數(shù)據(jù)部分的”SOH”和”EOT”也能被順利傳輸。課件制作人：謝希仁解決透明傳輸問題 字節(jié)填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)n發(fā)送端：在 “SOH”或“EOT”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是 1B)。n接收端：刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。n轉(zhuǎn)義字符：前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。課件制作人：謝希仁SOHSOHEOTSOHESCESCEOTE

6、SCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)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)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴} SOH課件制作人：謝希仁差錯(cuò)檢測(cè)1）概念n在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1 可能會(huì)變成 0 ， 0 也可能變成 1。n在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 BER (Bit Error Rate)。n誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。n為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施。 課件制作人：謝希仁2）循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC(a) 算法n循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC (Cyclic Redu

7、ndancy Control)n在數(shù)據(jù)后加n位冗余碼n公式：(M*2n)/P M-數(shù)據(jù)；n-冗余碼長(zhǎng)度；P-除數(shù)（長(zhǎng)度=n+1)；n計(jì)算：模2計(jì)算不進(jìn)位、不借位加、減法課件制作人：謝希仁(b) CRC舉例nM = 101001，n=3, p=1101n用二進(jìn)制的模 2 運(yùn)算進(jìn)行 2n 乘 M 的運(yùn)算，這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個(gè) 0。課件制作人：謝希仁 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 (b

8、) CRC舉例課件制作人：謝希仁(b) CRC舉例n余數(shù) R = 001。n把余數(shù) R 作為冗余碼添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。 課件制作人：謝希仁(c) 接收端CRC 處理 n接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)+CRC除P: R=(M.CRC)/P= =(2n*M+CRC)/Pn若得出的余數(shù) R = 0，則判定這個(gè)幀沒有差錯(cuò)，就接受(accept)。n若余數(shù) R 0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。n但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。n只要經(jīng)過嚴(yán)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(cè)不到的差錯(cuò)

9、的概率就很小很小。 課件制作人：謝希仁(d) 應(yīng)當(dāng)注意 n僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無差錯(cuò)接受(accept)。n“無差錯(cuò)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(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯(cuò)”。n近似地說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)的幀就丟棄而不接受）。n要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。 (d) 應(yīng)當(dāng)注意n生成多項(xiàng)式P(x) 若：P=1101B, 記：P(x)=1*X3+1*X2+0*X1+1*X0=X3+X2+1n常用P(x):課件制作人：謝希仁3) 幀檢驗(yàn)序列

10、 FCS n在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列 FCS (Frame Check Sequence)。n循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 和幀檢驗(yàn)序列 FCS并不等同。nCRC 是一種常用的檢錯(cuò)方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。nFCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。 課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.2.1 PPP 協(xié)議的特點(diǎn)3.2.2 PPP 協(xié)議的幀格式3.2.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài)3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6

11、 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP 3.2.1 PPP 協(xié)議的特點(diǎn) n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。n用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。 課件制作人：謝希仁用戶到 ISP 的鏈路使用 PPP 協(xié)議 用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)PPP 協(xié)議課件制作人：謝希仁1. PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求 n簡(jiǎn)單這是首要的要求n封裝成幀 n透明性 n多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 n多種類型鏈路 n差錯(cuò)檢測(cè) n檢測(cè)連接狀態(tài) n最大傳送單元 n網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 n數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商

12、課件制作人：謝希仁2. PPP 協(xié)議不需要的功能n糾錯(cuò) n流量控制 n序號(hào) n多點(diǎn)線路 n半雙工或單工鏈路 課件制作人：謝希仁3. PPP 協(xié)議的組成 n1992 年制訂了 PPP 協(xié)議。經(jīng)過 1993 年和 1994 年的修訂，現(xiàn)在的 PPP 協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)RFC 1661。 nPPP 協(xié)議有三個(gè)組成部分 n幀封裝n鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)n網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol) 課件制作人：謝希仁3.2.2 PPP 協(xié)議的幀格式 1.幀格式n標(biāo)志字段 F : 0 x7E （01111110B）。n地

13、址字段 A : 固定置為 0 xFF。n控制字段 C ：通常置為 0 x03。nFCS: 采用CRC。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)PPP 幀7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部課件制作人：謝希仁1.幀格式n協(xié)議字段：n占2字節(jié)n表明上層使用協(xié)議n=0 x0021 時(shí)，上層使用協(xié)議IP。n=0 xC021, 上層使用協(xié)議LCP 。n= 0 x8021，上層使用協(xié)議NCP。 先發(fā)送IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)PPP 幀7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部課件制作人：謝希仁2. 透明傳輸問題 -字符填充 n當(dāng) PP

14、P 用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充。 n當(dāng) PPP 用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法。 課件制作人：謝希仁2. 透明傳輸問題 -字符填充 n當(dāng) PPP 用在異步傳輸時(shí)，使用字符填充法。n轉(zhuǎn)義符定義為0 x7D。n將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè) 0 x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)。（b5取反） n若信息字段中出現(xiàn)一個(gè) 0 x7D 的字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)。n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(gè) 0 x7D 字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以

15、改變。 課件制作人：謝希仁3. 零比特填充 nPPP 協(xié)議用在 SONET/SDH 鏈路時(shí)，是使用同步傳輸，這時(shí) PPP 協(xié)議采用零比特填充方法。n在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)所發(fā)送數(shù)據(jù)中有 5 個(gè)連續(xù) 1，則立即填入一個(gè) 0。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信息字段中出現(xiàn)了和標(biāo)志字段 F 完全一樣的 8 比特組合發(fā)送端在 5 個(gè)連 1 之后填入 0 比特再發(fā)送出去在接收端把 5 個(gè)連 1之后的 0 比特刪除會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F

16、 發(fā)送端填入 0 比特接收端刪除填入的 0 比特零比特填充課件制作人：謝希仁 3.2.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài) n當(dāng)用戶撥號(hào)接入 時(shí)， ISP路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。n用戶機(jī)向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組（封裝成多個(gè) PPP 幀）。n這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)，和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置。nNCP 給新接入的用戶機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的 IP 地址，使用戶機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。n通信完畢時(shí)，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。 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

17、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(qǐng)求LCP 鏈路終止鑒別失敗LCP 配置協(xié)商失敗課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 3.3.2 CSMA/CD 協(xié)議3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 1. 局域

18、網(wǎng)1）局域網(wǎng)的特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。 2）局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：n具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。 n便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。n提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 2. 局域網(wǎng)的拓?fù)?匹配電阻集線器交換機(jī)干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)課件制作人：謝希仁3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層3. 媒體（介質(zhì)）共享技術(shù)n靜態(tài)劃分信道n頻分復(fù)用n時(shí)分復(fù)用n波分復(fù)用n碼分復(fù)用 n動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）n隨機(jī)接入n受控接入 如令牌網(wǎng)、多點(diǎn)線路

19、探詢(polling)。 課件制作人：謝希仁3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層4. 適配器的作用 n網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 n適配器的重要功能：n進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。n對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。n在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。n實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 課件制作人：謝希仁計(jì)算機(jī)通過適配器和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 硬件地址至局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU 和存儲(chǔ)器生成發(fā)送的數(shù)據(jù)處理收到的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)從局域網(wǎng)接收幀計(jì)算機(jī)IP 地址并行通信課件制作人：謝希仁3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層5）以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

20、 nDEC、Intel、Xerox制定：DIX Ethernet V2nIEEE 802.3n二者差別很小。課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 3.3.2 CSMA/CD 協(xié)議3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁1.以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 （B主機(jī)向D主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)）3.3.2 CSMA/CDB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(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B

21、只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)p CSMA/CD: (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)p 以太網(wǎng)采用CSMA/CD課件制作人：謝希仁3.3.2 CSMA/CD 1. 以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 n總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 n由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 n其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不接收。n具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。 課件制作人：謝

22、希仁3.3.2 CSMA/CD 2. 以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 1） 采用無連接的工作方式n即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。n這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。 課件制作人：謝希仁1）采用無連接的工作方式n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。n當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。n如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 2）使用曼徹斯特(Manchester)編碼 基帶數(shù)字

23、信號(hào)曼徹斯特編碼 碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換1)基帶數(shù)字信號(hào)p1: high signal; 0: low signal.pTwo problems:Idle 0, or signal 0.Frequency synchronization2)曼徹斯特編碼pEach bit has a transition 1: negative transition. 0: positive transition.pUsed By Ethernet課件制作人：謝希仁3.3.2 CSMA/CD 3. CSMA/CD要點(diǎn) 1）“多點(diǎn)接入”：許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。2）“載波監(jiān)聽”：

24、每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 課件制作人：謝希仁CSMA/CD要點(diǎn)3）“碰撞檢測(cè)”：計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)，以判斷是否以其他主機(jī)也在發(fā)送數(shù)據(jù)。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(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。qcarrier sensing, deferral as in CSMApcolliding transmissions aborted, reducing channel wastage qhuman analogy: the polite conversationalis

25、t 3.3.2 CSMA/CD 4. 幾個(gè)重要概念1）爭(zhēng)用期2p單程端到端傳播時(shí)延p以太網(wǎng)的爭(zhēng)用期2規(guī)定為51.2sABt碰撞t = B 檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為 課件制作人：謝希仁2) 指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type)p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(gè)隨

26、機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期 2。定義重傳次數(shù) k ，k 10，即 k = Min重傳次數(shù), 10從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為 r。重傳所需的時(shí)延= r* 2當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。 課件制作人：謝希仁3) 最短有效幀長(zhǎng) n確定依據(jù)：在一個(gè)幀發(fā)送完前，有足夠的時(shí)間進(jìn)行沖突檢測(cè)。 爭(zhēng)用期*帶寬=51.2*10M=512bits=64bytesn以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長(zhǎng)為 64 字節(jié)。凡長(zhǎng)度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀，將被丟棄。 課件制作人：謝希仁4）強(qiáng)化碰撞 n當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)

27、生了碰撞時(shí)：n立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；n再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJ人為干擾信號(hào) ABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測(cè)到?jīng)_突開始沖突信道占用時(shí)間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測(cè)到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號(hào)。這里為了簡(jiǎn)單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。5）幀間最小時(shí)間（83頁(yè)）p以太網(wǎng)規(guī)定幀間最小時(shí)間為9.6s，即96bits。p幀間最小時(shí)間是給節(jié)點(diǎn)留出接收下一幀的準(zhǔn)備時(shí)間。5. CSMA/CD的工作過程（83頁(yè)）（1）幀生成：）幀生成：適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個(gè)分組。加上適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得

28、一個(gè)分組。加上頭部和尾部形成幀。放入緩沖器準(zhǔn)備發(fā)送。頭部和尾部形成幀。放入緩沖器準(zhǔn)備發(fā)送。（2）載波檢測(cè)：）載波檢測(cè)：若在幀間最小間隔內(nèi)檢測(cè)到信道空若在幀間最小間隔內(nèi)檢測(cè)到信道空閑，就開始發(fā)送幀；反之，繼續(xù)檢測(cè)。閑，就開始發(fā)送幀；反之，繼續(xù)檢測(cè)。（3）沖突檢測(cè)：）沖突檢測(cè)：發(fā)送過程中繼續(xù)進(jìn)行信道檢測(cè)。若發(fā)送過程中繼續(xù)進(jìn)行信道檢測(cè)。若一直未檢測(cè)到?jīng)_突，則幀發(fā)送成功；若檢測(cè)到?jīng)_突，一直未檢測(cè)到?jīng)_突，則幀發(fā)送成功；若檢測(cè)到?jīng)_突，則發(fā)送人為干擾信號(hào)，并進(jìn)入下一步。則發(fā)送人為干擾信號(hào)，并進(jìn)入下一步。（4）指數(shù)退避：）指數(shù)退避：若目前是第若目前是第k次沖突，則從次沖突，則從 (0,1,2,2k-1) 中，

29、隨機(jī)選一個(gè)數(shù)中，隨機(jī)選一個(gè)數(shù)r。等待（。等待（r*512bit）時(shí)間后，）時(shí)間后，進(jìn)入第（進(jìn)入第（2）步。）步。課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng) 3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)?3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率 3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)浼€器兩對(duì)雙絞線站點(diǎn)RJ-45 插頭課件制作人：謝希仁3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)渚哂腥齻€(gè)接口的集線器

30、集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線課件制作人：謝希仁3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)湫切尉W(wǎng) 10BASE-T n不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。n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)備的可靠性已大大提高了。 課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位n10BASE-T 的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過 100 m。n這種 10 Mb/s 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。 n10BASE-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(gè)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

31、礎(chǔ)。 課件制作人：謝希仁集線器的一些特點(diǎn) （1）使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各主機(jī)共享邏輯上的總線。 （2）集線器很像一個(gè)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器。（3）集線器工作在物理層，簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)bit(0,1)。（4）集線器具有串音回?fù)艿窒⒃偕ㄐ?、重新定時(shí)等功能。 課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng) 3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)?3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率 3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制

32、作人：謝希仁3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率 n爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為 2，即端到端傳播時(shí)延的兩倍。n幀長(zhǎng)為 L (bit)，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 C (b/s)，因而幀的發(fā)送時(shí)間為 L/C = T0。 課件制作人：謝希仁以太網(wǎng)的信道利用率 n一個(gè)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(即再經(jīng)過時(shí)間 使得信道上無信號(hào)在傳播)時(shí)為止，是發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間。 發(fā) 送 成 功 爭(zhēng)用期 爭(zhēng)用期 爭(zhēng)用期 2 2 2T0t占用期 發(fā)生碰撞 發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間課件制作人：謝希仁參數(shù) n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

33、時(shí)延 與幀的發(fā)送時(shí)間 T0 之比： 0Ta0Ta(3-2) 0 表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測(cè)出來， 并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。 越大，表明爭(zhēng)用期所占的比例增大，每發(fā) 生一次碰撞就浪費(fèi)許多信道資源，使得信道 利用率明顯降低。 課件制作人：謝希仁對(duì)以太網(wǎng)參數(shù)的要求n當(dāng)數(shù)據(jù)率一定時(shí)，以太網(wǎng)的連線的長(zhǎng)度受到限制，否則 的數(shù)值會(huì)太大。n以太網(wǎng)的幀長(zhǎng)不能太短，否則 T0 的值會(huì)太小，使 a 值太大。 課件制作人：謝希仁n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(huì)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(gè)站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。n發(fā)送一幀占用線

34、路的時(shí)間是 T0 + ，而幀本身的發(fā)送時(shí)間是 T0。于是我們可計(jì)算出理想情況下的極限信道利用率 Smax為： 信道利用率的最大值 Smax aTTS1100max(3-3)課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng) 3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)?3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率 3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層1. MAC 層的硬件地址（86頁(yè)） n在局域網(wǎng)

35、中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。nMAC地址有6個(gè)字節(jié)（48位），用16進(jìn)只表示，如49-BD-D2-C7-56-2AnMAC地址一永久性的，不能設(shè)置。n一塊網(wǎng)卡一個(gè)MAC地址。nMAC地址必須向IEEE購(gòu)買。1. MAC 層的硬件地址nIEEE 的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu) RA 負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)(即高位 24 位)。n地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。n一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。n“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配

36、器標(biāo)識(shí)符EUI-48。課件制作人：謝希仁1. MAC 層的硬件地址nMAC地址種類：n單播(unicast)地址n廣播(broadcast)地址，F(xiàn)F-FF-FF-FF-FF-FFn多播(multicast)地址（第一字節(jié)的最低位為1）混雜模式(promiscuous)課件制作人：謝希仁3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層2. MAC 幀的格式 n常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：nDIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)nIEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)n最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。課件制作人：謝希仁以太網(wǎng) MAC 幀物理層MAC層10101010101010 1010101010

37、1010101011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(bào)3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層以太網(wǎng)的 MAC 幀格式 2.以太網(wǎng)的 MAC 幀格式 n前導(dǎo)Preamble: 7 bytes with pattern 10101010 followed by 1 byte with pattern 10101011 used to synchronize receiver, sender clock ratesn地址Address : 6 bytes MAC address.n類型Type: (2 bytes)

38、indicates higher layer protocols. ( Ox0800-IP, Ox0806-ARP)n幀檢測(cè)序列FCS：采用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng) 3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)?3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率 3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁n幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；n用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)；n數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在 46

39、 1500 字節(jié)之間。n對(duì)于檢查出的無效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層3. 幾個(gè)問題1）無效 MAC 幀的識(shí)別3. 幾個(gè)問題2）幀結(jié)束識(shí)別 采用曼徹斯特編碼，幀結(jié)束后不再發(fā)送碼元，即電平無跳變。3）填充 當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度少于46字節(jié)時(shí)，要填充補(bǔ)足。填充長(zhǎng)度由上層協(xié)議計(jì)算，上層協(xié)議要有自己數(shù)據(jù)長(zhǎng)度標(biāo)志。3. 幾個(gè)問題4）IEEE802.3的幀格式 唯一的區(qū)別是有長(zhǎng)度字段。長(zhǎng)度字段大于0 x0600時(shí)表示類型；否則，表示長(zhǎng)度。課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)

40、據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.5.1 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)3.5.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng)3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口3.5 擴(kuò)展的局域網(wǎng)3.5.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)1）使用轉(zhuǎn)發(fā)器2）主機(jī)使用光纖和一對(duì)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)器課件制作人：謝希仁n某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng)3.5.1 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)3）用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)三個(gè)獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域課件制作人：謝希仁用集線器組成更大的局域網(wǎng)都在一個(gè)碰撞域中一系三系二系主干集線器一個(gè)更大的碰撞域碰撞域課件制作

41、人：謝希仁n優(yōu)點(diǎn)n使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。n擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。n缺點(diǎn)n碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。n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。 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) 課件制作人：謝希仁n在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)時(shí)使用網(wǎng)橋。n網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。n網(wǎng)橋具有過濾幀的功能，丟棄不需轉(zhuǎn)發(fā)的幀。3.5.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 1. 網(wǎng)橋1）網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu)站表接口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)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課件制

42、作人：謝希仁n轉(zhuǎn)發(fā)表的字段：地址、接口、時(shí)間。n時(shí)間：紀(jì)錄更新時(shí)間n紀(jì)錄太舊將被刪除2）轉(zhuǎn)發(fā)表3) 網(wǎng)橋的工作過程n網(wǎng)橋依靠轉(zhuǎn)發(fā)表來轉(zhuǎn)發(fā)幀n如果一個(gè)幀的目標(biāo)地址與原地址不在同一網(wǎng)段，就轉(zhuǎn)發(fā)該幀。n如果一個(gè)幀的目標(biāo)地址與原地址在同一網(wǎng)段，就丟棄該幀。課件制作人：謝希仁n隔離沖突域，增大吞吐量。 n擴(kuò)大了物理范圍。n提高了可靠性。一個(gè)網(wǎng)段的故障不影響其它網(wǎng)段。n可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的以太網(wǎng)。 4）使用網(wǎng)橋的好處 課件制作人：謝希仁網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域 B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF課件制作人：謝希仁n存儲(chǔ)

43、轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 n由于網(wǎng)橋中緩存容量的限制，可能出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。 n具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)，時(shí)延更大。n網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。 5）使用網(wǎng)橋的缺點(diǎn) 課件制作人：謝希仁n集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。n網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。n若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。5)網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 課件制作人：謝希仁n目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 n“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不

44、知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 n透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。 2. 透明網(wǎng)橋1）透明網(wǎng)橋概念2）自學(xué)習(xí)算法建立轉(zhuǎn)發(fā)表 (96頁(yè))n自學(xué)習(xí)：網(wǎng)橋收到一幀后，查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如有，則把原有項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)行更新。n轉(zhuǎn)發(fā)幀：查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，則通過所有其他接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個(gè)幀。否則，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。課件制作人：謝希仁地址 接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建

45、立過程舉例B2B1ABCDEF1212地址 接口B 1B AA BA 1F CF 2A BA 1F CF 2（假設(shè)：開始時(shí)B1和B2轉(zhuǎn)發(fā)表均為空）課件制作人：謝希仁n這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。 3）生成樹算法 局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AF不停地兜圈子A 發(fā)出的幀F(xiàn)1網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了課件制作人：謝希仁n互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集。在這個(gè)子集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個(gè)站之間只有一條路徑。 n為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。n為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化

46、時(shí)的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對(duì)生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。 生成樹的得出課件制作人：謝希仁n透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。n源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。n源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。n發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 3. 源路由網(wǎng)橋（97頁(yè)）課件制作人：謝希仁n1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地

47、提高局域網(wǎng)的性能。n交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。n以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4. 多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)1）以太網(wǎng)交換機(jī)的概念課件制作人：謝希仁用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器課件制作人：謝希仁n以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。n交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通

48、信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。 2）以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)課件制作人：謝希仁n對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。n使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，每一個(gè)用戶獨(dú)占帶寬，而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的。因此對(duì)于擁有 N 對(duì)接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 2）以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)課件制作人：謝希仁n虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。n這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。n每一個(gè) VLAN

49、的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。n虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 3）虛擬局域網(wǎng) 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng): VLAN1, VLAN2 和 VLAN3以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 B2 和 B3 將會(huì)收

50、到廣播的信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 課件制作人：謝希仁n虛擬局域網(wǎng)

51、協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為 VLAN 標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 802.3MAC 幀字節(jié)66246 15004MAC 幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù) 據(jù)FCS長(zhǎng)度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié)2 字節(jié)插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記4用戶優(yōu)先級(jí)CFI課件制作人：謝希仁第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.6 高速以太網(wǎng) 3.6.1 100BASE-T 以太網(wǎng) 3.6.2 吉比特以太網(wǎng) 3.6.3 10 吉比特以太網(wǎng) 3.6.4 使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入3.7 其他類型的高速局域網(wǎng)接口課件制作人：謝希仁3.6