數(shù)據(jù)鏈路層與以太網(wǎng)交換技術(shù)

1、卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心1數(shù)據(jù)鏈路層與交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層與交換機(jī)卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心2本章目標(biāo)本章目標(biāo) 能夠正確接入交換機(jī)，并掌握能夠正確接入交換機(jī)，并掌握Cisco交換機(jī)交換機(jī)的基本操作的基本操作 了解數(shù)據(jù)鏈路層的功能 了解以太網(wǎng)幀格式 了解交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心3數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能21 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 位于網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間物理層物理層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 比特（比特（Bit） 幀（幀（Fra

2、me）包包(Packet）主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心4數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能22 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)與拆除 幀包裝、幀傳輸、幀同步 幀的差錯(cuò)恢復(fù) 流量控制卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心5以太網(wǎng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)工作在數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)工作在數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層協(xié)議物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 比特比特 幀幀 包包12主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元層層以太網(wǎng)以太網(wǎng)

3、卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心6什么是以太網(wǎng)什么是以太網(wǎng) 我們平常使用的局域網(wǎng)就是以太網(wǎng)我們平常使用的局域網(wǎng)就是以太網(wǎng)如果中間的線(xiàn)路是共享如果中間的線(xiàn)路是共享的，這條鏈路在同一時(shí)間的，這條鏈路在同一時(shí)間由誰(shuí)來(lái)使用呢？如何來(lái)保由誰(shuí)來(lái)使用呢？如何來(lái)保證這些主機(jī)能有序的使用證這些主機(jī)能有序的使用共享線(xiàn)路，不發(fā)生數(shù)據(jù)的共享線(xiàn)路，不發(fā)生數(shù)據(jù)的沖突？沖突？ 如果主機(jī)如果主機(jī)A A發(fā)出一個(gè)發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包給主機(jī)數(shù)據(jù)包給主機(jī)B B，如何標(biāo)，如何標(biāo)識(shí)主機(jī)識(shí)主機(jī)A A和主機(jī)和主機(jī)B B呢？這呢？這就是主機(jī)的地址問(wèn)題。就是主機(jī)的地址問(wèn)題。 主機(jī)之間發(fā)送的數(shù)據(jù)，主機(jī)之間發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要保證雙方互相都能

4、需要保證雙方互相都能讀懂，那么它們發(fā)送的讀懂，那么它們發(fā)送的數(shù)據(jù)的格式，是不是需數(shù)據(jù)的格式，是不是需要有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范呢？要有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范呢？卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心7以太網(wǎng)采用以太網(wǎng)采用CSMA/CDCSMA/CD帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)以太網(wǎng)采用以太網(wǎng)采用CSMA/CD避免信號(hào)的沖突避免信號(hào)的沖突工作原理工作原理 發(fā)送前先監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。 在發(fā)送時(shí)，邊發(fā)邊繼續(xù)監(jiān)聽(tīng) 若監(jiān)聽(tīng)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送 等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱(chēng)為退避）以后，再重新嘗試卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心8以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC地址

5、地址 以太網(wǎng)地址用來(lái)識(shí)別一個(gè)以太網(wǎng)上的以太網(wǎng)地址用來(lái)識(shí)別一個(gè)以太網(wǎng)上的某個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或一組設(shè)備某個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或一組設(shè)備 例如：例如：00061be3936c 000d28beb642IBMCISCO24比特比特（供應(yīng)商（供應(yīng)商標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)）24比特比特（供應(yīng)商對(duì)網(wǎng)卡的唯一編號(hào)）（供應(yīng)商對(duì)網(wǎng)卡的唯一編號(hào)）對(duì)于目的地址對(duì)于目的地址：0物理地址（單播地址）物理地址（單播地址）1邏輯地址（組播地址）邏輯地址（組播地址）卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心9以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式 802.3 以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式數(shù)據(jù)鏈路層封裝數(shù)據(jù)鏈路層封裝7字節(jié)字節(jié)6字節(jié)字節(jié)6字節(jié)字節(jié)前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼目的地址

6、目的地址源地址源地址類(lèi)類(lèi)型型/ /長(zhǎng)長(zhǎng)度度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)幀校驗(yàn)序列序列461500字節(jié)字節(jié)4字節(jié)字節(jié)1字字節(jié)節(jié)2字字節(jié)節(jié)幀幀啟啟始始定定界界符符物理層封裝物理層封裝卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心10以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物理層物理層數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)鏈路層路層邏輯鏈路控邏輯鏈路控制子層制子層（LLC)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層制子層（MAC)以以太太網(wǎng)網(wǎng)IEEE802.2IEEE802.3卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心11MAC子層與子層與LLC子層子層21 介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制（介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）子層（）子層（802.3） 將上層交下來(lái)的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送(接收時(shí)進(jìn)行

7、相反的過(guò)程，將幀拆卸)； 實(shí)現(xiàn)和維護(hù)介質(zhì)訪(fǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議，例如CSMA/CD； 比特差錯(cuò)檢測(cè)； MAC幀的尋址，即MAC幀由哪個(gè)站（源站）發(fā)出，被哪個(gè)站哪些站接收（目的站）?？ㄌ貭柨ㄌ貭朞RACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心12MAC子層與子層與LLC子層子層22 邏輯鏈路控制（邏輯鏈路控制（LLC）子層（）子層（802.2） 建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接； 提供與上層的接口； 給幀加上序號(hào)?？ㄌ貭柨ㄌ貭朞RACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心13階段總結(jié)階段總結(jié) 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系以太網(wǎng)使用以太網(wǎng)使用CSMA/CD以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址以

8、太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式 卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心14以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)v 交換機(jī)是用來(lái)連接局域網(wǎng)的主要設(shè)備交換機(jī)是用來(lái)連接局域網(wǎng)的主要設(shè)備 交換機(jī)能夠根據(jù)以太網(wǎng)幀中目標(biāo)地址智能的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，交換機(jī)能夠根據(jù)以太網(wǎng)幀中目標(biāo)地址智能的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，因此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層因此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層 交換機(jī)分割沖突域，實(shí)現(xiàn)全雙工通信交換機(jī)分割沖突域，實(shí)現(xiàn)全雙工通信卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心15交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12111B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2data端口端口3端口端口3主機(jī)主機(jī)11給主機(jī)給主機(jī)3

9、3發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀：發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀：目標(biāo)地址：目標(biāo)地址：33源地址：源地址： 11卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心16交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理122AMAC地址地址端口號(hào)端口號(hào) 交換機(jī)交換機(jī)A在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作： 交換機(jī)A查找MAC地址表 交換機(jī)A學(xué)習(xí)主機(jī)11的MAC地址 交換機(jī)A向其他所有端口發(fā)送廣播11 1卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心17交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12311B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2data端口端口2端口端口3端口端口3data卡特爾卡特爾ORAC

10、LE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心18交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理124 交換機(jī)交換機(jī)B在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作： 交換機(jī)B查看MAC地址表 交換機(jī)B學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號(hào) 交換機(jī)B向所有端口廣播數(shù)據(jù)包 主機(jī)主機(jī)22，查看數(shù)據(jù)包的目標(biāo)，查看數(shù)據(jù)包的目標(biāo)MAC地址不是自己，丟棄數(shù)據(jù)包地址不是自己，丟棄數(shù)據(jù)包BMAC地址地址端口號(hào)端口號(hào)11 322data卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心19交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理125B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2data端口端口2端口端口3端口端口3data11dat

11、a卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心20交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理126 主機(jī)主機(jī)33，接收到數(shù)據(jù)幀，接收到數(shù)據(jù)幀 主機(jī)主機(jī)44，丟棄數(shù)據(jù)幀，丟棄數(shù)據(jù)幀3344datadata在這個(gè)過(guò)程中，交換機(jī)的在這個(gè)過(guò)程中，交換機(jī)的MAC地址表中沒(méi)有需要的條地址表中沒(méi)有需要的條目，交換機(jī)通過(guò)廣播的方式，目，交換機(jī)通過(guò)廣播的方式，轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心21交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理127B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2端口端口3端口端口3data11這時(shí)，主機(jī)這時(shí)，主機(jī)44要給主機(jī)要給主機(jī)11

12、發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀：幀：目標(biāo)地址：目標(biāo)地址：11源地址：源地址： 44卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心22交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理128BMAC地址地址端口號(hào)端口號(hào)11 3 交換機(jī)交換機(jī)B在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作： 交換機(jī)B學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號(hào) 交換機(jī)B查看MAC地址表，根據(jù)MAC地址表中的條目，單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到端口344 2卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心23交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理129AMAC地址地址端口號(hào)端口號(hào)11 1 交換機(jī)交換機(jī)A在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：在接收到數(shù)據(jù)幀后，

13、執(zhí)行以下操作： 交換機(jī)A學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號(hào) 交換機(jī)A查看MAC地址表，根據(jù)MAC地址表中的條目，單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到端口1 主機(jī)主機(jī)11，收到數(shù)據(jù)幀，收到數(shù)據(jù)幀44 3卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心24交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理1210B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2端口端口3端口端口311data在這個(gè)過(guò)程中，交換機(jī)的在這個(gè)過(guò)程中，交換機(jī)的MAC地址表中已經(jīng)學(xué)到了需地址表中已經(jīng)學(xué)到了需要的條目，交換機(jī)通過(guò)單播的要的條目，交換機(jī)通過(guò)單播的方式，轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀方式，轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心25交換機(jī)數(shù)據(jù)

14、轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理1211AMAC地址地址端口號(hào)端口號(hào)11 144 322 233 3MAC地址地址端口號(hào)端口號(hào)11 344 222 333 1v交換機(jī)最終的交換機(jī)最終的MAC地址表地址表B卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心26交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理1212 轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā) 交換機(jī)根據(jù)MAC地址表單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí) MAC地址表是交換機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)接收的數(shù)據(jù)幀的源MAC地址來(lái)形成的 廣播廣播 如果目標(biāo)地址在MAC地址表中沒(méi)有，交換機(jī)就向除接收到該數(shù)據(jù)幀的端口外的其他所有端口廣播該數(shù)據(jù)幀 更新更新 交換機(jī)MAC地址表的老化時(shí)間是300秒 交換機(jī)如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)幀的入端

15、口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交換機(jī)將MAC 地址重新學(xué)習(xí)到新的端口卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心27單工、半雙工與全雙工單工、半雙工與全雙工 單工單工 只有一個(gè)信道，傳輸方向只能是單向的 半雙工半雙工 只有一個(gè)信道，在同一時(shí)刻，只能是單向傳輸 全雙工全雙工 雙信道，同時(shí)可以有雙向數(shù)據(jù)傳輸ABABAB例如：尋呼機(jī)例如：尋呼機(jī)例如：對(duì)講機(jī)例如：對(duì)講機(jī)例如：電話(huà)例如：電話(huà)卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心28沖突與沖突域沖突與沖突域v如果沖突過(guò)多，則傳輸效率就會(huì)降低如果沖突過(guò)多，則傳輸效率就會(huì)降低. . . . . .主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B主機(jī)主機(jī)C沖

16、突域沖突域卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心29分割沖突域分割沖突域v為了提高傳輸效率，分割沖突域?yàn)榱颂岣邆鬏斝?，分割沖突域. . . . . .沖突域沖突域1沖突域沖突域2沖突域沖突域3卡特爾卡特爾ORACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心30交換機(jī)背板交換矩陣結(jié)構(gòu)交換機(jī)背板交換矩陣結(jié)構(gòu)v交換機(jī)的每個(gè)端口訪(fǎng)問(wèn)交換機(jī)的每個(gè)端口訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)端口時(shí)，都有一條另一個(gè)端口時(shí)，都有一條專(zhuān)有的線(xiàn)路，不會(huì)產(chǎn)生沖專(zhuān)有的線(xiàn)路，不會(huì)產(chǎn)生沖突。突?？ㄌ貭柨ㄌ貭朞RACLE授權(quán)教育中心授權(quán)教育中心31沖突域與廣播域沖突域與廣播域v廣播域指接收同樣廣播消息的節(jié)點(diǎn)的集合，如：在該廣播域指接收同樣廣播消息的節(jié)點(diǎn)的集合，如：在該集合中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播幀，則所有其他能集合中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播幀，則所有其他能收到這個(gè)幀的節(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為是該廣播幀的一部分收到這個(gè)幀的節(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為是該廣播幀的一部分v交換機(jī)分割沖突域，但是不分割廣播域，即交換機(jī)的交換機(jī)分割沖突域，但是不分割廣播域，即交換機(jī)的所