第2章 網(wǎng)絡(luò)接口層

第2章網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)技術(shù)22.1物理層2.1.1數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)也稱為數(shù)據(jù)傳輸媒體，是數(shù)據(jù)信號在傳輸過程中的物理載體，物理上將網(wǎng)絡(luò)中計算機(jī)相互連接起來。傳輸介質(zhì)分可為兩大類有線傳輸介質(zhì)銅芯導(dǎo)線或光纖，是導(dǎo)向型傳輸介質(zhì)，信號以電磁波的形式在介質(zhì)中傳播。常用的有線傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纜。無線傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是空間，信號以電磁輻射的形式在空間中傳播。第3頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.模擬信號與數(shù)字信號第4頁t幅值t幅值(a)模擬信號(a)數(shù)字信號2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.通信系統(tǒng)模型點到點的通信是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)第5頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.通信系統(tǒng)模型第6頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.數(shù)據(jù)傳輸方式（1）模擬傳輸?shù)?頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.數(shù)據(jù)傳輸方式（2）數(shù)字傳輸?shù)?頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式4.串行通信與并行通信串行通信指數(shù)據(jù)流一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可，其優(yōu)點是易于實現(xiàn)。并行通信一次同時傳送一個字節(jié)（字符），即8個碼元。第9頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式5.數(shù)據(jù)通信方式根據(jù)通信雙方是否可以同時傳輸數(shù)據(jù)，可以分為單工、半雙工與全雙工通信三種通信方式。異步與同步傳輸?shù)?0頁2.1物理層2.1.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)主要采用三種數(shù)據(jù)編碼技術(shù)：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼和模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼第11頁2.1物理層2.1.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼常用的數(shù)字信號編碼有不歸零NRZ(NonReturntoZero)碼、差分不歸零DNRZ碼、曼徹斯特(Manchester)碼及差分曼徹斯特(DifferentialManchester)碼等。需要考慮編碼效率3.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼常用的編碼技術(shù)是以采樣定理為基礎(chǔ)的脈沖編碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)技術(shù)。第12頁2.1物理層2.1.4信道復(fù)用技術(shù)為了有效地利用傳輸系統(tǒng)，采用多路復(fù)用(Multiplexing)技術(shù)從空間和時間兩個方面來解決多路信號同時復(fù)用單一介質(zhì)的問題。多路復(fù)用技術(shù)主要有三種：頻分多路復(fù)用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)時分多路復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)光波分多路復(fù)用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）。第13頁2.1物理層2.1.4信道復(fù)用技術(shù)1. 頻分多路復(fù)用技術(shù)第14頁2.1物理層2.1.4信道復(fù)用技術(shù)2. 時分多路復(fù)用技術(shù)第15頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.1數(shù)據(jù)鏈路層的概念在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時，除物理線路外，還須有一些必要的通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸，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。數(shù)據(jù)鏈路層功能是可以將不可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路，并提供流量控制和差錯校驗功能。（1）數(shù)據(jù)鏈路的建立和拆除（2）幀傳輸和幀同步（3）差錯與流量控制（4）數(shù)據(jù)鏈路管理第16頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.2數(shù)據(jù)鏈路的流量控制機(jī)制所謂流量控制就是調(diào)整發(fā)送信息的速率，使接收方能夠及時處理所接收到的數(shù)據(jù)。流量控制的目的是為了防止網(wǎng)絡(luò)擁擠及死鎖的出現(xiàn)而采取的一種措施。流量控制機(jī)制1.停止-等待流量控制機(jī)制2.滑動窗口流量控制機(jī)制第17頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3差錯控制1.差錯產(chǎn)生的原因與差錯類型接收者收到的信號是正常信號（表示數(shù)據(jù)的信號）與噪聲的疊加。如噪聲對信號疊加的結(jié)果在最后電平判決時出現(xiàn)錯誤，就會引起傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。信道噪聲分為熱噪聲與沖擊噪聲兩類。熱噪聲由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運動產(chǎn)生。沖擊噪聲由外界電磁干擾引起，與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。第18頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3差錯控制2.差錯檢驗與校正（1）奇偶校驗（2）方塊校驗（3）循環(huán)冗余校驗CRC第19頁字符編號字符代碼奇偶校驗位字符110011000字符210000101字符310100100字符410010001字符510100001字符610000011方塊校驗字符（LRC）111101002.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3點到點協(xié)議PPP（PointtoPoint,PPP）點到點協(xié)議是Internet中使用廣泛的鏈路層通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)鏈路中直接連接的兩個節(jié)點之間提供數(shù)據(jù)傳輸方式。PPP協(xié)議的組成包括以下三個內(nèi)容：（1）一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。（2）一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。（3）一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)，其中的每一個協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。第20頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3點到點協(xié)議PPP控制字段C通常置為0x03，目前沒有實際意義，今后協(xié)議擴(kuò)展時可以該字段。協(xié)議字段為0x0021時，是IP數(shù)據(jù)報；若為0xC021,則是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)；若為0x8021，則是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)部分，其長度可變，默認(rèn)長度為1500字節(jié)。一般封裝的是IP數(shù)據(jù)報。第21頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.1局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)是一種地理范圍有限、互連設(shè)備有限的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一個局域網(wǎng)的基本組成主要有：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)適配器傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)軟件這些設(shè)備在特定網(wǎng)絡(luò)軟件支持下完成特定的網(wǎng)絡(luò)功能。第22頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)1.

IEEE802局域網(wǎng)協(xié)議棧局域網(wǎng)有兩個特點：傳輸介質(zhì)是共享的，不存在中間節(jié)點和交換的問題，不需要路由；數(shù)據(jù)以幀尋址方式工作。在IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，只定義物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，把數(shù)據(jù)鏈路層分成：邏輯鏈路控制LLC（LogicalLinkControl）子層介質(zhì)訪問控制MAC（MediumAccessControl）子層第23頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)（1）物理層在物理鏈路上發(fā)送、傳遞和接收非結(jié)構(gòu)化的比特流，包括對帶寬的頻道分配和對基帶的信號調(diào)制、建立、維持、撤消物理鏈路，處理機(jī)械的、電氣的和過程的特性。（2）介質(zhì)訪問控制層MAC控制對傳輸介質(zhì)的訪問和信道資源分配。實現(xiàn)幀的尋址和識別，完成幀檢測序列的產(chǎn)生和檢驗等功能。（3）邏輯鏈路控制層LLC提供面向連接服務(wù)和非連接服務(wù)。幀的封裝和拆除，為高層提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)邏輯接口，實現(xiàn)差錯控制和流量控制第24頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)2.

IEEE802局域網(wǎng)協(xié)簇IEEE802制定了一系列具體的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。它們之間的關(guān)系如圖2-17所示。第25頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)IEEE802具體定義的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有：

802.1A：體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)管理和性能測量。

802.1B：尋址、網(wǎng)間互連及網(wǎng)絡(luò)管理。

802.2：邏輯鏈路控制協(xié)議。

802.3：總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議CSMA/CD及物理層技術(shù)規(guī)范。

802.3i：10BASE-T訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。

802.3u：100BASE-T訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。

802.4：令牌總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。

802.5：令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。

802.6：城域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。

802.7：寬帶網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。第26頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)IEEE802具體定義的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有：

802.8：FDDI介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。

802.9：綜合數(shù)據(jù)/話音網(wǎng)絡(luò)。

802.10：局域網(wǎng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

802.11：無線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。

802.12：100VG-AnyLAN訪問控制協(xié)議及其物理層技術(shù)規(guī)范。第27頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.3以太網(wǎng)技術(shù)1.

以太網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范以太網(wǎng)（Ethernet）是總線型局域網(wǎng)，局域網(wǎng)典型代表。IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)規(guī)范基本一致。以太網(wǎng)的主要技術(shù)規(guī)范是：

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型

傳輸速率：10Mpbs

訪問控制：CSMA/CD

最大工作站數(shù)：1024

最大傳輸距離：2.5km(使用中繼器)

報文長度：64B~1518字節(jié)第28頁2.3局域網(wǎng)技術(shù)2.3.3以太網(wǎng)技術(shù)2.

以太網(wǎng)的幾種形式以太網(wǎng)中規(guī)定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線型結(jié)構(gòu)，常用的傳輸介質(zhì)有4種：粗纜、細(xì)纜、雙絞線和光纜。（1）細(xì)纜以太網(wǎng)—1