第五章數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)

Chapter5

LinkLayerandLANsComputerNetworking:ATopDownApproachFeaturingtheInternet,

3rdedition.

JimKurose,KeithRoss

Addison-Wesley,July2004.

Anoteontheuseofthesepptslides:We’remakingtheseslidesfreelyavailabletoall(faculty,students,readers).They’reinPowerPointformsoyoucanadd,modify,anddeleteslides(includingthisone)andslidecontenttosuityourneeds.Theyobviouslyrepresentalotofworkonourpart.Inreturnforuse,weonlyaskthefollowing:Ifyouusetheseslides(e.g.,inaclass)insubstantiallyunalteredform,thatyoumentiontheirsource(afterall,we’dlikepeopletouseourbook!)Ifyoupostanyslidesinsubstantiallyunalteredformonawwwsite,thatyounotethattheyareadaptedfrom(orperhapsidenticalto)ourslides,andnoteourcopyrightofthismaterial.Thanksandenjoy!JFK/KWRAllmaterialcopyright1996-2004J.FKuroseandK.W.Ross,AllRightsReserved15:鏈路層和局域網(wǎng)第5章:數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)目的:

了解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)及協(xié)議原理:差錯檢測和糾錯共享廣播信道：多址訪問協(xié)議鏈路層尋址可靠傳輸，流量控制各種鏈路層技術(shù)的實現(xiàn)25:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1概述和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS35:鏈路層和局域網(wǎng)5.1鏈路層：概述和服務(wù)常用術(shù)語:節(jié)點：主機和路由器(包括網(wǎng)橋和交換機)鏈路：沿著通信路徑連接相鄰節(jié)點的通信信道有線鏈路無線鏈路局域網(wǎng)數(shù)據(jù)幀：鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。封裝網(wǎng)絡(luò)層分組數(shù)據(jù)鏈路層的職責(zé)：將封裝分組的數(shù)據(jù)幀通過一個鏈路，從一個節(jié)點傳輸?shù)洁徑牧硪粋€節(jié)點。“l(fā)ink”45:鏈路層和局域網(wǎng)鏈路層的特點分組傳輸可以經(jīng)過不同的鏈路使用不同的協(xié)議實現(xiàn):例如，最初的鏈路是以太網(wǎng)，然后是幀中繼，最后的是802.11每個鏈路協(xié)議提供不同的服務(wù)例如，可以在鏈路上提供或不提供可靠的傳輸傳輸類比從Princeton到Lausanne的旅途租車：Princeton到JFK飛機：JFK到Geneva大巴：Geneva到Lausanne旅客=數(shù)據(jù)包運輸段=通信鏈路運輸模式=鏈路層協(xié)議旅行社=路由算法55:鏈路層和局域網(wǎng)5.1.1鏈路層服務(wù)成幀（及拆幀）：把數(shù)據(jù)報加上頭和尾，封裝成幀幀頭中的用于標(biāo)識目的節(jié)點和源節(jié)點的‘物理地址’不同于IP地址鏈路（信道）訪問：介質(zhì)訪問控制（MediumAccessControl，MAC）協(xié)議點對點鏈路MAC協(xié)議比較簡單多點共享介質(zhì)（多址訪問）的MAC協(xié)議比較復(fù)雜在鄰接節(jié)點間的可靠傳輸我們已經(jīng)在第三章學(xué)習(xí)了怎么做！在出錯率很低的鏈路上很少用(光纖，雙絞線)無線鏈路：高出錯率問題：為何鏈路層和端到端的層都要提供可靠性服務(wù)?65:鏈路層和局域網(wǎng)流量控制：在鄰接的發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間的同步差錯檢測:差錯由信號衰減和噪聲引起接收方檢測錯誤：如果發(fā)現(xiàn)差錯

通知發(fā)送方重傳幀或丟幀差錯糾正：接收方檢測和糾正錯誤，不需發(fā)送方重傳半雙工和全雙工半雙工，一個節(jié)點不能同時發(fā)送和接收全雙工，節(jié)點可以同時發(fā)送和接收5.1.1鏈路層服務(wù)（續(xù)）75:鏈路層和局域網(wǎng)5.1.2適配器通信鏈路層在“適配器”(網(wǎng)卡)中實現(xiàn)

Ethernet卡，PCMCIA卡，802.11卡發(fā)送方：封裝分組成幀增加檢錯位、可靠傳輸、流量控制等接收方檢測差錯、可靠交付、流量控制等從幀提取分組，傳給接收節(jié)點適配器是半自治的鏈路層&物理層發(fā)送節(jié)點幀接收節(jié)點數(shù)據(jù)報幀適配器適配器鏈路層協(xié)議85:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)

5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS95:鏈路層和局域網(wǎng)錯誤檢測EDC=ErrorDetectionandCorrectionbits(冗余)D=被EDC保護(hù)的數(shù)據(jù)，包括頭部字段

錯誤檢測不是100%可靠！

協(xié)議有可能漏掉一些錯誤，但很少

大的EDC域能提供更好的檢錯和糾錯能力105:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.1奇偶校驗單個奇偶位:檢測單個位的錯誤二維偶校驗:檢測和糾正單個位的錯誤,檢測任意組合的兩個錯誤00一比特偶校驗事實上，發(fā)生未檢測到錯誤的概率為50%-->有必要深入研究115:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.2Internet校驗和發(fā)送方:把報文段內(nèi)容看成16-bit的整數(shù)序列校驗和：把報文段的16比特整數(shù)求和,再求1的補碼發(fā)送方把校驗和放入UDP的校驗和域接收方：計算接收字段的校驗和檢測計算的校驗和與校驗和域的值是否相等：NO–檢測到錯誤YES–沒有檢測到錯誤。但可能有錯….目標(biāo):

檢測被傳輸報文段中的“錯誤”

(注意:僅用于傳輸層)125:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.3循環(huán)冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck)把數(shù)據(jù)D，看成d位二進(jìn)制數(shù)發(fā)送方與接收方商定一個r+1位模式(生成多項式),G

目標(biāo):選擇r位循環(huán)冗余位,R,將它們添加到D后面<D,R>的d+r位二進(jìn)制數(shù)使用模2運算能被r+1位的二進(jìn)制數(shù)G整除接收方用G去除接收到的<D,R>的d+r位二進(jìn)制數(shù)，如果余數(shù)非零：錯誤發(fā)生能檢測到少于r+1位的各種猝發(fā)錯誤被廣泛使用(ATM,HDLC)135:鏈路層和局域網(wǎng)CRC例子想找到一個R，對于n有:D.2rXORR=nG兩邊都異或R:D.2r=nGXORR如果用G來除D.2r

，余數(shù)等于R:

R=remainder[]D.2rGP285例子，D=101110,G=1001，求R?145:鏈路層和局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了8-、16-、32-位生成多項式G；8-位CRC用于ATM頭部5字節(jié)的保護(hù)；32-CRC用于大量鏈路層IEEE協(xié)議。每個CRC標(biāo)準(zhǔn)能夠檢測少于r+1位的猝發(fā)錯誤和任意的奇數(shù)個比特錯誤……其他檢錯和糾錯方法不常用，故不作專門介紹校驗和通常應(yīng)用于傳輸層，要求簡單快速的軟件實現(xiàn)方式，而CRC通常應(yīng)用于鏈路層，可以適配器硬件實現(xiàn)復(fù)雜的算法。155:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS165:鏈路層和局域網(wǎng)兩種類型的“鏈路”點對點PPP（用于撥號訪問）或HDLC在以太網(wǎng)交換機和主機間的點到點鏈路廣播(有線或無線共享)傳統(tǒng)以太網(wǎng)802.11無線局域網(wǎng)175:鏈路層和局域網(wǎng)多址訪問鏈路（信道）與協(xié)議單個共享廣播鏈路（信道）兩個或多個節(jié)點同時傳輸：沖突（碰撞）沖突（碰撞）：一個節(jié)點同時接收兩個或多個信號時發(fā)生沖突在某個時刻只有一個節(jié)點可以發(fā)送成功信息多址訪問協(xié)議分布式算法決定各節(jié)點如何共享鏈路（信道），即決定節(jié)點什么時候可以傳送數(shù)據(jù)共享鏈路（信道）既要負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，又要負(fù)責(zé)分布式算法的控制信息的傳輸沒有帶外信道傳輸控制信息185:鏈路層和局域網(wǎng)理想的多址訪問協(xié)議速率為Rbps的廣播信道1.當(dāng)一個節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，它能以Rbps的速率發(fā)送.2.當(dāng)有M個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，每個節(jié)點的平均發(fā)送速率為R/M3.完全分散:不需要主節(jié)點協(xié)調(diào)傳輸不需要時鐘、時隙同步4.簡單195:鏈路層和局域網(wǎng)MAC協(xié)議:分類3大類:鏈路（信道）劃分協(xié)議把信道劃分為小“片”(時隙，頻分，碼分)給節(jié)點分配專用的小“片”隨機訪問協(xié)議不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復(fù)”輪流協(xié)議通過輪流訪問信道避免沖突，要發(fā)送的節(jié)點越多輪流時間越長205:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－時分多路訪問:TDMATDMA:timedivisionmultipleaccess

巡回訪問信道在每個循環(huán)（幀時）中，每個節(jié)點得到固定長度的時隙時隙長度通常為數(shù)據(jù)服務(wù)單元的發(fā)送時間未被使用的時隙空閑例子：6個站點的局域網(wǎng)，1,3,4被使用，2,5,6空閑215:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－頻分多路訪問:FDMAFDMA:frequencydivisionmultipleaccess

鏈路（信道）頻譜被分成不同頻段每個站點分配一個固定的頻段未被使用的頻段空閑例子：6個站點的局域網(wǎng)，1,3,4被使用，2,5,6空閑frequencybandstime225:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－碼分多路訪問(CDMA)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)

每個節(jié)點分配一個唯一的編碼每個節(jié)點用它唯一的編碼來對它發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼允許多個節(jié)點“共存”，信號可疊加，即可以同時傳輸數(shù)據(jù)而無沖突(如果編碼

是“正交化”的)235:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.2隨機訪問協(xié)議節(jié)點有數(shù)據(jù)包（幀）發(fā)送以信道滿數(shù)據(jù)率R傳送節(jié)點間沒有協(xié)調(diào)者2個或更多的發(fā)送節(jié)點->“沖突collision”,隨機訪問MAC協(xié)議要求:

怎樣檢測沖突怎樣從沖突中恢復(fù)(例如：通過延時重傳)隨機訪問MAC協(xié)議實例：ALOHA時隙ALOHACSMA,CSMA/CD,CSMA/CA245:鏈路層和局域網(wǎng)1.時隙ALOHA協(xié)議原理：所有幀大小相同時間被劃分為相同大小的時隙，1個時隙=傳送1幀的時間節(jié)點只能在一個時隙的開始才能傳送幀節(jié)點需要時鐘同步如果一個時隙有多個節(jié)點同時傳送，所有節(jié)點都能檢測到?jīng)_突沒有沖突，節(jié)點可以在下一時隙發(fā)送新幀如果有沖突，節(jié)點在隨后的時隙以概率p重傳該幀，直到成功為止。255:鏈路層和局域網(wǎng)1.時隙ALOHA（續(xù)）優(yōu)點單個活躍節(jié)點可以持續(xù)以滿速率傳送幀具有高分散性，獨立檢測沖突和重傳簡單缺點沖突，浪費時隙空閑時隙節(jié)點只有在發(fā)送數(shù)據(jù)包時可能檢測到?jīng)_突需要節(jié)點時鐘同步265:鏈路層和局域網(wǎng)時隙Aloha效率假設(shè)有N個節(jié)點，每個節(jié)點在時隙以概率p發(fā)送一個節(jié)點在一個時隙成功傳送的概率=p(1-p)N-1任一節(jié)點傳送成功的概率=Np(1-p)N-1

為了得到N個活躍節(jié)點的最大效率，必須找出使表達(dá)式Np(1-p)N-1

取最大值的p*為了得到大量活躍節(jié)點的最大效率，

我們求N趨近無窮時Np*(1-p*)N-1極限值，計算可知最大效率為1/e=0.37效率

：當(dāng)有很多節(jié)點，每個節(jié)點有很多幀要發(fā)送時，成功時隙所占的百分比最佳:

信道有37%的有效傳輸275:鏈路層和局域網(wǎng)2.純(非時隙)ALOHA非時隙Aloha:簡單，不需同步幀一到達(dá)

立即傳輸沖突概率增加:在t0發(fā)送的幀和在[t0-1,t0+1]的發(fā)送的其它幀沖突285:鏈路層和局域網(wǎng)純Aloha效率P(給定節(jié)點成功傳送)=P(節(jié)點傳送).P(沒有其他節(jié)點在[t0-1,t0]內(nèi)傳送)

.P(沒有其他節(jié)點在[t0,t0+1]內(nèi)傳送)=p.(1-p)N-1.(1-p)N-1

=p.(1-p)2(N-1)

…選擇p值，然后求N->無窮時的極限...

=1/(2e)=0.18

worse!295:鏈路層和局域網(wǎng)3.載波偵聽多址訪問CSMA

(CarrierSenseMultipleAccess)

CSMA:

傳送前偵聽:如果信道閑：傳送整個幀如果信道忙：延遲傳送

類比人類行為：不打斷他人！305:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA沖突沖突還是可能發(fā)生:傳播延遲可能導(dǎo)致兩個節(jié)點沒偵聽到其它節(jié)點的傳送沖突:整個數(shù)據(jù)包傳送時間被浪費節(jié)點的空間分布

注意:距離和傳播延時決定沖突概率315:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD(沖突檢測)CSMA/CD:在一個短時間內(nèi)檢測沖突放棄沖突傳送，減少帶寬浪費沖突檢測:

在有線LANs中容易：測量信號強度，比較傳送和接收信號在無線LANs中困難:傳輸中接收方可能關(guān)閉人類行為：有禮貌的會談325:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CDcollisiondetection335:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議基本思想：當(dāng)一個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，看是否有載波。如果信道空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)。如果信道忙，則繼續(xù)對信道進(jìn)行監(jiān)聽（1－持續(xù)CSMA）。一旦發(fā)現(xiàn)空閑，便立即發(fā)送。如果在發(fā)送過程中檢測到碰撞，則停止自己的正常發(fā)送，轉(zhuǎn)而發(fā)送一短暫的干擾信號jam，強化沖突，使其它站點都能知道出現(xiàn)了沖突。發(fā)送了干擾信號后，退避一隨機時間，重新嘗試發(fā)送。34CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽35CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽網(wǎng)上有載波，等待36CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽發(fā)生沖突，立即回退沖突了！我也有數(shù)據(jù)要發(fā)送375.3.3輪流協(xié)議分割信道MAC協(xié)議高負(fù)載效率高：該情況下信道共享公平高效低負(fù)載效率低：延遲訪問，如果只有一個活躍節(jié)點只分配了1/N的帶寬隨機訪問MAC協(xié)議低負(fù)載效率高：單個節(jié)點可以獲得整個信道高負(fù)載效率低：沖突開銷大輪流協(xié)議兩者的折中!385:鏈路層和局域網(wǎng)輪流協(xié)議輪詢協(xié)議:

主節(jié)點輪流“邀請”從屬節(jié)點傳送數(shù)據(jù)關(guān)注：輪詢開銷延遲主節(jié)點失效，整個網(wǎng)絡(luò)失效令牌傳遞協(xié)議：控制令牌從一個節(jié)點順序傳到下一個節(jié)點令牌消息關(guān)注：令牌開銷延時令牌失效，整個網(wǎng)絡(luò)失效

395:鏈路層和局域網(wǎng)MAC協(xié)議總結(jié)共享介質(zhì)信道分割：時間，頻率，代碼時分，碼分，頻分隨機分割(動態(tài))

ALOHA,S-ALOHA,CSMA,CSMA/CD載波偵聽：有線網(wǎng)絡(luò)容易實現(xiàn)，無線網(wǎng)絡(luò)困難CSMA/CD用于以太網(wǎng)CSMA/CA用于無線網(wǎng)絡(luò)輪轉(zhuǎn)中心節(jié)點輪詢，令牌傳遞405:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.3局域網(wǎng)多址訪問協(xié)議廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)基于隨機訪問的CSMA/CD廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)基于令牌傳遞技術(shù)的令牌環(huán)和FDDI在局域網(wǎng)技術(shù)中變得次要鏈路層技術(shù)的發(fā)展，局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的概念變得越來越模糊和不重要415:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS425:鏈路層和局域網(wǎng)5.4.1MAC地址32位IP地址網(wǎng)絡(luò)層地址用于把分組送到目的IP網(wǎng)絡(luò)(回憶IP網(wǎng)絡(luò)定義)MAC(或LAN

或物理或Ethernet)地址:鏈路層地址用于把數(shù)據(jù)幀從一個接口傳送到另一個接口(同一網(wǎng)絡(luò)中)48位MAC地址(大多數(shù)LANs)

固化在適配器的ROM435:鏈路層和局域網(wǎng)在局域網(wǎng)中的每一個適配器都有一個唯一的LAN地址廣播地址=FF-FF-FF-FF-FF-FF=適配器（網(wǎng)卡）1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN(wiredorwireless)局域網(wǎng)MAC地址445:鏈路層和局域網(wǎng)局域網(wǎng)MAC地址MAC地址由IEEE統(tǒng)一分配廠商購買一塊MAC地址空間(要保證唯一性)比較:(a)MAC地址:好像身份證號碼(b)IP地址:好像郵政地址MAC平面地址=>可移動能從一個LAN移動到另一個LANIP層次地址

依賴節(jié)點所依附的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的主機名，網(wǎng)絡(luò)層IP地址，鏈路層MAC地址。有利于保持各層獨立的原則。455:鏈路層和局域網(wǎng)每個在局域網(wǎng)上的IP節(jié)點(Host,Router)都有ARP表ARP表:局域網(wǎng)上一些節(jié)點的IP/MAC地址映射

<IPaddress;MACaddress;TTL>

TTL(TimeToLive):映射地址的失效時間(典型為20分鐘)問題：知道B的IP地址怎么知道它的MAC地址1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN38485.4.2地址解析協(xié)議ARP465:鏈路層和局域網(wǎng)A想發(fā)送分組給B，A知道B的IP地址假設(shè)B的MAC地址不在A的ARP表中A廣播包含B的IP地址的ARP查詢包

目的MAC地址=FF-FF-FF-FF-FF-FF在局域網(wǎng)上的所有機器都能收到ARP查詢B收到ARP包，單播響應(yīng)A一個帶有B的MAC地址的包發(fā)送給A關(guān)于B的MAC地址幀是一個單播幀A緩存IP-to-MAC地址對在ARP表中，直到信息過期(timeout)軟件規(guī)定:如果ARP表的信息在一定時間內(nèi)沒有刷新，則信息將過期。ARP是即插即用的:無需網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，節(jié)點就能創(chuàng)建ARP表1.地址解析協(xié)議ARP475:鏈路層和局域網(wǎng)回憶前面的路由討論7ABEA把IP分組發(fā)送給B:查找B的網(wǎng)絡(luò)地址，發(fā)現(xiàn)B和A在同一網(wǎng)絡(luò)中鏈路層發(fā)送分組給B，該分組包含在鏈路層幀中B’sMACaddrA’sMACaddrA’sIPaddrB’sIPaddrIPpayloaddatagramframeframedest,sourceaddressdatagramsource,destaddress485:鏈路層和局域網(wǎng)2.路由到其他局域網(wǎng)A通過R向B發(fā)送分組

假設(shè)A知道B的IP地址在路由器R中有兩個ARP表，每個針對一個IP網(wǎng)絡(luò)(LAN)InroutingtableatsourceHost,findrouter10InARPtableatsource,findMACaddressE6-E9-00-17-BB-4B,etcARB495:鏈路層和局域網(wǎng)A創(chuàng)建一個分組，源地址為A，目的地址為BA使用ARP得到R的10的MAC地址A創(chuàng)建一個鏈路層幀，該幀以R的MAC地址為目的地址，并包含A-to-B的IP數(shù)據(jù)包A的適配器發(fā)送幀R的適配器收到幀R從Ethernet幀中提取IP數(shù)據(jù)包，得知目的地址為BR使用ARP得到B的MAC地址R創(chuàng)建一個包含A-to-B的IP數(shù)據(jù)包的幀發(fā)送給BARB505:鏈路層和局域網(wǎng)5.4.3DHCP:動態(tài)主機配置協(xié)議目標(biāo):

允許主機在加入網(wǎng)絡(luò)時從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器動態(tài)得到IP地址能夠在使用時續(xù)借地址租用允許重用地址(只是連接時擁有地址）支持準(zhǔn)備加入網(wǎng)絡(luò)的移動用戶(更簡單)DHCP概述:主機發(fā)現(xiàn)DHCP服務(wù)器：廣播“DHCPdiscover”報文DHCP服務(wù)器用“DHCPoffer”報文廣播響應(yīng)主機請求IP地址:廣播“DHCPrequest”報文DHCP服務(wù)器發(fā)送地址:廣播“DHCPack”報文515:鏈路層和局域網(wǎng)DHCP客戶服務(wù)器協(xié)議

7ABEDHCP

服務(wù)器

剛到達(dá)的DHCP客戶機需要這個網(wǎng)絡(luò)的地址7ABEDHCP

服務(wù)器

剛到達(dá)的DHCP客戶機需要這個網(wǎng)絡(luò)的地址525:鏈路層和局域網(wǎng)DHCP客戶服務(wù)器協(xié)議DHCP服務(wù)器:來到的客戶timeDHCPdiscoversrc:,68dest.:55,67yiaddr:transactionID:654DHCPoffersrc:,67dest:55,68yiaddrr:transactionID:654Lifetime:3600secsDHCPrequestsrc:,68dest::55,67yiaddrr:transactionID:655Lifetime:3600secsDHCPACKsrc:,67dest:55,68yiaddrr:transactionID:655Lifetime:3600secs535:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS545:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet：IEEE802.3

當(dāng)今主流的LAN技術(shù)價格便宜!例如20元/100M網(wǎng)卡第一個廣泛使用的LAN技術(shù)比令牌（環(huán)和總線）網(wǎng)絡(luò)和ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡單、便宜其速度可達(dá):10，100，1000Mbps，10Gbps1970s，MIT的Metcalfe博士論文首次提出并發(fā)明該技術(shù)，應(yīng)用到1990s中期，特別是10base-2/5，后來不斷發(fā)展演化為今天10/100/1G/10Gbase-TMetcalfe的以太網(wǎng)草圖555:鏈路層和局域網(wǎng)星型拓?fù)?0年代中期流行總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后期星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)盛行連接設(shè)備使用:以太網(wǎng)集線器hub或交換機switchhuborswitch565:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.1Ethernet幀結(jié)構(gòu)將IP分組(或其它網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包)封裝在Ethernet幀中Preamble:

前同步碼，8個字節(jié)前7個字節(jié)為10101010，最后一個為10101011用于發(fā)送和接收方的時鐘同步Addresses:MAC地址，6個字節(jié)如果適配器收到的幀的目的地址與之匹配或者是一個廣播地址（ARP查詢幀），就把幀中的數(shù)據(jù)交付網(wǎng)絡(luò)層否則，拋棄該幀575:鏈路層和局域網(wǎng)Type:

類型，2個字節(jié)，指明可以支持的高層協(xié)議，主要是IP協(xié)議，也可以是其他協(xié)議如：NovellIPX和AppleTalkCRC:循環(huán)冗余校驗(幀校驗序列)，4個字節(jié)。接收方檢測，如果有錯，丟棄該幀5.5.1Ethernet幀結(jié)構(gòu)(續(xù))585:鏈路層和局域網(wǎng)不可靠的無連接服務(wù)無連接：發(fā)送方直接向接收方適配器發(fā)送數(shù)據(jù)幀，不需要“握手”

。不可靠：

接收適配器不向發(fā)送適配器發(fā)送確認(rèn)幀數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤由上層協(xié)議處理通常是由傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議實現(xiàn)可靠傳輸595:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.2CSMA/CD:以太網(wǎng)的多址訪問協(xié)議CSMA/CD的機制回顧：任何時刻開始傳輸，非時隙適配器檢測到有其它適配器發(fā)送的時候，就不會發(fā)送幀，即它采用了載波偵聽機制在發(fā)送過程中，適配器檢測到有其他適配器發(fā)送，它將中止發(fā)送，即它采用了沖突檢測機制在試圖重傳之前，適配器會等待一個隨機時間,這個時間一般比傳輸一幀的時間要短，即隨機回退重傳605:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet的CSMA/CD算法1.適配器從網(wǎng)絡(luò)層得到分組，創(chuàng)建幀2.如果適配器偵聽到信道空閑，開始發(fā)送幀。如果信道忙，

它會等到信道空閑才發(fā)送幀3.如果適配器傳送整個幀都沒有檢測到其他適配器發(fā)送，就完成該幀的發(fā)送4.如果適配器在發(fā)送中檢測到其它傳送，就放棄發(fā)送，并發(fā)送一個擁塞信號5.放棄發(fā)送后，適配器進(jìn)入指數(shù)回退階段，即該幀經(jīng)過n次沖突后，適配器在{0,1,2,…,2m-1}中隨機選取一個K值，其中m=min(n,10)，然后等待K*512比特時間后，回到第2步615:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet的CSMA/CD算法(續(xù))指數(shù)回退：目標(biāo)：適配器依據(jù)當(dāng)前負(fù)載情況重傳重負(fù)載：等待時間可能變長第一次沖突：

在{0,1}中選k值；延遲Kx512比特時間傳送第二次沖突：在{0,1,2,3}中選k值…10次以后，在{0,1,2,3,4,…,1023}中選k值。擁塞信號：48比特，確保所有傳送者知道沖突發(fā)生比特時間：對于10MbpsEthernet

為0.1微秒/1比特，

當(dāng)K=1023，等待時間大約50毫秒。算法進(jìn)一步說明：625:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD效率tprop=在LAN中任兩個節(jié)點間傳播所用最大時間ttrans=發(fā)送一個最大幀所用時間當(dāng)tprop接近0時，效率接近于1當(dāng)ttrans趨于無窮時，效率接近于1635:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.3以太網(wǎng)技術(shù):10Base-T/F和100Base-T/F

10M以太網(wǎng)：IEEE802.3；100M以太網(wǎng)：IEEE802.3u

IEEE802.3：10base-T/F/2/5；IEEE802.3u：100Base-T/F

10Base-T和100Base-T分別為10和100Mbps速率T

表示雙絞線各節(jié)點連接到hub/Switch上，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在適配器與hub/Switch間最大距離為100米。

10Base-F和100Base-F分別為10和100Mbps速率F

表示光纖適配器與hub/Switch間最大距離最大可達(dá)500米-300公里，主要用于局域網(wǎng)間的主干路由器或交換機的互聯(lián)最大傳輸距離因單模/多模光纖及交換機光纖模塊的不同而不同。645:鏈路層和局域網(wǎng)Manchester編碼這是用于10Base-T/F/2/5物理層信號編碼技術(shù)!每個位都有一個跳變發(fā)送方和接收方可以彼此進(jìn)行時鐘同步不需要一個中央或全局時鐘節(jié)點100Base-T/F使用4B/5B物理層編碼技術(shù)655:鏈路層和局域網(wǎng)GbitEthernet：IEEE802.3z和802.3ab

光纖雙絞線使用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet幀格式，確保兼容8B/10B編碼技術(shù)傳輸介質(zhì)-光纖和雙絞線允許點到點鏈路和共享廣播鏈路點到點鏈路使用交換機（目前普遍使用）共享鏈路使用CSMA/CD技術(shù)；必須限制節(jié)點間的最大距離，以確保效率。使用的集線器，被稱為“緩存分配器”（目前基本不使用）現(xiàn)在已經(jīng)有10Gbps以太網(wǎng)-IEEE802.3ae!傳輸介質(zhì)-光纖8B/10B和64B/66B編碼技術(shù)665:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS675:鏈路層和局域網(wǎng)互連局域網(wǎng)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中繼器:（物理層）轉(zhuǎn)換器：信號轉(zhuǎn)換的中繼器

如光電轉(zhuǎn)換,10base-2轉(zhuǎn)換到10BaseT集線器:（物理層）集線器是中繼器的一種形式，也稱為多端口中繼器。交換機:（鏈路層）交換機是網(wǎng)橋的一種形式，也稱為多端口網(wǎng)橋。5.6集線器與交換機685:鏈路層和局域網(wǎng)工作原理：放大、再生二進(jìn)制位信號的功能廣播共享

把從端口接收到的所有二進(jìn)制位信號，無選擇的進(jìn)行放大再生，并把放大后的信號，通過廣播的方式向其他所有端口分發(fā)出去。

5.6.1集線器(Hub)HUBABCD695:鏈路層和局域網(wǎng)5.6.1集線器(Hub)功能特性：連接局域網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)段擴展各節(jié)點間的最大距離但是把各網(wǎng)段的沖突域匯集成一個大的沖突域如果1個CS域的節(jié)點和1個EE域的節(jié)點同時通信：沖突透明性主機不關(guān)心集線器的存在即插即用（不需要被配置）支持網(wǎng)管705:鏈路層和局域網(wǎng)5.6.2Ethernet交換機本質(zhì)上是多口網(wǎng)橋鏈路層設(shè)備存儲和轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)幀檢查幀頭,并根據(jù)目的MAC地址有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)幀當(dāng)MAC幀被轉(zhuǎn)發(fā)到某一共享網(wǎng)段時,需要使用CSMA/CD訪問該網(wǎng)段沖突隔離：隔離各個網(wǎng)段或沖突域透明性主機不關(guān)心交換機的存在即插即用,自學(xué)習(xí)交換機不需要被配置支持網(wǎng)管715:鏈路層和局域網(wǎng)交換機轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機怎么確定將接收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個網(wǎng)段呢?

----這聽起來象是一個路由問題...hubhubhubswitch123725:鏈路層和局域網(wǎng)1.自學(xué)習(xí)交換機有一個交換表交換表的表項:(MAC地址，接口，時間)交換表中過期的表項將被刪除(TTL可以是60分鐘)交換機學(xué)習(xí)哪一個主機屬于哪一個接口當(dāng)接收每個數(shù)據(jù)幀時，交換機獲取該幀的源MAC地址，學(xué)習(xí)發(fā)送者的位置（接口）在交換表中記錄發(fā)送者/位置（接口）對應(yīng)關(guān)系735:鏈路層和局域網(wǎng)2.轉(zhuǎn)發(fā)（過濾／轉(zhuǎn)發(fā)／廣播）當(dāng)交換機接收一數(shù)據(jù)幀時:

根據(jù)接收幀的目的MAC地址匹配交換表if目的MAC地址的表項被發(fā)現(xiàn)

then{if如果MAC目的地址與源地址MAC在同一網(wǎng)段（接口）

then

丟棄該幀（過濾）

else

轉(zhuǎn)發(fā)該幀到指定的接口（轉(zhuǎn)發(fā)）

}

else

廣播（廣播）

向所有(除接收幀所在的接口外)其它接口轉(zhuǎn)發(fā)745:鏈路層和局域網(wǎng)交換機舉例假設(shè)C發(fā)送數(shù)據(jù)幀到D交換機接收來自C的數(shù)據(jù)幀源地址自學(xué)習(xí)，注意在交換表中C在交換機的接口1上轉(zhuǎn)發(fā)，因為D不在交換表中,交換機將轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀到接口2和3數(shù)據(jù)幀被D接收

hubhubhubswitchABCDEFGHIinterfaceABEGC11231123address755:鏈路層和局域網(wǎng)交換機舉例假設(shè)D回復(fù)數(shù)據(jù)幀給C.交換機接收來自D的數(shù)據(jù)幀源地址自學(xué)習(xí)，注意在交換表中D在交換機的接口2上轉(zhuǎn)發(fā)，因為C在交換表中,所以交換機只向接口1轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀被C接收hubhubhubswitchABCDEFGHIaddressinterfaceABEGCD112312765:鏈路層和局域網(wǎng)沖突隔離:幀轉(zhuǎn)發(fā)而非信號再生放大原理決定該特性交換機將一個子網(wǎng)劃分成若干個LAN網(wǎng)段交換機過濾數(shù)據(jù)幀:

同一LAN網(wǎng)段的數(shù)據(jù)幀傳輸不被轉(zhuǎn)發(fā)到其它LAN網(wǎng)段每個LAN網(wǎng)段變成一個獨立的沖突域hubhubhubswitchcollisiondomaincollisiondomaincollision

domain775:鏈路層和局域網(wǎng)交換機:交換到桌面交換機具有大量接口主機可以直接連接到交換機構(gòu)成多個點對點鏈路，沒有沖突;全雙工模式運行交換:A-到-A’和B-到-B’同時交換,沒有沖突785:鏈路層和局域網(wǎng)直通交換一種沒有太大實效，賺取眼球的交換技術(shù)。原理:幀從輸入端口轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口，不必等待整個幀的裝配輕微減少延時，只是在緩沖隊列空閑時發(fā)生作用不能真正有效提高轉(zhuǎn)發(fā)效率795:鏈路層和局域網(wǎng)InstitutionalnetworkhubhubhubswitchtoexternalnetworkrouterIPsubnetmailserverwebserver805:鏈路層和局域網(wǎng)交換機vs.路由器都是存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備路由器:網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,目的IP地址匹配路由表,轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報交換機:鏈路層設(shè)備,目的MAC地址匹配交換表,轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀路由器由路由算法維護(hù)路由表交換機由自學(xué)習(xí)算法維護(hù)交換表路由器可以隔離廣播信息交換機不能隔離廣播信息（交換機對某些幀廣播）switch815:鏈路層和局域網(wǎng)綜合比較流量隔離即插即用優(yōu)化路由直通交換825:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS835:鏈路層和局域網(wǎng)點到點數(shù)據(jù)鏈路控制一個發(fā)送者,一個接收者,一條鏈路:較廣播鏈路簡單沒有媒體訪問控制不需MAC尋址例如：撥號電話線,SONET/SDH鏈路,X.25連接,ISDN線路,ADSL線路流行的點到點DLC（數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議:PPP(point-to-pointprotocol)HDLC:Highleveldatalinkcontrol845:鏈路層和局域網(wǎng)PPP設(shè)計需求[RFC1557]分組成幀:

把網(wǎng)絡(luò)層分組封裝到數(shù)據(jù)鏈路層幀中可以同時承載任何網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元可以向上多路分解，服務(wù)于各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議位透明性:

在數(shù)據(jù)域中可以裝載任何位模式錯誤檢測

（不糾錯）面向連接連接的存活:

檢測鏈路層故障，并通知網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商:

通信雙方能獲知/配置各自網(wǎng)絡(luò)地址855:鏈路層和局域網(wǎng)PPP不需的功能無錯誤糾正/恢復(fù)無流量控制無順序提交不支持多點鏈路錯誤恢復(fù)，流量控制，數(shù)據(jù)排序都交給上層管理!865:鏈路層和局域網(wǎng)標(biāo)志域地址域控制域協(xié)議域信息域校驗和標(biāo)志域011111101111111111111100協(xié)議信息校驗和01111110標(biāo)識幀開始1個字節(jié)7E該字段目前無作用傳輸?shù)臄?shù)據(jù)標(biāo)識幀結(jié)束

1個字節(jié)7E標(biāo)識目的地址,不起作用上層協(xié)議，1/2字節(jié)：LCP-C021，IPCP-8021，IP-0021,DECnet-027,AppleTalk-0029差錯檢查：16/32-CRC，5.7.1PPP數(shù)據(jù)幀875:鏈路層和局域網(wǎng)位透明性：字節(jié)填充

“數(shù)據(jù)透明性”需要：數(shù)據(jù)域可以包含標(biāo)志模式<01111110>問題:

如何知道<01111110>是數(shù)據(jù)還是標(biāo)志?解決:不讓傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)兩個7E，因為兩個7E字節(jié)之間正好是兩個幀的分界。具體實現(xiàn)如下：

發(fā)送方:

在每個<01111110>數(shù)據(jù)前增加1個填充字節(jié)<01111101>

在每個<01111101>數(shù)據(jù)前也增加1個填充字節(jié)<01111101>接受方:

遇到<01111101>

就去掉，接收后面的數(shù)據(jù)單個01111110:標(biāo)志字節(jié)885:鏈路層和局域網(wǎng)字節(jié)填充舉例標(biāo)志域地址域控制域協(xié)議域信息域校驗和標(biāo)志域011111101111111111111100協(xié)議信息校驗和011111100111111011111111111111000010000101111110校驗和01111110011111101111111111111100001000010111110101111110校驗和01111110字節(jié)填充發(fā)送前發(fā)送數(shù)據(jù)011111101111111111111100001000010111110101111110校驗和011111100111111011111111111111000010000101111110校驗和01111110接收數(shù)據(jù)處理895:鏈路層和局域網(wǎng)5.7.2PPP數(shù)據(jù)控制協(xié)議在交換網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)之前，數(shù)據(jù)鏈路對等端必須建立/配置PPP鏈路LCP鏈路控制協(xié)議

協(xié)商最大幀長，身份認(rèn)證獲知/配置網(wǎng)絡(luò)層配置信息IPCP網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議用來配制/學(xué)習(xí)IP地址PPP實際上是一組協(xié)議的統(tǒng)稱，包括PPP、LCP、IPCP等協(xié)議。905:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯檢測和糾錯技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機5.7PPP：點對點協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS915:鏈路層和局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源的虛擬化:系統(tǒng)工程中的一個強有力的抽象:計算實例:虛擬內(nèi)存,虛擬設(shè)備虛擬機:例如,java1960’s/70’s的IBMVMos抽象的層次:不關(guān)心更低層的細(xì)節(jié)，只抽象處理更低層925:鏈路層和局域網(wǎng)TheInternet:網(wǎng)絡(luò)虛擬化1974:多個獨立的網(wǎng)絡(luò)ARPAnetdata-over-cablenetworkspacketsatellitenetwork(Aloha)packetradionetwork…不同在于:地址規(guī)范包格式差錯恢復(fù)路由ARPAnetsatellitenet"AProtocolforPacketNetworkIntercommunication",V.Cerf,R.Kahn,IEEETransactionsonCommunications,May,1974,pp.637-648.935:鏈路層和局域網(wǎng)TheInternet:網(wǎng)絡(luò)虛擬化網(wǎng)際互聯(lián)層(IP):

地址:為低層異構(gòu)的局域網(wǎng)提供統(tǒng)一的編址方式，讓互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為一個統(tǒng)一的整體實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)/路由器:

在本地網(wǎng)絡(luò)包格式中嵌入或提取IP分組在IP層，路由分組到下一個網(wǎng)關(guān)/路由器ARPAnetsatellitenetgateway945:鏈路層和局域網(wǎng)Cerf&Kahn的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)什么是虛擬化?或者說是隧道化？兩個地址層次:互聯(lián)網(wǎng)和本地網(wǎng)新的層次(IP)使所有的網(wǎng)絡(luò)在IP層同構(gòu)低層的本地網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電纜衛(wèi)星56K電話調(diào)制解調(diào)器今天的:ATM,MPLS…低層的本地網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)層“不可見的”，對于IP來說就象是鏈路層技術(shù)!955:鏈路層和局域網(wǎng)ATM和MPLSATM,MPLS用它們自己的方式劃分網(wǎng)絡(luò)具有與Internet不同的服務(wù)模型、地址和路由從Internet的觀點來看，它們作為連接IP路由器的邏輯鏈路就象撥號鏈路一樣，實際上是電話網(wǎng)絡(luò)的組成部分ATM和MPSL的技術(shù)細(xì)節(jié)都集中在它們自己的技術(shù)領(lǐng)域965:鏈路層和局域網(wǎng)5.8.1異步傳輸模式:ATM90年代的高速網(wǎng)絡(luò)(155Mbps到622Mbps或更高)標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)于寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)BISDN體系結(jié)構(gòu)目標(biāo):

綜合的、端到端的傳輸聲音、視頻、數(shù)據(jù)滿足聲音、視頻的實時/QoS需求(與Internetbest-effort模型相對)“下一代”技術(shù):該技術(shù)源于電話系統(tǒng)分組交換(包大小固定,被稱為“cells”)，采用虛電路975:鏈路層和局域網(wǎng)ATM體系結(jié)構(gòu)ATM適配層:

在ATM網(wǎng)絡(luò)的邊緣數(shù)據(jù)分割和重組類似Internet的傳輸層ATM層:“網(wǎng)絡(luò)”層信元(Cell)交換,路由ATM物理層:處理物理介質(zhì)上的電壓、比特定時、成幀。985:鏈路層和局域網(wǎng)ATM適配層(AAL)ATM適配層

(AAL):“適配”上層(IP或ATM應(yīng)用)到下面的ATM層AAL出現(xiàn)在端系統(tǒng)中，不在交換機中AAL層的報文段(頭部/尾部，數(shù)據(jù))被分割到多個ATM的信元里類似:TCP報文段被分割到多個IP包里995:鏈路層和局域網(wǎng)ATM適配層(AAL)[續(xù)]不同的ATM服務(wù)有不同版本的AAL層:AAL1:

用于恒定比特率(CBR)服務(wù)，例如：電路仿真AAL2:用于可變比特率(VBR)服務(wù)，例如：MPEG視頻AAL5:用于數(shù)據(jù)傳輸，例如：IP數(shù)據(jù)報AAL1支持CBR/UBR，AAL2-VBR/UBR，AAL5-所有類型。

AALPDUATMcellUserdata匯聚子層拆裝子層1005:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層服務(wù):

通過ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸信元和IP網(wǎng)絡(luò)層相比較，提供完全不同的服務(wù)NetworkArchitectureInternetATMATMATMATMServiceModelbesteffortCBRVBRABRUBRBandwidthnoneconstantrateguaranteedrateguaranteedminimumnoneLossnoyesyesnonoOrdernoyesyesyesyesTimingnoyesyesnonoCongestionfeedbackno(inferredvialoss)nocongestionnocongestionyesnoGuarantees?1015:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層:虛電路虛電路傳輸:

信元從源到目的在虛電路上傳輸數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條虛電路每個包需要包含一個虛電路標(biāo)識（不是目的標(biāo)識）源到目的路徑上的每個交換機都要維護(hù)每個傳輸連接的狀態(tài)為了得到類似電路的性能，鏈路、交換資源（帶寬和緩沖）可能被分配給虛電路永久VCs(PVCs)長期持續(xù)的連接典型:IP路由器之間的永久路由交換VCs(SVC):為每個請求動態(tài)建立的連接1025:鏈路層和局域網(wǎng)ATMVCsATMVC的優(yōu)點:能提供QoS性能保證(帶寬，時延，時延抖動)ATMVC缺點:支持?jǐn)?shù)據(jù)報效率低下在源和目的之間建立的PVC的數(shù)量不成比例(N個入口和N個出口需要N*N條連接)SVC引入請求建立虛電路的延時，對于短連接開銷過大1035:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層:ATM信元5字節(jié)ATM信元頭部48字節(jié)負(fù)載Why?:小負(fù)載->為數(shù)字音頻縮短創(chuàng)建信元時的延遲

在32和64間的折中信元頭-5B負(fù)載-48BSARPDU1045:鏈路層和局域網(wǎng)ATM信元頭部VCI:

虛通道標(biāo)識從一個鏈路到另一個鏈路VCI會發(fā)生變化PT:

負(fù)載類型CLP:信元丟失優(yōu)先級比特CLP=1意味著是低優(yōu)先級信元，如果擁塞可以丟棄HEC:

首部差錯控制字節(jié)循環(huán)冗余校驗（8-CRC）1055:鏈路層和局域網(wǎng)ATM物理層2個子層:傳輸匯聚子層(TCS):

使ATM層能適配下面的PMD子層物理介質(zhì)相關(guān)子層(PMD):

依賴所用的物理介質(zhì)TCS功能:信元流和比特流的轉(zhuǎn)換包括速率適配、信元定界與同步、傳輸幀的產(chǎn)生與恢復(fù)對于無結(jié)構(gòu)的PMD子層，當(dāng)沒有信元被發(fā)送時，TCS要傳輸空閑信元1065:鏈路層和局域網(wǎng)ATM物理層物理介質(zhì)相關(guān)子層(PMD)單模光纖上的SONET/SDH幀結(jié)構(gòu)收發(fā)雙方建立比特同步的幀結(jié)構(gòu);帶寬分割(TDM);幾種速率:OC1=51.84Mbps;OC3=155.52Mbps;OC12=622.08Mbps;OC48=2.45Gbps,OC192=9.6Gbps。光纖、微波、銅線上的TI/T3幀結(jié)構(gòu):

速率:T1=1.5Mbps/T3=45Mbps無幀結(jié)構(gòu):

只有信元傳輸，接收方時鐘從傳輸信號中獲得這里所謂的“幀”的概念與TDM中相同。是指“幀時”，若干時隙組成的“幀時”,用來組織比特發(fā)送。1075:鏈路層和局域網(wǎng)ATM網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)全貌

用戶數(shù)據(jù)高層協(xié)議ATM適配層ATM層物理層用戶數(shù)據(jù)高層協(xié)議ATM適配層ATM層物理層ATM層物理層ATM主機ATM主機ATM交換機1085:鏈路層和局域網(wǎng)5.8.2ATM上傳輸IP(IP-Over-ATM)傳統(tǒng)IP

3個“網(wǎng)絡(luò)”(例如:LAN網(wǎng)段)MA