第三章計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路層課件

計算機網(wǎng)絡(luò)簡明教程第3章數(shù)據(jù)鏈路層第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

3.1.2三個基本問題3.2點對點協(xié)議PPP 3.2.1PPP協(xié)議的主要特點

3.2.2PPP協(xié)議的幀格式

3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)2023/7/212第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）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

3.3.2CSMA/CD協(xié)議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)?/p>

3.4.2以太網(wǎng)的MAC層2023/7/213第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）3.5擴展的以太網(wǎng)

3.5.1在物理層擴展以太網(wǎng)

3.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)3.6高速以太網(wǎng)

3.6.1幾種高速以太網(wǎng)

3.6.2使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入

2023/7/214數(shù)據(jù)鏈路層數(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)2023/7/215數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(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從層次上來看數(shù)據(jù)的流動2023/7/216數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(續(xù)）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2023/7/2173.1使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)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)成了數(shù)據(jù)鏈路。現(xiàn)在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。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

2023/7/218IP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物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點A結(jié)點B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀2023/7/219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。早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語。結(jié)點結(jié)點幀幀2023/7/21103.1.2三個基本問題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯控制2023/7/21111.封裝成幀每一種鏈路層協(xié)議都規(guī)定了幀的數(shù)據(jù)部分的長度上限:最大傳送單元MTU(MaximumTransferUnit)。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)鏈路層的幀長從這里開始發(fā)送幀開始2023/7/2112幀的開始和結(jié)束使用專門指明的“幀首部”和“幀尾部”標(biāo)記。在幀首部和幀尾部之間的數(shù)據(jù)部分就不允許出現(xiàn)和幀首部或幀尾部一樣的比特組合，否則就會出現(xiàn)幀定界的判斷錯誤。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議就必須設(shè)法解決這個問題。透明傳輸——數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議允許所傳送的數(shù)據(jù)可具有任意形式的比特組合。2.透明傳輸2023/7/21133.差錯檢測比特在傳輸過程中可能會產(chǎn)生差錯：1可能會變成0而0也可能變成1。在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率BER(BitErrorRate)。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，必須采用各種差錯檢測措施。2023/7/2114循環(huán)冗余檢驗的原理發(fā)送在前數(shù)據(jù)00…0（n

位）除法器FCS（n

位）得出余數(shù)發(fā)送方數(shù)據(jù)FCS除法器余數(shù)（n

位）得出余數(shù)接收方數(shù)據(jù)FCS（n

位）若余數(shù)為0則接受；否則丟棄。（n

位）2023/7/2115幀檢驗序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS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。

2023/7/2116接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(1)若得出的余數(shù)=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。(2)若余數(shù)

0，則判定此幀有差錯，就丟棄。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(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。2023/7/2117應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)?！盁o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(rèn)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“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機制。2023/7/21183.2點對點協(xié)議PPP

3.2.1PPP協(xié)議的特點現(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

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用PPP協(xié)議。2023/7/2119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)管理機構(gòu)申請到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議2023/7/2120PPP協(xié)議最主要的特點簡單封裝成幀透明傳輸支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議多種類型鏈路差錯檢測（不糾正差錯）2023/7/2121PPP協(xié)議不需要的功能糾錯流量控制序號2023/7/2122PPP協(xié)議的組成PPP協(xié)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議

LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP(NetworkControlProtocol)。

2023/7/21233.2.2PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=01111110。地址字段

A

只置為。但地址字段實際上并不起作用。控制字段

C

通常置為。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP

幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。2023/7/2124PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個2個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為00000時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報。若為11000,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為10000，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。IP數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不超過1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送FACFCSF協(xié)議信息部分首部尾部2023/7/2125透明傳輸問題當(dāng)PPP用在同步傳輸鏈路時，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充。當(dāng)PPP用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法。2023/7/2126字符填充將信息字段中出現(xiàn)的每一個F標(biāo)志的前面插入轉(zhuǎn)義字符01111101。若信息字段中出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)移字符01111101,則在其后插入。若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于00100000的字符），則在該字符前面要加入一個01111101字節(jié)，同時將該字符的編碼按一定的規(guī)則加以改變。2023/7/2127零比特填充PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實現(xiàn)透明傳輸。在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)1，則立即填入一個0。接收端對幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就把這5個連續(xù)1后的一個0刪除，

2023/7/212801001111101000101001001111110001010010011111010001010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(rèn)為是標(biāo)志字段F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2023/7/21293.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶撥號接入ISP時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。PC向路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個PPP幀）。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，NCP給新接入的PC分配一個臨時的IP地址，使PC成為因特網(wǎng)上的一個主機。通信完畢時，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。2023/7/2130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)鏈路層使用廣播信道的以太網(wǎng)擴展的以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)2023/7/2131使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層CSMA/CD協(xié)議2023/7/2132局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)最主要的特點網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有地理范圍和站點數(shù)目均有限局域網(wǎng)具有如下優(yōu)點：具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)?？晒蚕磉B接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源?？伸`活調(diào)整和改變各設(shè)備的位置，便于系統(tǒng)的擴展和演變，提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。2023/7/2133局域網(wǎng)的拓?fù)淦ヅ潆娮杓€器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)2023/7/2134媒體共享技術(shù)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）隨機接入受控接入，如多點線路探詢(polling)，或稱為輪詢。

2023/7/2135以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。DIXEthernetV2是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約，與IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)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(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)2023/7/2136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(biāo)準(zhǔn)，802委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制LLC子層媒體接入控制MAC子層與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層，

LLC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LLC子層來說都是透明的2023/7/2137局域網(wǎng)對LLC子層透明局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點2LLC子層看不見下面的局域網(wǎng)2023/7/2138局域網(wǎng)對LLC子層透明由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是DIXEthernetV2而不是802.3標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有MAC協(xié)議而沒有LLC協(xié)議。以后一般不考慮LLC子層2023/7/2139通信適配器網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡

NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網(wǎng)卡”。適配器的重要功能：進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計算機的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

2023/7/2140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)接收幀計算機IP地址并行通信2023/7/2141使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層CSMA/CD協(xié)議2023/7/2142早期的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)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。CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE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)2023/7/2143以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送總線上的每一個工作的計算機都能檢測到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。由于只有計算機D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個數(shù)據(jù)幀。其他所有的計算機（A,C和E）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。具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。2023/7/2144為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號，也不要求對方發(fā)回確認(rèn)。以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送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)生差錯的概率是很小的。2023/7/2145以太網(wǎng)提供服務(wù)的特點以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當(dāng)目的站收到有差錯的數(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。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)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。2023/7/2146載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）?！拜d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)生碰撞?！拜d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)據(jù)信號?！岸帱c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。CSMA/CD協(xié)議2023/7/2147“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。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”。當(dāng)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(dāng)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(rèn)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。CSMA/CD協(xié)議2023/7/2148在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)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。CSMA/CD協(xié)議2023/7/2149CSMA/CD協(xié)議A向B發(fā)出的信息，受有限傳播速率的影響，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到B。當(dāng)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。B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀(因為這時B的載波監(jiān)聽檢測不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。2023/7/2150CSMA/CD重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（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。這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。2023/7/2151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)鏈路層使用廣播信道的以太網(wǎng)擴展的以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)2023/7/2152使用廣播信道的以太網(wǎng)使用集線器的星形拓?fù)湟蕴W(wǎng)的MAC層2023/7/2153

使用集線器的星形拓?fù)洮F(xiàn)在的以太網(wǎng)都采用星形拓?fù)?，其中心是集線器。每個站需要用兩對無屏蔽雙絞線（做在一根電纜內(nèi)），分別用于發(fā)送和接收。雙絞線的兩端使用RJ-45插頭。由于集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此集線器的可靠性很高。星形以太網(wǎng)10BASE-T的“10”代表10Mb/s的數(shù)據(jù)率，BASE表示連接線上的信號是基帶信號，T代表雙絞線。2023/7/2154使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對雙絞線站點RJ-45插頭2023/7/2155以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的地位10BASE-T的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過100m。10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)可以降低成本，提高可靠性。10BASE-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)。2023/7/2156集線器的特點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)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議，并共享邏輯上的總線。集線器很像一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。2023/7/2157使用廣播信道的以太網(wǎng)使用集線器的星形拓?fù)湟蕴W(wǎng)的MAC層2023/7/2158MAC層的硬件地址在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。802

標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標(biāo)識符。但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位二進(jìn)制的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。2023/7/2159網(wǎng)卡檢查MAC地址網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址.如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理?！鞍l(fā)往本站的幀”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）2023/7/2160MAC幀的格式常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。2023/7/2161MAC層IP層發(fā)送在前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)的MAC幀MAC幀2023/7/2162數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長度為64~1518字節(jié)之間。對于檢查出的無效MAC幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。無效的MAC幀2023/7/2163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)鏈路層使用廣播信道的以太網(wǎng)擴展的以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)2023/7/2164擴展的以太網(wǎng)在物理層擴展以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)2023/7/2165主機使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器

在物理層擴展局域網(wǎng)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2023/7/2166用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)

在物理層擴展局域網(wǎng)三個獨立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域2023/7/2167一系三系二系主干集線器一個更大的碰撞域碰撞域通過主干集線器連接各系以太網(wǎng)

在物理層擴展局域網(wǎng)2023/7/2168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(jìn)行跨碰撞域的通信。擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。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。

集線器擴展局域網(wǎng)的優(yōu)缺點2023/7/2169擴展的以太網(wǎng)在物理層擴展以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)2023/7/2170在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個端口在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)2023/7/2171在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)網(wǎng)橋依靠轉(zhuǎn)發(fā)表來轉(zhuǎn)發(fā)幀，也就是網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表在網(wǎng)橋開始加電工作后，能夠自學(xué)習(xí)算法，自動建立起自己的轉(zhuǎn)發(fā)表（不必人工介入）。只要把網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)，不用人工配置轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)橋就能工作。這樣的網(wǎng)橋也叫做透明網(wǎng)橋，因為以太網(wǎng)上的站點都看不見以接在太網(wǎng)上的網(wǎng)橋。2023/7/2172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10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋優(yōu)越性2023/7/2173B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)2023/7/2174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息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。網(wǎng)橋的局限性2023/7/2175集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。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。在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。

由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。網(wǎng)橋和集線器對比2023/7/21761990年問世的交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個接口（或端口）。因此，以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個多接口的網(wǎng)橋，可見交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。多接口網(wǎng)橋：以太網(wǎng)交換機2023/7/2177以太網(wǎng)交換機的每個接口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的接口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。以太網(wǎng)交換機的特點2023/7/2178對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機時，雖然在每個接口到主機的帶寬還是10Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有N對接口的交換機的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機的最大優(yōu)點。獨占傳輸媒體的帶寬2023/7/2179以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機路由器2023/7/2180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)鏈路層使用廣播信道的以太網(wǎng)擴展的以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)2023/7/2181幾種高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)10吉比特以太網(wǎng)2023/7/2182快速以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。100BASE-T以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng),在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD協(xié)議。2023/7/2183100BASE-T以太網(wǎng)的特點可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生,此時就不使用CSMA/CD協(xié)議。MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到100m。2023/7/2184三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX