第三章-數(shù)據(jù)鏈路層

第三章數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)工程研究所使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路與幀鏈路(link)是一對(duì)相鄰結(jié)點(diǎn)間的物理線(xiàn)路，中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通信路徑往往需要經(jīng)過(guò)多個(gè)這種鏈路。（也稱(chēng)為物理鏈路）數(shù)據(jù)鏈路(datalink)

除了物理線(xiàn)路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)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?，F(xiàn)在最常用的方法是使用網(wǎng)絡(luò)適配器（如以太網(wǎng)適配器，撥號(hào)適配器）來(lái)實(shí)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。（也稱(chēng)為邏輯鏈路）。

數(shù)據(jù)鏈路與幀幀：數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）采用與數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)的三層模型，來(lái)說(shuō)明相鄰結(jié)點(diǎn)間的通信。數(shù)據(jù)鏈路與幀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)鏈路與幀點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層在進(jìn)行通信的主要步驟：結(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)添加首部和尾部封裝成幀。結(jié)點(diǎn)A把封裝好的幀發(fā)給結(jié)點(diǎn)B的數(shù)據(jù)鏈路層若結(jié)點(diǎn)B的數(shù)據(jù)鏈路層收到的幀無(wú)差錯(cuò)，則從收到的幀中提取出IP數(shù)據(jù)報(bào)上交給網(wǎng)絡(luò)層；否則丟棄這個(gè)幀（重發(fā)工作由上層完成，此處只確保無(wú)錯(cuò)傳輸）。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的三個(gè)基本問(wèn)題

封裝成幀透明傳輸差錯(cuò)檢測(cè)封裝成幀封裝成幀(framing)：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。首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界。因特網(wǎng)上傳輸?shù)姆纸M（IP數(shù)據(jù)報(bào)），在網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送到數(shù)據(jù)鏈路層就成為幀的數(shù)據(jù)部分。在幀的數(shù)據(jù)部分前面和后面分別添加上首部和尾部，構(gòu)成完整的幀。發(fā)送幀時(shí)，從幀的首部開(kāi)始發(fā)送。首部和尾部還包括必要的控制信息。每種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都要對(duì)幀首部和尾部的格式有明確的規(guī)定。并規(guī)定了幀的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度上限——最大傳送單元MTU。封裝成幀幀結(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(kāi)始發(fā)送幀開(kāi)始封裝成幀幀定界的方法：在數(shù)據(jù)完全是ASCII碼組成的文本的時(shí)候，使用特殊的幀定界符對(duì)幀定界。ASCII碼由7位編碼（128種編碼），95種可打印的，33種不可打印的控制字符?？刂谱址鸖OH（StartOfHeader，值為0X01）放在幀的最前面，表示幀的開(kāi)始?？刂谱址鸈OT（EndOfTransmission，值為0X04）表示幀的結(jié)束。封裝成幀只有具有完整幀定界符的幀，才是正確有效的幀，否則丟棄。SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開(kāi)始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT透明傳輸如果在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有存在和表示幀定界符的控制字符具有相同的比特編碼時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)幀定界錯(cuò)誤。當(dāng)傳送的幀都是由ASCII碼表示的文本文件組成的幀，則其數(shù)據(jù)部分肯定不會(huì)出現(xiàn)SOH或者EOT這種幀定界控制字符。無(wú)論何種鍵盤(pán)輸入的字符，都可以使用這種幀進(jìn)行傳輸，這種傳輸就是透明傳輸。若數(shù)據(jù)部分是非ASCII碼的文本文件時(shí)（二進(jìn)制代碼或者圖片等），這些數(shù)據(jù)中可能會(huì)包含和幀定界控制字符具有相同編碼的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)鏈路層在解封裝的時(shí)候會(huì)錯(cuò)誤地找到幀的邊界，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。這種顯然不是透明傳輸了。透明傳輸解決這個(gè)問(wèn)題：必須設(shè)法，使得在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的“00000100”（EOT）和“00000001”（SOH）在接收端不被解釋為控制字符。SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)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)送在前透明傳輸具體方法：定義一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”（0x1B），在數(shù)據(jù)中遇到“EOT”或者“SOH”控制字符時(shí)，在控制字符前面插入“ESC”轉(zhuǎn)義字符。而在接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除這個(gè)插入的轉(zhuǎn)義字符。——字節(jié)填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）。若在數(shù)據(jù)中存在轉(zhuǎn)義字符，則仍然在轉(zhuǎn)義字符前插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。接收端收到2個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，刪除一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。透明傳輸SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過(guò)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(kāi)始符幀結(jié)束符SOH差錯(cuò)檢測(cè)在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1可能會(huì)變成0而0也可能變成1，是傳輸差錯(cuò)的一種（幀丟失、幀重復(fù)、幀失序等）。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(chēng)為誤碼率BER(BitErrorRate)，如：10-10。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系，信噪比提高可以減小誤碼率，但誤碼率不可能下降到0。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕谟?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。差錯(cuò)檢測(cè)循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CyclicRedundancyCheck）原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯(cuò)技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個(gè)比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。M的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的n

位冗余碼一起發(fā)送（共發(fā)送k+n）。差錯(cuò)檢測(cè)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。M=101001；M*23＝101001000得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為(n+1)位的除數(shù)P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P少1位，即R是n

位。R就是n位冗余碼。差錯(cuò)檢測(cè)現(xiàn)在

k=6,M=101001。設(shè)

n=3,除數(shù)

P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=110101，余數(shù)R=001。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。

差錯(cuò)檢測(cè)

110101

←

Q

(商)P(除數(shù))→

1101101001000

←

2nM(被除數(shù))

1101

1110

1101

0111

0000

1110

1101

0110

0000

1100

1101

001←R(余數(shù))，作為FCS

差錯(cuò)檢測(cè)在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列

FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC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。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來(lái)獲得FCS的唯一方法。差錯(cuò)檢測(cè)接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)：(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R

0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。使用生成多項(xiàng)式表示P(X)表示除數(shù)P，如P=1101，P(X)＝X3＋X2＋1。廣泛使用的生成多項(xiàng)式有：P(X)＝X16＋X15＋X2＋1P(X)＝X16＋X12＋X5＋1P(X)＝X32＋X26＋X23＋X22＋X16＋X12＋X11＋X10＋X8＋X7＋X5＋X4＋X2＋X＋1差錯(cuò)檢測(cè)在數(shù)據(jù)鏈路層，發(fā)送端幀檢驗(yàn)序列FCS的生成和接收端的CRC檢驗(yàn)都是采用硬件完成，處理很迅速，不會(huì)延誤數(shù)據(jù)的傳輸。必須以幀為單位來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，才能加入冗余碼進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)。在每個(gè)幀中加入冗余碼，傳輸，在接收端逐個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)。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)。只要經(jīng)過(guò)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)的概率就很小很小。差錯(cuò)檢測(cè)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(wú)差錯(cuò)接受(accept)。“無(wú)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(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生差錯(cuò)”。也就是說(shuō)：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒(méi)有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)的幀就丟棄而不接受）。差錯(cuò)檢測(cè)可靠傳輸：數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)生端發(fā)生什么，接收端就收到什么。傳輸差錯(cuò)分為：比特差錯(cuò)；幀丟失，幀重復(fù)或幀失序。如：發(fā)送端發(fā)送了3個(gè)幀：[#1]-[#2]-[#3]，接收到如下可能幀丟失：收到[#1]-[#3]幀重復(fù)：收到[#1]-[#2]-[#2]-[#3]幀失序：收到[#1]-[#3]-[#2]這三種情況都屬于傳輸差錯(cuò)，但都不是比特差錯(cuò)。在OSI體系中要求了數(shù)據(jù)鏈路層為可靠傳輸，需要：幀編號(hào)、確認(rèn)和重傳機(jī)制。在線(xiàn)路質(zhì)量不好的時(shí)候，非常有用。因特網(wǎng)上基本不使用確認(rèn)和重傳機(jī)制了，不要求它們?yōu)樯蠈犹峁┛煽總鬏?，它們的代價(jià)太高，這些問(wèn)題交給了傳輸層解決。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP早期通信線(xiàn)路較差的年代，數(shù)據(jù)鏈路層使用可靠傳輸協(xié)議如高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC（High-levelDataLinkControl）一種面向bit數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，提供了數(shù)據(jù)幀可靠的傳輸，確保數(shù)據(jù)幀的正確、有序、不重復(fù)，以及流量控制現(xiàn)在通信線(xiàn)路已經(jīng)改善了，使用簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（Point-to-Point）代替HDLC協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶(hù)使用撥號(hào)電話(huà)線(xiàn)接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。PPP協(xié)議由IETF制定，RFC1661用戶(hù)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PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（1）簡(jiǎn)單——這是首要的要求數(shù)據(jù)鏈路層的幀，不需要提供糾錯(cuò)，不需要序號(hào)，不需要流量控制。誤碼率高的無(wú)線(xiàn)鏈路上會(huì)有更復(fù)雜的鏈路層協(xié)議。PPP數(shù)據(jù)鏈路層：接收方收到一個(gè)幀，就進(jìn)行CRC檢驗(yàn)，如CRC檢驗(yàn)正確，就收下這個(gè)幀；反之，丟棄幀，其它什么也不做。PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（2）封裝成幀PPP協(xié)議必須使用特殊的字符作為幀定界符（標(biāo)志一個(gè)幀的開(kāi)始和結(jié)束的字符），以便使接收端從收到的比特流中能準(zhǔn)確地找出幀的開(kāi)始和結(jié)束位置。（3）透明性PPP協(xié)議必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍?。采取有效的措施解決，與幀定界符相同的比特組合（同步鏈路：零比特填充；異步鏈路：字節(jié)填充）。PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（4）多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議PPP協(xié)議能夠在同一條物理鏈路上同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP和IPX等）的運(yùn)行。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路連接的是局域網(wǎng)或路由器，PPP協(xié)議必須同時(shí)支持在鏈路所連接的局域網(wǎng)或路由器上運(yùn)行的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。（5）多種類(lèi)型鏈路

要支持在多種類(lèi)型的鏈路上運(yùn)行。如：串行的鏈路、并行的鏈路、同步的或異步鏈路，低速或高速的，電信號(hào)或光信號(hào)的鏈路，動(dòng)態(tài)交換的或靜態(tài)非交換的鏈路。如PPPoE，就是支持以太網(wǎng)上運(yùn)行的PPP協(xié)議。PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（6）差錯(cuò)檢測(cè)PPP協(xié)議必須能夠?qū)邮斩耸盏降膸M(jìn)行檢測(cè)，并立即丟棄有差錯(cuò)的幀。如果不這么做，差錯(cuò)的無(wú)用幀就還要在網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，浪費(fèi)資源。（7）檢測(cè)連接狀態(tài)必須具有一種機(jī)制能夠及時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)出鏈路是否處于正常工作狀態(tài)。如：線(xiàn)路出現(xiàn)故障，又恢復(fù)正常時(shí)。PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（8）最大傳送單元PPP協(xié)議必須對(duì)每種類(lèi)型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路設(shè)置最大傳送單元MTU的標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)值（多數(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)都規(guī)定了這種上限）。MTU是數(shù)據(jù)鏈路層的幀可以載荷的數(shù)據(jù)部分的最大長(zhǎng)度，而不是幀的總長(zhǎng)度。如果高層協(xié)議發(fā)送的分組（IP分組）過(guò)長(zhǎng)超過(guò)MTU值，PPP協(xié)議就要丟棄這樣的幀，并返回差錯(cuò)。（通常高層協(xié)議會(huì)根據(jù)鏈路層的MTU，進(jìn)行分片）PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求（9）網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商PPP必須提供一種機(jī)制使通信的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)體能夠通過(guò)協(xié)商知道或能夠配置彼此的網(wǎng)絡(luò)層地址。如在撥號(hào)連接的鏈路中，僅僅在鏈路層建立了連接而不知道對(duì)方網(wǎng)絡(luò)層地址，則還不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層能夠傳送分組。（10）數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商提供一種方法來(lái)協(xié)商使用數(shù)據(jù)壓縮算法。如壓縮TCP和IP數(shù)據(jù)報(bào)頭的，減少鏈路上發(fā)送的比特?cái)?shù)。（2）PPP協(xié)議不需要的功能（1）糾錯(cuò)TCP/IP協(xié)議族中，可靠傳輸由TCP協(xié)議負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)鏈路層的PPP協(xié)議只進(jìn)行檢錯(cuò)。PPP協(xié)議是不可靠傳輸協(xié)議。（2）流量控制在TCP/IP協(xié)議中，端到端的流量控制由TCP負(fù)責(zé)，PPP協(xié)議不需要重復(fù)進(jìn)行流量控制。（3）序號(hào)PPP為不可靠協(xié)議，不使用幀的序號(hào)。不可靠網(wǎng)絡(luò)中可能使用有序號(hào)的工作方式。（4）多點(diǎn)線(xiàn)路PPP協(xié)議不支持多點(diǎn)線(xiàn)路，而只支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路通信。（5）半雙工或單工鏈路PPP協(xié)議只支持全雙工鏈路（3）PPP協(xié)議的組成PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分（1）一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。PPP既支持異步鏈路（無(wú)奇偶檢驗(yàn)的8比特?cái)?shù)據(jù)），也支持面向比特的同步鏈路。IP數(shù)據(jù)報(bào)在PPP幀中就是其信息部分，其長(zhǎng)度受到MTU的限制。（2）鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路的鏈路控制協(xié)議。通信雙方可協(xié)商一些選項(xiàng)。（3）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。其中每個(gè)協(xié)議支持一種不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP、OSI的網(wǎng)絡(luò)層、AppleTalk等PPP協(xié)議的幀格式IP數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò)1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部首部四個(gè)字段尾部?jī)蓚€(gè)字段尾部?jī)蓚€(gè)字段標(biāo)志字段F(Flag)01111110PPP幀的定界符地址字段A控制字段C沒(méi)有攜帶PPP幀的信息CRC的幀檢驗(yàn)序列PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

PPP協(xié)議的幀格式字節(jié)填充避免在信息字段中出現(xiàn)和標(biāo)志字段一樣的比特組合（0X7E）。當(dāng)PPP使用異步傳輸時(shí)，定義轉(zhuǎn)義字符0X7D，并使用字節(jié)填充，RFC1662規(guī)定：（1）將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)

0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5E)。（2）若信息字段中出現(xiàn)一個(gè)

0x7D的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。（3）若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個(gè)0x7D字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。（第六個(gè)bit取反）在發(fā)送端進(jìn)行了字節(jié)填充，鏈路上傳遞的信息字節(jié)數(shù)超過(guò)原來(lái)的信息字節(jié)數(shù)。接收端在進(jìn)行字節(jié)填充相反的工作，恢復(fù)為原來(lái)的信息。零比特填充PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時(shí)，使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送），不是異步傳輸（逐個(gè)字符地傳送）。采用比特填充方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。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（0x7E）；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比特刪除零比特填充01001111101000101001001111110001010010011111010001010會(huì)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PPP協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶(hù)撥號(hào)接入ISP時(shí)，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。PC機(jī)向路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個(gè)PPP幀），以便建立LCP連接，這些分組及其響應(yīng)選擇和協(xié)商一些PPP參數(shù)。然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來(lái)分配出去的IP地址。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(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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PPP鏈接的

起始和終止?fàn)顟B(tài)設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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PC機(jī)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器呼叫路由器時(shí)，路由器能檢測(cè)到調(diào)制解調(diào)器發(fā)出的載波信號(hào)，并作出應(yīng)答。設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)商失敗發(fā)送LCP的配置請(qǐng)求幀，信息字段包含特定的配置請(qǐng)求另一端可以發(fā)送幾種響應(yīng)的一種。配置確認(rèn)幀（Configure-Ack）：所有選項(xiàng)都接受配置否認(rèn)幀（Configure-Nak）：所有選項(xiàng)都理解但是不能接受配置拒絕幀（Configure-Reject）：選項(xiàng)有的無(wú)法識(shí)別或不能接受，需要協(xié)商LCP配置選項(xiàng)包括：鏈路上的最大幀長(zhǎng)所使用的鑒別協(xié)議（authenticationprotocol）的規(guī)約（如果有）不使用PPP幀中的地址和控制字段。PPP協(xié)議的工作狀態(tài)LCP幀共有11種（以上為4種配置型幀）。關(guān)閉線(xiàn)路：Terminate-request請(qǐng)求關(guān)閉線(xiàn)路幀，Terminate-ack接受關(guān)閉線(xiàn)路；應(yīng)答方無(wú)法理解：Code-reject收到了未知的請(qǐng)求，Protocol-reject被請(qǐng)求的協(xié)議未知；可能是傳輸錯(cuò)誤或者LCP協(xié)議版本不同用于測(cè)試線(xiàn)路質(zhì)量：Echo-request回送請(qǐng)求幀，Echo-reply回送應(yīng)答幀；用于測(cè)試：Discard-request只需丟棄該幀設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)商失敗此狀態(tài)下只允許傳送：LCP協(xié)議的分組、鑒別協(xié)議分組、監(jiān)測(cè)鏈路質(zhì)量的分組。如果使用口令鑒別協(xié)議PAP（PasswordAuthenticationProtocol），需要發(fā)起通信的一方發(fā)送身份標(biāo)識(shí)符和口令?；蛘邚?fù)雜的口令握手鑒別協(xié)議（Challenge-HandshakeAuthenticationProtocol）。設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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PPP鏈路的兩端的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的不同協(xié)議互相交換網(wǎng)絡(luò)層特定的網(wǎng)絡(luò)控制分組，進(jìn)行配置網(wǎng)絡(luò)層。若在PPP鏈路上運(yùn)行的是IP協(xié)議，則對(duì)PPP鏈路的每一端配置IP協(xié)議模塊時(shí)要使用NCP中支持IP的協(xié)議——IP控制協(xié)議IPCP（IPControlProtocol）。IPCP分組封裝成PPP幀，在鏈路上傳送，協(xié)議字段為0x8201。設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)商失敗鏈路的兩個(gè)PPP端點(diǎn)可以彼此向?qū)Ψ桨l(fā)送分組，或者發(fā)送檢查鏈路狀態(tài)的Echo-*幀設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)商失敗使用Terminate--request幀終止鏈路收到對(duì)方的Terminate-Ack幀設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)商失敗調(diào)制解調(diào)器的載波停止設(shè)備之間無(wú)鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開(kāi)鏈路終止物理鏈路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(wú)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)鏈路層局域網(wǎng)特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所有地理范圍小、站點(diǎn)數(shù)目有限具有較高的數(shù)據(jù)率較低的時(shí)延較小的誤碼率3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可以方便的訪問(wèn)全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種資源。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。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和生存性。3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的拓?fù)洵h(huán)形網(wǎng)：典型的就是令牌環(huán)形網(wǎng)?？偩€(xiàn)網(wǎng)：各站直接連接在總線(xiàn)上，總線(xiàn)兩端的匹配電阻吸收在總線(xiàn)上傳播的電磁波信號(hào)的能量，避免在總線(xiàn)上產(chǎn)生有害的電磁波反射?？偩€(xiàn)網(wǎng)采用兩種協(xié)議。（1）傳統(tǒng)的以太網(wǎng)使用的CSMA/CD（帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)）；已經(jīng)演變成星形網(wǎng)（2）令牌總線(xiàn)網(wǎng)，物理上是總線(xiàn)網(wǎng)而邏輯上是令牌環(huán)形網(wǎng),已經(jīng)退出市場(chǎng)。星形網(wǎng)：集線(xiàn)器（hub）的出現(xiàn)和雙絞線(xiàn)大量用于局域網(wǎng)中，星形以太網(wǎng)以及多級(jí)星形結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)獲得了非常廣泛的應(yīng)用。樹(shù)形網(wǎng)：是總線(xiàn)網(wǎng)的變型，屬于廣播信道的網(wǎng)絡(luò)，主要用于頻分復(fù)用的寬帶局域網(wǎng)。3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層由于以太網(wǎng)的迅速發(fā)展，目前的以太網(wǎng)幾乎成了局域網(wǎng)的代名詞。hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations局域網(wǎng)的傳輸媒體雙絞線(xiàn)最便宜：原來(lái)用于低速（1-2Mb/s）基帶局域網(wǎng)?，F(xiàn)在10Mb/s，100Mb/s,1Gb/s局域網(wǎng)也可使用雙絞線(xiàn)。雙絞線(xiàn)已經(jīng)成為局域網(wǎng)中主流傳輸媒體。50歐姆同軸電纜：可用到10Mb/s，基帶傳輸；75歐姆同軸電纜可用到幾百M(fèi)b/s，寬帶傳輸。光纖可以用于環(huán)形網(wǎng)中和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線(xiàn)路，100Mb/s～10Gb/s媒體共享技術(shù)共享信道著重考慮如何使眾多用戶(hù)可以合理方便地共享通信媒體資源。

靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用；時(shí)分復(fù)用；波分復(fù)用；碼分復(fù)用等，用戶(hù)分配到信道后就不會(huì)和其它用戶(hù)發(fā)生沖突。這種劃分信道的方法代價(jià)比較高，不適合局域網(wǎng)使用。n個(gè)站點(diǎn)就需要Cn2個(gè)通道，信道多數(shù)空閑媒體共享技術(shù)動(dòng)態(tài)媒體接入控制又稱(chēng)多點(diǎn)接入，特點(diǎn)是信道并非在用戶(hù)通信時(shí)固定分配給用戶(hù)。隨機(jī)接入：

每個(gè)用戶(hù)可隨機(jī)地發(fā)送信息，若剛好多個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)送時(shí)，共享媒體上產(chǎn)生沖突，這些用戶(hù)發(fā)發(fā)送都失敗。需要解決這種沖突問(wèn)題。受控接入：

用戶(hù)要服從一定的控制。如分散控制的令牌局域網(wǎng)和集中控制的多點(diǎn)線(xiàn)路輪詢(xún)。重點(diǎn)討論隨機(jī)接入的以太網(wǎng)。

以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DIXEthernetV2是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。RFC894IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。RFC1042DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)稱(chēng)為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)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)（802.4令牌環(huán)網(wǎng)、802.5令牌總線(xiàn)網(wǎng)、802.3以太網(wǎng)），802委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)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(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì)LLC子層來(lái)說(shuō)都是透明的。局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn)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(diǎn)2LLC子層看不見(jiàn)下面的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層數(shù)據(jù)鏈路層在不同的子標(biāo)準(zhǔn)中定義分別對(duì)應(yīng)于LLC子層和MAC子層……802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDB802.8FDDI802.2LLC數(shù)據(jù)鏈路層物理層LLCMAC802.1DBridge802

體系結(jié)構(gòu)PHY網(wǎng)際互聯(lián)適配器的作用計(jì)算機(jī)是如何連接到局域網(wǎng)上的——通過(guò)適配器（網(wǎng)卡）。適配器上裝有處理器和存儲(chǔ)器。適配器和局域網(wǎng)之間的通信是通過(guò)電纜或雙絞線(xiàn)以串行傳輸方式進(jìn)行的而適配器和計(jì)算機(jī)之間的通信則是通過(guò)計(jì)算機(jī)主板上I/O總線(xiàn)以并行傳輸方式進(jìn)行的。適配器的作用當(dāng)適配器收到有差錯(cuò)的幀時(shí)，把幀丟棄而不必通知計(jì)算機(jī)。收到正確幀時(shí)，使用中斷通知該計(jì)算機(jī)并交付給協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層。當(dāng)計(jì)算機(jī)要發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就由協(xié)議棧把IP數(shù)據(jù)報(bào)向下交給適配器，組裝成幀后發(fā)送到局域網(wǎng)。3.3.2CSMA/CD協(xié)議早期的以太網(wǎng)以太網(wǎng)最初的思路：尋找很簡(jiǎn)單的方法把一些相距不太遠(yuǎn)的計(jì)算機(jī)互相連接起來(lái)，使它們可以很方便和很可靠地進(jìn)行較高速率的數(shù)據(jù)通信。早期的以太網(wǎng)：將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線(xiàn)上?！?jiǎn)單可靠的連接方法，是無(wú)源器件。3.3.2CSMA/CD協(xié)議總線(xiàn)特點(diǎn)：廣播通信方式：當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線(xiàn)上的所有計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到這個(gè)數(shù)據(jù)。我們并不總是在局域網(wǎng)上進(jìn)行一對(duì)多的廣播通信在總線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的通信：使得每臺(tái)計(jì)算機(jī)的適配器擁有一個(gè)與其它適配器都不同的地址。在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，在幀的首部寫(xiě)明接收站點(diǎn)的地址。只有當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的目的地址和適配器ROM中存放的硬件地址一致時(shí)，該適配器才能接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。適配器對(duì)不是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀就丟棄。3.3.2CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE匹配電阻（用來(lái)吸收總線(xiàn)上傳播的信號(hào)）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)局域網(wǎng)中：主機(jī)、工作站、站點(diǎn)、站都是指計(jì)算機(jī)3.3.2CSMA/CD協(xié)議以太網(wǎng)的兩種措施無(wú)連接的工作方式不必先建立連接、對(duì)數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)、不要求對(duì)方確認(rèn)、進(jìn)行比特差錯(cuò)檢測(cè)、不糾錯(cuò)、不進(jìn)行流量控制局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因通信質(zhì)量不好產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的

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丟棄錯(cuò)誤幀、有差錯(cuò)幀的重傳則由高層來(lái)決定。以太網(wǎng)并不區(qū)分重傳幀，而是當(dāng)作新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。3.3.2CSMA/CD協(xié)議曼徹斯特（Manchester）編碼二進(jìn)制基帶數(shù)字信號(hào)通常就是高、低電壓交替出現(xiàn)的信號(hào)。無(wú)法從比特流中提取同步（即比特同步）信號(hào)。曼徹斯特編碼，在每個(gè)bit再分成兩個(gè)相等的間隔。1在bit中間位置，電平低->高；0則相反，高->低；每個(gè)bit的正中間出現(xiàn)一次電壓的轉(zhuǎn)換，接收端可以根據(jù)這種電壓的轉(zhuǎn)換很方便地把位同步信號(hào)提取出來(lái)。缺點(diǎn)是：所占的頻帶寬度比原始的基帶信號(hào)增加一倍。3.3.2CSMA/CD協(xié)議

基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼

碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換3.3.2CSMA/CD協(xié)議協(xié)調(diào)總線(xiàn)上各計(jì)算機(jī)的工作總線(xiàn)上只要有一臺(tái)計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線(xiàn)的傳輸資源就被占用。在同一時(shí)間只能允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送信息否則各計(jì)算機(jī)之間會(huì)相互干擾，結(jié)果大家都無(wú)法正常發(fā)送數(shù)據(jù)。3.3.2CSMA/CD協(xié)議有關(guān)信道動(dòng)態(tài)分配的五個(gè)假設(shè)：站模型單信道假設(shè)沖突假設(shè)時(shí)間假設(shè)偵聽(tīng)假設(shè)3.3.2CSMA/CD協(xié)議站模型：stationmodel由N個(gè)獨(dú)立的站組成（pc、電話(huà)、個(gè)人通信設(shè)備）每個(gè)站點(diǎn)可以產(chǎn)生待發(fā)送的幀在時(shí)間Δt內(nèi)，一個(gè)幀生成的概率是λ*Δt

，λ常量表示新幀到達(dá)率一旦一個(gè)幀已經(jīng)生成，則該站點(diǎn)等待發(fā)送，直到幀成功發(fā)送各個(gè)站點(diǎn)相互獨(dú)立，以固定速率產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀某站點(diǎn)一旦產(chǎn)生新幀，即使被阻塞，也不會(huì)有新的幀產(chǎn)生，直到發(fā)送完畢，再以λ概率產(chǎn)生幀3.3.2CSMA/CD協(xié)議單信道假設(shè)所有通信，包括發(fā)送和接收，都是通過(guò)單通道進(jìn)行所有站點(diǎn)都在該通道上發(fā)送或接收信息所有站點(diǎn)都是平等的，各站點(diǎn)沒(méi)有主從之分任何時(shí)刻只允許一個(gè)站點(diǎn)可以發(fā)送，均通過(guò)爭(zhēng)用才能取得發(fā)送權(quán)3.3.2CSMA/CD協(xié)議沖突假設(shè)如兩幀同時(shí)發(fā)送，則發(fā)送沖突所有站點(diǎn)都能夠檢測(cè)出沖突沖突的幀必須重發(fā)，假設(shè)只有沖突引起的差錯(cuò)，沒(méi)有其他差錯(cuò)每個(gè)站點(diǎn)都是通過(guò)爭(zhēng)用取得發(fā)送權(quán)，沖突不可避免3.3.2CSMA/CD協(xié)議時(shí)間假設(shè)時(shí)間連續(xù)

幀的發(fā)送可在任意時(shí)刻分槽時(shí)間

時(shí)間被分為多個(gè)時(shí)隙（時(shí)間槽），幀在時(shí)隙的開(kāi)始處才能發(fā)送，一個(gè)時(shí)隙可以發(fā)送多個(gè)幀。

同一個(gè)時(shí)隙中有2個(gè)以上站點(diǎn)發(fā)送則產(chǎn)生沖突時(shí)間假設(shè)二選一3.3.2CSMA/CD協(xié)議偵聽(tīng)假設(shè)載波偵聽(tīng)（局域網(wǎng)）

所有站點(diǎn)在使用信道前，都可檢測(cè)到當(dāng)前信道是否正被使用（忙狀態(tài)），如忙則等待非載波偵聽(tīng)（無(wú)線(xiàn)網(wǎng)）

所有站在使用信道前，不檢測(cè)當(dāng)前信道是否正在使用，盲目發(fā)送策略3.3.2CSMA/CD協(xié)議幾種的多路訪問(wèn)協(xié)議純ALOHA協(xié)議有數(shù)據(jù)就發(fā)送，然后監(jiān)聽(tīng)信道看是否有沖突分槽ALOHA協(xié)議有數(shù)據(jù)就在分槽中發(fā)送載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議CSMA1－持續(xù)CSMA有數(shù)據(jù)且信道閑，就發(fā)送；忙則一直等到信道閑非持續(xù)CSMA有數(shù)據(jù)且信道閑，就發(fā)送；忙則等待一段隨機(jī)時(shí)間重新檢測(cè)信道P-持續(xù)CSMA用于分槽信道，信道閑則以p概率發(fā)送數(shù)據(jù)，以1－p概率推遲到下一時(shí)槽，再用算法；直到數(shù)據(jù)發(fā)送或者和另一站點(diǎn)沖突信道忙則等到下一時(shí)槽。無(wú)載波檢測(cè)3.3.2CSMA/CD協(xié)議純ALOHA協(xié)議基本思想：當(dāng)用戶(hù)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，則發(fā)送數(shù)據(jù)；然后監(jiān)聽(tīng)信道的信號(hào)反饋，檢測(cè)信道確定是否發(fā)送成功；如發(fā)生沖突則經(jīng)過(guò)隨機(jī)延時(shí)再發(fā)送ALOHA協(xié)議發(fā)送幀的效率分析設(shè)幀長(zhǎng)相同，發(fā)送一個(gè)幀時(shí)間為t——幀時(shí)每個(gè)“幀時(shí)”全網(wǎng)平均產(chǎn)生N（均值）個(gè)新幀——符合泊松分布

N>1時(shí)：大于信道處理能力，百分百?zèng)_突

所以N取值區(qū)間（0,1）3.3.2CSMA/CD協(xié)議純ALOHA協(xié)議Aloha協(xié)議發(fā)送幀的效率分析除了新產(chǎn)生幀，還有重新發(fā)送的舊幀的產(chǎn)生

每個(gè)“幀時(shí)”，實(shí)際有k次（新老幀）傳輸?shù)母怕省此煞植?/p>

其均值G>=N

低負(fù)載N≈0時(shí)，沖突產(chǎn)生少，重傳少，所以G≈N

高負(fù)載時(shí)，沖突多，G>N吞吐量S：負(fù)載G*每次傳輸成功的概率P0(沒(méi)有沖突的概率)

S=G*P0每個(gè)幀時(shí)生成k個(gè)幀的概率——泊松分布生成0個(gè)幀的概率：3.3.2CSMA/CD協(xié)議純ALOHA協(xié)議Aloha協(xié)議發(fā)送幀的效率分析沖突期為2個(gè)幀時(shí)，則生成幀數(shù)的均值為2G

生成k幀的概率吞吐量：G取值0.5時(shí)，S取最大值0.183.3.2CSMA/CD協(xié)議分槽ALOHA協(xié)議將ALOHA系統(tǒng)容量增加一倍原理：將時(shí)間分成離散的間隔，每個(gè)間隔對(duì)已一個(gè)幀。要求用戶(hù)遵守統(tǒng)一的時(shí)槽邊界。用戶(hù)需要發(fā)送的幀必須在每個(gè)時(shí)槽的開(kāi)始時(shí)發(fā)送。沖突危險(xiǎn)期減少了一半，為一個(gè)“幀時(shí)”G=1時(shí)，S=0.3683.3.2CSMA/CD協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議CSMA原理：每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都監(jiān)聽(tīng)信道，以確定是否發(fā)送幀1-持續(xù)CSMA一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，首先監(jiān)聽(tīng)信道，是否其他的站點(diǎn)正在傳輸數(shù)據(jù)信道忙：一直等待，直至信道空閑空閑：則發(fā)送一個(gè)幀其性能高于ALOHA與分槽ALOHA3.3.2CSMA/CD協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議CSMA非持續(xù)CSMA一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先檢測(cè)信道信道忙：等待一段隨機(jī)的時(shí)間，再檢測(cè)信道（降低第二種沖突的概率）空閑：則發(fā)送一個(gè)幀利用率更高，延遲更大3.3.2CSMA/CD協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議CSMAP-持續(xù)CSMA應(yīng)用于分槽的信道，一個(gè)站點(diǎn)準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先檢測(cè)信道空閑：按概率p的可能性發(fā)送數(shù)據(jù)；1-p=q的情況下，推遲到下一個(gè)時(shí)槽

下一個(gè)時(shí)槽同理p概率發(fā)送q概率推遲。直到幀被發(fā)送，或者另一個(gè)站點(diǎn)也發(fā)送幀（即發(fā)送沖突，等待隨機(jī)時(shí)間后再重新開(kāi)始）信道忙：等到下一時(shí)槽，再應(yīng)用算法帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD3.3.2CSMA/CD協(xié)議無(wú)沖突協(xié)議位圖協(xié)議：在實(shí)際傳送數(shù)據(jù)之前先廣播自己有數(shù)據(jù)發(fā)送每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)周期開(kāi)始時(shí)，每個(gè)站點(diǎn)填寫(xiě)位圖中相應(yīng)的位，并順序發(fā)送每個(gè)站點(diǎn)的幀。特點(diǎn)：永遠(yuǎn)不產(chǎn)生沖突；低負(fù)載時(shí)，信道上傳遞的都是位圖信息；高負(fù)載時(shí)，每個(gè)站點(diǎn)的每個(gè)幀也只使用一位的位圖信息。3.3.2CSMA/CD協(xié)議無(wú)沖突協(xié)議二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)協(xié)議每個(gè)需要發(fā)送幀的站點(diǎn)，從高位開(kāi)始廣播其地址的二進(jìn)制形式。每個(gè)地址中的位被布爾或運(yùn)算。當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)其地址值為0的高序位被改成1，則放棄，退出競(jìng)爭(zhēng)。特點(diǎn)：高序站點(diǎn)優(yōu)先若每個(gè)幀的幀頭為發(fā)送地址，即競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)也在發(fā)送，效率100%是一種優(yōu)秀的簡(jiǎn)單、精致、高效的算法3.3.2CSMA/CD協(xié)議有限競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議

信道獲取的兩種基本策略：

競(jìng)爭(zhēng)方式、無(wú)競(jìng)爭(zhēng)方式用于衡量的重要性能指標(biāo)：低負(fù)載情況下的延遲（競(jìng)爭(zhēng)的方法延遲短）；高負(fù)載情況下的信道利用率（無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的方法，信道利用率高）

二者結(jié)合稱(chēng)為有限競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議自適應(yīng)樹(shù)搜索協(xié)議3.3.2CSMA/CD協(xié)議以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法：使用特殊的協(xié)議CSMA/CD——載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）?！岸帱c(diǎn)接入”說(shuō)明這是總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)，許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線(xiàn)上。“載波監(jiān)聽(tīng)”就是“發(fā)送前先監(jiān)聽(tīng)”,每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線(xiàn)是否有其它站在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，要等待信道變?yōu)榭臻e時(shí)再發(fā)送。（9.6us信道空閑）“載波監(jiān)聽(tīng)”是指用電子技術(shù)檢測(cè)總線(xiàn)上有沒(méi)有其它計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

3.3.2CSMA/CD協(xié)議“碰撞檢測(cè)”就是“邊發(fā)送邊監(jiān)聽(tīng)”即適配器邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓的變化情況，以便判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)其他站是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)多個(gè)站同時(shí)在總線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線(xiàn)上的信號(hào)電壓變化幅度會(huì)因疊加而增大。當(dāng)適配器檢測(cè)到的信號(hào)電壓變化幅度超過(guò)一定的門(mén)限值時(shí)，就認(rèn)為總線(xiàn)上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生碰撞。所謂的“碰撞”就是發(fā)生了沖突。“碰撞檢測(cè)”又稱(chēng)為“沖突檢測(cè)”。每個(gè)正在發(fā)生數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)上出現(xiàn)了碰撞，適配器就立即停止發(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)間后再發(fā)送。3.3.2CSMA/CD協(xié)議碰撞的產(chǎn)生每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前已經(jīng)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)到信道為“空閑”，為何還會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)在總線(xiàn)上發(fā)生碰撞呢？——電磁波在總線(xiàn)上的傳播速率是有限的。即當(dāng)某站監(jiān)聽(tīng)到總線(xiàn)是空閑時(shí)，總線(xiàn)并非一定是空閑的。3.3.2CSMA/CD協(xié)議碰撞的產(chǎn)生A向B發(fā)出的信息，要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后才能傳送到B。B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí)B的載波監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無(wú)用。3.3.2CSMA/CD協(xié)議碰撞的產(chǎn)生1kmABt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=

t=0單程端到端傳播時(shí)延記為

3.3.2CSMA/CD協(xié)議碰撞的發(fā)現(xiàn)時(shí)間把總線(xiàn)上的單程端到端傳播時(shí)延記為

。A發(fā)生數(shù)據(jù)后，最遲要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能知道自己發(fā)送的數(shù)據(jù)和其它站發(fā)送的數(shù)據(jù)有沒(méi)有發(fā)生碰撞？——最多是兩倍的總線(xiàn)端到端的傳播時(shí)延，或總線(xiàn)的端到端往返傳播時(shí)延。由于局域網(wǎng)上任意兩個(gè)站之間的傳播時(shí)延有長(zhǎng)有短，局域網(wǎng)必須按最壞情況設(shè)計(jì)，即取總線(xiàn)兩端的兩個(gè)站點(diǎn)之間的傳播時(shí)延（這兩個(gè)站之間的距離最大）為端到端傳播時(shí)延。結(jié)論：在使用CSMA/CD協(xié)議時(shí)，一個(gè)站不可能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。因此使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。1kmABt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=

ABABABt=0A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

3.3.2CSMA/CD協(xié)議結(jié)論：每個(gè)站在自己發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。這段時(shí)間是不確定，取決于另一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的站到本站的距離。以太網(wǎng)不能保證某一時(shí)間內(nèi)一定能夠把自己的數(shù)據(jù)幀成功地發(fā)送出去——以太網(wǎng)的特點(diǎn)：發(fā)送的不確定性。只有整個(gè)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，發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)才會(huì)很小?！p負(fù)載3.3.2CSMA/CD協(xié)議解決碰撞問(wèn)題——爭(zhēng)用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的A站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間2

就可知道所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞（當(dāng)

趨于0時(shí)）。將以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)間2

稱(chēng)為爭(zhēng)用期（contentionperiod）。又稱(chēng)為碰撞窗口（collisionwindows）。結(jié)論：當(dāng)某站點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，只有經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)送碰撞。3.3.2CSMA/CD協(xié)議解決碰撞問(wèn)題——截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，不是等待信道變?yōu)榭臻e后就立即再發(fā)送數(shù)據(jù)，而是推遲（也叫退避）一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間。目的是使重傳時(shí)再次發(fā)生沖突的概率減小。隨機(jī)時(shí)間的計(jì)算方法：截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避3.3.2CSMA/CD協(xié)議截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法：定義基本退避時(shí)間——2

從離散的整數(shù)集合[0，1，…，（2k-1）]

中隨機(jī)取出一個(gè)數(shù)，記為r。重傳應(yīng)推后的時(shí)間是r倍的爭(zhēng)用期。參數(shù)k按照公式k=Min[重傳次數(shù)，10]計(jì)算當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)，則丟棄該幀，并向高層報(bào)告

3.3.2CSMA/CD協(xié)議例：第1次重傳時(shí)，k=1，隨機(jī)數(shù)r從整數(shù){0,1}中選一個(gè)數(shù)；重傳站可選擇的推遲時(shí)間是0或者2

。若再次碰撞，k=2，隨機(jī)數(shù)r從整數(shù){0,1,2,3}中選一個(gè)數(shù)；重傳站可隨機(jī)選擇0、2

、4

、6

中的一個(gè)時(shí)間為推遲時(shí)間。若再次碰撞，k=3，隨機(jī)數(shù)r從整數(shù){0,1,2,…，7}中選一個(gè)數(shù)；重傳站可隨機(jī)選擇0、2

、4

、…14

中的一個(gè)時(shí)間為推遲時(shí)間。3.3.2CSMA/CD協(xié)議結(jié)論：可見(jiàn)，連續(xù)多次發(fā)生沖突，就表明可能有較多的站參與爭(zhēng)用信道。但使用退避算法使得重傳需要的平均時(shí)間隨重傳次數(shù)的增加而增大，減小發(fā)生碰撞的概率，有利于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。適配器每發(fā)送一個(gè)新的幀，就執(zhí)行一次CSMA/CD算法。即適配器對(duì)過(guò)去的碰撞無(wú)記憶供能。因此多個(gè)適配器執(zhí)行指數(shù)退避算法時(shí)，很可能某個(gè)適配器發(fā)送新的幀能夠碰巧成功地插入到信道中，得到發(fā)送權(quán)。3.3.2CSMA/CD協(xié)議爭(zhēng)用期長(zhǎng)度以太網(wǎng)取51.2

s

為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64

字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒(méi)有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。3.3.2CSMA/CD協(xié)議解決碰撞問(wèn)題——最短有效幀長(zhǎng)如果發(fā)生沖突，一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測(cè)到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，則這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)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(wú)效幀。收到無(wú)效幀就立即丟棄。注意：以太網(wǎng)端到端的時(shí)延實(shí)際小于爭(zhēng)用期的一半25.6us，還考慮了其他因素如：轉(zhuǎn)發(fā)器增加的時(shí)延<爭(zhēng)用時(shí)間＝以太網(wǎng)端到端的（導(dǎo)線(xiàn)）時(shí)延×2＋轉(zhuǎn)發(fā)器增加的時(shí)延>。3.3.2CSMA/CD協(xié)議解決碰撞問(wèn)題——強(qiáng)化碰撞發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)再繼續(xù)發(fā)送32比特或48比特的人為干擾信號(hào)（jammingsignal）讓所有用戶(hù)都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。3.3.2CSMA/CD協(xié)議數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào)

TJABTBt

B發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測(cè)到?jīng)_突開(kāi)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(jiàn)，只畫(huà)出A發(fā)送干擾信號(hào)的情況。A站從發(fā)生數(shù)據(jù)開(kāi)始到發(fā)現(xiàn)碰撞并停止發(fā)送的時(shí)間間隔：TB=2

-

；A站得知碰撞已發(fā)生時(shí)所發(fā)送的強(qiáng)化碰撞的干擾信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為T(mén)J發(fā)生碰撞使A浪費(fèi)的時(shí)間TB+TJ整個(gè)信道被占用的時(shí)間是TB+TJ＋

。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(xiàn)器的星形拓?fù)浯滞S電纜細(xì)同軸電纜雙絞線(xiàn)3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)（10BASE5）粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)收發(fā)器

:發(fā)送/接收,沖突檢測(cè),電氣隔離插入式分接頭總線(xiàn)型拓?fù)?/p>

粗纜收發(fā)器AUI電纜NICVampiretap最大段長(zhǎng)度500m每段最多站點(diǎn)數(shù)100≥2.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度2.5km

網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段

終端匹配器3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)細(xì)纜BNC接頭NIC細(xì)纜以太網(wǎng)（10Base2

）細(xì)同軸電纜，可靠性稍差

無(wú)外置收發(fā)器

輕便、靈活、成本較低總線(xiàn)型拓?fù)涿慷巫畲箝L(zhǎng)度185m每段最多站點(diǎn)數(shù)30≥0.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度

925m網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段

終端匹配器

3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)（10Base-T）雙絞線(xiàn)（UTP），兩頭壓接RJ45連接器；所有站點(diǎn)都與HUB（集線(xiàn)器）相連接；

HUB的作用：信號(hào)放大與整形星形拓?fù)?，但邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍然是總線(xiàn)。輕便、安裝密度高、便于維護(hù)NICHUB每段最大長(zhǎng)度100m多臺(tái)HUB級(jí)連可以支持更多站點(diǎn)雙絞線(xiàn)的連接標(biāo)準(zhǔn)在以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，10Mb/s與100Mb/s雙絞線(xiàn)系統(tǒng)采用相同的線(xiàn)序：1、2兩根線(xiàn)為一對(duì)，3、6兩根線(xiàn)為另一對(duì)。色標(biāo) Pin# Signal白橙

1 TD+橙

2 TD-白綠

3 RD+藍(lán)

4 不用白藍(lán)

5 不用綠

6 RD-白棕

7 不用棕

8 不用123456783.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)當(dāng)兩個(gè)HUB連接時(shí)，要使用交叉連接方法。兩臺(tái)微機(jī)直接連接時(shí)，也可參考此接法。3.4.1 使用集線(xiàn)器的星形拓?fù)浼€(xiàn)器兩對(duì)雙絞線(xiàn)分別用于發(fā)送與接收站點(diǎn)RJ-45插頭集線(xiàn)器的大規(guī)模集成電路芯片使用，使其可靠性大大提高；雙絞線(xiàn)電纜的以太網(wǎng)價(jià)格便宜；雙絞線(xiàn)的絞合度非常精確，使得特性阻抗均勻以減少失真，而且大大減少了電磁波輻射和無(wú)線(xiàn)電頻率的干擾。3.4.1 使用集線(xiàn)器的星形拓?fù)浼€(xiàn)器的特點(diǎn)：邏輯總線(xiàn)——星型總線(xiàn)或盒中總線(xiàn)集線(xiàn)器使用電子器件模擬實(shí)際電纜線(xiàn)的工作使用集線(xiàn)器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線(xiàn)網(wǎng)使用的還是CSMA/CD協(xié)議多接口轉(zhuǎn)發(fā)器通常有8個(gè)、16個(gè)接口每個(gè)接口通過(guò)RJ－45插頭用兩對(duì)雙絞線(xiàn)與一個(gè)工作站上的適配器相連轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測(cè)集線(xiàn)器工作在物理層，每個(gè)接口僅僅轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測(cè)。若兩個(gè)接口同時(shí)有信號(hào)輸入，就會(huì)發(fā)生碰撞，則所有的接口都收不到正確的幀。3.4.1 使用集線(xiàn)器的星形拓?fù)浼€(xiàn)器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線(xiàn)堆疊式集線(xiàn)器：

由4－8個(gè)集線(xiàn)器堆疊起來(lái)使用。一般具都有少量的容錯(cuò)能力和網(wǎng)絡(luò)管理功能。模塊化的機(jī)箱式智能集線(xiàn)器：全部的網(wǎng)絡(luò)功能都以模塊方式實(shí)現(xiàn)，支持熱拔插。3.4.1 使用集線(xiàn)器的星形拓?fù)?0BASE-T對(duì)應(yīng)與IEEE802.3i標(biāo)準(zhǔn)，10表示10Mbps的數(shù)據(jù)率，BASE表示連接線(xiàn)上的信號(hào)是基帶信號(hào)，T表示采用雙絞線(xiàn)，10BASE-T采用的是無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)。

10BASE－T的主要技術(shù)特性：(1)數(shù)據(jù)傳輸速率10Mbps基帶傳輸(2)每段雙絞線(xiàn)最大長(zhǎng)度100m(HUB與工作站間及兩個(gè)HUB之間)(3)一條通路允許連接HUB數(shù)4個(gè)，最多5段傳輸介質(zhì)(4)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形(5)訪問(wèn)控制方式CSMA/CD(6)幀長(zhǎng)度可變，最大1518個(gè)字節(jié)(7)最大傳輸距離500m(8)每個(gè)HUB可連接的工作站96個(gè)10BASE-F系列標(biāo)準(zhǔn)，以光纖為傳輸媒體，用作集線(xiàn)器之間的遠(yuǎn)程連接。3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率10Mbps以太網(wǎng)如果同時(shí)有10個(gè)站在工作每個(gè)站所能發(fā)送數(shù)據(jù)的平均速率理論上為總數(shù)據(jù)率的1/10由于總線(xiàn)以太網(wǎng)上會(huì)發(fā)生碰撞，以太網(wǎng)的信道利用率達(dá)不到100％3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)信道被占用情況：爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為2

，是端到端傳播時(shí)延的兩倍。幀長(zhǎng)為L(zhǎng)（bit）數(shù)據(jù)發(fā)送率為C（bps）幀的發(fā)送時(shí)間為L(zhǎng)/C=T0(s)。3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率一個(gè)站開(kāi)始發(fā)送一個(gè)幀，經(jīng)可能發(fā)生的多次碰撞后，再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑時(shí)為止，是發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間：T0＋

是一個(gè)極端情況，指的是發(fā)送與接收雙方在傳輸媒體的兩端。發(fā)送成功爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期τ2τ2τ2T0τt占用期發(fā)生碰撞發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間…3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率要提高以太網(wǎng)的信道利用率，要減小

和T0之比。定義參數(shù)a＝

/T0a→0

表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測(cè)出來(lái)，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。a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。結(jié)論：a值應(yīng)當(dāng)盡可能小些：要求分子

比較小，分母T0比較大；

=電纜長(zhǎng)度/電磁波傳播速率T0=L/C。在一定的數(shù)據(jù)率時(shí)，要求以太網(wǎng)的幀長(zhǎng)不能太短，以太網(wǎng)的連線(xiàn)的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)。3.4.2 以太網(wǎng)的信道利用率理想狀態(tài)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（不再是CSMA/CD，而是其他調(diào)度方法）；總線(xiàn)一旦空閑就有某個(gè)站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。此時(shí)發(fā)送一幀占用線(xiàn)路的時(shí)間是T0＋

，而幀本身的發(fā)送時(shí)間是T0極限信道利用率：結(jié)論：只有當(dāng)參數(shù)a遠(yuǎn)小于1才能得到盡可能高的極限信道利用率。若參數(shù)遠(yuǎn)大于1，則極限信道利用率就遠(yuǎn)小于1，而實(shí)際的信道利用率就更小。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層MAC層的硬件地址硬件地址又稱(chēng)物理地址或MAC地址，因?yàn)樵摰刂酚糜贛AC幀中。名字是指出我們所要尋找的那個(gè)資源，地址指出那個(gè)資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定的48位的全球地址（簡(jiǎn)稱(chēng)地址），指的是局域網(wǎng)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)中固化在適配器的ROM中的地址更換適配器，則計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)地址變化了，而其地理位置去沒(méi)有變化。便攜電腦，地理位置移動(dòng)了，由于適配器未變，所以其局域網(wǎng)中的“地址”也未變。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層結(jié)論：局域網(wǎng)的MAC地址應(yīng)當(dāng)是每個(gè)站的“名字”或標(biāo)識(shí)符。注意：如果連接在局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器安裝有多個(gè)適配器，則這個(gè)主機(jī)或路由器就擁有多個(gè)“地址”，所以這種48位“地址”應(yīng)當(dāng)是某個(gè)接口的標(biāo)識(shí)符。

3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層MAC地址的分配：IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)RA(RegistrationAuthority)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)，稱(chēng)為組織唯一標(biāo)識(shí)符OUI（OrganizationallyUniqueIdentifier），也稱(chēng)為公司標(biāo)識(shí)符（表示一個(gè)地址塊）。例如：3Com公司適配器的MAC地址前三個(gè)字節(jié)02-60-8C。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(chēng)為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒(méi)有重復(fù)地址。

每個(gè)地址塊可生成個(gè)不同地址。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層這種48位地址稱(chēng)為MAC-48，它的通用名稱(chēng)是EUI-48（擴(kuò)展的唯一標(biāo)識(shí)符ExtendedUniqueIdentifier）。注意：一個(gè)OUI可能是多個(gè)小公司合起來(lái)購(gòu)買(mǎi)的，也可能一個(gè)大公司擁有多個(gè)OUI，所以O(shè)UI不能單獨(dú)來(lái)標(biāo)志一個(gè)公司。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層IEEE規(guī)定地址字段的第一個(gè)字節(jié)的最低位為I/G（Individual/Group）位。該位為0時(shí)，地址字段表示單個(gè)站地址；該位為1時(shí)，表示組地址，用來(lái)進(jìn)行多播。IEEE只分配前三個(gè)字節(jié)中的23位。I/G分別為0，1時(shí)，一個(gè)地址塊可分別生成224個(gè)單個(gè)站地址和224個(gè)組地址。單播地址：第一字節(jié)最低位為0，如：

02-1D-7D-C9-84-A5多播地址：第一字節(jié)最低位為1，如：

01-1D-7D-C9-84-A53.4.3 以太網(wǎng)的MAC層IEEE考慮到有人不愿意向RA購(gòu)買(mǎi)OUI。IEEE將地址字段第一字節(jié)的最低第二位規(guī)定為G/L位，表示Global/Local。當(dāng)G/L位為1時(shí)是全球管理，需要向IEEE購(gòu)買(mǎi)。當(dāng)G/L位為0時(shí)，表示本地管理。以太網(wǎng)幾乎不使用G/L位。結(jié)論：全球管理時(shí)，對(duì)每個(gè)站的地址可用46位的二進(jìn)制數(shù)字來(lái)表示（最低位為0，最低第2位為1），構(gòu)成的地址空間可以有246個(gè)地址（70萬(wàn)億）。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層適配器的過(guò)濾功能：適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè)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。“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：?jiǎn)尾?unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）如：ff-ff-ff-ff-ff-ff

多播(multicast)幀（一對(duì)多）3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層注意：所有的適配器都至少可以識(shí)別單播和廣播地址；有的適配器可用編程方法識(shí)別多播地址；只有目的地址才能使用廣播地址和多播地址（源地址不能）。以太網(wǎng)適配器的特殊工作方式：混雜模式，接收以太網(wǎng)上傳輸?shù)乃袔还芷淠康牡刂肥悄睦?。用于黑客竊取信息；用于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與管理，監(jiān)視和分析以太網(wǎng)的流量；用于學(xué)習(xí)與理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。3.4.3 以太網(wǎng)的MAC層MAC幀的格式兩種MAC幀格式：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)，即以太網(wǎng)V2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)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(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)目的地址字段6字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)源地址字段6字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)類(lèi)型字段2字節(jié)類(lèi)型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。以太網(wǎng)V2的MAC幀格式0x0800:IP數(shù)據(jù)報(bào)0x8137：NovellIPXMAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)字段46~1500

字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱(chēng)是MAC

客戶(hù)數(shù)據(jù)字段最小長(zhǎng)度64字節(jié)

18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)FCS字段4

字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為1

10

8

時(shí)，MAC子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于1

10

14。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于46字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長(zhǎng)不小于64字節(jié)。以太網(wǎng)V2的MAC幀格式MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個(gè)字段共7個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開(kāi)始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比MAC幀還多8個(gè)字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式注意：沒(méi)有長(zhǎng)度字段的幀以太網(wǎng)V2的MAC幀格式中，首部沒(méi)有幀長(zhǎng)度字段曼切斯特編碼在每個(gè)bit中間都有一次跳變當(dāng)MAC幀發(fā)生完畢，就不發(fā)送碼元（0或1），就不會(huì)用這種跳變電壓了。接收方就很容易找到這個(gè)以太網(wǎng)幀的結(jié)束位置。結(jié)束位置往前4個(gè)字節(jié)（幀檢驗(yàn)序列），就是數(shù)據(jù)字段的結(jié)束位置。注意：幀的填充位當(dāng)數(shù)據(jù)字段小于46字節(jié)時(shí)，MAC子層會(huì)在數(shù)據(jù)字段的后面加入一個(gè)整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長(zhǎng)不小于64字節(jié)。而MAC首部沒(méi)有數(shù)據(jù)長(zhǎng)度字段，MAC層無(wú)法區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)字段和填充字段，將它們一同交給上層協(xié)議。上層協(xié)議