第3章-數(shù)據(jù)鏈路層

第三章數(shù)據(jù)鏈路層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道廣播信道2024/4/12.數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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(dòng)2024/4/12.數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)H1

向H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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(dòng)2024/4/12.基本概念鏈路[Link]

一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間無交換結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路[DataLink]

鏈路+實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程的硬件及軟件2024/4/12.三層簡(jiǎn)化模型只考慮數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B幀發(fā)送幀接收鏈路1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳媒結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B物理層IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層基本數(shù)據(jù)單位——幀(Frame)IP數(shù)據(jù)報(bào)2024/4/12.數(shù)據(jù)鏈路層=數(shù)字管道結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀2024/4/12.三個(gè)基本問題封裝成幀透明傳輸差錯(cuò)控制2024/4/12.封裝成幀(framing)在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，確定幀的界限幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部開始發(fā)送幀開始

MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)2024/4/12.用控制字符進(jìn)行幀定界SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT2024/4/12.透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無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2024/4/12.發(fā)送在前解決透明傳輸問題SOHSOH原始數(shù)據(jù)EOT經(jīng)過字節(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)填充幀開始符幀結(jié)束符SOHESCESCESCSOHESCESCSOHEOTSOHEOTEOTECS2024/4/12.差錯(cuò)檢測(cè)在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)誤碼率

BER(BitErrorRate)一段時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤比特占傳輸比特總數(shù)的比率誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施2024/4/12.循環(huán)冗余檢驗(yàn)在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組，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）在M后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的n

位冗余碼一起發(fā)送用模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M運(yùn)算（在M后面添加n個(gè)0）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2024/4/12.冗余碼計(jì)算舉例現(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=101001001，共(k+n)位2024/4/12.冗余碼計(jì)算舉例

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

2024/4/12.接收端的CRC

檢驗(yàn)若得出的余數(shù)R=0，判定幀沒有差錯(cuò)，接受(accept)若余數(shù)R

0，判定幀有差錯(cuò)，丟棄不能確定究竟是哪些比特出現(xiàn)了差錯(cuò)除數(shù)P必須經(jīng)過嚴(yán)格挑選，且位數(shù)足夠多2024/4/12.敬請(qǐng)注意

僅使用差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無差錯(cuò)接受(accept)

“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)的幀就丟棄而不接受）要做到“可靠傳輸”，必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制2024/4/12.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

Point-to-PointProtocol用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批

IP地址ISPPPP

協(xié)議接入網(wǎng)動(dòng)態(tài)分配給各個(gè)用戶2024/4/12.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求

簡(jiǎn)單（這是首要的要求）封裝成幀透明性多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議多種類型鏈路差錯(cuò)檢測(cè)檢測(cè)連接狀態(tài)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商2024/4/12.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)流量控制序號(hào)多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路2024/4/12.面向比特的鏈路控制規(guī)程HDLC面向字符傳送的數(shù)據(jù)只能由規(guī)定字符集（如ASCII碼）中的字符所組成

傳送的控制信息也是同一個(gè)字符集中的若干控制字符構(gòu)成從面向字符到面向比特HighLevelDataLinkControl

2024/4/12.HDLC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志F地址A控制C信息Info幀檢驗(yàn)序列FCS標(biāo)志F8888可變16比特檢驗(yàn)區(qū)間透明傳輸區(qū)間0N(S)P/FN(R)123456781SSP/FN(R)01MP/FM1監(jiān)督幀S信息幀I無編號(hào)幀U2024/4/12.PPP協(xié)議組成PPP[RFC1661]

since1992

三個(gè)組成部分一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)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)2024/4/12.PPP協(xié)議幀格式F7EAFFC03協(xié)議信息部分FCSF7EIP數(shù)據(jù)報(bào)首部尾部先發(fā)送1112不超過1500字節(jié)21PPP幀字節(jié)2024/4/12.PPP協(xié)議幀格式標(biāo)志字段F=0x7E地址字段A只置為0xFF，實(shí)際上并不起作用控制字段C通常置為0x03PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)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，則表示信息字段是PPP網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)PPP

面向字節(jié)，所有PPP幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)

2024/4/12.透明傳輸問題當(dāng)PPP用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充

（和HDLC的做法一樣）當(dāng)PPP用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法將信息字段中出現(xiàn)的0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列（0x7D,0x5E）若信息字段中出現(xiàn)0x7D字節(jié),將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列（0x7D,0x5D）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2024/4/12.零比特填充當(dāng)PPP協(xié)議被用在SONET/SDH鏈路時(shí)，使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）

這時(shí)PPP協(xié)議采用零比特填充法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)“1”，則立即填入一個(gè)“0”接收端收到幀后對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)“1”時(shí)，就把這5個(gè)連續(xù)“1”后的一個(gè)“0”刪除2024/4/12.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010

011111010

001010發(fā)送端填入“0”比特01

001111101

0001010接收端刪除填入的“0”比特01001111110001010會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段F零比特填充法2024/4/12.不提供使用序號(hào)和確認(rèn)的可靠傳輸在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大時(shí)，

使用比較簡(jiǎn)單的PPP協(xié)議較為合理因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報(bào)，數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的可靠傳輸幀檢驗(yàn)序列FCS字段可保證無差錯(cuò)接受2024/4/12.PPP

協(xié)議工作狀態(tài)當(dāng)用戶撥號(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）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；最后釋放物理層的連接2024/4/12.設(shè)備之間無鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開物理鏈路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)商失敗鏈路終止2024/4/12.基于廣播信道的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問全網(wǎng)主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源設(shè)備位置可靈活調(diào)整，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變系統(tǒng)可靠性高，時(shí)延小、誤碼率低局域網(wǎng)LAN

(LocalAreaNetwork)將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備連接在一起所形成的網(wǎng)絡(luò)

覆蓋范圍一般局限在房間、大樓或園區(qū)內(nèi)2024/4/12.局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)匹配電阻集線器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)2024/4/12.媒體共享技術(shù)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)用動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢

2024/4/12.令牌網(wǎng)(TokenRing)將各結(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有信號(hào)均通過環(huán)接口送上環(huán)或從環(huán)中取出數(shù)據(jù)只能沿環(huán)單方向運(yùn)動(dòng)，不存在路徑選擇問題接口控制器環(huán)接口干線耦合器2024/4/12.令牌網(wǎng)SenderReceiver1、計(jì)算機(jī)使用名為令牌的

特殊短報(bào)文來協(xié)調(diào)環(huán)的使用2、在任何時(shí)候環(huán)上只有一個(gè)令牌3、計(jì)算機(jī)等待令牌到來，傳輸一幀后向下一計(jì)算機(jī)傳輸令牌4、當(dāng)沒有計(jì)算機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，

令牌以高速在環(huán)上循環(huán)2024/4/12.以太網(wǎng)

DIXEthernetV2

是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)約IEEE提出802.3標(biāo)準(zhǔn)，與DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)差別很小通常把滿足802.3標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)稱為“以太網(wǎng)”

嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)指符合DIXEthernetV2

標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)2024/4/12.以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)

子層局域網(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子層看不見下面的局域網(wǎng)2024/4/12.計(jì)算機(jī)適配器實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)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(chǔ)器IP地址并行通信生成發(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2024/4/12.適配器作用適配器(adapter)=網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)=“網(wǎng)卡”進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議

2024/4/12.C

DA

E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻B總線連接的傳統(tǒng)以太網(wǎng)B向D發(fā)送數(shù)據(jù)不接受不接受不接受接受只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)在具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信2024/4/12.以太網(wǎng)技術(shù)要點(diǎn)采用較為靈活的無連接工作方式對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)以太網(wǎng)提供不可靠的、盡最大努力的交付目的站收到差錯(cuò)數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，差錯(cuò)的糾正由高層來決定當(dāng)高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送2024/4/12.以太網(wǎng)采用曼徹斯特(Manchester)編碼基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換2024/4/12.載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)CSMA/CDCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection多點(diǎn)接入：許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上載波監(jiān)聽：用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)

發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，實(shí)際總線上并不存在“載波”碰撞檢測(cè)：計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小2024/4/12.發(fā)送時(shí)機(jī)選擇每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他站正在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞（絕不干擾其他正在進(jìn)行的發(fā)送行為）

ALOHA（AdditiveLinkOn-lineHAwaiisystem）1持續(xù)CSMA非持續(xù)CSMAP持續(xù)CSMA2024/4/12.碰撞檢測(cè)碰撞：發(fā)生了沖突當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)在總線上產(chǎn)生相互疊加，信號(hào)的電壓擺動(dòng)值將會(huì)因此而增大發(fā)生碰撞時(shí)，信號(hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，這表明產(chǎn)生了碰撞每一個(gè)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(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送2024/4/12.1kmABt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)延為

傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽的影響2024/4/12.1kmABt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=

ABABAB

t=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

2024/4/12.敬請(qǐng)注意使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)只能進(jìn)行半雙工通信每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在遭遇碰撞的可能性這種不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于最高數(shù)據(jù)率2024/4/12.爭(zhēng)用期發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時(shí)間2

（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2

稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口經(jīng)過一個(gè)爭(zhēng)用期仍然沒有檢測(cè)到碰撞，可以肯定此次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞以太網(wǎng)取51.2

s

為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度對(duì)于10Mb/s的傳統(tǒng)以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突以太網(wǎng)最短有效幀長(zhǎng)：64字節(jié)，凡長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀都是無效幀2024/4/12.二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法

(truncatedbinaryexponentialtype)確定基本退避時(shí)間，一般取為爭(zhēng)用期2

定義重傳次數(shù)k

，k

10，即

k=Min[重傳次數(shù),10]從整數(shù)集合[0,1,…,(2k

1)]中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為r，重傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告2024/4/12.使用人為干擾信號(hào)來強(qiáng)化碰撞數(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)幀接著發(fā)送干擾信號(hào)2024/4/12.以太網(wǎng)的連接模式—總線細(xì)纜終端匹配器BNC三通25

三種故障情況：：兩側(cè)斷路50

：?jiǎn)蚊鏀嗦?

：短路2024/4/12.以太網(wǎng)的連接模式—星型服務(wù)器工作站集線器2024/4/12.使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對(duì)雙絞線站點(diǎn)RJ-45插頭每個(gè)站使兩對(duì)雙絞線用于發(fā)送和接收集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，設(shè)備的可靠性大大提高2024/4/12.集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線雙絞線2024/4/12.10BASE-T降低了成本，提高了可靠性各工作站使用CSMA/CD協(xié)議，共享邏輯總線物理上是星型網(wǎng)，邏輯上是總線網(wǎng)通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過100m實(shí)際上是一個(gè)多端口轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層局域網(wǎng)里程碑，為以太網(wǎng)的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)2024/4/12.以太網(wǎng)的信道利用率爭(zhēng)用期長(zhǎng)度為2

，即端到端傳播時(shí)延的兩倍檢測(cè)到碰撞后不發(fā)送干擾信號(hào)幀長(zhǎng)為L(zhǎng)（bit），數(shù)據(jù)發(fā)送速率為C（b/s）幀的發(fā)送時(shí)延L/C=T0（s）2024/4/12.以太網(wǎng)的信道利用率發(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…2024/4/12.參數(shù)a

要提高以太網(wǎng)的信道利用率，必須減小

與T0之比定義參數(shù)a→0表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測(cè)出來，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高a越大，爭(zhēng)用期所占比例越大，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數(shù)據(jù)率固定，以太網(wǎng)連線長(zhǎng)度受限，否則

的數(shù)值會(huì)太大以太網(wǎng)的幀長(zhǎng)不能太短，否則T0的值會(huì)太小，使a值太大2024/4/12.以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都理想無碰撞總線一旦空閑就有某一個(gè)站立即發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送一幀占用線路的時(shí)間是T0+

幀本身的發(fā)送時(shí)間是T0理想情況下的極限信道利用率Smax

信道利用率的最大值Smax2024/4/12.以太網(wǎng)的MAC層硬件地址=物理地址=MAC地址=標(biāo)識(shí)符IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)，機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符OUI廠家自行指派地址字段中的后三個(gè)字節(jié)，擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址，通用名EUI-482024/4/12.適配器處理MAC地址幀對(duì)每個(gè)MAC幀，適配器首先用硬件檢查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”包括以下三種單播(unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）多播(multicast)幀（一對(duì)多）2024/4/12.以太網(wǎng)MAC

幀物理層MAC層7字節(jié)前同步碼1字節(jié)幀開始定界符1010101010101010101010101010101011…8字節(jié)插入IP層目的地址源地址類型數(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2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式目的地址字段6字節(jié)2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式源地址字段6字節(jié)2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式類型字段2字節(jié)類型字段用來標(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2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式數(shù)據(jù)字段46~1500字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC客戶數(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2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式FCS字段4字節(jié)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)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

2024/4/12.MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符…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，用來迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步第二個(gè)字段是幀開始定界符，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)2024/4/12.數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯(cuò)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在46-1500字節(jié)之間無效MAC幀有效的MAC幀長(zhǎng)度在64-1518字節(jié)之間對(duì)于檢查出的無效MAC幀就簡(jiǎn)單地丟棄以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀2024/4/12.幀間最小間隔為9.6

s，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時(shí)間一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，

還要等待9.6

s才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)目的是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的接收緩存來得及清理，

做好接收下一幀的準(zhǔn)備幀間最小間隔2024/4/12.擴(kuò)展局域網(wǎng)三個(gè)獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域在物理層使用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)2024/4/12.集線器擴(kuò)大了碰撞域一個(gè)更大的碰撞域二系三系主干集線器碰撞域一系在物理層使用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)2024/4/12.物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)總結(jié)優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大了通信范圍擴(kuò)大了覆蓋的地理范圍缺點(diǎn)擴(kuò)大了碰撞域僅支持單一的以太網(wǎng)技術(shù)2024/4/12.根據(jù)MAC幀地址轉(zhuǎn)發(fā)具有過濾幀的功能

檢查目的MAC地址

確定幀轉(zhuǎn)發(fā)接口擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋擴(kuò)展局域網(wǎng)①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A網(wǎng)橋④⑤⑥站表接口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體緩存接口1接口21112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋接口1接口2122024/4/12.網(wǎng)橋隔離各網(wǎng)段碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF2024/4/12.網(wǎng)橋擴(kuò)展局域網(wǎng)總結(jié)優(yōu)點(diǎn)過濾通信量擴(kuò)大了覆蓋的地理范圍提高可靠性連接不同物理層、MAC子層缺點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大無流量控制額外時(shí)延廣播風(fēng)暴2024/4/12.集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)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

必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避網(wǎng)橋區(qū)別于集線器2024/4/12.透明網(wǎng)橋(transparentbridge)“透明”：局域網(wǎng)上站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.1D即插即用設(shè)備(Plug&Play)2024/4/12.透明網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表的建立…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF2地址接口地址接口B2B1ABCDEF12122024/4/12.透明網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和幀轉(zhuǎn)發(fā)收到幀后先自學(xué)習(xí)，查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與幀源地址有無匹配項(xiàng)如沒有，在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加項(xiàng)目（源地址、接口和時(shí)間）如有，更新原有項(xiàng)目轉(zhuǎn)發(fā)幀，查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與幀目的地址有無匹配的項(xiàng)如沒有，通過所有其他接口按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)如有，按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀的進(jìn)入接口，則丟棄幀2024/4/12.生成樹算法局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AF不停地兜圈子

A發(fā)出的幀

F1

網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀

F2網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了2024/4/12.透明網(wǎng)橋安裝方便，但網(wǎng)絡(luò)資源利用不充分源路由網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀首部中

源站以廣播方式向通信目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀

每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站

源站從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由源路由網(wǎng)橋(sourceroute)2024/4/12.多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器一系二系三系電子郵件服務(wù)器2024/4/12.交換式以太網(wǎng)—建立虛連接查MAC地址表確定目的地址所在端口號(hào)本端口含有目的地址建立虛連接轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)構(gòu)2024/4/12.虛擬局域網(wǎng)VLAN在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上，

利用交換機(jī)和路由器的功能來配置網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許網(wǎng)絡(luò)管理員任意地

將一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的任何數(shù)量網(wǎng)段聚合成一個(gè)用戶組用戶處在不同的物理LAN上，但他們可以

象在同一個(gè)LAN中一樣自由通信而不受物理位置的限制2024/4/12.VLAN3VLAN2VLAN1VLAN(VirtualLAN)VLAN屏蔽了廣播功能，保證了安全性2024/4/12.VLANVLAN特點(diǎn)邊界獨(dú)立于物理媒質(zhì)的設(shè)備群廣播流量被限制邊界、提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性在同一個(gè)VLAN成員之間提供低延遲、線速的通信VLAN分類基于端口基于MAC地址基于網(wǎng)絡(luò)層2024/4/12.在以太網(wǎng)的幀格式中插入VLAN標(biāo)記(tag)用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)VLAN的以太網(wǎng)幀格式2字節(jié)2字節(jié)

802.3MAC幀字節(jié)66246~15004MAC幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù)據(jù)FCS4長(zhǎng)度/類型=802.1Q標(biāo)記類型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID用戶優(yōu)先級(jí)CFI插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記2024/4/12.高速以太網(wǎng)

百兆以太網(wǎng)

吉比特以太網(wǎng)

10吉比特以太網(wǎng)2024/4/12.100BASE-T以太網(wǎng)全雙工方式工作，不使用CSMA/CD協(xié)議MAC幀格式仍然遵循802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保持最短幀長(zhǎng)不變，單網(wǎng)段最大電纜長(zhǎng)度減到100m幀間時(shí)間間隔從原來的9.6

s改為0.96

s2024/4/12.三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對(duì)UTP-5線或屏蔽雙絞線STP

100BASE-FX使用2對(duì)光纖

100BASE-T4使用4對(duì)UTP-3線或UTP-5線2024/4/12.吉比特以太網(wǎng)全雙工和半雙工雙模工作使用802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式半雙工方式使用CSMA/CD協(xié)議

全雙工方式無需使用與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容2024/4/12.吉比特以太網(wǎng)物理層1000BASE-X（基于光纖通道的物理層）1000BASE-SXSX表示短波長(zhǎng)1000BASE-LXLX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)1000BASE-CXCX表示銅線1000BASE-T使用4對(duì)UTP-5線2024/4/12.吉比特以太網(wǎng)配置舉例1Gb/s鏈路吉比特交換集線器百兆比特或吉比特集線器100Mb/s鏈路中央服務(wù)器2024/4/12.10吉比特以太網(wǎng)與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長(zhǎng)，便于升級(jí)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體只工作在全雙工方式，不使用CSMA/CD協(xié)議2024/4/12.高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)發(fā)展時(shí)間1992.919962002.6標(biāo)準(zhǔn)802.3u802.3z/802.3ab802.3ae特點(diǎn)全雙工不支持Coax雙模向后兼容

全雙工

Fiber專用向后兼容物理層標(biāo)準(zhǔn)100Base-TX100Base-FX100Base-T41000Base-SX1000Base-LX1000Base-CX1000Base-TLANPHYWANPHY2024/4/12.以太網(wǎng)總結(jié)可擴(kuò)展的（從10Mb/s到10Gb/s）靈活（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）可實(shí)現(xiàn)端到端以太網(wǎng)通信，無需轉(zhuǎn)換幀格式易于安裝穩(wěn)健性好2024/4/12.光纖到大樓FTTB100M10M10M100M吉比特以太網(wǎng)光結(jié)點(diǎn)匯接點(diǎn)1Gb/s1Gb/s高速匯接點(diǎn)GigaPoP2024/4/12.局域網(wǎng)操作系統(tǒng)

文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)

——NETWARE

文件服務(wù)器為工作站保存大量的文件以便共享工作站不能相互訪問，通過服務(wù)器間接交換數(shù)據(jù)服務(wù)器可以映射為工作站的邏輯盤服務(wù)器的磁盤采用智能化管理模式服務(wù)器統(tǒng)一對(duì)工作站的文件訪問進(jìn)行最短路徑訪問.運(yùn)行2024/4/12.運(yùn)行請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求.請(qǐng)求響應(yīng)響應(yīng)結(jié)果結(jié)果結(jié)果.結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果

客戶服務(wù)器模式

——WindowsNT服務(wù)器為客戶端完成確切的操作

且僅將操作結(jié)果傳送給客戶端客戶端之間不能相互訪問，除非有特別的支持請(qǐng)求響應(yīng)用戶數(shù)與響應(yīng)時(shí)間是對(duì)服務(wù)器性能的衡量局域網(wǎng)操作系統(tǒng)2024/4/12.局域網(wǎng)操作系統(tǒng)

對(duì)稱式結(jié)構(gòu)——WindowsforGroups每個(gè)機(jī)器既是工作站，同時(shí)又是服務(wù)器每個(gè)機(jī)器可以為其他機(jī)器提供共享資源

作為其它機(jī)器的打印機(jī)服務(wù)器，或是光驅(qū)提供者

也可運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫供其它機(jī)器共享機(jī)器之間性能接近，起不到服務(wù)器應(yīng)起的作用2024/4/12.局域網(wǎng)操作系統(tǒng)請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求響應(yīng)請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求響應(yīng)應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答應(yīng)答中間件結(jié)構(gòu)

——基于WEB的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無論什么服務(wù)器均采用統(tǒng)一的客戶前端（如瀏覽器）對(duì)于無法進(jìn)行響應(yīng)的請(qǐng)求，中間件服務(wù)器以客戶的身份再向

其它服務(wù)器進(jìn)行請(qǐng)求，將獲得的結(jié)果以原請(qǐng)求方可以接受的形式返回中間件是Intranet的需求，是Web技術(shù)向新階段發(fā)展的標(biāo)志在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用方面有關(guān)安全性尚需研究2024/4/12.IDSInternet交換機(jī)路由器防火墻交換機(jī)內(nèi)部網(wǎng)IDS探測(cè)器財(cái)務(wù)網(wǎng)IDS探測(cè)器交換機(jī)DMZ區(qū)邊界路由器Web服務(wù)器DNS服務(wù)器Mail服務(wù)器2024/4/12.習(xí)題解答【3-2】數(shù)據(jù)鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能?答：①鏈路管理②幀定界③流量控制④差錯(cuò)控制⑤區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和控制信息⑥透明傳輸⑦尋址

討論數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠鏈路層的優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：①保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_、按序、不丟失②向上層提供可靠的鏈路控制服務(wù)缺點(diǎn)：①為保證可靠，需要逐個(gè)結(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)，增加協(xié)議復(fù)雜性②若上層采用不可靠協(xié)