《網(wǎng)絡與通信技術》第3章第一頁，共101頁。第3章知識點：數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)網(wǎng)絡互連設備SDH傳輸網(wǎng)ATM網(wǎng)絡第二頁，共101頁。本章主要知識結構圖第三頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本知識噪聲白噪聲：時域內(nèi)，幅度是隨機的；在所關心的頻率范圍，幅度相對保持不變。脈沖噪聲：時域上的突發(fā)性噪聲；頻域內(nèi)它幾乎就是頻帶的寬度。串音噪聲：由于很多電線互相平行而引起的符號間干擾。Shannon定理證明當傳輸速率小于或等于信道容量時，可以找到一種編碼技術可以使錯誤任意小。冗余檢錯和糾錯的核心是冗余；差錯的糾正比檢錯更難。第四頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯差錯控制差錯控制通常指差錯檢測和重傳的方法。差錯控制方式檢錯重發(fā)方式（AutomaticRepeatRequest，ARQ）前向糾錯方式（ForwardErrorCorrection，F(xiàn)EC）混合糾錯方式（HybridErrorCorrection，HEC）糾錯碼的分類線性碼和非線性碼分組碼和卷積碼檢錯碼和糾錯碼分組碼的表示（n，k）第五頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯常用檢錯和糾錯的術語許用碼和禁用嗎碼重碼距與最小碼距（dmin）檢錯和糾錯能力檢測e個隨機錯誤，則要求碼的最小距離dmin≧e+1；糾t正個隨機錯誤，則要求碼的最小距離dmin≧2t+1；糾正t個錯誤同時檢測e（e≧t）個隨機錯誤，則要求碼的最小距離dmin≧t+e+1

。分析最小碼距為5的分組碼的抗干擾能力。第六頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯奇偶校驗碼循環(huán)冗余校驗碼（CRC）模2運算碼多項式循環(huán)碼定義

一個（n,k）循環(huán)碼的碼長為n，有k個信息元的線性分組碼，它的特點是任一碼字C的每次循環(huán)移位，得到的是另一碼字。

c(x)乘以x就相當于左移一位。生成多項式 生成多項式g(x)是(n,k)循環(huán)碼中最低次非零碼多項式，其次數(shù)為（n-k）。第七頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯CRC校驗碼

第八頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯校驗和這是TCP/IP協(xié)議常用的檢錯碼。它生成檢測錯碼的算法只用到加法，所以它的檢測錯碼稱為校驗和，其他基本與CRC方法相同。第九頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1檢錯與糾錯例：計算8個字符（Forouzan）文本的校驗和第十頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制成幀常用的成幀協(xié)議面向字符協(xié)議的成幀面向比特協(xié)議的成幀面向字符協(xié)議的成幀第十一頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制成幀常用的成幀協(xié)議面向字符協(xié)議的成幀面向比特協(xié)議的成幀面向字符協(xié)議的成幀第十二頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制成幀常用的成幀協(xié)議面向字符協(xié)議的成幀面向比特協(xié)議的成幀面向字符協(xié)議的成幀第十三頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制面向比特協(xié)議的成幀幀的數(shù)據(jù)段是一個位的序列。數(shù)據(jù)可以是文本、圖片、音頻和視頻等。常用的面向比的特協(xié)議，如高級數(shù)據(jù)鏈路層控制（HDLC）協(xié)議如果在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)標記的模式怎么辦？第十四頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制流量控制和差錯控制流量控制 流量控制就是一系列程序，用來限制發(fā)送方在等到確認之前發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)量。差錯控制 差錯控制包括錯誤檢測和糾正。它使得接收方能夠提示發(fā)送方在傳輸過程中有幀的丟失或破壞，并協(xié)調(diào)發(fā)送方重新傳輸這些出錯的幀。 在數(shù)據(jù)鏈路層，術語差錯控制通常指差錯檢測和重傳的方法。第十五頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)鏈路層是如何將幀、流量控制和差錯控制結合起來的沒有出錯的情況傳輸幀丟失傳輸幀出錯確認幀丟失在噪聲信道，存在三個理論的差錯控制協(xié)議停止等待ARQ協(xié)議回退N幀ARQ協(xié)議選擇重傳ARQ協(xié)議第十六頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——停止等待ARQ協(xié)議

描述停止等待ARQ協(xié)議是發(fā)送方每發(fā)送一幀以后，要等待接收端的確認回答幀ACK。工作原理第十七頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——停止等待ARQ協(xié)議幀編號的使用方法停止等待ARQ協(xié)議特點實現(xiàn)簡單由于每幀都有要等待ACK，信道利用率不高。對于收發(fā)設備相距很遠，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r很長；尤其，在信道帶寬很寬的場合，信道利用率更低。第十八頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議描述它是為提高利用信道利用率而提出來的。其設計思想：該協(xié)議要求一次發(fā)送若干幀，使信道大部分時間處于忙的狀態(tài)。幀的序列號：幀的編號是0~（2m-1）滑動窗的概念(m=4)第十九頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議接收窗

第二十頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議發(fā)送滑動窗的大小發(fā)送窗的最大值是2m-1，而不是2m。這主要是為了避免重復幀的需要而確定的。錯誤幀的處理關于確認幀第二十一頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議分析回退N幀協(xié)議數(shù)據(jù)幀的丟失第二十二頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議分析回退N幀ARQ協(xié)議確認幀的丟失第二十三頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——回退N幀ARQ協(xié)議總結其工作原理要比go-back-N協(xié)議復雜。go-back-N協(xié)議簡化了接收方的程序。接收方支持有一個變量，就沒有必要來緩沖失序的幀，它們只是被簡單的丟棄。這個協(xié)議在有噪聲鏈路中十分低效。在有噪聲信道中，一個幀被損壞的可能性更大，這就意味著要重復發(fā)多個幀。重發(fā)占用了帶寬并減慢了傳輸?shù)乃俣取５诙捻?，?01頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——選擇重傳ARQ協(xié)議

設計思想：只對出錯的幀重發(fā)，避免了go-back-N協(xié)議的缺陷收發(fā)窗口的大小發(fā)送窗與接收窗大小應該一樣，且大小為2m-1。發(fā)送窗（m=4）第二十五頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——選擇重傳ARQ協(xié)議接收窗第二十六頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——選擇重傳ARQ協(xié)議為什么收發(fā)窗口的大小只能最大為2m-1，而不能大于2m-1？主要是為了避免錯誤的接收重復幀。舉例說明（m=2）舉例說明（m=2）第二十七頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.2數(shù)據(jù)鏈路控制——選擇重傳ARQ協(xié)議確認問題定時器選擇重傳ARQ協(xié)議分析捎帶技術第二十八頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制（MAC）描述當多個設備共享傳輸介質(zhì)時，數(shù)據(jù)鏈路層的另一功能就是——媒體訪問控制，它的任務就是通過一個協(xié)議進行協(xié)調(diào)多個設備對共享鏈路的訪問，避免沖突。它用到的協(xié)議稱為多路訪問協(xié)議。網(wǎng)絡中常用的多路訪問協(xié)議有三類隨機訪問控制協(xié)議（主要用于LAN）受控訪問協(xié)議 主站占主動權。站的收發(fā)數(shù)據(jù)要在控制站的控制下進行，通常采用的方法有：查詢和令牌傳遞。信道靜態(tài)分配協(xié)議（主要用于WAN） 事先按照頻率、時隙、碼、波長或它們的組合來分配信道的多路訪問協(xié)議。主要有FDM、TDM、碼分多路訪問CDMA、波分多路訪問WDMA等。第二十九頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制隨機訪問控制描述隨機訪問方法是由Aloha協(xié)議發(fā)展而來的。它由一個簡單的多路訪問程序來實現(xiàn)。該方法通過外加一種程序（對介質(zhì)進行偵聽）進行改進，就得到了載波偵聽多路訪問（CSMA）協(xié)議。帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）帶避免沖突的載波偵聽多路訪問（CSMA/CA）ALOHA協(xié)議純ALOHA協(xié)議時隙ALOHA協(xié)議 第三十頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——純ALOHA協(xié)議描述它的思想很簡單，只要用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送，就盡管讓他們發(fā)送。產(chǎn)生的問題：如果多用戶發(fā)送時，可能產(chǎn)生“沖突”工作原理站點只要產(chǎn)生幀，就立即發(fā)送到信道上；規(guī)定時間內(nèi)若收到應答（ACK確認幀），表示發(fā)送成功，否則重發(fā)。重發(fā)策略：等待一段隨機的時間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機的時間，直到重發(fā)成功為止。 特點簡單易行；極容易沖突。第三十一頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——純ALOHA協(xié)議純ALOHA的發(fā)送第三十二頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——純ALOHA協(xié)議沖突時間為兩倍的每幀發(fā)送的時間（2×Tfr

）。第三十三頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——純ALOHA協(xié)議純ALOHA的吞吐量稱G為一個幀傳輸時間內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的幀的平均數(shù)量?？梢宰C明純ALOHA的吞吐量S為 S=G×e-2G當G=0.5時，即兩個幀的傳輸時間產(chǎn)生一個幀，得到的最大吞吐量Smax=0.184。第三十四頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——時隙ALOHA協(xié)議描述基本思想：是用時鐘來統(tǒng)一用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送。辦法是將時間分為離散的時間片，用戶每次必須等到下一個時間片才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少了數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性，提高了信道的利用率。在時隙ALOHA系統(tǒng)中，我們把時間分隔成Tfr秒的時隙，并強制站點只有在時隙開始之時才能發(fā)送。第三十五頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——時隙ALOHA協(xié)議時隙ALOHA的沖突時間時隙ALOHA的定義意味著在時隙開始之時，發(fā)送幀的站點在該時隙就已經(jīng)完成了發(fā)送。當然，如果兩個站點試圖在同一時隙的開始時刻發(fā)送幀，那么仍然存在沖突的可能性。沖突時間減少了一半，等于Tfr。第三十六頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——時隙ALOHA協(xié)議時隙ALOHA的吞吐量時隙ALOHA的工作原理: S=G×e-G

當G=1時，時隙ALOHA的最大吞吐量為0.368。第三十七頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——時隙ALOHA協(xié)議時隙ALOHA和純ALOHA比較時隙ALOHA的工作原理：把信道時間分成離散的時間槽，槽長為一個幀所需的發(fā)送時間。每個站點只能在時槽開始時才允許發(fā)送。其他過程與純ALOHA協(xié)議相同。信道效率：沖突危險區(qū)是純ALOHA的一半，與純ALOHA協(xié)議相比，降低了產(chǎn)生沖突的概率，信道利用率最高為36.8%。重發(fā)策略：同純ALOHA，等待一段隨機的時間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機的時間，直到重發(fā)成功為止。代價：需要全網(wǎng)同步；可設置一個特殊站點，由該站點發(fā)送時鐘信號。第三十八頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制—載波偵聽多路訪問（CSMA）CSMA基本原理就是在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先檢測一下信道上是否有發(fā)送的信號。若有，就暫不發(fā)；若信道閑，就發(fā)送?？梢源蟠鬁p少碰撞的幾率。雖然CSMA能夠減少沖突的概率，但是它不能消除沖突。沖突時空模型如下：第三十九頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA沖突概率依然存在的原因由于傳播的延遲（Tp）。一個站點之所以能夠聽到介質(zhì)并發(fā)現(xiàn)它處于空閑狀態(tài)，僅僅是因為其它站點的傳播信號還沒有達到該站點。沖突時間：CSMA的沖突時間是傳播時間（Tp）。第四十頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA

如果聽到持續(xù)繁忙，站點將如何做？有三種方法被設計回答該問題——持續(xù)方法。持續(xù)方法1-堅持（或持續(xù)）：直到偵聽到信道閑時，將數(shù)據(jù)全部發(fā)送出去。即以概率1發(fā)送。不堅持：偵聽，忙，則等待一個隨機時間再偵聽，還忙，再等待一個隨機時間，直到信道閑為止，此時，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)全發(fā)送出去。p-堅持：偵聽，忙，繼續(xù)偵聽，直到閑為止，此后信道按時隙處理。（將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以概率p發(fā)送；其余的數(shù)據(jù)推遲到下一個時隙處理。）。第四十一頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA/CDCSMA/CD的工作原理任意站點都可以發(fā)送幀，然后就監(jiān)控介質(zhì)看傳送是否成功。如果成功，站點完成發(fā)送；如果不成功，說明存在沖突，需要重新發(fā)送此幀。最小幀長

第四十二頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA/CDCSMA/CD的工作原理第四十三頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA/CDCSMA/CD的基本理念在傳輸過程中檢測到?jīng)_突時，要有能力去接收信號。當無沖突時，收到的信號是自身的信號；當沖突時，可能是多個站點的復合信號。區(qū)別兩種情況：利用信號的能量級別，如圖。第四十四頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA/CACSMA/CA的基本理念前面的CSMA/CD基本理念是在沖突時，每個站點要有能力去接收信號，即利用信號的能量級別。然而，在一個無線網(wǎng)絡中，大量發(fā)送信號能量在傳輸中丟失，接收信號的能量很小，因此，一個沖突可能只增加5%~10%的額外能量。這對有效地沖突檢測起不了什么作用。提出“避免沖突”的思想。它是通過三種方法來避免沖突：幀間間隔（Inter-framespace，IFS）、競爭窗口和確認。第四十五頁，共101頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.3媒體訪問控制——CSMA/CACSMA/CA的工作原理第四十六頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.1IEEE標準IEEE802簡介IEEE802標準是專門為LAN制定的標準。把數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制（LLC）子層和媒體訪問控制（MAC）子層。對于LAN來說，不同的LAN的區(qū)別在于MAC子層的不同。第四十七頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.1IEEE標準邏輯鏈路控制子層（LLC）LLC的主要是流量控制和錯誤控制，實現(xiàn)鏈路層的功能。LLC自身構成一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），作為MAC子層的凈負荷被封裝在MAC幀中。如圖第四十八頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.1IEEE標準媒體訪問控制子層（MAC）不同的局域網(wǎng)采用不同的媒體訪問控制方法，就有不同的MAC子層，因此我們研究各種局域網(wǎng)時，把重點應放在它們是如何控制媒體訪問的。MAC子層的協(xié)議往往用硬件來實現(xiàn)。如以太網(wǎng)，就將MAC子層的功能做在網(wǎng)卡上。第四十九頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC子層的幀格式Preamble——前同步碼，為0和1交替出現(xiàn)的長度為56的比特序列。SFD——幀開始定界符，為10101011。DA——目的地址DataandPadding——數(shù)據(jù)和填充Len/Type——長度/類型第五十頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)MAC幀的地址每一個網(wǎng)卡在生產(chǎn)時就將6個字節(jié)的地址數(shù)據(jù)寫入ROM，而且它們是不會相同的。也稱為“物理地址”。地址用冒號分隔字節(jié)的16進制數(shù)據(jù)表示，如03:01:02:2C:4B:01以太網(wǎng)的源地址總是表示單個站地址目的地址可以是單個站地址，或一組工作站地址，或代表LAN上所有站的地址。即“單播地址”、“多播地址”和“廣播地址”。第五十一頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)以太網(wǎng)的四個標準10Base510Base210Base-T10Base-F

四個標準的共同特點速率均為10Mbps；媒體上的信號均為基帶信號均采用1-堅持的CSMA/CD協(xié)議物理層均采用曼徹斯特編碼和解碼第五十二頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)10Base5：粗纜以太網(wǎng)粗纜的缺點是布線困難。第五十三頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)10Base2：細纜以太網(wǎng)細纜以太網(wǎng)容易布線。通過T型接頭連接到電纜上，另一頭連到網(wǎng)卡上。。第五十四頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)10Base-T：雙絞線以太網(wǎng)10Base-T用集線器（Hub）代替同軸電纜。這種以太網(wǎng)在物理上是星型結構；在邏輯上是總線結構。雙絞線最大程度為100米。第五十五頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.2標準以太網(wǎng)10Base-F：光纖以太網(wǎng)以10Base-F連接的以太網(wǎng)的工作站可以相距很遠，最大距離可達2000m，而且安全，但它的成本非常高，較少采用。第五十六頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.3快速以太網(wǎng)描述快速以太網(wǎng)的速率為100Mbps，稱為IEEE802.3u。在許多方面與10Mbps以太網(wǎng)是一樣的，它保持MAC子層不變，協(xié)議仍采用CSMA/CD，幀格式也相同。具有很好向后兼容性，保護了原有的以太網(wǎng)資源。有兩點不同：采用傳輸媒體不再使用電纜，只用到光纖和雙絞線，拓撲結構只有星型結構，沒有總線型結構；物理層編碼不采用曼徹斯特編碼，因為占用帶寬太大。根據(jù)使用的媒體不同分為： 100Base-TX（屏蔽和非屏蔽雙絞線）：采用4B/5B加MLT-3編碼方案，全雙工。 100Base-FX（光纖電纜）：采用4B/5B加NRZ-1編碼方案，全雙工。 100Base-T4：采用4對雙絞線傳輸，編碼8B/6T，半雙工。第五十七頁，共101頁。3.2以太網(wǎng)

3.2.4千兆以太網(wǎng)描述千兆以太網(wǎng)，IEEE的標準時802.3z。網(wǎng)絡速率1Gbps。保留802.3的幀格式。工作模式有兩種：

全雙工方式——使用以太交換機組網(wǎng)，不需要CSMA/CD協(xié)議；

半雙工方式——使用集線器組網(wǎng)，采用CSMA/CD協(xié)議。第五十八頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

描述無論是LAN還是WAN，幾乎很少是孤立的網(wǎng)絡，它們往往相互連接起來，并接入Internet，以便在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)資源共享。網(wǎng)絡互連設備及其在Internet模型中的協(xié)議層次，如下圖。無源集線器第五十九頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.1中繼器（Repeater）描述中繼器是一個物理層的連接設備。其作用是放大再生一個已經(jīng)衰減但還能恢復的數(shù)字信號。它連接的是網(wǎng)段，而不是網(wǎng)絡。它沒有利用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）內(nèi)部的任何信息。第六十頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.2（有源）集線器描述集線器是物理層的網(wǎng)絡連接設備。用它可構成星型局域網(wǎng)，相當于多端口的中繼器，是一個有源部件，對信號有放大和整形作用。它也沒有用到協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）內(nèi)部的任何信息，其內(nèi)部結構如下圖所示。第六十一頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.2（有源）集線器集線器的級聯(lián)集線器在原理上與總線以太網(wǎng)是一樣的。集線器可以像下圖那樣用來創(chuàng)建多級連接。它克服了10Base-T標準的100米距離限制。第六十二頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.3網(wǎng)橋

描述中繼器和Hub都不是網(wǎng)絡連接設備，而網(wǎng)橋才是局域網(wǎng)的互連設備，它可以連接相同類型的LAN，也可以連接不同類型的LAN。它工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，它用到的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）是數(shù)據(jù)鏈路層的幀。網(wǎng)橋的工作原理對到來的幀通過網(wǎng)橋表進行過濾或轉發(fā)。目的地址第六十三頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.3網(wǎng)橋

網(wǎng)橋表的形成原理是通過學習的方法動態(tài)生成的。分析洪泛第六十四頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.4交換機

描述工作在鏈路層的交換機和網(wǎng)橋的實質(zhì)是一回事。在說交換機時，必須指明是工作在哪個協(xié)議層上。把只工作在物理層和鏈路層的交換機稱為第二層交換機。把工作在網(wǎng)絡層的交換機稱為第三層交換機。第三層交換機基本上與路由器的功能是一樣的，但是有區(qū)別的。交換機的組成交換機的內(nèi)部是由緩沖區(qū)、交換網(wǎng)絡、交換表和交換機軟件組成的。緩沖區(qū)是用來緩存從端口輸入的幀以便交換機處理；交換表由兩部分組成：目的地址（MAC）和輸出端口號，作用是把幀的目的地址映射到輸出端口上；軟件部分用來建立和不斷刷新交換表，控制交換機的工作。第六十五頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.4交換機

二層交換機的工作原理交換機根據(jù)收到數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機端口的映射，并將其寫入MAC地址表中。交換機將數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進行比較，以決定由哪個端口進行轉發(fā)。如數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉發(fā)。廣播幀和組播幀向所有的端口轉發(fā)。交換機的三個主要功能學習轉發(fā)/過濾消除回路（消除冗余回路，利用生成樹）第六十六頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.5路由器

描述路由器是一個由3層協(xié)議組成的分組交換設備，其主要任務是為分組尋找最佳路由?；竟δ苊總€路由器通過與其直接相連路由器交換信息，從而掌握這個網(wǎng)絡的拓撲結構，建立和維護一個路由表；根據(jù)路由表把從每個輸入端口到來的分組轉發(fā)到路由上的輸出端口上。第六十七頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.5路由器

路由器的組成路由表的生成和維護分組轉發(fā)輸入/輸出端口第六十八頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.5路由器

輸入/輸出端口第六十九頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.5路由器

第三層交換機與路由器的差別傳統(tǒng)的交換技術是在數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，而第三層交換技術是在網(wǎng)絡模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉發(fā)。第三層交換技術就是：第二層交換技術+第三層轉發(fā)技術，這是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強第二層交換功能的機制。三層交換技術并不是網(wǎng)絡交換機與路由器的簡單疊加，而是二者的有機結合。第三層交換技術也稱為“IP交換技術”或“高速路由技術”。第三層交換的特點只要在源地址和目的地址之間有一條更為直接的第二層通路，就沒有必要經(jīng)過路由器轉發(fā)數(shù)據(jù)包；第三層交換使用第三層路由協(xié)議確定傳送路徑，此路徑可以只用一次，也可以存儲起來，供以后使用。之后數(shù)據(jù)包通過一條虛電路繞過路由器快速發(fā)送。第七十頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.6網(wǎng)關

描述網(wǎng)關是一個工作在因特網(wǎng)的全部5層或OSI的7層的計算機。它可以作為使用兩種不同模型的互聯(lián)網(wǎng)的連接設備。第七十一頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.7虛擬局域網(wǎng)（VLAN）問題的引出如右圖每個組的成員不斷變化，經(jīng)常相互調(diào)整，對于硬件布線的網(wǎng)絡，它不適于局域網(wǎng)的隨時重新組合。因此，提出了虛擬局域網(wǎng)技術。第七十二頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.7虛擬局域網(wǎng)描述虛擬局域網(wǎng)是把交換機（一個或多個）連接的計算機用軟件技術（不是硬件的布線）邏輯地（不是物理的）劃分為幾段。一個段就是一個虛擬局域網(wǎng)（VLAN）。第七十三頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.7虛擬局域網(wǎng)如何實現(xiàn)？IEEE為VLAN制定了802.1Q標準。它在原來的802.3的幀（MAC）中增進了4字節(jié)的標識符，稱為VLAN標記，用來指明發(fā)送幀的工作站屬于哪一個VLAN。第七十四頁，共101頁。3.3網(wǎng)絡連接設備

3.3.7虛擬局域網(wǎng)使用VLAN的好處VLAN可以方便地重組一個工作組，既節(jié)省時間又減少開支；限制廣播風暴。 網(wǎng)橋和交換機對網(wǎng)上的廣播幀是全部轉發(fā)的，經(jīng)多次轉發(fā)，使得網(wǎng)絡上存在大量的幀。占用了大量的網(wǎng)絡帶寬，降低了網(wǎng)絡性能。VLAN只廣播屬于他的域的幀。安全第七十五頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.1SDH形成及特點描述以前的電話系統(tǒng)中采用TDM，分為兩大標準：T標準和E標準。 T標準：日本和北美，T1是1.544Mbps。 E標準：中國和歐洲，E1是2.048Mbps。T標準和E標準——稱為PDH技術體系。PDH的特點是以銅導線為基礎的傳輸鏈路的主要方式，是面向點到點的傳輸，缺乏靈活性，其復用結構復雜，并且存在ITU-T、美國和日本三種互不兼容。1985，美國提出了一個SONET標準在SONET基礎上，ITU-T制定了同步數(shù)字系列SDH標準。SDH最主要的特點：同步復用，強大的網(wǎng)絡管理能力和統(tǒng)一了光接口及復用標準。第七十六頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡描述SDH設備是智能化的設備，它不僅具有傳送信號的物理功能，還具有對信號進行處理、監(jiān)控和管理的功能，可以通過遠程控制靈活地組網(wǎng)和管理。每一個SDH網(wǎng)元是全球標準的。SDH的基本網(wǎng)元終端復用器（TM）分/插復用器（ADM）再生中繼器（REG）數(shù)字交叉連接設備（DXC）第七十七頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡——終端復用器（TM）

描述終端復用器用在網(wǎng)絡的終端站點上，它是一個雙端口器件。作用是將支路端口的低速信號復用到線路端口的高速信號STM-N中，或從STM-N的信號中分出低速支路信號。線路端口支路端口第七十八頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡——分/插復用器（ADM）

描述分/插復用器用于SDH傳輸網(wǎng)絡的轉接站點處。例如鏈的中間結點或環(huán)上結點，是SDH網(wǎng)上使用最多、最重要的一種網(wǎng)元，它是一個三端口的器件。ADM的作用是將低速支路信號交叉復用進東或西向線路上去，或從東或西側線路端口收的線路信號中拆分出低速支路信號。第七十九頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡——再生中繼器（REG）

描述光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種： 一種是純光再生中繼器。主要進行光功率放大以延長光傳輸距離； 一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器。主要通過光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。第八十頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡——數(shù)字交叉連接設備（DXC）

描述DXC完成的主要是STM-N信號的交叉連接功能，它是一個多端口器件，可以提供任意兩個端口速率之間的交叉連接。它實際上相當于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接。DXC可將輸入的m路STM-N信號交叉連接到輸出的n路STM-N信號上，下圖表示有m條入光纖和n條出光纖。第八十一頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.2SDH傳輸網(wǎng)絡——數(shù)字交叉連接設備（DXC）

DXC的功能核心功能是交叉連接。為臨時的重要事件迅速提供電路；網(wǎng)絡故障時，能迅速重新配置，快速恢復；可以根據(jù)業(yè)務流量變化，使網(wǎng)絡處于最佳運行狀態(tài)；可對網(wǎng)絡虛擬進行統(tǒng)計分析，對網(wǎng)絡配置、網(wǎng)絡故障進行管理等。DXC與常規(guī)數(shù)字交換機的區(qū)別從本質(zhì)上講，DXC也是一種交換機，與常規(guī)的交換機是有區(qū)別的：狀態(tài)持續(xù)時間不同控制交換的主體不同阻塞性設計不同透明度不同第八十二頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.3SDH幀結構

SDH的幀格式SDH幀結構是以字節(jié)為基礎的塊狀結構。SDH具有一套標準化的信息結構等級，稱之為同步傳輸模塊(STM)。最基本的STM是STM-1，傳輸速率為155.520Mbps，更高速率等級的SDH信號時STM-N（N=1,4,16,64,…）。SDH幀結構:第八十三頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.3SDH幀結構

SDH的幀結構特點

每個同步傳輸信號STM-N都是由8000個幀組成，而且每個STM-N都是以每秒8000個幀的固定速率傳輸。 STM-1的傳輸速率為：R1=（8bit×9行×270列）×8000幀/s=155.520MbpsSTM-N是由N個STM-1經(jīng)字節(jié)間插同步復接而成的。每個STM-N如何傳輸呢？第八十四頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.4SDH復用原理

問題提出由于傳輸速率的高速化，采用TDM方式將多路低速信號復用成高速信號，如何解決多個支路信號彼此間的頻差和相移(不同步)問題？存在兩種情況：一種是低階SDH信號復用成高階SDH信號；另一種是低速支路信號（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復用成SDH信號STM-N。低階SDH信號復用成高階SDH信號 主要通過“字節(jié)間插復用方式”來完成的。低速支路信號復用成SDH信號STM-N

指針調(diào)整法

指針調(diào)整法原理：利用凈負荷指針來表示在STM-N幀內(nèi)浮動的凈負荷的準確位置。當凈負荷在一定的頻率范圍內(nèi)變化時，只需增加或減少指針數(shù)值即可達到目的。第八十五頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.4SDH復用原理

SDH的復用結構（如下圖）SDH復用工作原理映射（相當于信號打包）定位（相當于指針調(diào)整）復用（相當于字節(jié)間插復用）第八十六頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.4SDH復用原理

我國SDH的映射結構盡管一種信號復用成SDH的STM-N信號的路線有多種，但對于一個國家或地區(qū)必須使線路復用統(tǒng)一化。第八十七頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.5SDH傳輸網(wǎng)的結構

我國的SDH網(wǎng)絡結構分為四級最高層面為長途一級干線網(wǎng)，主要省會城市及業(yè)務量較大的匯接節(jié)點城市裝有DXC4/4.第二層面為二級干線網(wǎng)，主要匯接節(jié)點裝有DXC4/4或DXC4/1.第三層面為中繼網(wǎng)

最低層面為用戶接入網(wǎng)

第八十八頁，共101頁。3.4SDH傳輸網(wǎng)

3.4.5SDH傳輸網(wǎng)的結構

總結：SDH是完全不同于PDH的新一代傳輸體制，其特點

靈活的復用映射方式：采用了同步復用方式和靈活的復用映射結構，使低階信號和高階信號的復用和解復用一次到位，省去了有關電路單元、跳線電纜和電路接口數(shù)量。兼容性好：SDH不僅與PDH網(wǎng)實現(xiàn)完全兼容（在STM-1等級上獲得統(tǒng)一），同時，還可容納各種新的數(shù)字業(yè)務信號，如ATM信元信號等。接口標準統(tǒng)一：SDH具有全世界統(tǒng)一的NNI。網(wǎng)管能力強：SDH幀結構中安排了充足的開銷比特，使網(wǎng)絡運行、維護、管理能力大大加強。先進的指針調(diào)整技術獨立的虛容器設計：SDH引入了“虛容器”的概念。具有很好的信息透明性，同時減少了管理實體的數(shù)量。組網(wǎng)與自愈能力強：SDH采用先進的不同功能的靈活的多種網(wǎng)元設備。SDH傳輸網(wǎng)絡是使用TDM的同步傳輸網(wǎng)絡。通常用于做承載來自其它WAN數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡。第八十九頁，共101頁。3.5ATM網(wǎng)絡

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