第三章數(shù)據(jù)鏈路層點對點信道廣播信道2021/7/221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2021/7/222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僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動2021/7/223基本概念鏈路[Link]

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

鏈路+實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程的硬件及軟件2021/7/224三層簡化模型只考慮數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點A結(jié)點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A結(jié)點B物理層IP數(shù)據(jù)報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2021/7/225數(shù)據(jù)鏈路層=數(shù)字管道結(jié)點結(jié)點幀幀2021/7/226三個基本問題封裝成幀透明傳輸差錯控制2021/7/227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2021/7/228用控制字符進行幀定界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EOT2021/7/229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為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前2021/7/2210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SOHESCESCESCSOHESCESCSOHEOTSOHEOTEOTECS2021/7/2211差錯檢測在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯誤碼率

BER(BitErrorRate)一段時間內(nèi)錯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檢測措施2021/7/2212循環(huán)冗余檢驗在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組，每組

k個比特假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）在M后面再添加供差錯檢測用的n

位冗余碼一起發(fā)送用模2運算進行2n乘M運算（在M后面添加n個0）得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長度為(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2021/7/2213冗余碼計算舉例現(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2021/7/2214冗余碼計算舉例

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

2021/7/2215接收端的CRC

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

0，判定幀有差錯，丟棄不能確定究竟是哪些比特出現(xiàn)了差錯除數(shù)P必須經(jīng)過嚴(yán)格挑選，且位數(shù)足夠多2021/7/2216敬請注意

僅使用差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)

“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）要做到“可靠傳輸”，必須再加上確認和重傳機制2021/7/2217點對點協(xié)議PPP

Point-to-PointProtocol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ISPPPP

協(xié)議接入網(wǎng)動態(tài)分配給各個用戶2021/7/2218PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求

簡單（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檢測檢測連接狀態(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2021/7/2219PPP協(xié)議不需要的功能糾錯流量控制序號多點線路半雙工或單工鏈路2021/7/2220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

2021/7/2221HDLC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志F地址A控制C信息Info幀檢驗序列FCS標(biāo)志F8888可變16比特檢驗區(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無編號幀U2021/7/2222PPP協(xié)議組成PPP[RFC1661]

since1992

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)2021/7/2223PPP協(xié)議幀格式F7EAFFC03協(xié)議信息部分FCSF7EIP數(shù)據(jù)報首部尾部先發(fā)送1112不超過1500字節(jié)21PPP幀字節(jié)2021/7/2224PPP協(xié)議幀格式標(biāo)志字段F=0x7E地址字段A只置為0xFF，實際上并不起作用控制字段C通常置為0x03PPP有一個2個字節(jié)協(xié)議字段當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報若為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幀的長度都是整數(shù)字節(jié)

2021/7/2225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

（和HDLC的做法一樣）當(dāng)PPP用在異步傳輸時，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0x7D字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變2021/7/2226零比特填充當(dāng)PPP協(xié)議被用在SONET/SDH鏈路時，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”接收端收到幀后對幀中的比特流進行掃描。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2021/7/2227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會被誤認為是標(biāo)志字段F零比特填充法2021/7/2228不提供使用序號和確認的可靠傳輸在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，

使用比較簡單的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，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序列FCS字段可保證無差錯接受2021/7/2229PPP

協(xié)議工作狀態(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，

并建立一條物理連接PC機向路由器發(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)和進行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC機分配一個臨時的IP地址，使PC機成為因特網(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；最后釋放物理層的連接2021/7/2230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)閉請求LCP鏈路終止鑒別失敗LCP配置協(xié)商失敗鏈路終止2021/7/2231基于廣播信道的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，地理范圍和站點數(shù)目均有限具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)主機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)的擴展和逐漸地演變系統(tǒng)可靠性高，時延小、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)2021/7/2232局域網(wǎng)拓撲結(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)2021/7/2233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)，或輪詢

2021/7/2234令牌網(wǎng)(TokenRing)將各結(jié)點連接成一個環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)所有信號均通過環(huán)接口送上環(huán)或從環(huán)中取出數(shù)據(jù)只能沿環(huán)單方向運動，不存在路徑選擇問題接口控制器環(huán)接口干線耦合器2021/7/2235令牌網(wǎng)SenderReceiver1、計算機使用名為令牌的

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

令牌以高速在環(huán)上循環(huán)2021/7/2236以太網(wǎng)

DIXEthernetV2

是世界上第一個局域網(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)2021/7/2237以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的兩個

子層局域網(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)2021/7/2238計算機適配器實現(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2021/7/2239適配器作用適配器(adapter)=網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)=“網(wǎng)卡”進行串行/并行轉(zhuǎn)換對數(shù)據(jù)進行緩存在計算機的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議

2021/7/2240C

DA

E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）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現(xiàn)了一對一的通信2021/7/2241以太網(wǎng)技術(shù)要點采用較為靈活的無連接工作方式對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認以太網(wǎng)提供不可靠的、盡最大努力的交付目的站收到差錯數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，差錯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)而進行重傳，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2021/7/2242以太網(wǎng)采用曼徹斯特(Manchester)編碼基帶數(shù)字信號曼徹斯特編碼碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換2021/7/2243載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CDCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection多點接入：許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上載波監(jiān)聽：用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機

發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，實際總線上并不存在“載波”碰撞檢測：計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小2021/7/2244發(fā)送時機選擇每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他站正在發(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（絕不干擾其他正在進行的發(fā)送行為）

ALOHA（AdditiveLinkOn-lineHAwaiisystem）1持續(xù)CSMA非持續(xù)CSMAP持續(xù)CSMA2021/7/2245碰撞檢測碰撞：發(fā)生了沖突當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，信號在總線上產(chǎn)生相互疊加，信號的電壓擺動值將會因此而增大發(fā)生碰撞時，信號產(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)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，這表明產(chǎn)生了碰撞每一個正在發(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2021/7/22461kmABt碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞

t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞

t=

t=0單程端到端傳播時延為

傳播時延對載波監(jiān)聽的影響2021/7/22471kmABt碰撞t=

B檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測到發(fā)生碰撞

t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測到發(fā)生碰撞

t=

ABABAB

t=0A檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=

B檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時延記為

2021/7/2248敬請注意使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)只能進行半雙工通信每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)后的一小段時間內(nèi)，存在遭遇碰撞的可能性這種不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于最高數(shù)據(jù)率2021/7/2249爭用期發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間2

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

稱為爭用期，或碰撞窗口經(jīng)過一個爭用期仍然沒有檢測到碰撞，可以肯定此次發(fā)送不會發(fā)生碰撞以太網(wǎng)取51.2

s

為爭用期的長度對于10Mb/s的傳統(tǒng)以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突以太網(wǎng)最短有效幀長：64字節(jié)，凡長度小于64字節(jié)的幀都是無效幀2021/7/2250二進制指數(shù)類型退避算法

(truncatedbinaryexponentialtype)確定基本退避時間，一般取為爭用期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)]中隨機地取出一個數(shù)，記為r，重傳所需的時延就是r倍的基本退避時間當(dāng)重傳達16次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告2021/7/2251使用人為干擾信號來強化碰撞數(shù)據(jù)幀干擾信號

TJABTBt

B發(fā)送數(shù)據(jù)A檢測到?jīng)_突開始沖突信道占用時間A發(fā)送數(shù)據(jù)B也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀接著發(fā)送干擾信號2021/7/2252以太網(wǎng)的連接模式—總線細纜終端匹配器BNC三通25

三種故障情況：：兩側(cè)斷路50

：單面斷路0

：短路2021/7/2253以太網(wǎng)的連接模式—星型服務(wù)器工作站集線器2021/7/2254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插頭每個站使兩對雙絞線用于發(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2021/7/2255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2021/7/225610BASE-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，每個站到集線器的距離不超過100m實際上是一個多端口轉(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)2021/7/2257以太網(wǎng)的信道利用率爭用期長度為2

，即端到端傳播時延的兩倍檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信號幀長為L（bit），數(shù)據(jù)發(fā)送速率為C（b/s）幀的發(fā)送時延L/C=T0（s）2021/7/2258以太網(wǎng)的信道利用率發(fā)送成功爭用期爭用期爭用期τ2τ2τ2T0τt占用期發(fā)生碰撞發(fā)送一幀所需的平均時間…2021/7/2259參數(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出來，并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高a越大，爭用期所占比例越大，每發(fā)生一次碰撞就浪費許多信道資源，使得信道利用率明顯降低數(shù)據(jù)率固定，以太網(wǎng)連線長度受限，否則

的數(shù)值會太大以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則T0的值會太小，使a值太大2021/7/2260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站立即發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送一幀占用線路的時間是T0+

幀本身的發(fā)送時間是T0理想情況下的極限信道利用率Smax

信道利用率的最大值Smax2021/7/2261以太網(wǎng)的MAC層硬件地址=物理地址=MAC地址=標(biāo)識符IEEE的注冊管理機構(gòu)RA負責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)，機構(gòu)惟一標(biāo)識符OUI廠家自行指派地址字段中的后三個字節(jié)，擴展標(biāo)識符必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址一個地址塊可以生成224個不同的地址，通用名EUI-482021/7/2262適配器處理MAC地址幀對每個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，然后再進行其他的處理否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理“發(fā)往本站的幀”包括以下三種單播(unicast)幀（一對一）廣播(broadcast)幀（一對全體）多播(multicast)幀（一對多）2021/7/2263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MAC幀以太網(wǎng)的MAC幀格式2021/7/2264MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式目的地址字段6字節(jié)2021/7/2265MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式源地址字段6字節(jié)2021/7/2266MAC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協(xié)議2021/7/2267MAC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)字段的最小長度2021/7/2268MAC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)字段的長度小于46字節(jié)時應(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幀長不小于64字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為1

10

8時，MAC子層可使未檢測到的差錯小于1

10

14

2021/7/2269MAC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)中的第一個字段共7個字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實現(xiàn)MAC幀的比特同步第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC幀為了達到比特同步，在傳輸媒體上實際傳送的要比MAC幀還多8個字節(jié)2021/7/2270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)之間無效MAC幀有效的MAC幀長度在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)不負責(zé)重傳丟棄的幀2021/7/2271幀間最小間隔為9.6

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

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2021/7/2272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在物理層使用集線器擴展局域網(wǎng)2021/7/2273集線器擴大了碰撞域一個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展局域網(wǎng)2021/7/2274物理層擴展局域網(wǎng)總結(jié)優(yōu)點擴大了通信范圍擴大了覆蓋的地理范圍缺點擴大了碰撞域僅支持單一的以太網(wǎng)技術(shù)2021/7/2275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)接口擴展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋擴展局域網(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)議實體緩存接口1接口21112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋接口1接口2122021/7/2276網(wǎng)橋隔離各網(wǎng)段碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF2021/7/2277網(wǎng)橋擴展局域網(wǎng)總結(jié)優(yōu)點過濾通信量擴大了覆蓋的地理范圍提高可靠性連接不同物理層、MAC子層缺點轉(zhuǎn)發(fā)時延大無流量控制額外時延廣播風(fēng)暴2021/7/2278集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進行檢測網(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

必須停止發(fā)送和進行退避網(wǎng)橋區(qū)別于集線器2021/7/2279透明網(wǎng)橋(transparentbridge)“透明”：局域網(wǎng)上站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(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)2021/7/2280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B2B1ABCDEF12122021/7/2281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如沒有，在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加項目（源地址、接口和時間）如有，更新原有項目轉(zhuǎn)發(fā)幀，查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與幀目的地址有無匹配的項如沒有，通過所有其他接口按進行轉(zhuǎn)發(fā)如有，按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進行轉(zhuǎn)發(fā)若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀的進入接口，則丟棄幀2021/7/2282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2021/7/2283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)送幀時將詳細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)送一個發(fā)現(xiàn)幀

每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由發(fā)現(xiàn)幀到達目的站時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最佳路由源路由網(wǎng)橋(sourceroute)2021/7/2284多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器以太網(wǎng)交換機路由器一系二系三系電子郵件服務(wù)器2021/7/2285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本端口含有目的地址建立虛連接轉(zhuǎn)發(fā)機構(gòu)2021/7/2286虛擬局域網(wǎng)VLAN在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上，

利用交換機和路由器的功能來配置網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲結(jié)構(gòu)允許網(wǎng)絡(luò)管理員任意地

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

象在同一個LAN中一樣自由通信而不受物理位置的限制2021/7/2287VLAN3VLAN2VLAN1VLAN(VirtualLAN)VLAN屏蔽了廣播功能，保證了安全性2021/7/2288VLANVLAN特點邊界獨立于物理媒質(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2021/7/2289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度/類型數(shù)據(jù)FCS4長度/類型=802.1Q標(biāo)記類型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID用戶優(yōu)先級CFI插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記2021/7/2290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)2021/7/2291100BASE-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)定保持最短幀長不變，單網(wǎng)段最大電纜長度減到100m幀間時間間隔從原來的9.6

s改為0.96

s2021/7/2292三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對UTP-5線或屏蔽雙絞線STP

100BASE-FX使用2對光纖

100BASE-T4使用4對UTP-3線或UTP-5線2021/7/2293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2021/7/2294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1000BASE-LXLX表示長波長1000BASE-CXCX表示銅線1000BASE-T使用4對UTP-5線2021/7/2295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2021/7/229610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，便于升級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2021/7/2297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)展時間1992.919962002.6標(biāo)準(zhǔn)802.3u802.3z/802.3ab802.3ae特點全雙工不支持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-TLANPHYWANPHY2021/7/2298以太網(wǎng)總結(jié)可擴展的（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2021/7/2299光纖到大樓FTTB100M10M10M100M吉比特以太網(wǎng)光結(jié)點匯接點1Gb/s1Gb/s高速匯接點GigaPoP2021/7/22100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)一對工作站的文件訪問進行最短路徑訪問.運行2021/7/22101運行請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求.請求響應(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求響應(yīng)用戶數(shù)與響應(yīng)時間是對服務(wù)器性能的衡量局域網(wǎng)操作系統(tǒng)2021/7/22102局域網(wǎng)操作系統(tǒng)

對稱式結(jié)構(gòu)——WindowsforGroups每個機器既是工作站，同時又是服務(wù)器每個機器可以為其他機器提供共享資源

作為其它機器的打印機服務(wù)器，或是光驅(qū)提供者

也可運行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫供其它機器共享機器之間性能接近，起不到服務(wù)器應(yīng)起的作用2021/7/22103局域網(wǎng)操作系統(tǒng)請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求響應(yīng)請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求請求響應(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）對于無法進行響應(yīng)的請求，中間件服務(wù)器以客戶的身份再向

其它服務(wù)器進行請求，將獲得的結(jié)果以原請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2021/7/22104IDSInternet交換機路由器防火墻交換機內(nèi)部網(wǎng)IDS探測器財務(wù)網(wǎng)IDS探測器交換機DMZ區(qū)邊界路由器Web服務(wù)器DNS服務(wù)器Mail服務(wù)器2021/7/22105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差錯控制⑤區(qū)分數(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。

優(yōu)點：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：①為保證可靠，需要逐個結(jié)點檢驗，增加協(xié)議復(fù)雜性②若上層采用不可靠協(xié)議，仍然無法保證數(shù)據(jù)按序到