計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第五版謝希仁配套教材CH3-5ed 數(shù)據(jù)鏈路層

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1、課件制作人：謝希仁 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) （ 第 5 版 ）第 3 章 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 課件制作人：謝希仁 第 3 章 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層3.1 使 用 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 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(gè) 基 本 問 題3.2 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 協(xié) 議 PPP3.2.1 PPP 協(xié) 議 的 特 點(diǎn)3.2.2 PPP 協(xié) 議 的 幀 格 式3.2.3 PPP 協(xié) 議 的 工 作 狀 態(tài) 課件制作人：謝希仁 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

2、.2 CSMA/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 撲 3.4.2 以 太 網(wǎng) 的 信 道 利 用 率 3.4.3 以 太 網(wǎng) 的 MAC 層 課件制作人：謝希仁 第 3 章 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 （ 續(xù) ）3.5 擴(kuò) 展 的 以 太 網(wǎng)3.5.1 在 物 理 層 擴(kuò) 展 以 太 網(wǎng)3.5.2 在 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 擴(kuò) 展 以 太 網(wǎng)3.6 高 速 以 太 網(wǎng) 3.6.1 100BASE-T 以 太 網(wǎng) 3.6.2 吉 比 特 以 太 網(wǎng) 3.6.3 10 吉 比 特 以 太 網(wǎng) 3.6.4 使 用 高 速 以 太 網(wǎng) 進(jìn)

3、 行 寬 帶 接 入3.7 其 他 類 型 的 高 速 局 域 網(wǎng) 接 口 課件制作人：謝希仁 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 ：n 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 信 道 。 這 種 信 道 使 用 一 對(duì) 一 的 點(diǎn)對(duì) 點(diǎn) 通 信 方 式 。n 廣 播 信 道 。 這 種 信 道 使 用 一 對(duì) 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(jī) 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(jī) 的 數(shù)據(jù) 發(fā) 課件制作人：謝希仁 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層

4、 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R1 R2 R3H1 H2從 層 次 上 來 看 數(shù) 據(jù) 的 流 動(dòng) 課件制作人：謝希仁 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 的 簡(jiǎn) 單 模 型( 續(xù) ）局 域 網(wǎng) 廣 域 網(wǎng)主 機(jī) H1 主 機(jī) H2路 由 器 R1 路 由 器 R2

5、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R1 R2 R3H1 H2僅 從 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 觀 察 幀 的 流 動(dòng) 課件制作人：謝希仁 3.1 使 用 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 信 道 的 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層3.1.1 數(shù) 據(jù) 鏈 路 和 幀 n 鏈 路 (link)是 一 條 無 源 的 點(diǎn) 到 點(diǎn) 的 物 理 線路 段 ， 中 間 沒 有 任 何 其 他 的 交 換 結(jié) 點(diǎn)

6、 。n 一 條 鏈 路 只 是 一 條 通 路 的 一 個(gè) 組 成 部 分 。n 數(shù) 據(jù) 鏈 路 (data link) 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(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 。 n 現(xiàn) 在 最 常 用 的 方 法 是 使 用 適 配 器 （ 即 網(wǎng) 卡 ） 來 實(shí) 現(xiàn)這 些 協(xié) 議 的 硬 件 和 軟 件 。n 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 。 IP 數(shù) 據(jù) 報(bào)101

7、0 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 層 傳 送 的 是 幀 課件制作人：謝希仁 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 像 個(gè) 數(shù) 字 管 道 n 常 常 在 兩 個(gè) 對(duì) 等 的 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 之 間 畫 出一 個(gè) 數(shù) 字 管 道 ， 而 在 這 條 數(shù) 字 管 道 上 傳輸 的 數(shù) 據(jù) 單 位 是 幀 。n 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)

8、鏈 路 層 ， 規(guī) 程和 協(xié) 議 是 同 義 語(yǔ) 。 結(jié) 點(diǎn) 結(jié) 點(diǎn)幀 幀 課件制作人：謝希仁 3.1.2 三 個(gè) 基 本 問 題 (1) 封 裝 成 幀(2) 透 明 傳 輸(3) 差 錯(cuò) 控 制 課件制作人：謝希仁 1. 封 裝 成 幀n 封 裝 成 幀 (framing)就 是 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 。n 首 部 和 尾 部 的 一 個(gè) 重 要 作 用 就 是 進(jìn) 行 幀 定 界 。 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

9、層 的 幀 長(zhǎng)開 始發(fā) 送 幀 開 始 課件制作人：謝希仁 用 控 制 字 符 進(jìn) 行 幀 定 界 的 方 法 舉 例 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 EOT 課件制作人：謝希仁 2. 透 明 傳 輸SOH EOT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 課件制作人：謝希仁 解 決 透 明 傳 輸 問 題n 發(fā) 送 端 的 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 在 數(shù) 據(jù) 中 出 現(xiàn) 控 制 字 符“ SOH”或 “ EOT”的 前

10、面 插 入 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 義 字 符“ ESC”(其 十 六 進(jìn) 制 編 碼 是 1B)。n 字 節(jié) 填 充 (byte stuffing)或 字 符 填 充 (character stuffing)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 插 入 的 轉(zhuǎn) 義 字 符 。n 如 果 轉(zhuǎn) 義 字 符 也 出 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 當(dāng) 中 ， 那 么 應(yīng) 在 轉(zhuǎn) 義 字符 前 面 插 入 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 義 字 符 。 當(dāng) 接 收 端 收 到 連 續(xù) 的兩 個(gè) 轉(zhuǎn) 義 字 符 時(shí) ， 就 刪 除 其 中 前 面 的 一 個(gè) 。 課件制作人：謝希仁SOH SOH EOT

11、SOHESCESCEOT ESCSOH ESCESC ESCSOH原 始 數(shù) 據(jù) EOTEOT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 充發(fā) 送在 前 幀 開 始 符 幀 結(jié) 束 符用 字 節(jié) 填 充 法 解 決 透 明 傳 輸 的 問 題 SOH 課件制作人：謝希仁 3. 差 錯(cuò) 檢 測(cè)n 在 傳 輸 過 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。n 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 為 誤 碼 率 B

12、ER (Bit Error Rate)。n 誤 碼 率 與 信 噪 比 有 很 大 的 關(guān) 系 。n 為 了 保 證 數(shù) 據(jù) 傳 輸 的 可 靠 性 ， 在 計(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 。 課件制作人：謝希仁 循 環(huán) 冗 余 檢 驗(yàn) 的 原 理 n 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) 。n 在 發(fā) 送 端 ， 先 把 數(shù) 據(jù) 劃 分 為 組 。 假 定 每 組 k 個(gè) 比 特 。 n 假 設(shè) 待 傳 送 的 一 組 數(shù) 據(jù) M = 101001（ 現(xiàn)

13、在 k = 6） 。 我 們 在 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 。 課件制作人：謝希仁 冗 余 碼 的 計(jì) 算 n 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。n 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 。 課件制作人：謝希仁 冗 余 碼 的 計(jì) 算 舉 例 n 現(xiàn) 在 k

14、= 6, M = 101001。n 設(shè) n = 3, 除 數(shù) P = 1101，n 被 除 數(shù) 是 2nM = 101001000。 n 模 2 運(yùn) 算 的 結(jié) 果 是 ： 商 Q = 110101， 余 數(shù) R = 001。n 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 。 課件制作人：謝希仁 110101 Q (商 ) P (除 數(shù) ) 1101 101001000 2nM (被 除 數(shù) ) 1101 1110 1101 0111 0000 111

15、0 1101 0110 0000 1100 1101 001 R (余 數(shù) )， 作 為 FCS 循 環(huán) 冗 余 檢 驗(yàn) 的 原 理 說 明 課件制作人：謝希仁 幀 檢 驗(yàn) 序 列 FCS n 在 數(shù) 據(jù) 后 面 添 加 上 的 冗 余 碼 稱 為 幀 檢 驗(yàn)序 列 FCS (Frame Check Sequence)。n 循 環(huán) 冗 余 檢 驗(yàn) CRC 和 幀 檢 驗(yàn) 序 列 FCS并 不 等 同 。n 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 。 n FCS 可 以 用 CRC 這 種 方 法 得 出 ， 但 CRC 并

16、非 用 來 獲 得 FCS 的 唯 一 方 法 。 課件制作人：謝希仁 接 收 端 對(duì) 收 到 的 每 一 幀 進(jìn) 行 CRC 檢 驗(yàn) n (1) 若 得 出 的 余 數(shù) R = 0， 則 判 定 這 個(gè) 幀 沒 有 差錯(cuò) ， 就 接 受 (accept)。n (2) 若 余 數(shù) R 0， 則 判 定 這 個(gè) 幀 有 差 錯(cuò) ， 就 丟棄 。n 但 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) 。n 只 要 經(jīng) 過 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)

17、的 概 率 就 很 小很 小 。 課件制作人：謝希仁 應(yīng) 當(dāng) 注 意 n 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 差 錯(cuò) 接 受 (accept)。n “ 無 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 程 中 沒 有 產(chǎn) 生 差 錯(cuò) ” 。n 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(cuò) ” （ 有 差 錯(cuò) 的 幀 就 丟 棄 而 不 接受 ）

18、。 n 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(jī) 制 。 課件制作人：謝希仁 3.2 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 協(xié) 議 PPP 3.2.1 PPP 協(xié) 議 的 特 點(diǎn) n 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-Point Protocol)。n 用 戶 使 用 撥 號(hào) 電 話 線 接 入 因 特 網(wǎng) 時(shí) ， 一般 都 是 使 用 PPP 協(xié) 議 。 課件制作人：謝希仁 用 戶 到 ISP 的 鏈 路 使 用 PPP 協(xié) 議 用戶 至 因

19、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 課件制作人：謝希仁 1. PPP 協(xié) 議 應(yīng) 滿 足 的 需 求 n 簡(jiǎn) 單 這 是 首 要 的 要 求n 封 裝 成 幀 n 透 明 性 n 多 種 網(wǎng) 絡(luò) 層 協(xié) 議 n 多 種 類 型 鏈 路 n 差 錯(cuò) 檢 測(cè) n 檢 測(cè) 連 接 狀 態(tài) n 最 大 傳 送 單 元 n 網(wǎng) 絡(luò) 層 地 址 協(xié) 商 n 數(shù) 據(jù) 壓 縮 協(xié) 商 課件制作人：謝希仁 2. PPP 協(xié) 議 不 需 要 的 功 能n 糾 錯(cuò) n 流 量 控 制 n 序 號(hào) n 多 點(diǎn) 線 路 n 半 雙 工 或 單 工 鏈

20、路 課件制作人：謝希仁 3. PPP 協(xié) 議 的 組 成 n 1992 年 制 訂 了 PPP 協(xié) 議 。 經(jīng) 過 1993 年和 1994 年 的 修 訂 ， 現(xiàn) 在 的 PPP 協(xié) 議 已成 為 因 特 網(wǎng) 的 正 式 標(biāo) 準(zhǔn) RFC 1661。 n PPP 協(xié) 議 有 三 個(gè) 組 成 部 分 n 一 個(gè) 將 IP 數(shù) 據(jù) 報(bào) 封 裝 到 串 行 鏈 路 的 方 法 。 n 鏈 路 控 制 協(xié) 議 LCP (Link Control Protocol)。n 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 協(xié) 議 NCP (Network Control Protocol)。 課件制作人：謝希仁 3.2.2 PPP 協(xié) 議

21、 的 幀 格 式n 標(biāo) 志 字 段 F = 0 x7E （ 符 號(hào) “ 0 x”表 示 后 面的 字 符 是 用 十 六 進(jìn) 制 表 示 。 十 六 進(jìn) 制 的 7E 的 二 進(jìn) 制 表 示 是 01111110） 。n 地 址 字 段 A 只 置 為 0 xFF。 地 址 字 段 實(shí) 際上 并 不 起 作 用 。n 控 制 字 段 C 通 常 置 為 0 x03。n PPP 是 面 向 字 節(jié) 的 ， 所 有 的 PPP 幀 的 長(zhǎng)度 都 是 整 數(shù) 字 節(jié) 。 課件制作人：謝希仁 PPP 協(xié) 議 的 幀 格 式n PPP 有 一 個(gè) 2 個(gè) 字 節(jié) 的 協(xié) 議 字 段 。 n 當(dāng) 協(xié) 議

22、字 段 為 0 x0021 時(shí) ， PPP 幀 的 信 息 字 段 就 是IP 數(shù) 據(jù) 報(bào) 。n 若 為 0 xC021, 則 信 息 字 段 是 PPP 鏈 路 控 制 數(shù) 據(jù) 。n 若 為 0 x8021， 則 表 示 這 是 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 數(shù) 據(jù) 。 IP 數(shù) 據(jù) 報(bào)1 21 1字 節(jié) 1 2不 超 過 1500 字 節(jié)PPP 幀先 發(fā) 送 7E FF 03F A C FCS F7E協(xié) 議 信 息 部 分首 部 尾 部 課件制作人：謝希仁 透 明 傳 輸 問 題 n 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 H

23、DLC 的做 法 一 樣 ） 。 n 當(dāng) PPP 用 在 異 步 傳 輸 時(shí) ， 就 使 用 一 種 特殊 的 字 符 填 充 法 。 課件制作人：謝希仁 字 符 填 充 n 將 信 息 字 段 中 出 現(xiàn) 的 每 一 個(gè) 0 x7E 字 節(jié) 轉(zhuǎn)變 成 為 2 字 節(jié) 序 列 (0 x7D, 0 x5E)。 n 若 信 息 字 段 中 出 現(xiàn) 一 個(gè) 0 x7D 的 字 節(jié) , 則 將其 轉(zhuǎn) 變 成 為 2 字 節(jié) 序 列 (0 x7D, 0 x5D)。n 若 信 息 字 段 中 出 現(xiàn) ASCII 碼 的 控 制 字 符（ 即 數(shù) 值 小 于 0 x20 的 字 符 ） ， 則 在 該 字符

24、 前 面 要 加 入 一 個(gè) 0 x7D 字 節(jié) ， 同 時(shí) 將 該字 符 的 編 碼 加 以 改 變 。 課件制作人：謝希仁 零 比 特 填 充 n PPP 協(xié) 議 用 在 SONET/SDH 鏈 路 時(shí) ， 是使 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 方法 來 實(shí) 現(xiàn) 透 明 傳 輸 。n 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 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)

25、1 后 的 一 個(gè) 0 刪 除 ， 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0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 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 特零 比 特

26、 填 充 課件制作人：謝希仁 不 提 供 使 用 序 號(hào) 和 確 認(rèn)的 可 靠 傳 輸 n PPP 協(xié) 議 之 所 以 不 使 用 序 號(hào) 和 確 認(rèn) 機(jī) 制 是出 于 以 下 的 考 慮 ：n 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 。 n 在 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 傳 輸 也 是 可 靠 的 。n 幀 檢 驗(yàn) 序 列 FCS 字 段 可 保 證 無 差

27、 錯(cuò) 接 受 。 課件制作人：謝希仁 3.2.3 PPP 協(xié) 議 的 工 作 狀 態(tài) n 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 。n 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 ） 。n 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) 。n 通

28、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 的 是 物 理 層 的 連 接 。 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 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

29、 失 敗LCP 配 置協(xié) 商 失 敗 課件制作人：謝希仁 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 n 局 域 網(wǎng) 最 主 要 的 特 點(diǎn) 是 ： 網(wǎng) 絡(luò) 為 一 個(gè) 單位 所 擁 有 ， 且 地 理 范 圍 和 站 點(diǎn) 數(shù) 目 均 有限 。 n 局 域 網(wǎng) 具 有 如 下 的 一 些 主 要 優(yōu) 點(diǎn) ： n 具 有 廣 播 功 能 ， 從 一 個(gè) 站 點(diǎn) 可 很 方 便 地 訪 問 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 硬 件和 軟 件 資 源 。 n 便 于 系 統(tǒng) 的 擴(kuò) 展

30、和 逐 漸 地 演 變 ， 各 設(shè) 備 的 位 置 可 靈活 調(diào) 整 和 改 變 。n 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 可 用 性 和 殘 存 性 。 局 域 網(wǎng) 的 拓 撲 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) 課件制作人：謝希仁 媒 體 共 享 技 術(shù)n 靜 態(tài) 劃 分 信 道n 頻 分 復(fù) 用n 時(shí) 分 復(fù) 用n 波 分 復(fù) 用n 碼 分 復(fù) 用 n 動(dòng) 態(tài) 媒 體 接 入 控 制 （ 多 點(diǎn) 接 入 ） n 隨 機(jī) 接 入n 受 控 接 入 ， 如 多 點(diǎn) 線 路 探 詢 (polling)，或 輪 詢 。 課件制作人：謝希仁

31、 以 太 網(wǎng) 的 兩 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) n DIX Ethernet V2 是 世 界 上 第 一 個(gè) 局 域 網(wǎng)產(chǎn) 品 （ 以 太 網(wǎng) ） 的 規(guī) 約 。n IEEE 的 802.3 標(biāo) 準(zhǔn) 。n DIX Ethernet V2 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 為 “ 以 太 網(wǎng) ” 。n 嚴(yán) 格 說 來 ， “ 以 太 網(wǎng) ” 應(yīng) 當(dāng) 是 指 符 合 DIX Ethernet V2 標(biāo) 準(zhǔn) 的 局 域 網(wǎng) 課件制作人：謝希仁 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 的 兩 個(gè) 子 層 n 為 了 使 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層

32、 能 更 好 地 適 應(yīng) 多 種 局 域網(wǎng) 標(biāo) 準(zhǔn) ， 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 ：n 邏 輯 鏈 路 控 制 LLC (Logical Link Control)子 層n 媒 體 接 入 控 制 MAC (Medium Access Control)子 層 。n 與 接 入 到 傳 輸 媒 體 有 關(guān) 的 內(nèi) 容 都 放 在 MAC子 層 ， 而 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(duì) LLC 子 層 來 說都 是 透 明 的 課件制作人：謝希仁 局 域 網(wǎng) 對(duì) LLC

33、子 層是 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 LLC LLC媒 體 接 入 控 制 MAC MAC 數(shù) 據(jù)鏈 路 層站 點(diǎn) 2 課件制作人：謝希仁 以 后 一 般 不 考 慮 LLC 子 層 n 由 于 TCP/IP 體 系 經(jīng) 常 使 用 的 局 域網(wǎng) 是 DIX Ethernet V2 而 不 是 802.3 標(biāo) 準(zhǔn) 中 的 幾 種 局 域 網(wǎng) ， 因 此現(xiàn) 在 802 委 員 會(huì) 制 定 的 邏 輯 鏈 路 控制 子 層 LLC（ 即 802.2 標(biāo) 準(zhǔn) ） 的 作用 已 經(jīng) 不 大 了 。n 很 多 廠 商 生 產(chǎn) 的 適

34、配 器 上 就 僅 裝 有 MAC 協(xié) 議 而 沒 有 LLC 協(xié) 議 。 課件制作人：謝希仁 2. 適 配 器 的 作 用 n 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 (Network Interface Card)， 或 “ 網(wǎng) 卡 ” 。 n 適 配 器 的 重 要 功 能 ：n 進(jìn) 行 串 行 /并 行 轉(zhuǎn) 換 。n 對(duì) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 緩 存 。 n 在 計(jì) 算 機(jī) 的 操 作 系 統(tǒng) 安 裝 設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 程 序 。n 實(shí) 現(xiàn) 以 太 網(wǎng) 協(xié) 議 。 課件制作人：謝希仁 計(jì) 算 機(jī) 通 過 適 配 器和 局 域 網(wǎng) 進(jìn)

35、 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(chǔ) 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(jì) 算 機(jī)IP 地 址 并 行通 信 課件制作人：謝希仁 n 最 初 的 以 太 網(wǎng) 是 將 許 多 計(jì) 算 機(jī) 都 連 接 到 一 根 總線 上 。 當(dāng) 初 認(rèn) 為 這 樣 的 連 接 方 法 既 簡(jiǎn) 單 又 可 靠 ，因 為 總 線 上 沒 有 有 源 器 件 。 3.3.2 CSMA/CD 協(xié) 議 B向 D發(fā) 送 數(shù) 據(jù) C D A E匹 配 電 阻 （ 用 來 吸 收 總 線

36、 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) 課件制作人：謝希仁 以 太 網(wǎng) 的 廣 播 方 式 發(fā) 送 n 總 線 上 的 每 一 個(gè) 工 作 的 計(jì) 算 機(jī) 都 能 檢 測(cè) 到 B 發(fā)送 的 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 。 n 由 于 只 有 計(jì) 算 機(jī) 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(gè) 數(shù) 據(jù) 幀 。 n 其 他 所 有 的 計(jì) 算 機(jī) （ A, C 和 E） 都 檢 測(cè) 到 不 是發(fā) 送 給 它 們 的 數(shù) 據(jù) 幀 ， 因 此 就 丟 棄 這

37、 個(gè) 數(shù) 據(jù) 幀而 不 能 夠 收 下 來 。 n 具 有 廣 播 特 性 的 總 線 上 實(shí) 現(xiàn) 了 一 對(duì) 一 的 通 信 。 課件制作人：謝希仁 為 了 通 信 的 簡(jiǎn) 便以 太 網(wǎng) 采 取 了 兩 種 重 要 的 措 施 n 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) 。 n 以 太 網(wǎng) 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) 。n 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(cuò) 的 概 率 是

38、 很 小 的 。 課件制作人：謝希仁 以 太 網(wǎng) 提 供 的 服 務(wù) n 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 。n 當(dāng) 目 的 站 收 到 有 差 錯(cuò) 的 數(shù) 據(jù) 幀 時(shí) 就 丟 棄此 幀 ， 其 他 什 么 也 不 做 。 差 錯(cuò) 的 糾 正 由高 層 來 決 定 。n 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(gè) 重 傳 的幀 ， 而 是 當(dāng) 作 一 個(gè) 新 的 數(shù) 據(jù) 幀 來 發(fā) 送 。 課件制作人：謝希仁 以 太 網(wǎng) 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 都 使 用曼

39、 徹 斯 特 (Manchester)編 碼 基 帶 數(shù) 字 信 號(hào)曼 徹 斯 特 編 碼 碼 元 1 11 110 0 0 0 0出 現(xiàn) 電 平 轉(zhuǎn) 換 課件制作人：謝希仁 載 波 監(jiān) 聽 多 點(diǎn) 接 入 /碰 撞 檢 測(cè) CSMA/CD n CSMA/CD 表 示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n “ 多 點(diǎn) 接 入 ” 表 示 許 多 計(jì) 算 機(jī) 以 多 點(diǎn) 接 入 的 方式 連 接 在 一 根 總 線 上 。n “ 載 波 監(jiān) 聽 ” 是 指 每 一 個(gè) 站 在 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 之 前 先要 檢 測(cè) 一 下

40、 總 線 上 是 否 有 其 他 計(jì) 算 機(jī) 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 。 n 總 線 上 并 沒 有 什 么 “ 載 波 ” 。 因 此 ， “ 載 波 監(jiān)聽 ” 就 是 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) 。 課件制作人：謝希仁 碰 撞 檢 測(cè)n “碰 撞 檢 測(cè) ” 就 是 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 。n 當(dāng) 幾 個(gè) 站 同 時(shí) 在 總 線 上 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 時(shí) ， 總 線 上 的信 號(hào) 電 壓

41、擺 動(dòng) 值 將 會(huì) 增 大 （ 互 相 疊 加 ） 。n 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) ， 表 明 產(chǎn) 生 了 碰 撞 。n 所 謂 “ 碰 撞 ” 就 是 發(fā) 生 了 沖 突 。 因 此 “ 碰 撞 檢測(cè) ” 也 稱 為 “ 沖 突 檢 測(cè) ” 。 課件制作人：謝希仁 檢 測(cè) 到 碰 撞 后n 在 發(fā) 生 碰 撞 時(shí) ， 總 線 上 傳 輸 的 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 。n 每 一 個(gè)

42、 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 。 課件制作人：謝希仁 電 磁 波 在 總 線 上 的有 限 傳 播 速 率 的 影 響 n 當(dāng) 某 個(gè) 站 監(jiān) 聽 到 總 線 是 空 閑 時(shí) ， 也 可 能總 線 并 非 真 正 是 空 閑 的 。 n A 向 B 發(fā) 出 的 信 息 ， 要 經(jīng) 過 一 定 的 時(shí) 間后 才 能 傳 送 到 B。n B 若 在 A 發(fā) 送 的 信 息 到 達(dá) B 之 前 發(fā) 送 自己

43、的 幀 (因 為 這 時(shí) B 的 載 波 監(jiān) 聽 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 。 n 碰 撞 的 結(jié) 果 是 兩 個(gè) 幀 都 變 得 無 用 。 1 kmA Bt 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 傳 播 時(shí) 延 對(duì) 載 波 監(jiān) 聽 的 影 響 1 kmA Bt 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

44、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 = A BA BA B t = 0 A 檢 測(cè) 到信 道 空 閑發(fā) 送 數(shù) 據(jù) A B t = 0 t = 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 STOPA B 單 程 端 到 端傳 播 時(shí) 延 記 為 課件制作人：謝希仁 重 要 特 性n 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 ） 。n 每 個(gè) 站 在 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 之 后 的 一 小 段

45、 時(shí) 間 內(nèi) ，存 在 著 遭 遇 碰 撞 的 可 能 性 。 n 這 種 發(fā) 送 的 不 確 定 性 使 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 。 課件制作人：謝希仁 爭(zhēng) 用 期n 最 先 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 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 幀 是 否 遭 受 了 碰 撞 。n 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 。n 經(jīng) 過 爭(zhēng) 用 期 這 段 時(shí) 間 還 沒 有 檢 測(cè)

46、 到 碰 撞 ，才 能 肯 定 這 次 發(fā) 送 不 會(huì) 發(fā) 生 碰 撞 。 課件制作人：謝希仁 二 進(jìn) 制 指 數(shù) 類 型 退 避 算 法 (truncated binary exponential type)n 發(fā) 生 碰 撞 的 站 在 停 止 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 后 ， 要 推 遲（ 退 避 ） 一 個(gè) 隨 機(jī) 時(shí) 間 才 能 再 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 。n 確 定 基 本 退 避 時(shí) 間 ， 一 般 是 取 為 爭(zhēng) 用 期 2。n 定 義 重 傳 次 數(shù) k ， k 10， 即 k = Min重 傳 次 數(shù) , 10 n 從 整 數(shù) 集 合 0,1, (2k 1)中 隨 機(jī) 地 取 出 一 個(gè)數(shù)

47、 ， 記 為 r。 重 傳 所 需 的 時(shí) 延 就 是 r 倍 的 基 本退 避 時(shí) 間 。n 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 。 課件制作人：謝希仁 爭(zhēng) 用 期 的 長(zhǎng) 度 n 以 太 網(wǎng) 取 51.2 s 為 爭(zhēng) 用 期 的 長(zhǎng) 度 。n 對(duì) 于 10 Mb/s 以 太 網(wǎng) ， 在 爭(zhēng) 用 期 內(nèi) 可 發(fā) 送512 bit， 即 64 字 節(jié) 。n 以 太 網(wǎng) 在 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 時(shí) ， 若 前 64 字 節(jié) 沒 有 發(fā)生 沖 突 ， 則 后 續(xù) 的 數(shù) 據(jù) 就 不 會(huì) 發(fā) 生 沖 突 。 課件制作人：謝希仁 最 短 有 效

48、幀 長(zhǎng) n 如 果 發(fā) 生 沖 突 ， 就 一 定 是 在 發(fā) 送 的 前 64 字節(jié) 之 內(nèi) 。 n 由 于 一 檢 測(cè) 到 沖 突 就 立 即 中 止 發(fā) 送 ， 這 時(shí)已 經(jīng) 發(fā) 送 出 去 的 數(shù) 據(jù) 一 定 小 于 64 字 節(jié) 。 n 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 效 幀 。 課件制作人：謝希仁 強(qiáng) 化 碰 撞 n 當(dāng) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 的 站 一 旦 發(fā) 現(xiàn) 發(fā) 生 了 碰 撞 時(shí) ：n 立 即 停 止 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ；n 再 繼 續(xù) 發(fā) 送 若 干

49、比 特 的 人 為 干 擾 信 號(hào) (jamming signal)， 以 便 讓 所 有 用 戶 都 知 道 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 發(fā) 生了 碰 撞 。 數(shù) 據(jù) 幀干 擾 信 號(hào)TJ 人 為 干 擾 信 號(hào) A BTBt B 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)A 檢 測(cè)到 沖 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 沖 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 ， 只 畫 出 A 發(fā) 送 干 擾 信 號(hào) 的 情 況 。 課件制作人：謝希仁 3.4 使 用 廣 播 信 道 的 以 太 網(wǎng)3.4.1 使

50、用 集 線 器 的 星 形 拓 撲n 傳 統(tǒng) 以 太 網(wǎng) 最 初 是 使 用 粗 同 軸 電 纜 ， 后 來演 進(jìn) 到 使 用 比 較 便 宜 的 細(xì) 同 軸 電 纜 ， 最 后發(fā) 展 為 使 用 更 便 宜 和 更 靈 活 的 雙 絞 線 。n 這 種 以 太 網(wǎng) 采 用 星 形 拓 撲 ， 在 星 形 的 中 心則 增 加 了 一 種 可 靠 性 非 常 高 的 設(shè) 備 ， 叫 做集 線 器 (hub) 課件制作人：謝希仁 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 課件制作人：謝希仁 星 形 網(wǎng) 10BASE-T n 不 用 電

51、 纜 而 使 用 無 屏 蔽 雙 絞 線 。 每 個(gè) 站 需 要用 兩 對(duì) 雙 絞 線 ， 分 別 用 于 發(fā) 送 和 接 收 。n 集 線 器 使 用 了 大 規(guī) 模 集 成 電 路 芯 片 ， 因 此 這樣 的 硬 件 設(shè) 備 的 可 靠 性 已 大 大 提 高 了 。 課件制作人：謝希仁 以 太 網(wǎng) 在 局 域 網(wǎng) 中 的 統(tǒng) 治 地 位n 10BASE-T 的 通 信 距 離 稍 短 ， 每 個(gè) 站 到 集 線器 的 距 離 不 超 過 100 m。n 這 種 10 Mb/s 速 率 的 無 屏 蔽 雙 絞 線 星 形 網(wǎng) 的出 現(xiàn) ， 既 降 低 了 成 本 ， 又 提 高 了 可

52、靠 性 。 n 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(gè) 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) 。 課件制作人：謝希仁 集 線 器 的 一 些 特 點(diǎn) n 集 線 器 是 使 用 電 子 器 件 來 模 擬 實(shí) 際 電 纜 線的 工 作 ， 因 此 整 個(gè) 系 統(tǒng) 仍 然 像 一 個(gè) 傳 統(tǒng) 的以 太 網(wǎng) 那 樣 運(yùn) 行 。 n 使 用 集 線 器 的 以 太 網(wǎng) 在 邏 輯 上 仍 是 一 個(gè) 總線 網(wǎng) ， 各 工 作 站 使 用 的 還 是 CSM

53、A/CD 協(xié)議 ， 并 共 享 邏 輯 上 的 總 線 。 n 集 線 器 很 像 一 個(gè) 多 接 口 的 轉(zhuǎn) 發(fā) 器 ， 工 作 在物 理 層 。 課件制作人：謝希仁 具 有 三 個(gè) 接 口 的 集 線 器 集線器 網(wǎng) 卡工 作 站網(wǎng) 卡工 作 站 網(wǎng) 卡工 作 站雙 絞 線 課件制作人：謝希仁 3.4.2 以 太 網(wǎng) 的 信 道 利 用 率 n 以 太 網(wǎng) 的 信 道 被 占 用 的 情 況 ：n 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) 。n 幀 長(zhǎng) 為 L (bit)， 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 速 率 為 C

54、 (b/s)， 因而 幀 的 發(fā) 送 時(shí) 間 為 L/C = T0 (s)。 課件制作人：謝希仁 以 太 網(wǎng) 的 信 道 利 用 率 n 一 個(gè) 幀 從 開 始 發(fā) 送 ， 經(jīng) 可 能 發(fā) 生 的 碰 撞 后 ， 將 再重 傳 數(shù) 次 ， 到 發(fā) 送 成 功 且 信 道 轉(zhuǎn) 為 空 閑 (即 再 經(jīng) 過時(shí) 間 使 得 信 道 上 無 信 號(hào) 在 傳 播 )時(shí) 為 止 ， 是 發(fā)送 一 幀 所 需 的 平 均 時(shí) 間 。 發(fā) 送 成 功 爭(zhēng) 用 期 爭(zhēng) 用 期 爭(zhēng) 用 期 2 2 2 T 0 t占 用 期 發(fā) 生 碰 撞 發(fā) 送 一 幀 所 需 的 平 均 時(shí) 間 課件制作人：謝希仁 參 數(shù) a

55、 n 要 提 高 以 太 網(wǎng) 的 信 道 利 用 率 ， 就 必 須 減 小 與 T0 之 比 。 在 以 太 網(wǎng) 中 定 義 了 參 數(shù) a， 它 是 以 太網(wǎng) 單 程 端 到 端 時(shí) 延 與 幀 的 發(fā) 送 時(shí) 間 T0 之 比 ： 0Ta 0Ta (3-2) a0 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 ， 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 。 課件

56、制作人：謝希仁 對(duì) 以 太 網(wǎng) 參 數(shù) 的 要 求n 當(dāng) 數(shù) 據(jù) 率 一 定 時(shí) ， 以 太 網(wǎng) 的 連 線 的 長(zhǎng) 度受 到 限 制 ， 否 則 的 數(shù) 值 會(huì) 太 大 。n 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 。 課件制作人：謝希仁 n 在 理 想 化 的 情 況 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 （ 這 顯 然 已 經(jīng) 不 是 CSMA/CD， 而是 需 要 使 用 一 種 特 殊 的 調(diào) 度 方 法 ） ， 即 總 線 一 旦空 閑 就 有 某 一 個(gè) 站 立 即 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)

57、 。n 發(fā) 送 一 幀 占 用 線 路 的 時(shí) 間 是 T0 + ， 而 幀 本 身 的發(fā) 送 時(shí) 間 是 T0。 于 是 我 們 可 計(jì) 算 出 理 想 情 況 下 的極 限 信 道 利 用 率 Smax為 ： 信 道 利 用 率 的 最 大 值 Smax aTTS 11 0 0m ax (3-3) 課件制作人：謝希仁 3.4.3 以 太 網(wǎng) 的 MAC 層1. MAC 層 的 硬 件 地 址 n 在 局 域 網(wǎng) 中 ， 硬 件 地 址 又 稱 為 物 理 地 址 ，或 MAC 地 址 。 n 802 標(biāo) 準(zhǔn) 所 說 的 “ 地 址 ” 嚴(yán) 格 地 講 應(yīng) 當(dāng) 是每 一 個(gè) 站 的 “ 名

58、字 ” 或 標(biāo) 識(shí) 符 。 n 但 鑒 于 大 家 都 早 已 習(xí) 慣 了 將 這 種 48 位 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 。 課件制作人：謝希仁 48 位 的 MAC 地 址n 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) (即 高 位 24 位 )。n 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 為 擴(kuò) 展 標(biāo) 識(shí) 符 ， 必 須 保證 生 產(chǎn) 出 的

59、 適 配 器 沒 有 重 復(fù) 地 址 。n 一 個(gè) 地 址 塊 可 以 生 成 224個(gè) 不 同 的 地 址 。 這種 48 位 地 址 稱 為 MAC-48， 它 的 通 用 名 稱是 EUI-48。 n “ MAC地 址 ” 實(shí) 際 上 就 是 適 配 器 地 址 或 適配 器 標(biāo) 識(shí) 符 EUI-48。 課件制作人：謝希仁 適 配 器 檢 查 MAC 地 址 n 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 .n 如 果 是 發(fā) 往 本 站 的 幀 則 收 下 ， 然 后 再 進(jìn) 行 其 他的 處 理 。n

60、否 則 就 將 此 幀 丟 棄 ， 不 再 進(jìn) 行 其 他 的 處 理 。n “ 發(fā) 往 本 站 的 幀 ” 包 括 以 下 三 種 幀 ： n 單 播 (unicast)幀 （ 一 對(duì) 一 ）n 廣 播 (broadcast)幀 （ 一 對(duì) 全 體 ）n 多 播 (multicast)幀 （ 一 對(duì) 多 ） 課件制作人：謝希仁 2. MAC 幀 的 格 式 n 常 用 的 以 太 網(wǎng) MAC幀 格 式 有 兩 種 標(biāo) 準(zhǔn) ：n DIX Ethernet V2 標(biāo) 準(zhǔn)n IEEE 的 802.3 標(biāo) 準(zhǔn)n 最 常 用 的 MAC 幀 是 以 太 網(wǎng) V2 的 格 式 。 課件制作人：謝希仁以

61、太 網(wǎng) MAC 幀 物 理 層MAC層10101010101010 10101010101010101011前 同 步 碼 幀 開 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 型 數(shù) 據(jù) FCS6 6 2 4字 節(jié) 46 1500IP 數(shù) 據(jù) 報(bào)以 太 網(wǎng) 的 MAC 幀 格 式 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4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) 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址

62、類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4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) 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4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 。 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4字

63、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 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4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) 傳 輸 媒 體 的 誤 碼 率 為 1108 時(shí) ，MAC 子 層 可 使 未 檢 測(cè) 到 的 差 錯(cuò) 小 于 11014。 當(dāng) 數(shù) 據(jù) 字 段 的 長(zhǎng) 度 小 于 46 字 節(jié) 時(shí)

64、，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) 。 課件制作人：謝希仁MAC 幀物理層MAC 層 IP 層目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6 6 2 4字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以 太 網(wǎng) V2 的 MAC 幀 格 式10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符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 迅 速 實(shí) 現(xiàn) MAC 幀 的

65、 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) 課件制作人：謝希仁 n 數(shù) 據(jù) 字 段 的 長(zhǎng) 度 與 長(zhǎng) 度 字 段 的 值 不 一 致 ；n 幀 的 長(zhǎng) 度 不 是 整 數(shù) 個(gè) 字 節(jié) ；n 用 收 到 的 幀 檢 驗(yàn) 序 列 FCS 查 出 有 差 錯(cuò) ；n 數(shù) 據(jù) 字 段 的 長(zhǎng) 度 不 在 46 1500 字 節(jié) 之 間 。n 有 效 的 MAC 幀 長(zhǎng) 度 為 64 1518 字 節(jié) 之 間 。n 對(duì) 于

66、 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 。 無 效 的 MAC 幀 課件制作人：謝希仁 n 幀 間 最 小 間 隔 為 9.6 s， 相 當(dāng) 于 96 bit 的 發(fā) 送時(shí) 間 。n 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) 。n 這 樣 做 是 為 了 使 剛 剛 收 到 數(shù) 據(jù) 幀 的 站 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 課件制作人：謝希仁 3.5 擴(kuò) 展 的 局 域 網(wǎng)3.5.1 在 物 理 層 擴(kuò) 展 局 域 網(wǎng)n 主 機(jī) 使 用 光 纖 和 一 對(duì) 光 纖 調(diào) 制 解 調(diào) 器連 接 到 集 線 器 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 課件制作人：謝希仁 n 某 大 學(xué) 有 三 個(gè) 系 ， 各 自 有 一 個(gè) 局 域 網(wǎng)用 多 個(gè) 集 線 器 可 連 成 更 大 的 局 域 網(wǎng)三 個(gè) 獨(dú) 立 的 碰 撞 域一 系