計(jì)算機(jī)網(wǎng)路原理-局域網(wǎng)技術(shù)

1、第3章 局域網(wǎng)技術(shù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程(第3版)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）本章內(nèi)容w 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)w 3.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)w 3.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)w 3.4 以太網(wǎng)設(shè)備與相關(guān)技術(shù)w 3.5 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)w 3.6 其他局域網(wǎng)技術(shù)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）本章知識(shí)點(diǎn)w 掌握數(shù)據(jù)鏈路層概念和協(xié)議w 掌握HDLC協(xié)議w 掌握局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)w 掌握以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，熟悉以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)w 掌握以太網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備w 了解無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)和其他非主流局域網(wǎng)技術(shù)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)w 3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 3

2、.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw 3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層，它以物理層為基礎(chǔ)，向網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的服務(wù)，因此要求該層能夠建立和維持一條或多條沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)鏈路，并在數(shù)據(jù)傳輸完畢能夠釋放數(shù)據(jù)鏈路。w “鏈路” 是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線(xiàn)路段，中間沒(méi)有任何其它的交換節(jié)點(diǎn)。w “數(shù)據(jù)鏈路”是在鏈路上加上了必要的控制規(guī)程和實(shí)現(xiàn)這些規(guī)程的硬件和軟件后而構(gòu)成。w 數(shù)據(jù)鏈路層最重要的作用就是：通過(guò)一些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（即鏈路控制規(guī)程），在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠

3、的數(shù)據(jù)傳輸。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能1）鏈路管理：即數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放。2）幀同步：是指收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出一幀的開(kāi)始和結(jié)束在什么地方。數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳送單位是幀。數(shù)據(jù)一幀一幀傳送。3）流量控制：發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使收方來(lái)得及接受。4）差錯(cuò)控制：將數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。采用的方法主要有：前向糾錯(cuò)和檢錯(cuò)重傳。5）將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)：要有相應(yīng)的措施使收方能夠?qū)⑺鼈兎珠_(kāi)。6）透明傳輸：既不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能在鏈路上傳送。7）尋址：必須保證每一幀都能發(fā)送到正確的

4、目的站計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念1、停止等待協(xié)議（1）不需要協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸w 在發(fā)送方和收方的鏈路層分別有一個(gè)發(fā)送緩存和接收緩存。如果進(jìn)行全雙工通信，則在每一方都要同時(shí)設(shè)有發(fā)送緩存和接收緩存。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念(2)具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議為了使收方的接收緩存在任何情況下都不會(huì)溢出，最簡(jiǎn)單 的方法就是發(fā)方每發(fā)送一幀就暫時(shí)停下來(lái)。收方收到數(shù)據(jù)后幀后就交付主機(jī)，然后發(fā)一信息給發(fā)方，表示接收任務(wù)已完成。這時(shí)發(fā)方才再發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流量，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制

5、由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流量，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個(gè)基本方法。的一個(gè)基本方法。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念（3）停止等待協(xié)議v收方在收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀后，即交付主機(jī)，同時(shí)向發(fā)方發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀確認(rèn)幀ACK。收方收到確認(rèn)幀ACK后才能發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀。v當(dāng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，收方向發(fā)方發(fā)送一個(gè)否認(rèn)幀否認(rèn)幀NAK，表示發(fā)方應(yīng)當(dāng)重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的那個(gè)數(shù)據(jù)幀。v要解決死鎖問(wèn)題是讓發(fā)方發(fā)送完一幀就啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器超時(shí)計(jì)時(shí)器。若到了超時(shí)計(jì)時(shí)器所設(shè)置的重傳時(shí)間仍收不到對(duì)方的任何確認(rèn)幀，則發(fā)方就重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版

6、）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 要解決重復(fù)幀的問(wèn)題，必須使每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號(hào)。每發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號(hào)加1。若收方收到發(fā)送序號(hào)相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出現(xiàn)了重復(fù)幀。這時(shí)應(yīng)當(dāng)丟棄這個(gè)重復(fù)幀，因?yàn)橐呀?jīng)收到過(guò)同樣的數(shù)據(jù)幀并且也交付主機(jī)了。但這時(shí)收方還必須發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK。w 在停止等待協(xié)議中，由于每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就停止等待，因此只要用一個(gè)比特進(jìn)行編號(hào)。數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)就以0和1交替的方式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀中。每發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送序號(hào)就和上次的不一樣。w 由于發(fā)送端對(duì)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳是自動(dòng)的，所以這種差錯(cuò)控制體制常簡(jiǎn)稱(chēng)為ARQ(Autumatic Repeat req

7、uest)，直譯是自動(dòng)重傳請(qǐng)求，意思就是自動(dòng)請(qǐng)求重傳。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念2、連續(xù)ARQ協(xié)議w 連續(xù)ARQ協(xié)議的特點(diǎn)是在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來(lái)等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀，如這時(shí)收到了接收端發(fā)來(lái)的確認(rèn)幀，就可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。w 收方結(jié)點(diǎn)可以有兩種選擇：一種是在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)就向發(fā)方發(fā)送否認(rèn)幀，另一種則是在出現(xiàn)查錯(cuò)時(shí)不做任何響應(yīng)。現(xiàn)在假定采用后一種協(xié)議。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 要注意兩點(diǎn)：n接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。雖然在有錯(cuò)的幀后又收到正確的數(shù)據(jù)幀，但都必須將它

8、們丟棄。n發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器。只要到了所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間仍未收到確認(rèn)幀，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。w 連續(xù)ARQ又稱(chēng)為Go-back-N ARQ，即當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳，要向回走N個(gè)幀，然后再開(kāi)始重傳。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念3、滑動(dòng)窗口協(xié)議w 要在發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口來(lái)進(jìn)行流量控制。w 發(fā)送窗口用來(lái)對(duì)發(fā)送端進(jìn)行流量控制，發(fā)送窗口的大小WT就代表在還沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)幀。即用窗口對(duì)收到確認(rèn)之前可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目進(jìn)行了限制。在發(fā)送端只有落入發(fā)送窗口的數(shù)據(jù)幀才能發(fā)送

9、出去，發(fā)完后如果還沒(méi)有收到任何確認(rèn)信息，就不能再發(fā)送。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 接收窗口是為了控制可以接受哪些數(shù)據(jù)幀而不可以接受哪些數(shù)據(jù)幀。在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。其他幀一律丟棄。保證幀的接收順序。w 在連續(xù)ARQ協(xié)議中，接收窗口的大小WR=1。接收窗口的規(guī)則很簡(jiǎn)單：(1)只有當(dāng)收到的幀的序號(hào)與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀，否則就丟棄它。(2)每收到一個(gè)序號(hào)正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動(dòng)一個(gè)幀的位置，同時(shí)向發(fā)送端發(fā)送對(duì)該幀的確認(rèn)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.

10、1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念w 連續(xù)ARQ協(xié)議還規(guī)定接收端不一定每收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀就必須發(fā)回個(gè)確認(rèn)幀，而是可以在連續(xù)收到好幾個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀以后，才對(duì)最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)確認(rèn)。對(duì)某一數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)就表明該數(shù)據(jù)幀和這以前所有的數(shù)據(jù)幀均已正確無(wú)誤地收到了。w 滑動(dòng)窗口協(xié)議：只有在接收窗口向前移動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才有可能向前移動(dòng)。由于收發(fā)兩端的窗口按照一定規(guī)律不斷向前移動(dòng)，因此這種協(xié)議又稱(chēng)為滑動(dòng)窗口協(xié)議。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分為兩大類(lèi)：n面向字符的傳輸控制規(guī)程n面向比特的傳輸控制規(guī)程w 即它們所傳信息的基本單位分別是字符和比特。w 面向

11、字符的面向字符的鏈路規(guī)程鏈路規(guī)程：就是在鏈路上所傳送的數(shù)據(jù)必須是由規(guī)定字符集中的字符所組成，同時(shí)，在鏈路上傳送的控制信息也必須由同一個(gè)字符集中的若干指定的控制字符構(gòu)成。w 如著名的BSC規(guī)程，其限制主要是：通信線(xiàn)路的利用率低；所有通信的設(shè)備必須使用同樣的字符代碼，而不同版本的BSC規(guī)程要求使用不同的代碼；可靠性較差；不易擴(kuò)展，每增加一種功能就需要設(shè)定一個(gè)新的控制字符。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw 面向比特的鏈路規(guī)程面向比特的鏈路規(guī)程：取消了字符集的限制，數(shù)據(jù)可以是任意二進(jìn)制編碼。控制信息由協(xié)議規(guī)定的二進(jìn)制編碼表示。典型代表IBM公司的SDL

12、Cw ISO把SDLC修改后稱(chēng)為HDLC(High-level Data Link Control)，譯為高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3309。我國(guó)的相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB 7496。w CCITT則將HDLC再修改后稱(chēng)為鏈路接入規(guī)程LAP，并作為X.25建議書(shū)的一部分。不久，HDLC的新版本又把LAP修改為L(zhǎng)APB，“B”表示平衡型，所以L(fǎng)APB叫做鏈路接人規(guī)程(平衡型)。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLC1、HDLC適用環(huán)境與數(shù)據(jù)傳輸方式w HDLC兩種基本配置：非平衡配置與平衡配置主站A從站B主站A從站B(次站)從站C(次站)從站B(次

13、站)命令(B)或(C)響應(yīng)(C)響應(yīng)(B)命令(B)響應(yīng)(B)非平衡配置特點(diǎn)：q由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工作。q主站發(fā)出的幀叫做命令。q受控的各站叫做次站或從站。q次站負(fù)責(zé)執(zhí)行主站指示的操作，次站發(fā)出的幀叫做響應(yīng)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLC復(fù)合站A復(fù)合站B命令(B)響應(yīng)(A)響應(yīng)(B)命令(A)平衡配置特點(diǎn)：q 只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作。q 鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站。q 復(fù)合站同時(shí)具有主站和從站的功能。q 每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)送命令和響應(yīng)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw HDLC三種基本數(shù)據(jù)傳輸模式：

14、w 非平衡配置，有兩種方式：n正常響應(yīng)方式NRM，其特點(diǎn)是只有主站才能發(fā)起向次站的數(shù)據(jù)傳輸，而次站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行輪詢(xún)時(shí)，才能以響應(yīng)幀的形式回答主站。n異步響應(yīng)方式ARM，次站不需要等待主站發(fā)過(guò)來(lái)命令，而是可以主動(dòng)向主站發(fā)送響應(yīng)幀。w 平衡配置n異步平衡方式ABM，即每個(gè)復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對(duì)方復(fù)合站的允許。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLC2、HDLC的幀結(jié)構(gòu)v 數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳送以幀為單位幀為單位，一個(gè)幀的結(jié)構(gòu)具有固定固定的格式的格式。從網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的分組分組，變成數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，被封裝在信息字段（長(zhǎng)度可

15、變）。在信息字段的首尾各加上24比特的控制信息，就構(gòu)成了一個(gè)完整的幀。 v 幀結(jié)構(gòu)所具有的固定格式實(shí)現(xiàn)了控制信息與數(shù)據(jù)的分離控制信息與數(shù)據(jù)的分離。標(biāo)志 地址 控制 信息 幀檢驗(yàn)序列 標(biāo)志 F A C Info FCS F位 8 8 8 可變 16 8檢驗(yàn)區(qū)間透明傳輸區(qū)域計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw HDLC幀各字段：w 標(biāo)志字段F：幀同步幀同步、透明傳輸透明傳輸。n幀同步幀同步：就是從收到的比特流中正確無(wú)誤地判斷出一個(gè)幀從那個(gè)比特開(kāi)始以及到那個(gè)比特結(jié)束。nHDLCHDLC規(guī)定的幀邊界符規(guī)定的幀邊界符：“01111110”也稱(chēng)為標(biāo)志字段（Fla

16、g）。在接收端，只要找到標(biāo)志字段就可以很容易地確定一個(gè)幀在比特流中的位置。n幀的透明傳輸幀的透明傳輸：在兩個(gè)標(biāo)志字段之間的比特串中，如果碰巧出現(xiàn)了和標(biāo)志字段F一樣的比特組合，就會(huì)被誤認(rèn)為是幀的邊界。HDLC采用了零比特填充法零比特填充法來(lái)避免在幀的兩個(gè)標(biāo)志字段之間出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)的“1”。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw 零比特填充法零比特填充法： 在發(fā)送端在發(fā)送端，對(duì)尚未加上標(biāo)志字段的比特串進(jìn)行掃描，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的“1”，就立即插入一個(gè)“0”。這樣經(jīng)過(guò)零比特填充的數(shù)據(jù)，就可以保證不會(huì)出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)的“1”。在接收端在接收端，每收到一個(gè)幀，先找到標(biāo)

17、志字段以確定幀的邊界，接著再對(duì)其中的比特流進(jìn)行掃描，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的“1”，就將其后緊跟的“0”刪去，還原成原來(lái)的比特流。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 地址字段地址字段(Address)：尋址尋址。 HDLC采用單地址方式。在使用非平衡方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，地址字段總是寫(xiě)入次站的地址；在平衡方式時(shí)，地址字段總是填入確認(rèn)站的地址。 廣播地址廣播地址：“11111111” 無(wú)效地址無(wú)效地址：“00000000” 有效地址數(shù)有效地址數(shù)：254個(gè)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 幀校驗(yàn)序列幀校驗(yàn)序列(Fra

18、me Check Sequence)：差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制。 檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)方法：CRC校驗(yàn)。 檢驗(yàn)范圍檢驗(yàn)范圍：從地址字段的第一個(gè)比特起，到信息字段的最末一個(gè)比特止。 v 信息字段信息字段(Information)：信息傳遞信息傳遞。包含網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCw 控制字段控制字段C：共8位，是最復(fù)雜的字段，HDLC的許多重要功能都靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。w 根據(jù)該字段最前面兩位的取值，可將HDLC幀劃分為三大類(lèi)：信息幀I、監(jiān)督幀S和無(wú)編號(hào)幀U。 0P/F10P/F11P/FN(S)N(R)N(R)SM M信息幀 I監(jiān)督幀

19、 S無(wú)編號(hào)幀 U標(biāo)志F 地址A 控制C 信息Info 幀檢驗(yàn)序列FCS 標(biāo)志F位 8 8 8 可變 16 81 2 3 4 5 6 7 8計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 信息幀信息幀I：執(zhí)行信息的傳輸：執(zhí)行信息的傳輸w 發(fā)送序號(hào)N(S)表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)。當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)。w 接收序號(hào)N(R)表示這個(gè)站所期望收到的幀的發(fā)送序號(hào)所期望收到的幀的發(fā)送序號(hào)。w N(R)帶有確認(rèn)的意思，表示序號(hào)為N(R)-1的幀及這以前的各幀都已正確接收。(不必專(zhuān)門(mén)發(fā)送確認(rèn)幀，使用信息幀捎帶確認(rèn)信息)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.

20、2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 監(jiān)督幀監(jiān)督幀S：v 若控制字段的第第1、2比特的值為比特的值為“1 0”，則對(duì)應(yīng)的幀為監(jiān)督幀監(jiān)督幀。v 監(jiān)督幀不含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48bit長(zhǎng)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 監(jiān)督幀共有四種，取決于第3、4位的值。分別是：w 00：接收就緒（RR），由主站或從站發(fā)送。w 01：拒絕（REJ），由主站或從站發(fā)送，用以要求發(fā)送方對(duì)從編號(hào)為N(R)開(kāi)始的幀及其以后所有的幀進(jìn)行重發(fā)，同時(shí)表示N(R)-1幀及這以前的幀都已正確接收。w 10：接收未就緒（RNR），表示目前正處于忙狀態(tài)，尚未準(zhǔn)備好接收編號(hào)為N(R)的

21、幀，但編號(hào)N(R)-1幀及這以前的幀都已正確接收，這可用來(lái)對(duì)鏈路流量進(jìn)行控制。w 11：選擇拒絕（SREJ），它要求發(fā)送方發(fā)送編號(hào)為N(R)的單個(gè)I幀并表示其它編號(hào)的I幀已全部確認(rèn)。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv 無(wú)編號(hào)幀無(wú)編號(hào)幀U：w 若控制字段的第1、2比特的值為“11”，則對(duì)應(yīng)的幀為無(wú)編號(hào)幀。w 無(wú)編號(hào)幀不帶編號(hào)，即沒(méi)有N(S)和N(R)字段。w 無(wú)編號(hào)幀用第3、4、6、7、8比特的各種組合來(lái)表示不同的功能。雖然有32種不同的組合，但實(shí)際上目前只定義了15種無(wú)編號(hào)幀。w 無(wú)編號(hào)幀主要起控制作用（如鏈路的建立和釋放），可在需要時(shí)隨即發(fā)出。

22、計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.2 鏈路控制規(guī)程HDLCv P/F比特說(shuō)明： P/F比特為0時(shí)無(wú)意義。 在非平衡配置的正常響應(yīng)方式中：從站不能主動(dòng)向主站發(fā)送信息。從站只有收到主站發(fā)出的P比特為1的命令幀(S幀或I幀)以后才能發(fā)送響應(yīng)幀。 從站若有數(shù)據(jù)發(fā)送，則在最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀中將F比特置1。若無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，則在響應(yīng)的S幀中將F比特置1。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP1、PPP協(xié)議簡(jiǎn)介v用戶(hù)接入Internet一般有兩種方法：撥號(hào)接入和專(zhuān)線(xiàn)接入。v不論用那種方法，都要使用數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。v其中以PPP協(xié)議使用最多，所

23、以說(shuō)目前世界上用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議不是HDLC，而是PPP（Point to Point Protocol）協(xié)議。因?yàn)镻PP較HDLC簡(jiǎn)單。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）w PPP協(xié)議是目前使用最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，這是因?yàn)樗哂幸韵绿匦裕?n能夠控制數(shù)據(jù)鏈路的建立；n能夠?qū)P地址進(jìn)行分配和使用；n允許同時(shí)采用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；n能夠配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路；n能夠進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)；n有協(xié)商選項(xiàng)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)層的地址和數(shù)據(jù)壓縮等進(jìn)行協(xié)商。3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）PPP協(xié)議結(jié)構(gòu)LCP(LCP(鏈路控制協(xié)議鏈路控制協(xié)議

24、) )NCP(NCP(網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議) )2層層PPP1層層(IP, IPX, AppleTalk)3層層(EIA/TIA-232, V.24, V.35, ISDN)3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）v PPP協(xié)議的組成： 物理層實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。PPP即支持異步鏈路也支持面向比特的同步鏈路。 數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)建立和配置連接，用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的協(xié)議鏈路控制協(xié)議(LCP) 。 網(wǎng)絡(luò)層用來(lái)配置不同的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP等。3.1.3 Interne

25、t的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）2、 PPP協(xié)議幀格式v PPP不是面向比特而是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)個(gè)字節(jié)。不超過(guò)1500字節(jié)標(biāo)志F7E地址AFF控制C03信息InfoFCS8bit8bit8bit16bit8bit標(biāo)志F7E協(xié)議協(xié)議16bitIP數(shù)據(jù)報(bào)3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）vPPP幀格式說(shuō)明： 由于PPP協(xié)議即支持面向字符的異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路，所以其幀長(zhǎng)都是字節(jié)的整倍數(shù)。 PPP的協(xié)議字段：長(zhǎng)度2字節(jié)。對(duì)應(yīng)該字段的不同取值，指明了數(shù)據(jù)字段所封裝的協(xié)議類(lèi)型

26、。如0021H表示信息字段為IP數(shù)據(jù)報(bào)、CO21H表示信息字段為鏈路控制數(shù)據(jù)LCP、8021H表示信息字段為網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)NCP。3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版） 傳輸透明性：對(duì)同步鏈路，采用和HDLC相同的方法(由硬件實(shí)現(xiàn))。對(duì)異步鏈路則采用特殊的字符填充方法：7E變?yōu)?D,5E、7D變?yōu)?D,5D。 PPP不提供使用序號(hào)和確認(rèn)的可靠傳輸。無(wú)流量和差錯(cuò)控制，但PPP有差錯(cuò)檢測(cè) ，若發(fā)現(xiàn)有差錯(cuò)，則丟棄該幀，因此PPP協(xié)議可保證無(wú)差錯(cuò)接受。 3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）v 3

27、 3、PPP協(xié)議的工作過(guò)程協(xié)議的工作過(guò)程：靜止靜止建立建立鑒別鑒別網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)打開(kāi)終止終止檢測(cè)到載波雙方協(xié)商一些選項(xiàng)鑒別成功NCP配置通信結(jié)束載波終止失敗失敗3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPPv 使用PPP協(xié)議接入因特網(wǎng)的過(guò)程： 建立物理鏈路：當(dāng)用戶(hù)撥入ISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理鏈路。 建立數(shù)據(jù)鏈路：PC機(jī)向路由器發(fā)送一系列包含LCP協(xié)議信息的PPP幀，雙方通過(guò)交換LCP協(xié)議分組，協(xié)商一些PPP參數(shù)。如：鏈路最大幀長(zhǎng)、鑒別協(xié)議、是否使用地址和協(xié)議字段、鏈路質(zhì)量

28、等。LCP分組的封裝：協(xié)議字段值，信息字段值 身份鑒別：PPP協(xié)議支持兩種鑒別協(xié)議。PAP：基于用戶(hù)名和口令的鑒別方式。 CHAP：詢(xún)問(wèn)握手鑒別方式。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.1.3 Internet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP 網(wǎng)絡(luò)層配置：PPP支持一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，其中的每個(gè)協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。對(duì)于常用的IP協(xié)議，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議為IPCP。IPCP分組被封裝在PPP幀中傳輸。IPCP協(xié)議用來(lái)對(duì)PPP鏈路的每端配置IP協(xié)議(包括分配IP地址)。 數(shù)據(jù)通信：當(dāng)完成網(wǎng)絡(luò)層配置后，鏈路就進(jìn)入打開(kāi)狀態(tài)，用戶(hù)這時(shí)就可以訪(fǎng)問(wèn)Internet了。 鏈路終止：當(dāng)鏈路的一端發(fā)出終止請(qǐng)

29、求后，得到對(duì)方的確認(rèn)，則鏈路終止。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) w 3.2.1 什么是局域網(wǎng)w 3.2.2 局域網(wǎng)的層次模型w 3.2.3 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列w 3.2.4 媒體訪(fǎng)問(wèn)控制方法計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.1 什么是局域網(wǎng)w 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)目都有限。所覆蓋的地理范圍和站點(diǎn)數(shù)量均有限。局域網(wǎng)的傳輸速率較快，誤碼率較低，安裝和使用比較簡(jiǎn)單。w 局域網(wǎng)可以按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)：有星形網(wǎng)；有環(huán)形網(wǎng)；有總線(xiàn)網(wǎng)；有樹(shù)形網(wǎng)。w 局域網(wǎng)可以使用多種傳輸媒體：雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光

30、纖計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.2 局域網(wǎng)的層次模型邏輯鏈路控制LLC物理層傳輸媒體物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層IEEE802參考模型OSI參考模型局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由美國(guó)電氣和電子工程師局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)學(xué)會(huì)IEEE的的802委員會(huì)制定，稱(chēng)為委員會(huì)制定，稱(chēng)為IEEE802參考模型。參考模型。媒體訪(fǎng)問(wèn)控制MACIEEE802參考模型計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.2 局域網(wǎng)的層次模型w 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、局域網(wǎng)是一個(gè)通信網(wǎng)，且在局域網(wǎng)中沒(méi)有路由問(wèn)題，因此它不需要網(wǎng)絡(luò)層，與OSI模型相比，只有最低的兩個(gè)層次物理層和數(shù)據(jù)鏈

31、路層。2、因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)的種類(lèi)繁多，媒體接入控制的方法也各不相同，所以為使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致于太過(guò)復(fù)雜，就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即：媒體接入控制或媒體訪(fǎng)問(wèn)控制MAC子層和邏輯鏈路控制LLC子層。3、因?yàn)閭鬏斆襟w和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于局域網(wǎng)非常重要，局域網(wǎng)參考模型中還包括了對(duì)傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的規(guī)約。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.2 局域網(wǎng)的層次模型q MAC地址w 接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都有一個(gè)唯一的物理地址，或稱(chēng)MAC地址地址。w 802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)上的每一個(gè)站規(guī)定了一種48bit的全局地的全局地址址。w MAC地址采用6字節(jié)（48位）二進(jìn)制數(shù)表示。w MAC地

32、址的前三個(gè)字節(jié)由IEEE分配，后三個(gè)字節(jié)由制造商自行分配。w MAC地址被固化在網(wǎng)卡中。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.3 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列w802.1主要提供高層標(biāo)準(zhǔn)的框架。w802.2邏輯鏈路控制(LLC)。w802.3載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMACD)。w802.4令牌總線(xiàn)網(wǎng)。w802.5令牌環(huán)形網(wǎng)。w802.6城域網(wǎng)MAN。w802.7寬帶技術(shù)咨詢(xún)組。w802.8光纖技術(shù)咨詢(xún)組。w802.9綜合話(huà)音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)。w802.10可互操作的局域網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)。w802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN。w802.12按需優(yōu)先存取網(wǎng)絡(luò)100VG-ANYLAN。w802.14基于有線(xiàn)

33、電視的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)。 w802.15：無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)WPANw802.16 ：寬帶無(wú)線(xiàn)接入w802.17：彈性分組環(huán)傳輸技術(shù)PRP計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.2.4 媒體訪(fǎng)問(wèn)控制方法w 局域網(wǎng)中，掛接在網(wǎng)絡(luò)上的各站點(diǎn)都是使用共享的公共傳輸媒體發(fā)送數(shù)據(jù)，而且要確保在一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)一定要獨(dú)享公共傳輸媒體，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)通過(guò)電纜發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，別的站點(diǎn)必須等待。這樣就存在著對(duì)傳輸媒體的爭(zhēng)用以及爭(zhēng)用后如何使用傳輸媒體的問(wèn)題，也就構(gòu)成了對(duì)媒體的控制方法，即媒體訪(fǎng)問(wèn)控制方法。w 常用的媒體控制方式有：用于以太網(wǎng)的帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)CSMA/CD；用于令牌環(huán)網(wǎng)的令牌控制；以及令牌總

34、線(xiàn)控制。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)w 3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)w 3.3.2 以太網(wǎng)幀格式w 3.3.3 快速以太網(wǎng)w 3.3.4 千兆位以太網(wǎng)w 3.3.5 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)工作原理n所有計(jì)算機(jī)共享這個(gè)單一的總線(xiàn)。n任何計(jì)算機(jī)都通過(guò)總線(xiàn)向其它計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，但在任何時(shí)候只能有一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送信號(hào)，其它都處于接收狀態(tài)。n在數(shù)據(jù)幀的傳送過(guò)程中發(fā)送計(jì)算機(jī)獨(dú)占使用整個(gè)電纜，此計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)幀傳輸后，共享電纜才能為其它計(jì)算機(jī)使用。w 如果多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，就

35、會(huì)出現(xiàn)不同信號(hào)在總線(xiàn)相互疊加而互相破壞，這就是發(fā)生了沖突。因此需要一種機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)通信，使沖突發(fā)生的可能性最小。在以太網(wǎng)中使用的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法就是帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)CSMA/CD(802.3標(biāo)準(zhǔn))。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)2、CSMA/CD原理1）載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)CSMA 的基本思想：n網(wǎng)絡(luò)上任一站點(diǎn)要發(fā)送，先監(jiān)聽(tīng)總線(xiàn)，若總線(xiàn)空閑，則立即發(fā)送，若總線(xiàn)正被占用，則等待某一時(shí)間后再發(fā)送。2）沖突檢測(cè)CDn沖突檢測(cè)CD就是邊發(fā)送邊監(jiān)聽(tīng)，只要監(jiān)聽(tīng)到發(fā)生沖突，則沖突的雙方就必須停止發(fā)送。3）CSMA/CD的要點(diǎn)：n任何想發(fā)送數(shù)據(jù)的站

36、點(diǎn)必須進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，監(jiān)聽(tīng)到總線(xiàn)有空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，如監(jiān)聽(tīng)到發(fā)生了沖突，則立即停止此數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng) 監(jiān)聽(tīng)監(jiān)聽(tīng) 總線(xiàn)總線(xiàn) 檢測(cè)有檢測(cè)有無(wú)信號(hào)無(wú)信號(hào)發(fā)送發(fā)送檢測(cè)檢測(cè)沖突沖突停止發(fā)送停止發(fā)送強(qiáng)化沖突強(qiáng)化沖突發(fā)送結(jié)束發(fā)送結(jié)束NoNoYesYes等待一個(gè)等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間隨機(jī)時(shí)間等待CSMA/CD流程圖計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)4）爭(zhēng)用期n強(qiáng)化沖突：當(dāng)發(fā)送幀的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)，以便讓所有用戶(hù)都

37、知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了沖突。 n每個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)剛剛開(kāi)始的一段可能發(fā)生沖突的時(shí)間間隔每個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)剛剛開(kāi)始的一段可能發(fā)生沖突的時(shí)間間隔稱(chēng)為稱(chēng)為爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期。n爭(zhēng)用期越是小于一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間，爭(zhēng)用期越是小于一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間，CSMA/CDCSMA/CD的優(yōu)越性就的優(yōu)越性就越顯著。越顯著。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)取51.2s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)。 51.2s10Mb/s = 512bit = 64B 因此以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果前64字節(jié)沒(méi)有發(fā)生沖突，那么后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生

38、沖突，以太網(wǎng)就認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是成功的。 換言之，如果發(fā)生沖突，就一定是在發(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，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。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)v 最小MAC幀長(zhǎng)和幀間隔： 802.3以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)46(LLC)+18(MAC)=64字節(jié)。規(guī)定最小幀長(zhǎng)是為了解決沖突檢測(cè)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，即如果幀太短，沖突有可能在幀發(fā)送完出現(xiàn)，這樣發(fā)送端就檢測(cè)不到了。 最大作用距離和最小幀長(zhǎng)兩者一起保證了所有

39、沖突都可以被檢測(cè)到。 802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了幀間隔為9.6s，即一個(gè)站在檢測(cè)到介質(zhì)空閑后，還要等9.6s才能發(fā)送數(shù)據(jù)?？墒箘偸盏綌?shù)據(jù)的站來(lái)得及做好接收下一幀的準(zhǔn)備。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)3、傳統(tǒng)以太網(wǎng)1）粗纜以太網(wǎng)10Base5以太網(wǎng)粗纜收發(fā)器終止器AUI電纜最大長(zhǎng)度500米AUI：連接單元接口計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)2）細(xì)纜以太網(wǎng)10Base2以太網(wǎng)細(xì)纜BNC連接器終止器最大長(zhǎng)度185米構(gòu)建10Base2使用的設(shè)備有：網(wǎng)卡NIC、細(xì)同軸電纜、BNC-T連接器、終止器。 計(jì)

40、算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.1 CSMA/CD與傳統(tǒng)以太網(wǎng)3）10Base-T（802.3i標(biāo)準(zhǔn)）w 10BASE-T稱(chēng)為雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)，它采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜，最大長(zhǎng)度為100m，數(shù)據(jù)傳輸速度仍為10Mb/s。w 構(gòu)建10Base-T的設(shè)備：w 網(wǎng)卡w 集線(xiàn)器w 雙絞線(xiàn)電纜w RJ-45連接器集線(xiàn)器q在使用雙絞線(xiàn)媒體時(shí)，每個(gè)站點(diǎn)需要使用兩對(duì)雙絞線(xiàn)，分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.2 以太網(wǎng)幀格式w 常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：nDIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)nIEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)w

41、最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式MAC 幀物理層MAC 層IP 層Ethernet V2 MAC 幀目的地址源地址類(lèi)型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.2 以太網(wǎng)幀格式w IEEE 的 802.3規(guī)定的MAC幀稍復(fù)雜。字節(jié)6624IP 層目的地址源地址長(zhǎng)度/類(lèi)型FCS數(shù) 據(jù)MAC 子層LLC 子層802.2LLC 幀當(dāng)長(zhǎng)度/類(lèi)型字段表示長(zhǎng)度時(shí) 802.3MAC 幀46 1500111 控制 數(shù) 據(jù)字節(jié)DSAPSSAPIP 數(shù)據(jù)報(bào)計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.2 以太網(wǎng)幀格式w 無(wú)效的 MAC

42、 幀：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)于檢查出的無(wú)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。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.3 快速以太網(wǎng)w 100BASE-T被稱(chēng)為快速以太網(wǎng)，其標(biāo)準(zhǔn)是802.3u?；诩€(xiàn)器在雙絞線(xiàn)上傳送100Mb/s基帶信號(hào)的星形拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍然使用CSMA/CD協(xié)議。w 100Base-T保持了10 Base-T的最短幀長(zhǎng)及幀格式不變，定義了三種不同的物理層

43、標(biāo)準(zhǔn)：100Base-TX、100Base-FX和100Base-T4 。w 100Base-T4：4對(duì)3類(lèi)或5類(lèi)UTP線(xiàn)，3對(duì)線(xiàn)傳送數(shù)據(jù)，每對(duì)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸率33.3Mb/s，另一對(duì)線(xiàn)用作沖突檢測(cè)。w 100Base-TX：2對(duì)5類(lèi)UTP雙絞線(xiàn)或1類(lèi)STP雙絞線(xiàn)。w 100Base-FX：一對(duì)多模光纖，或使用單模光纖距離可達(dá)2公里。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.4 千兆位以太網(wǎng)w 千兆位以太網(wǎng)的物理層有以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）1000Base-X，802.3z標(biāo)準(zhǔn)（基于光纖通道的物理層）w 1000Base-SX：用多模光纖，距離300550米。w 1000Base-LX：用

44、單模光纖距離3km或多模光纖距離300500m。w 1000Base-CX：屏蔽雙絞線(xiàn)STP，距離25米。（2）1000Base-T，802.3ab標(biāo)準(zhǔn)w 1000Base-T：用4對(duì)5類(lèi)UTP，距離25100米。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.4 千兆位以太網(wǎng)w 千兆位以太網(wǎng)引入了載波擴(kuò)展和分組突發(fā)傳輸技術(shù)。w 載波擴(kuò)展就是適當(dāng)增加幀的長(zhǎng)度，即千兆位以太網(wǎng)對(duì)用戶(hù)的最小幀長(zhǎng)度要求仍然為64字節(jié)時(shí)，實(shí)際傳輸?shù)膸L(zhǎng)度是512字節(jié)，當(dāng)發(fā)送幀長(zhǎng)不足512字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使其長(zhǎng)度達(dá)到512字節(jié)，以保證在數(shù)據(jù)發(fā)送期間站點(diǎn)能夠檢測(cè)到?jīng)_突并采取相應(yīng)的措施。w 分組

45、突發(fā)傳輸技術(shù)，是讓載波擴(kuò)展只用于突發(fā)數(shù)據(jù)幀的第1幀。就是當(dāng)很多短幀要發(fā)送時(shí)，第一個(gè)短幀要用載波擴(kuò)展的方法進(jìn)行填充，但隨后的短幀則可以一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送，它們之間只需留有必要的幀間最小間隔即可。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.3.5 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)w 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)正式標(biāo)準(zhǔn)于2002年6月完成，即IEEE802.3ae。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)又稱(chēng)10吉比特以太網(wǎng)。w 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)的主要有以下特點(diǎn)：w MAC子層的幀格式與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同。w 由于數(shù)據(jù)率很高，萬(wàn)兆位以太網(wǎng)的傳輸媒體不再使用銅線(xiàn)而只使用光纖。w 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此不存

46、在爭(zhēng)用問(wèn)題，也就不使用CSMA/CD協(xié)議。w 萬(wàn)兆位以太網(wǎng)定義了兩種不同的物理層：（1）局域網(wǎng)物理層LAN PHY。（2）廣域網(wǎng)物理層WAN PHY。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4 以太網(wǎng)設(shè)備與相關(guān)技術(shù)w 3.4.1 中繼器和集線(xiàn)器w 3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法w 3.4.3 交換式以太網(wǎng)和交換機(jī)w 3.4.4 虛擬局域網(wǎng)VLAN計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.1 中繼器和集線(xiàn)器1、中繼器w 中繼器的作用是連接兩根電纜，當(dāng)它檢測(cè)到一根電纜中有信號(hào)傳來(lái)時(shí)，便將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)發(fā)到另一根電纜，這樣一個(gè)中繼器就把一個(gè)以太網(wǎng)的有效連接距離擴(kuò)大一倍。w 中繼器連

47、接的兩根以太網(wǎng)電纜稱(chēng)為網(wǎng)段。w 中繼器是工作在物理層的設(shè)備。它沒(méi)有物理地址。w 中繼器的缺點(diǎn)是會(huì)在網(wǎng)段之間傳送無(wú)效的信號(hào)，使得在一個(gè)網(wǎng)段中發(fā)生的沖突或干擾被擴(kuò)散到其他的網(wǎng)段。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.1 中繼器和集線(xiàn)器2、集線(xiàn)器w 集線(xiàn)器是一個(gè)多端口中繼器，它接收相連設(shè)備的信號(hào)并完整轉(zhuǎn)發(fā)出去。w 在以太網(wǎng)中，集線(xiàn)器通常是支持星形或混合形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的。必須遵守5-4-3-2-1規(guī)則，即只能連接5個(gè)網(wǎng)段，使用4個(gè)集線(xiàn)器，只能有3個(gè)網(wǎng)段可以連接計(jì)算機(jī)，2指的是一個(gè)網(wǎng)段只能有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，且其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須是計(jì)算機(jī)。w 集線(xiàn)器是工作在物理層的設(shè)備，它的每個(gè)端口都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

48、的功能。當(dāng)集線(xiàn)器的某個(gè)端口接收到信號(hào)，就簡(jiǎn)單地將該信號(hào)向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。w 集線(xiàn)器有多種類(lèi)型：獨(dú)立式集線(xiàn)器、堆疊式集線(xiàn)器、模塊式集線(xiàn)器、智能型集線(xiàn)器。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法w 網(wǎng)橋也稱(chēng)橋接器，是工作在鏈路層，用于連接兩個(gè)局域網(wǎng)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離。一般情況下，被連接的局域網(wǎng)具有相同的邏輯鏈路控制規(guī)程LLC，但在介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議MAC上可以不同。w 網(wǎng)橋根據(jù)MAC地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)橋具有過(guò)濾幀的功能。w 當(dāng)一幀網(wǎng)橋從某個(gè)端口到達(dá)時(shí)，網(wǎng)橋?qū)⒔邮者M(jìn)來(lái)的幀存在緩存，通過(guò)查找地址映射表完成尋址，若此幀未出現(xiàn)差錯(cuò)，且要發(fā)往的目的站MAC地址屬于另一個(gè)

49、網(wǎng)段，則將收到的幀送到對(duì)應(yīng)的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。否則就丟棄此幀。w 在同一網(wǎng)段中通信的幀及有差錯(cuò)的幀或無(wú)效信息，不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段去。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法w 網(wǎng)橋幀過(guò)濾功能是阻止某些幀通過(guò)網(wǎng)橋。幀過(guò)濾有3種類(lèi)型：目的地址過(guò)濾、源地址過(guò)濾和協(xié)議過(guò)濾。w 目的地址過(guò)濾指的是當(dāng)網(wǎng)橋接收到一個(gè)幀后，首先確定其源地址和目的地址，如果源地址和目的地址處在同一個(gè)局域網(wǎng)中，就簡(jiǎn)單地將其丟棄，否則就將其轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)局域網(wǎng)上。w 源地址過(guò)濾是指網(wǎng)橋拒絕某一特定地址（站點(diǎn)）發(fā)出的幀。w 協(xié)議過(guò)濾是指網(wǎng)橋能用幀中的協(xié)議信息來(lái)決定是轉(zhuǎn)發(fā)還是濾掉該幀。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng)

50、 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法1、透明網(wǎng)橋w 透明網(wǎng)橋的基本思想是：網(wǎng)橋自動(dòng)了解每個(gè)端口所接網(wǎng)段的機(jī)器地址（MAC地址），形成一個(gè)地址映射表，網(wǎng)橋每次轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，先查地址映射表表，如查到，則向相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)，如查不到，則向除接收端口之外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)或擴(kuò)散。w 透明網(wǎng)橋記錄接受幀的源地址與端口的映射，通過(guò)查看轉(zhuǎn)發(fā)幀的源地址就可以知道通過(guò)哪個(gè)端口可以訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)站點(diǎn)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法w 為了提高擴(kuò)展局域網(wǎng)的可靠性，可以在局域網(wǎng)之間設(shè)置并行的兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)橋，但這樣配置引起一個(gè)幀在網(wǎng)絡(luò)中不停地兜圈，從而使網(wǎng)絡(luò)無(wú)法正常工作

51、。 F F1 F2 A局域網(wǎng)1局域網(wǎng)2網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法w 生成樹(shù)算法生成樹(shù)算法w 解決的方法是讓網(wǎng)橋相互通信，并用一棵覆蓋到每個(gè)局域網(wǎng)的生成樹(shù)覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。找出原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集，在此子集中整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，在任何兩個(gè)站點(diǎn)之間只有一條通路。一旦生成樹(shù)確定了，網(wǎng)橋就會(huì)將某些接口斷開(kāi)，以確保從原來(lái)的拓?fù)涞贸鲆粋€(gè)生成樹(shù)。生成樹(shù)算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹(shù)的根（例如，選擇一個(gè)最小序號(hào)的網(wǎng)橋），然后以最短通路為依據(jù)，找到樹(shù)上的每一個(gè)站點(diǎn)。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.2 網(wǎng)橋與生成樹(shù)算法2、

52、源路徑網(wǎng)橋w 其核心思想是發(fā)送站知道目的站的位置，并將路徑中間所經(jīng)過(guò)的網(wǎng)橋地址包含在幀頭中一并發(fā)出，路徑中的網(wǎng)橋依照幀頭中的下一站網(wǎng)橋地址將幀一一轉(zhuǎn)發(fā)，直到將幀傳送到目的地。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.3 交換式以太網(wǎng)和交換機(jī)1、交換式以太網(wǎng)w 傳統(tǒng)的共享式局域網(wǎng)中，各站點(diǎn)去競(jìng)爭(zhēng)并共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。當(dāng)用戶(hù)增多時(shí)，分到每個(gè)用戶(hù)的帶寬就會(huì)相應(yīng)減少。在10Mb/s的網(wǎng)絡(luò)中，如果有L個(gè)用戶(hù)，則每個(gè)用戶(hù)占有的平均帶寬只有10Mb/s的L分之一。w 交換式以太網(wǎng)的核心是一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)的主要特點(diǎn)是：每個(gè)端口直接與主機(jī)相連，當(dāng)計(jì)算機(jī)要通信時(shí)，交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一

53、對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)沖突的傳輸數(shù)據(jù)，通信完成后就斷開(kāi)連接。w 在使用交換機(jī)時(shí)，如果每個(gè)端口為10Mb/s，由于一個(gè)用戶(hù)在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)有N對(duì)端口的交換機(jī)，系統(tǒng)總帶寬可達(dá)N10Mb/s。計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.3 交換式以太網(wǎng)和交換機(jī)2、交換機(jī)w 交換機(jī)是屬于OSI第二層的設(shè)備。也被稱(chēng)為是多端口的網(wǎng)橋，其中每個(gè)端口構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)網(wǎng)段，交換機(jī)中有一個(gè)端口提供到主干網(wǎng)的高速上行鏈路。它還能夠解析出MAC地址信息。交換機(jī)的所有端口都共享同一指定的帶寬。連接到交換機(jī)上的設(shè)備都可以享有它們自己的專(zhuān)用信

54、道。w 與網(wǎng)橋一樣，交換機(jī)可以識(shí)別幀中的MAC地址，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將MAC地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的地址映射表中。 w 從以太網(wǎng)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，每一個(gè)專(zhuān)用信道都代表了一個(gè)沖突檢測(cè)域。沖突檢測(cè)域是一種從邏輯或物理意義上劃分的以太網(wǎng)網(wǎng)段。在一個(gè)段內(nèi)，所有的設(shè)備都要檢測(cè)和處理數(shù)據(jù)傳輸沖突。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 教 程 （第3版）3.4.3 交換式以太網(wǎng)和交換機(jī)w 局域網(wǎng)交換機(jī)有三種數(shù)據(jù)交換方式：直通交換；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換；無(wú)碎片直通交換。w 直通交換模式：在接受數(shù)據(jù)幀的同時(shí)就立即按幀頭中的目的地址，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口。只檢查數(shù)據(jù)的幀頭（通常只檢查14個(gè)字節(jié)）。w 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換模式：把整個(gè)數(shù)據(jù)幀讀入內(nèi)存并檢查其正確性。濾掉不正確的幀，確認(rèn)幀正確后，取出目的地址，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口。w 無(wú)碎片直通交換模式：是介于直通式和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式之間的一種