計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 自上而下-中文 第5章課件

第5章鏈路層和局域網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)層：

提供兩臺(tái)主機(jī)之間的通信服務(wù)。

通信路徑由源主機(jī)和目的主機(jī)之間的一系列通信鏈路和路由器組成。鏈路1Chapter2鏈路層：分組如何通過各段鏈路網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)如何被封裝成鏈路層的幀；

鏈路層協(xié)議是否能夠提供路由器之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸；

通信路徑上不同的鏈路是否采用不同的鏈路層協(xié)議。yes鏈路2Chapter2學(xué)習(xí)目的了解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)及協(xié)議原理:差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)共享廣播信道：多址訪問協(xié)議鏈路層尋址可靠傳輸各種鏈路層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)3Chapter2鏈路層信道類型

廣播鏈路和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路兩種。

廣播鏈路：

許多主機(jī)被連接到相同的通信信道。需要媒體訪問協(xié)議來協(xié)調(diào)傳輸和避免“碰撞”（沖突）。常用于局域網(wǎng)LAN、無線LAN、衛(wèi)星網(wǎng)和光纖電纜混合(HFC)接入網(wǎng)。

4Chapter2鏈路層的兩類信道

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路：直接鏈接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路，每一端有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。訪問控制簡(jiǎn)單。主要解決問題：如成幀、可靠數(shù)據(jù)傳輸、差錯(cuò)檢測(cè)和流量控制等。如兩臺(tái)路由器之間的通信鏈路，或住宅的撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器與ISP路由器之間的通信鏈路。5Chapter2主要內(nèi)容5.1概述與服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)5.3多路訪問協(xié)議5.4鏈路層編址5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP5.8鏈路虛擬化:ATM5.9小結(jié)6Chapter25.1概述和服務(wù)節(jié)點(diǎn)(node)：主機(jī)和路由器鏈路(link)：連接相鄰節(jié)點(diǎn)的通信信道。鏈路層傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的過程：沿端到端路徑上的每段獨(dú)立的鏈路傳輸。發(fā)送節(jié)點(diǎn)先將數(shù)據(jù)報(bào)封裝成鏈路層幀，發(fā)送到鏈路上；接收節(jié)點(diǎn)接收該幀，并提取出數(shù)據(jù)報(bào)。節(jié)點(diǎn)鏈路5.1.1鏈路層提供的服務(wù)5.1.2適配器通信7Chapter25.1.1鏈路層提供的服務(wù)鏈路層功能：將分組通過一個(gè)鏈路，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)洁徑牧硪粋€(gè)節(jié)點(diǎn)。鏈路層協(xié)議：用來在單段鏈路上傳輸分組。

定義了在鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)之間交互的分組格式，以及當(dāng)發(fā)送和接收分組時(shí)節(jié)點(diǎn)采取的動(dòng)作。交換的數(shù)據(jù)單元稱為幀(frame)，封裝了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)。所采取的動(dòng)作：包括差錯(cuò)檢測(cè)、重傳、流量控制和隨機(jī)訪問。典型協(xié)議：以太網(wǎng)、802.11無線LAN、令牌環(huán)和PPP，以及ATM。8Chapter2網(wǎng)絡(luò)層與鏈路層關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層：將傳輸層報(bào)文段從源主機(jī)傳送到目的主機(jī)。能夠在各段鏈路層提供異構(gòu)服務(wù)的情況下，完成端到端的工作。鏈路層：將網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)（單段鏈路）。

不同的鏈路采用不同的鏈路層協(xié)議，提供的服務(wù)不同。9Chapter2類比例旅行社組織游客從A地到B地。經(jīng)過3段旅程，如圖。游客：數(shù)據(jù)報(bào)；運(yùn)輸區(qū)段：通信鏈路；運(yùn)輸方式：鏈路層協(xié)議，如汽車、飛機(jī)和火車。旅行社：選路協(xié)議。汽車飛機(jī)火車AB10Chapter2鏈路層提供的服務(wù)將數(shù)據(jù)報(bào)通過一條通信鏈路從一個(gè)節(jié)點(diǎn)“移動(dòng)”到相鄰的節(jié)點(diǎn)。

成幀：把網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)封裝成鏈路層幀，再傳送到鏈路上。首部包括若干字段：如編號(hào)、物理地址等。不同的鏈路層協(xié)議，幀格式可能不同。首部數(shù)據(jù)報(bào)11Chapter2鏈路訪問：由媒體訪問控制MAC協(xié)議定義幀在鏈路上傳輸?shù)囊?guī)則。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：一個(gè)發(fā)送方和一個(gè)接收方，MAC協(xié)議比較簡(jiǎn)單(或不存在)，即任何時(shí)候只要鏈路空閑，發(fā)送方都能夠發(fā)送幀。廣播鏈路：多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)鏈路（多路訪問），使用MAC協(xié)議協(xié)調(diào)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的幀傳輸。鏈路層提供的服務(wù)12Chapter2鏈路層提供的服務(wù)可靠交付：保證網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)無差錯(cuò)地通過鏈路層。與運(yùn)輸層類似，可通過確認(rèn)和重傳獲得。高差錯(cuò)率的鏈路：如無線鏈路，在本地(發(fā)生差錯(cuò)的鏈路)糾正差錯(cuò)，不通過運(yùn)輸層或應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)重傳；低差錯(cuò)率的鏈路：如光纖、同軸電纜、雙絞線鏈路，不需提供可靠的傳輸服務(wù)。13Chapter2流量控制：防止發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率過高，避免接收節(jié)點(diǎn)來不及處理。鏈路節(jié)點(diǎn)的幀緩存容量有限。

當(dāng)幀到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)的速率大于其處理速率，接收方緩沖區(qū)產(chǎn)生溢出，幀會(huì)丟失。

鏈路層提供的服務(wù)14Chapter2鏈路層提供的服務(wù)差錯(cuò)檢測(cè)：幀在傳輸時(shí)有可能出現(xiàn)比特差錯(cuò)（10、01）。差錯(cuò)檢測(cè)用來檢測(cè)是否存在一個(gè)或多個(gè)差錯(cuò)。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)：在幀中設(shè)置差錯(cuò)檢測(cè)比特；

接收節(jié)點(diǎn)：對(duì)收到的幀進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。通過硬件實(shí)現(xiàn)。差錯(cuò)糾正：與差錯(cuò)檢測(cè)類似。接收方不僅能檢測(cè)幀中是否出現(xiàn)差錯(cuò)，還能判斷差錯(cuò)的位置，并進(jìn)行糾正。15Chapter2鏈路層提供的服務(wù)半雙工和全雙工：全雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)傳輸分組。半雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)不能同時(shí)傳輸和接收，只能交替。16Chapter2鏈路層服務(wù)和運(yùn)輸層服務(wù)比較運(yùn)輸層協(xié)議：在端到端的基礎(chǔ)上為兩個(gè)進(jìn)程之間提供可靠傳輸；流量控制是在端到端的基礎(chǔ)上提供。鏈路層協(xié)議：在一條鏈路相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間提供可靠傳輸。流量控制是在相鄰節(jié)點(diǎn)之間的基礎(chǔ)上提供。17Chapter25.1.2適配器通信適配器(adapter)：網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC，networkinterfacecard）。是一個(gè)電路板（或PCMCIA板），包括RAM、DSP芯片、主機(jī)總線接口和鏈路接口。實(shí)現(xiàn)物理層及鏈路層的主要功能。發(fā)送節(jié)點(diǎn)幀接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)幀適配器適配器鏈路層協(xié)議18Chapter2鏈路層功能實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間幀的傳輸：成幀，傳輸幀，接收幀，解封發(fā)送節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)報(bào)傳遞到適配器，封裝成幀，將幀傳輸?shù)酵ㄐ沛溌?。接收?jié)點(diǎn)：適配器接收幀，解封取出數(shù)據(jù)報(bào)，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。

差錯(cuò)檢測(cè)：發(fā)送適配器設(shè)置差錯(cuò)檢測(cè)比特，接收適配器完成差錯(cuò)檢測(cè)?？煽拷桓叮?/p>

具體實(shí)現(xiàn)可靠交付的機(jī)制(如序號(hào)、定時(shí)器和確認(rèn))。

隨機(jī)訪問：實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問協(xié)議。19Chapter2特點(diǎn)是一個(gè)半自治的單元。適配器接收幀，并判斷是否有差錯(cuò)出錯(cuò)：直接丟棄該幀，不通知它的“父節(jié)點(diǎn)”（適配器所在的節(jié)點(diǎn)）。正確：向上傳遞網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)，中斷其“父節(jié)點(diǎn)”。適配器發(fā)送幀：節(jié)點(diǎn)把網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)向下傳給適配器，由適配器負(fù)責(zé)在鏈路上傳輸數(shù)據(jù)報(bào)。硬件上：適配器和節(jié)點(diǎn)的其他部分在同一個(gè)物理盒子中，共享電源和總線，在節(jié)點(diǎn)的控制之下。20Chapter2適配器組成總線接口：負(fù)責(zé)與父節(jié)點(diǎn)通信。在適配器和父節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)和控制信息。鏈路接口：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)鏈路層協(xié)議。將數(shù)據(jù)報(bào)成幀（發(fā)送）、解幀獲得數(shù)據(jù)報(bào)（接收），并提供差錯(cuò)檢測(cè)、隨機(jī)訪問和其他鏈路層功能。包含傳輸和接收電路。網(wǎng)卡速率：10Mbps、100Mbps、10/100M自適應(yīng)。21Chapter25.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)

比特級(jí)差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的幀，檢測(cè)是否出現(xiàn)比特差錯(cuò)，并糾正。相關(guān)技術(shù)很多。差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)的過程網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層，幀22Chapter2

發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)D附加若干差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)位EDC，一起發(fā)送到鏈路。數(shù)據(jù)D包括網(wǎng)絡(luò)層傳來的數(shù)據(jù)報(bào)，以及鏈路級(jí)尋址信息、序列號(hào)和其他字段。保護(hù)范圍包括數(shù)據(jù)D的所有字段。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層，幀23Chapter2接收節(jié)點(diǎn)

接收比特序列D'和EDC'。如果發(fā)生傳輸比特錯(cuò)誤（01，10），D'和EDC'可能與發(fā)送的D和EDC不同。

接收方根據(jù)D'和EDC'，判斷D'是否和初始的D相同（D的傳輸是否正確）。

正確：解封取出數(shù)據(jù)報(bào)，交給網(wǎng)絡(luò)層；

出錯(cuò)：差錯(cuò)處理。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層，幀24Chapter2說明：差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)不能保證接收方檢測(cè)到所有的比特差錯(cuò)，即可能出現(xiàn)未檢測(cè)到的比特差錯(cuò)，而接收方并未發(fā)現(xiàn)。選擇一個(gè)合適的差錯(cuò)檢測(cè)方案使未檢測(cè)到的情況發(fā)生的概率很小。差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)越好，越復(fù)雜，開銷更大。25Chapter2三種主要差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)奇偶校驗(yàn)：最基本的方法。檢查和方法：常用于運(yùn)輸層。循環(huán)冗余檢測(cè)：常用于鏈路層。5.2.1奇偶校驗(yàn)5.2.2檢查和方法5.2.3循環(huán)冗余檢測(cè)26Chapter2

1、一比特奇偶校驗(yàn)

發(fā)送方：在要發(fā)送的信息D（d位）后面附加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位使“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）

一起傳輸發(fā)送（d+1位）。01110001101010111d位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位偶校驗(yàn)27Chapter2

接收方：檢測(cè)收到的信息（d+1位）中“1”的個(gè)數(shù)。

偶校驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)奇數(shù)個(gè)“1”，至少有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)（奇數(shù)個(gè)比特差錯(cuò)）。

奇校驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個(gè)“1”，至少有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)。01110001101010111d位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位偶校驗(yàn)28Chapter2特點(diǎn)可以查出任意奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，但不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。若比特差錯(cuò)概率很小，差錯(cuò)獨(dú)立發(fā)生，一比特奇偶校驗(yàn)可滿足要求。若差錯(cuò)集中一起“突發(fā)”（突發(fā)差錯(cuò)），一幀中未檢測(cè)到的差錯(cuò)的概率達(dá)到50%。29Chapter22、二維奇偶校驗(yàn)基本思想：將要傳信息D（d比特）劃分為i行j列（i個(gè)組，每組j位）；對(duì)每行和每列分別計(jì)算奇偶值；結(jié)果的i+j+1個(gè)奇偶比特構(gòu)成了幀的差錯(cuò)檢測(cè)比特。

i行j列30Chapter2例特點(diǎn)：可以檢測(cè)并糾正單個(gè)比特差錯(cuò)（數(shù)據(jù)或校驗(yàn)位中）。能夠檢測(cè)(但不能糾正)分組中任意兩個(gè)比特的差錯(cuò)。行、列確定要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特101011111001110，劃分3組，每組5個(gè)比特。進(jìn)行行、列偶校驗(yàn)31Chapter2前向差錯(cuò)糾正FEC接收方可以檢測(cè)并糾正差錯(cuò)?？膳cARQ技術(shù)一起應(yīng)用，接收方立即糾正差錯(cuò)，減少發(fā)送方重發(fā)的次數(shù)。降低分組傳輸?shù)耐祩鞑r(shí)延，適用于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。32Chapter25.2.2檢查和方法把要發(fā)送的d位數(shù)據(jù)看成是一個(gè)k位整數(shù)的序列，將這些k位整數(shù)加起來，得到的和作為差錯(cuò)檢測(cè)比特。

TCP和UDP協(xié)議：對(duì)所有字段(包括首部和數(shù)據(jù)字段)都計(jì)算因特網(wǎng)檢查和。

有些協(xié)議：對(duì)首部計(jì)算一個(gè)檢查和，對(duì)整個(gè)分組計(jì)算另一個(gè)檢查和。33Chapter2檢查和發(fā)送方：將數(shù)據(jù)的每?jī)蓚€(gè)字節(jié)當(dāng)作一個(gè)16位的整數(shù)，可分成若干整數(shù)；將所有16位的整數(shù)求和；對(duì)得到的和逐位取反，作為檢查和，放在報(bào)文段首部，一起發(fā)送。

接收方：

對(duì)接收到的信息(包括檢查和)按與發(fā)送方相同的方法求和。全“1”：收到的數(shù)據(jù)無差錯(cuò)；其中有“0”：收到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)?；蛘吆藢?duì)計(jì)算的檢查和是否等于檢查和字段的值。34Chapter2011001100110000001010101010101011000111100001100101001010110000010100101011000010

例子注意當(dāng)數(shù)字作加法時(shí)，最高位的進(jìn)位要回加到結(jié)果中。例，有三個(gè)16比特的字：回卷和檢查和（取反）無差錯(cuò)，和為：

1011010100111101111111111111111135Chapter2檢查和特點(diǎn)：分組開銷?。簷z查和位數(shù)比較少；差錯(cuò)檢測(cè)能力弱：適用于運(yùn)輸層（差錯(cuò)檢測(cè)用軟件實(shí)現(xiàn)，檢查和方法簡(jiǎn)單、快速）。鏈路層的差錯(cuò)檢測(cè)由適配器中專用的硬件實(shí)現(xiàn)，采用更強(qiáng)的CRC方法。36Chapter25.2.3循環(huán)冗余檢測(cè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用。

循環(huán)冗余檢測(cè)CRC(cyclicredundancycheck)編碼：即多項(xiàng)式編碼，把要發(fā)送的比特串看作為系數(shù)是0或1的一個(gè)多項(xiàng)式，對(duì)比特串的操作看作為多項(xiàng)式運(yùn)算。

基本思想：設(shè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)要把數(shù)據(jù)D（d比特）發(fā)送給接收節(jié)點(diǎn)。發(fā)送方和接收方先共同選定一個(gè)生成多項(xiàng)式G（r+1比特），最高有效位(最左邊)是1。10111

x4+x2+x+137Chapter2

發(fā)送方：計(jì)算出一個(gè)r位附加比特R，添加到D的后面產(chǎn)生DR（d+r比特）

DR能被G模2運(yùn)算整除，一起發(fā)送。

接收方：用G去除接收到的DR（d+r比特）

余數(shù)非0：傳輸發(fā)生差錯(cuò)；

余數(shù)為0：傳輸正確，去掉尾部r位，得所需數(shù)據(jù)D?；舅枷隓:要發(fā)送的數(shù)據(jù)（d位）R:CRC校驗(yàn)（r位）DR（d+r位）38Chapter2模2運(yùn)算：加法不進(jìn)位，減法不借位，即操作數(shù)的按位異或(XOR)例1011XOR0101=1110；1011-0101=11101001XOR1101=0100；1001-1101=0100乘法和除法與二進(jìn)制運(yùn)算類似，其中加法或減法沒有進(jìn)位或借位。乘以2r，即比特模式左移r個(gè)位置。D×2r

XORR=D00…00XORR=DR(d+r

比特)39Chapter2計(jì)算R（CRC比特）：DR能被G模2運(yùn)算整除：即D×2rXORR=nG等式兩邊都用R異或，得到

D×2r

=nGXORR

即用G來除D×2r，余數(shù)值剛好為R。R的計(jì)算：將數(shù)據(jù)D后面添加r個(gè)0，除以給定的生成多項(xiàng)式G，所得余數(shù)即為R（r位）。40Chapter2例設(shè)(數(shù)據(jù))D=101110,d=6,G(生成多項(xiàng)式)

=1001,r=3實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式是：101110011r+1位D后添加3個(gè)03位41Chapter2

生成多項(xiàng)式G的選擇：有8、12、16和32比特生成多項(xiàng)式G。

8比特的CRC用于保護(hù)ATM信元首部；

32比特的標(biāo)準(zhǔn)CRC-32用于鏈路級(jí)協(xié)議：GCRC-32=100000100110000010001110110110111CRC特點(diǎn)：

能檢測(cè)小于r+1位的突發(fā)差錯(cuò)、任何奇數(shù)個(gè)差錯(cuò)。42Chapter25.3多（址）路訪問協(xié)議兩種網(wǎng)絡(luò)鏈路：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：鏈路兩端各一個(gè)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)發(fā)送和一個(gè)接收。如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP。廣播鏈路：

多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)共享的廣播信道。廣播：任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一幀時(shí)，信號(hào)在信道上廣播，其他節(jié)點(diǎn)都可以收到一個(gè)拷貝。常用于局域網(wǎng)LAN中，如以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。本節(jié)主要學(xué)習(xí)廣播鏈路的信道共享技術(shù)。43Chapter2廣播信道要解決問題

傳統(tǒng)的廣播電視：是單向的廣播，一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)向許多接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：廣播信道上的節(jié)點(diǎn)都能夠發(fā)送和接收。好比許多人聚集在一起交談（空氣是廣播媒體）。解決“誰在什么時(shí)候獲得說話權(quán)力”(向信道發(fā)送)。

多路訪問問題：如何協(xié)調(diào)多個(gè)發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)對(duì)共享廣播信道的訪問。相關(guān)技術(shù)是多路訪問協(xié)議。44Chapter2多路訪問協(xié)議目的：協(xié)調(diào)多個(gè)節(jié)點(diǎn)在共享廣播信道上的傳輸。避免多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用信道，發(fā)生沖突（碰撞），產(chǎn)生互相干擾。沖突（collide）：兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸幀，使接收方收不到正確的幀（所有沖突的幀都受損丟失）。造成廣播信道時(shí)間的浪費(fèi)。

多路訪問協(xié)議可用于許多不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如有線和無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等。如圖5-9。45Chapter246Chapter2多路訪問協(xié)議類型（三類）信道劃分協(xié)議把信道劃分為小“片”(時(shí)隙)給節(jié)點(diǎn)分配專用的小“片”隨機(jī)訪問協(xié)議不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復(fù)”輪流協(xié)議通過輪流訪問信道避免沖突，要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)越多輪流時(shí)間越長(zhǎng)47Chapter2多路訪問協(xié)議的理想特性設(shè)廣播信道的速率為Rb/s只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：該節(jié)點(diǎn)的吞吐量為R

b/s有M個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)吞吐量為R/M

b/s；協(xié)議是分散的：不需要主節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸協(xié)議是簡(jiǎn)單的：實(shí)現(xiàn)方便、價(jià)格適中。5.3.1信道劃分協(xié)議5.3.2隨機(jī)訪問協(xié)議5.3.3輪流協(xié)議5.3.4局域網(wǎng)48Chapter25.3.1信道劃分協(xié)議主要有TDM、FDM、CDMA三種。設(shè)信道支持N個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸速率是Rb/s。

時(shí)分多路復(fù)用(TDM)：將時(shí)間劃分為時(shí)間幀，每個(gè)時(shí)間幀再劃分為N個(gè)時(shí)隙（長(zhǎng)度保證發(fā)送一個(gè)分組），分別分配給N個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只在固定分配的時(shí)隙中傳輸。例：6個(gè)站點(diǎn)的LAN,時(shí)隙1、3、4有分組,時(shí)隙2、5、6空閑49Chapter2TDM特點(diǎn)避免沖突、公平：每個(gè)節(jié)點(diǎn)專用速率R/N

b/s。節(jié)點(diǎn)速率有限：R/N

b/s；效率不高：節(jié)點(diǎn)必須等待它的傳輸時(shí)隙。50Chapter2

頻分多路復(fù)用(FDM)：將總信道帶寬Rb/s劃分為N個(gè)較小信道（頻段，帶寬為R/N），分別分配給N個(gè)節(jié)點(diǎn)。例：6個(gè)站點(diǎn)的LAN,頻帶1、3、4有分組,頻帶2、5、6空閑frequencybandstime

特點(diǎn)：與TDM類似。

避免沖突、公平：N個(gè)節(jié)點(diǎn)公平劃分帶寬；

節(jié)點(diǎn)帶寬有限、效率不高：節(jié)點(diǎn)帶寬為R/N。51Chapter2碼分多址CDMA(codedivisionmultipleaccess)基本思想：給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)不同的代碼（CDMA代碼，碼片序列）；每個(gè)節(jié)點(diǎn)用惟一的代碼對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；不同節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)送，并正確到達(dá)接收方（不會(huì)互相干擾）。最初：用于軍事通信，抗干擾能力強(qiáng)；目前：用于移動(dòng)通信、無線多路訪問信道等。52Chapter25.3.2隨機(jī)訪問協(xié)議基本思想：發(fā)送節(jié)點(diǎn)以信道全部速率（R

b/s）發(fā)送；發(fā)生沖突時(shí)，沖突的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，再重發(fā)，直到幀(分組)發(fā)送成功。典型隨機(jī)訪問協(xié)議：ALOHA協(xié)議載波監(jiān)聽多路訪問CSMA協(xié)議帶沖突檢測(cè)載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD53Chapter2ALOHAALOHA：夏威夷大學(xué)研制的一個(gè)無線電廣播通信網(wǎng)（20世紀(jì)70年代初）。采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使地理上分散的用戶通過無線電來使用中心主機(jī)。中心主機(jī)通過下行信道向二級(jí)主機(jī)廣播分組；二級(jí)主機(jī)通過上行信道向中心主機(jī)發(fā)送分組（可能會(huì)沖突，無線電信道是一個(gè)公用信道）。有若干種形式：

時(shí)隙ALOHA

純ALOHA中心54Chapter21、時(shí)隙ALOHA假設(shè)：所有的幀長(zhǎng)L

比特；時(shí)間被劃分為若干等長(zhǎng)的時(shí)隙（長(zhǎng)度為一幀的傳輸時(shí)間L/Rs）；節(jié)點(diǎn)只在時(shí)隙的開始點(diǎn)傳輸幀；所有節(jié)點(diǎn)同步傳輸，知道時(shí)隙什么時(shí)候開始；如果一個(gè)時(shí)隙有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送，所有節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到?jīng)_突55Chapter2時(shí)隙ALOHA操作過程：當(dāng)節(jié)點(diǎn)有新的幀要發(fā)送，需等到下一個(gè)時(shí)隙開始，才傳輸整個(gè)幀。無沖突：節(jié)點(diǎn)成功傳輸幀。有沖突：節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突后，以概率p在后續(xù)的每一個(gè)時(shí)隙重傳該幀，直到成功。重傳56Chapter2特點(diǎn)：當(dāng)只有一個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)（有幀要發(fā)送）時(shí)，以全速R連續(xù)傳輸。分散的：每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)沖突并獨(dú)立決定何時(shí)重傳；發(fā)送控制簡(jiǎn)單；有多個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)效率低。57Chapter2效率(efficiency)：當(dāng)有許多活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，在發(fā)送的許多幀中，成功時(shí)隙的份額。最低效率：沒有任何訪問控制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都在沖突之后立即重傳，效率為零。58Chapter2效率計(jì)算有三種可能時(shí)隙：沖突時(shí)隙C：出現(xiàn)幀沖突，被“浪費(fèi)”。空閑時(shí)隙E：所有活動(dòng)節(jié)點(diǎn)停止傳輸，被“浪費(fèi)”。成功時(shí)隙S：只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸?shù)臅r(shí)隙。59Chapter2效率計(jì)算假設(shè)：有N個(gè)節(jié)點(diǎn)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一幀（新幀或重傳幀）要發(fā)送，試圖在每個(gè)時(shí)隙以概率p傳輸。成功時(shí)隙的概率：只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸而其他N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)不傳輸?shù)母怕?。若一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)母怕适莗，剩余的節(jié)點(diǎn)不傳輸?shù)母怕适?1-p)N-1。一個(gè)給定的節(jié)點(diǎn)成功傳送的概率是p(1-p)N-160Chapter2時(shí)隙ALOHA的效率：N個(gè)節(jié)點(diǎn)中，任意節(jié)點(diǎn)成功傳送的概率：

N

p(1-p)N-1取極限后，最大效率為：1/e=0.37。即當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)都有很多幀要傳輸時(shí)，最多只有37%的時(shí)隙在成功傳輸，信道有效的傳輸速率是0.37Rb/s。類似分析得出：37%的時(shí)隙空，26%的時(shí)隙有沖突。61Chapter22、純ALOHAALOHA的最初形式。是一個(gè)非時(shí)隙、完全分散的協(xié)議。工作過程：節(jié)點(diǎn)有幀要發(fā)，就立即傳輸。如果與其他幀產(chǎn)生沖突，在該沖突幀傳完之后以概率p立即重傳該幀；

或等待一個(gè)幀的傳輸時(shí)間，再以概率p傳輸該幀，或者以概率1-p等待另一個(gè)幀的時(shí)間。62Chapter2純ALOHA最大效率：假設(shè)：幀傳輸時(shí)間為一個(gè)時(shí)間單元。任何給定時(shí)間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一幀的概率是p。節(jié)點(diǎn)i在時(shí)間t0開始傳輸幀，如圖5-12所示。結(jié)果：在t0發(fā)送的幀會(huì)和在

[t0-1,t0+1]的發(fā)送的其它幀沖突與i幀開始部分重疊與i幀結(jié)束部分重疊63Chapter2保證幀成功傳輸：在時(shí)間間隔[t0

-1，t0]中，不能有其他節(jié)點(diǎn)開始傳輸。

其他節(jié)點(diǎn)沒有開始傳輸?shù)母怕适?1-p)N-1當(dāng)節(jié)點(diǎn)i傳輸時(shí)，在時(shí)間間隔[t0

，t0+1]中，其他節(jié)點(diǎn)不能開始傳輸。

其他節(jié)點(diǎn)沒有開始傳輸?shù)母怕适?1-p)N-1。64Chapter2純ALOHA效率P(給定節(jié)點(diǎn)成功傳送)=P(節(jié)點(diǎn)傳送)·P(沒有其他節(jié)點(diǎn)在[t0-1,t0]內(nèi)傳送)

·P(沒有其他節(jié)點(diǎn)在[t0,t0+1]內(nèi)傳送)=p

.(1-p)N-1.(1-p)N-1

=p

.(1-p)2(N-1)

取極限為1/(2e)=0.18。

只有時(shí)隙ALOHA協(xié)議的一半。65Chapter2ALOHA協(xié)議：每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸與廣播信道上其他節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)是相互獨(dú)立的。一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始傳輸時(shí)并不知道是否有其他節(jié)點(diǎn)正在傳輸；發(fā)生沖突時(shí)不會(huì)停止傳輸。效率不高。66Chapter23、CSMA（載波偵聽多路訪問）增加兩個(gè)規(guī)則。載波偵聽CS：某個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前，先監(jiān)聽信道。信道忙：有其他節(jié)點(diǎn)正往信道發(fā)送幀，該節(jié)點(diǎn)隨機(jī)等待（回退）一段時(shí)間，然后再偵聽信道。信道空：該節(jié)點(diǎn)開始傳輸幀。沖突檢測(cè)CD：邊發(fā)送邊監(jiān)聽，即節(jié)點(diǎn)在傳輸同時(shí)偵聽信道。如果檢測(cè)到有其他節(jié)點(diǎn)正在傳輸幀，發(fā)生沖突，立即停止傳輸，并用某種方法來決定何時(shí)再重新傳輸。人類類比:不要打斷他人說話!67Chapter2兩種相應(yīng)的協(xié)議：載波偵聽多路訪問CSMA（carriersensemultipleaccess）帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問CSMA/CD(CSMAwithcollisiondetection)68Chapter2CSMA：只增加“載波偵聽”規(guī)則。也叫“先聽后講”LBT（listenbeforetalk）?；驹恚?/p>

傳送前偵聽信道閑：傳送整個(gè)幀信道忙：延遲傳送特點(diǎn)：發(fā)前監(jiān)聽，可減少?zèng)_突。由于傳播時(shí)延的存在，仍有可能出現(xiàn)沖突，并造成信道浪費(fèi)。69Chapter2例一個(gè)廣播總線連接4個(gè)節(jié)點(diǎn)(A、B、C、D)傳輸?shù)臅r(shí)空?qǐng)D。節(jié)點(diǎn)的空間分布

70Chapter2時(shí)間t0：節(jié)點(diǎn)B偵聽到信道空，開始傳輸幀，沿著媒體傳播比特。時(shí)間t1（t1t0）：節(jié)點(diǎn)D有幀要發(fā)送。B的傳輸信號(hào)未到D，D檢測(cè)到信道空，開始傳輸。很快，B的傳輸開始在D節(jié)點(diǎn)干擾D的傳輸（沖突）端到端信道傳播時(shí)延：信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所花費(fèi)的傳播時(shí)間。傳播時(shí)延越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)不能偵聽到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)開始傳輸?shù)目赡苄栽酱蟆?1Chapter2帶來問題：信道浪費(fèi)

節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行沖突檢測(cè)，既使發(fā)生了沖突，節(jié)點(diǎn)仍繼續(xù)傳輸它們的幀。但該幀已經(jīng)被破壞、是無用的幀，信道傳輸時(shí)間被浪費(fèi)。注意：距離與傳播時(shí)延對(duì)碰撞概率的影響。72Chapter2帶沖突檢測(cè)的CSMA(CSMA/CD)：增加“載波偵聽”和“沖突檢測(cè)”兩個(gè)規(guī)則?！斑呎f邊聽”LWT（listenwhiletalk）?；驹恚?/p>

傳送前偵聽信道忙：延遲傳送信道閑：傳送整個(gè)幀發(fā)送同時(shí)進(jìn)行沖突檢測(cè)：一旦檢測(cè)到?jīng)_突就立即停止傳輸，盡快重發(fā)。目的：縮短無效傳送時(shí)間，提高信道的利用率。73Chapter2例兩個(gè)節(jié)點(diǎn)B、D在檢測(cè)到?jīng)_突之后很短的時(shí)間內(nèi)都放棄傳輸。以太網(wǎng)即采用CSMA/CD協(xié)議。檢測(cè)到?jīng)_突放棄傳輸74Chapter25.3.3輪流協(xié)議多路訪問協(xié)議理想特性：只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)時(shí)，吞吐量R

b/s；有M個(gè)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)時(shí)，吞吐量R/M

b/s。ALOHA和CSMA協(xié)議有第一個(gè)特性，但沒有第二個(gè)特性。1、輪詢協(xié)議2、令牌傳遞協(xié)議75Chapter21、輪詢協(xié)議(pollingprotocol)指定一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，以循環(huán)的方式輪詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)。并告訴節(jié)點(diǎn)能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù)。輪詢順序：

12……

n

主節(jié)點(diǎn)通過觀察信道上是否有信號(hào)來判斷節(jié)點(diǎn)何時(shí)完成了幀的發(fā)送，再詢問下一節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)幀主節(jié)點(diǎn)1……2n輪詢幀76Chapter2特點(diǎn)：消除沖突和空時(shí)隙，效率高。有輪詢時(shí)延：活動(dòng)節(jié)點(diǎn)不能立即傳輸幀，等待被輪詢；如果主節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)信道都不能用。77Chapter22、令牌傳遞協(xié)議

(token-passingprotocol)沒有主節(jié)點(diǎn)。設(shè)置一個(gè)令牌(token，小的專用幀)；令牌以固定順序循環(huán)傳遞，給節(jié)點(diǎn)傳輸機(jī)會(huì)。如：12……

n節(jié)點(diǎn)收到令牌：有幀要發(fā)送，傳輸，傳完后將令牌轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)；否則，直接將令牌轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)。78Chapter2特點(diǎn)：令牌傳遞是分散的，效率高。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的失效會(huì)使整個(gè)信道崩潰。一個(gè)節(jié)點(diǎn)忘記釋放令牌，必須恢復(fù)令牌到環(huán)中。相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.5令牌環(huán)。79Chapter25.3.4局域網(wǎng)(LAN)LAN：是一個(gè)地理范圍小的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)分支。特點(diǎn)：地理范圍?。簬坠铩Ｈ缫粭潣?，一所大學(xué)。使用多路訪問協(xié)議：如CSMA/CD。數(shù)據(jù)傳輸速率R高：10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s單位擁有。80Chapter2局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：81Chapter2應(yīng)用：范圍廣。典型應(yīng)用：?jiǎn)挝挥脩敉ㄟ^LAN接入因特網(wǎng)。用戶主機(jī)先組成LAN，LAN通過路由器接入因特網(wǎng)。82Chapter2局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列。IEEE802委員會(huì)：美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)在1980年2月成立的一個(gè)分委員會(huì)，專門制訂局域網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)典型標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3：CSMA/CD以太網(wǎng)。IEEE802.4：令牌總線網(wǎng)。IEEE802.5：令牌環(huán)形網(wǎng)。IEEE802.11：無線局域網(wǎng)。IEEE802.12：新型高速局域網(wǎng)(100Mb/s)。83Chapter2兩種典型LAN技術(shù)：隨機(jī)訪問技術(shù)：以太網(wǎng)LAN（802.3LAN）。令牌傳遞技術(shù)：令牌環(huán)（tokenring，IEEE802.5）FDDI（光纖式分布數(shù)據(jù)接口）。84Chapter2令牌環(huán)N個(gè)節(jié)點(diǎn)(主機(jī)和路由器)通過直接鏈路連接成一個(gè)環(huán)。工作過程：令牌沿環(huán)路順序傳遞。一個(gè)節(jié)點(diǎn)有幀要發(fā)，等待“令牌”到達(dá)；得到令牌，發(fā)送一個(gè)幀，沿著整個(gè)環(huán)傳播；到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，將其接收（復(fù)制），作標(biāo)記，繼續(xù)傳幀沿環(huán)路循環(huán)一周返回源點(diǎn)，檢查標(biāo)記傳輸是否成功

不成功：重發(fā)該幀；

成功：將其從環(huán)中移走（刪除），并傳遞“令牌”。發(fā)送接收85Chapter2FDDI：用于地理范圍更大的LAN，如城域網(wǎng)MAN。由目的節(jié)點(diǎn)將收到的幀從環(huán)中移走。FDDI不是純粹的廣播信道，每個(gè)節(jié)點(diǎn)并不接收每個(gè)傳輸?shù)膸?6Chapter25.4鏈路層編址

每個(gè)節(jié)點(diǎn)有網(wǎng)絡(luò)層地址和鏈路層地址。網(wǎng)絡(luò)層地址：節(jié)點(diǎn)在互連網(wǎng)絡(luò)中分配的一個(gè)唯一地址（IP地址）。用于把分組送到目的IP網(wǎng)絡(luò)。長(zhǎng)度為32比特（IPv4）。包括兩部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)：指明主機(jī)所在物理網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)。主機(jī)號(hào)：主機(jī)在物理網(wǎng)絡(luò)中的編號(hào)。鏈路層地址：MAC地址。用于把數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)(同一網(wǎng)絡(luò)中)。87Chapter2A類：大型B類：中型C類：小型D類：88Chapter2IP地址“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示：將4個(gè)字節(jié)中的每一個(gè)字節(jié)分別用十進(jìn)制數(shù)來表示，4個(gè)十進(jìn)制數(shù)之間用“.”分隔。如IP地址：11000001001000001101100000001001193

.

32

.

216

.

9 89Chapter25.4.1MAC地址MAC地址（LAN地址、物理地址）：是節(jié)點(diǎn)“網(wǎng)卡”本身所帶的地址（惟一）。MAC地址長(zhǎng)度通常為6字節(jié)，共248個(gè)(1612)。6字節(jié)地址用16進(jìn)制表示，每個(gè)字節(jié)表示為一對(duì)16進(jìn)制數(shù)“網(wǎng)卡”的MAC地址是永久的（生產(chǎn)時(shí)固化在其ROM里）。如圖5-16所示。90Chapter21A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN(有線的或無線的)適配器（網(wǎng)卡）91Chapter2MAC地址分配：

由專門機(jī)構(gòu)IEEE管理物理地址空間。負(fù)責(zé)分配六個(gè)字節(jié)中的前三個(gè)字節(jié)（高24位，地址塊）。

MAC地址是平面結(jié)構(gòu)：帶有同一網(wǎng)卡的節(jié)點(diǎn)，在任何網(wǎng)絡(luò)中都有同樣的MAC地址。

IP地址具有層次結(jié)構(gòu)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)的IP地址發(fā)生改變。字節(jié)向IEEE購(gòu)買廠家自行分配12345692Chapter2MAC地址識(shí)別：廣播信道LAN中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀，在信道上廣播傳輸，其他節(jié)點(diǎn)都可能收到該幀。大多數(shù)情況，一個(gè)節(jié)點(diǎn)只向某個(gè)特定的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。由“網(wǎng)卡”負(fù)責(zé)MAC地址的封裝和識(shí)別。發(fā)送適配器：將目的MAC地址封裝到幀中，并發(fā)送。所有其他適配器都會(huì)收到這個(gè)幀。

接收適配器：檢查幀的目的MAC地址是否與自己MAC地址相匹配：

匹配：接收該幀，取出數(shù)據(jù)報(bào)，并傳遞給上層。需要中斷“父節(jié)點(diǎn)”。

不匹配：丟棄該幀。93Chapter2特殊幀廣播幀：發(fā)送給所有節(jié)點(diǎn)的幀。

MAC廣播地址：全1地址。如以太網(wǎng)和令牌傳遞LAN，其廣播地址是48個(gè)連續(xù)的1組成的字符串，即：

FF-FF-FF-FF-FF-FF94Chapter2節(jié)點(diǎn)的3種不同地址表示：應(yīng)用層的主機(jī)名、網(wǎng)絡(luò)層的IP地址和鏈路層的MAC地址實(shí)際在鏈路上傳輸時(shí)，根據(jù)MAC地址，確定相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-98

LAN237.196.7.23237.196.7.78237.196.7.14237.196.7.8871-65-F7-2B-08-5395Chapter2地址之間的轉(zhuǎn)換通信時(shí)，需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換：

主機(jī)名

IP地址

MAC地址DNS域名系統(tǒng)：將主機(jī)名解析到IP地址。DNS為在因特網(wǎng)中任何地方的主機(jī)解析主機(jī)名。ARP地址解析協(xié)議：將IP地址解析到MAC地址。ARP只為在同一個(gè)LAN上的節(jié)點(diǎn)解析IP地址。96Chapter25.5以太網(wǎng)LAN技術(shù)：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI和ATM等。到目前為止，以太網(wǎng)最流行。以太網(wǎng)成功的原因：是第一個(gè)廣泛使用的高速LAN；簡(jiǎn)單、便宜；版本不斷更新，數(shù)據(jù)速率更高、成本更低。Ethernet97Chapter2常用傳輸介質(zhì)表示：<傳輸速率><介質(zhì)類型><網(wǎng)段最大長(zhǎng)度（×100m）>10Base2：細(xì)同軸電纜，速率10Mb/s，最大網(wǎng)段185m10Base5：粗同軸電纜，速率10Mb/s，最大網(wǎng)段500m10BaseT：雙絞線電纜，速率10Mb/s，最大網(wǎng)段100m基帶信號(hào)98Chapter2常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線Metcalfe的以太網(wǎng)草圖99Chapter2星型拓?fù)?0世紀(jì)90年代后開始流行連接設(shè)備:集線器或交換機(jī)集線器或交換機(jī)100Chapter25.5.1以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)5.5.2CSMA/CD:以太網(wǎng)的多路訪問協(xié)議5.5.3以太網(wǎng)技術(shù)101Chapter21、以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)CRC檢測(cè)范圍字節(jié)866246～15004前同步碼 目的地址 源地址類型數(shù)據(jù)CRC發(fā)送方：發(fā)送適配器將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成以太網(wǎng)幀，并傳遞到物理層。接收方：接收適配器從物理層收到該幀，取出IP數(shù)據(jù)報(bào)，并傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。有效的MAC幀長(zhǎng)度為64~1518

字節(jié)之間。幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；102Chapter2各字段含義：例，同一以太網(wǎng)LAN中兩臺(tái)主機(jī)通信。主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)。主機(jī)A適配器的MAC地址：

AA-AA-AA-AA-AA-AA主機(jī)B適配器的MAC地址：

BB-BB-BB-BB-BB-BB103Chapter2數(shù)據(jù)字段(46～1500字節(jié))：攜帶網(wǎng)絡(luò)層傳來的IP數(shù)據(jù)報(bào)。以太網(wǎng)的最大傳輸單元MTU是1500字節(jié)：若IP數(shù)據(jù)報(bào)超過1500字節(jié)，必須將該數(shù)據(jù)報(bào)分段。最小長(zhǎng)度是46字節(jié)：如果IP數(shù)據(jù)報(bào)小于46字節(jié)，必須填充為46字節(jié)。接收方網(wǎng)絡(luò)層去除填充內(nèi)容。104Chapter2目的地址(6字節(jié))：目的適配器的MAC地址。如主機(jī)B的地址：BB-BB-BB-BB-BB-BB。適配器B只接收目的地址與其MAC地址匹配或廣播地址的幀，并將數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。否則，丟棄該幀。105Chapter2源地址(6字節(jié))：發(fā)送適配器的MAC地址。如主機(jī)A的地址：AA-AA-AA-AA-AA-AA。106Chapter2類型字段(2字節(jié))：以太網(wǎng)可以“多路復(fù)用”（支持）多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。通過“類型”字段區(qū)分。發(fā)送方填入網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議“類型”編號(hào)（復(fù)用）；接收適配器根據(jù)“類型”字段，將數(shù)據(jù)字段傳遞給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（分解）。107Chapter2循環(huán)冗余檢測(cè)CRC(4字節(jié))檢測(cè)幀中是否出現(xiàn)比特差錯(cuò)（翻轉(zhuǎn)）。發(fā)送主機(jī)計(jì)算CRC：范圍包括目的地址、源地址、類型、數(shù)據(jù)字段的比特，結(jié)果放入幀CRC字段。接收主機(jī)進(jìn)行CRC校驗(yàn)：接收主機(jī)對(duì)收到的幀進(jìn)行同樣計(jì)算，并校驗(yàn)結(jié)果是否和CRC字段的內(nèi)容相等。若計(jì)算結(jié)果不等于CRC字段的值(CRC校驗(yàn)失敗)，該幀有差錯(cuò)。108Chapter2前同步碼(8字節(jié))：前7字節(jié)是“10101010”，最后一個(gè)字節(jié)是“10101011”。使接收方和發(fā)送方的時(shí)鐘同步，接收方一旦收到連續(xù)的8字節(jié)前同步碼，可確定有幀傳過來。前同步碼是“無效信號(hào)”，接收方收到后刪除，不向上層傳。CRC的校驗(yàn)范圍不包括前同步碼。以太網(wǎng)MAC幀物理層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入109Chapter22、基帶傳輸和曼徹斯特編碼基帶傳輸：適配器直接給廣播信道發(fā)送數(shù)字信號(hào)。寬帶傳輸：將信號(hào)調(diào)制到特定頻帶傳輸。數(shù)字信號(hào)編碼類型：不歸零編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼110Chapter2不歸零編碼直接用原始基帶數(shù)字信號(hào)傳。采用兩種不同電平，如：“1”--高電平；“0”--低電平

問題：出現(xiàn)一連串“1”或“0”時(shí)，接收方無法確定一位的開始和結(jié)束。即收發(fā)不能同步。一般不直接用。111Chapter2曼徹斯特編碼每位信號(hào)的中間都有一個(gè)跳變，兩個(gè)作用：表示數(shù)據(jù)：根據(jù)跳變方向判斷數(shù)據(jù)“1”或“0”，如：“1”--高電平跳到低電平；“0”--低電平變到高電平做同步時(shí)鐘：接收方根據(jù)跳變來同步接收。112Chapter2差分曼徹斯特編碼每位信號(hào)的中間都有一個(gè)跳變，只做時(shí)鐘，不表示數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表示：根據(jù)每位開始處是否有跳變，來判斷數(shù)據(jù)“1”或“0”。如：

“1”--無跳變；“0”--有跳變較好的抗干擾性能，復(fù)雜。信號(hào)編碼屬于物理層113Chapter23、不可靠的無連接服務(wù)以太網(wǎng)向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。無連接服務(wù)：通信時(shí)，發(fā)送方適配器不需要先和接收方適配器“握手”。不可靠的服務(wù)：接收到的幀可能包含比特差錯(cuò)。收到正確幀，不發(fā)確認(rèn)幀；收到出錯(cuò)幀，丟棄該幀，不發(fā)否定幀。發(fā)送適配器不會(huì)重發(fā)出錯(cuò)幀，傳遞到接收方網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)流可能有間隙。需要高層做相應(yīng)處理。114Chapter2高層處理使用UDP（不可靠服務(wù)）：需要應(yīng)用程序本身通過增加確認(rèn)和重傳機(jī)制來保證可靠傳輸。使用TCP（可靠服務(wù)）：當(dāng)接收適配器將出錯(cuò)數(shù)據(jù)丟棄時(shí)，TCP不發(fā)確認(rèn)，發(fā)送主機(jī)A的TCP進(jìn)行重傳，并再次通過相同適配器傳輸。

以太網(wǎng)并不知道是傳輸新數(shù)據(jù)，還是重傳數(shù)據(jù)。115Chapter25.5.2CSMA/CD:以太網(wǎng)的多路訪問協(xié)議相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3。機(jī)制：未使用時(shí)隙：適配器可以在任何時(shí)刻開始傳輸；使用載波偵聽：當(dāng)適配器偵聽到有其他的適配器在傳輸，就不會(huì)傳輸幀；使用沖突檢測(cè)：當(dāng)檢測(cè)到其他適配器也在傳輸幀，就中止傳輸；重傳：沖突后，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間（小于傳輸一幀的時(shí)間），再重傳。116Chapter2說明偵聽和沖突檢測(cè)，由以太網(wǎng)適配器通過測(cè)量傳輸前和傳輸過程中的電壓等級(jí)來進(jìn)行。各適配器獨(dú)立運(yùn)行CSMA/CD協(xié)議，不需和其他適配器進(jìn)行協(xié)調(diào)。117Chapter2CSMA/CD協(xié)議工作流程（1）封裝成幀：發(fā)送適配器從父節(jié)點(diǎn)獲得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)，封裝成以太網(wǎng)幀，放到緩沖區(qū)中；（2）適配器偵聽信道：空閑：即在96比特時(shí)間內(nèi)，沒有信號(hào)從信道進(jìn)入，開始傳輸該幀；忙：等待，直至偵聽不到信號(hào)(加上96

比特時(shí)間)，開始傳輸該幀。（3）無沖突成功傳輸：整個(gè)幀傳輸期間未檢測(cè)到其他適配器的信號(hào)，該幀傳輸成功。118Chapter2CSMA/CD協(xié)議工作流程（4）有沖突停止傳輸：傳輸時(shí)檢測(cè)到其他適配器的信號(hào)，就停止傳輸幀，并傳輸一個(gè)48比特的擁塞信號(hào)。（5）等待隨機(jī)時(shí)間再偵聽：傳輸擁塞信號(hào)后，適配器進(jìn)入指數(shù)回退階段，等待一段時(shí)間，并返回到第2步。

119Chapter2CSMA/CD流程圖：N延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間NY沖突？傳輸幀Y信道忙？發(fā)“擁塞信號(hào)”重發(fā)次數(shù)太多放棄發(fā)送成功從網(wǎng)絡(luò)層取數(shù)，成幀，送入緩沖區(qū)120Chapter2擁塞信號(hào)作用：

強(qiáng)化沖突信號(hào)，使所有其他的傳輸適配器都知道發(fā)生沖突。如：A開始傳輸一幀，在信號(hào)到達(dá)B之前，B開始傳輸。B很快發(fā)現(xiàn)沖突，并中止傳輸（只傳輸少數(shù)比特）。幾個(gè)比特傳播到A，不足以使A檢測(cè)到?jīng)_突。為確保A檢測(cè)到?jīng)_突，B需要傳輸48比特?fù)砣盘?hào)。AB121Chapter2指數(shù)后退算法基本后退時(shí)間：以512比特時(shí)間為單位；第n次沖突后退讓時(shí)間：K×512比特時(shí)間K與沖突次數(shù)n有關(guān)，是{0～2m-1}之間的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。m=min(n，10)

第一次沖突：m=1，K從{0、1}中選擇；若K=0，傳完擁塞信號(hào)后，立刻跳到第2步。K=1，在返回到第2步之前要等待1×512比特時(shí)間。

第二次沖突：m=2，K從{0、1、2、3}中選擇；122Chapter2

第三次沖突：m=3，K從{0、1、2、3、4、5、6、7}中選擇；……

第十次沖突：m=10，K從{0、1、2、…、1023}中選擇選擇K的集合長(zhǎng)度隨著沖突的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)(直到n=10)沖突次數(shù)小于10：隨機(jī)等待時(shí)間單位數(shù)隨沖突次數(shù)的增加而增加。沖突次數(shù)達(dá)10次后：隨機(jī)等待的最大時(shí)間單位數(shù)固定為1023。當(dāng)重發(fā)若干次仍不能成功時(shí)，則丟棄該幀，并向高層報(bào)告123Chapter2例設(shè)有一個(gè)10Mb/s以太網(wǎng)。

一比特時(shí)間（傳輸單個(gè)比特所需的時(shí)間）是0.1s。512比特時(shí)間是51.2s。

第n次沖突后退讓時(shí)間：K×51.2s

。124Chapter2說明：限制任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離：確保當(dāng)一個(gè)適配器選擇了比其他沖突的適配器都要低的K值時(shí)，能夠成功傳輸，而不會(huì)遇到新的沖突。采用指數(shù)回退等待，減少?zèng)_突。適配器每傳輸一個(gè)幀，都要運(yùn)行CSMA/CD算法。適配器發(fā)送新幀時(shí)，不考慮最近發(fā)生的任何沖突：當(dāng)發(fā)生沖突的適配器處于指數(shù)回退狀態(tài)時(shí)，沖突外的適配器有可能成功的傳輸一個(gè)新幀。125Chapter2以太網(wǎng)效率(Ethernetefficiency)：當(dāng)許多活動(dòng)節(jié)點(diǎn)有大量的幀要發(fā)送時(shí)，幀在信道中無沖突傳輸?shù)臅r(shí)間所占份額。當(dāng)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)幀要發(fā)送時(shí)，該節(jié)點(diǎn)能夠以最大速率（全速）傳輸。如果很多節(jié)點(diǎn)都有幀要發(fā)送，信道的有效傳輸速率可能小的多。126Chapter2近似公式：

tprop：信號(hào)在任意兩個(gè)適配器之間傳播所需的最大時(shí)間ttrans：傳輸一個(gè)最大長(zhǎng)度的以太網(wǎng)幀的時(shí)間。最大長(zhǎng)度的幀是1518字節(jié)，最小長(zhǎng)度的幀是64字節(jié)（不包括前同步碼）。對(duì)10Mb/s的以太網(wǎng)，約為1.2ms。

當(dāng)tprop接近0時(shí)：效率接近1。即如果傳播時(shí)延是0，沖突節(jié)點(diǎn)將立即中止而不會(huì)浪費(fèi)信道。

當(dāng)ttrans變得很大時(shí)：效率也接近于1。即若一個(gè)幀奪取了信道，將占有信道很長(zhǎng)時(shí)間，信道在大多數(shù)時(shí)間都會(huì)有效地工作。1518×8/10M127Chapter2常用以太網(wǎng)技術(shù)：10Base2：總線拓?fù)?，使用?xì)同軸電纜，傳輸速率10Mb/s10BaseT：

星形拓?fù)?，使用雙絞銅線，傳輸速率10Mb/s100BaseT：星形拓?fù)?，使用雙絞銅線，傳輸速率100Mb/s吉比特以太網(wǎng)：使用光纖和雙絞銅線，傳輸速率1Gb/s。

以太網(wǎng)技術(shù)由IEEE802.3工作組標(biāo)準(zhǔn)化，稱為802.3LAN。128Chapter21、10Base2結(jié)構(gòu)如圖。

連網(wǎng)所需設(shè)備：以太網(wǎng)卡、T型連接器、細(xì)同軸電纜線段、兩個(gè)“端接器”（吸收信號(hào)）。組網(wǎng)費(fèi)用低。185m129Chapter22、10BaseT和100BaseT兩種技術(shù)相似，只是速率不同。100BaseT也稱為“快速以太網(wǎng)”或“百兆以太網(wǎng)”。特點(diǎn)：使用星形拓?fù)?；一個(gè)中心設(shè)備集線器

(hub)，有多個(gè)接口；

100m每個(gè)接口通過RJ-45連接器用兩對(duì)雙絞線與節(jié)點(diǎn)的適配器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（發(fā)送/接收）；適配器和集線器之間連接最長(zhǎng)100m；任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最長(zhǎng)200m雙絞線集線器130Chapter2集線器物理層設(shè)備：有多個(gè)接口。對(duì)比特操作而不是幀。

從一個(gè)端口收到一個(gè)比特，向所有其他接口（節(jié)點(diǎn)）轉(zhuǎn)發(fā)出去。不實(shí)現(xiàn)CSMA/CD協(xié)議：由每個(gè)適配器完成（偵聽信道、檢測(cè)沖突）。提供網(wǎng)絡(luò)管理功能：可以檢測(cè)到適配器故障，并內(nèi)部斷開與其連接。能夠收集信息并報(bào)告給所連的主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)可以顯示。131Chapter2說明：采用10/100Mbps自適應(yīng)適配器：可用于10BaseT和100BaseT以太網(wǎng)。使用5類雙絞線：性能更高。100BaseT使用4B5B編碼：

將4個(gè)比特一組轉(zhuǎn)換為5個(gè)比特發(fā)送，提供足夠的跳變來同步。采用光纖鏈路將集線器互聯(lián)：提高抗干擾性。132Chapter23、吉比特以太網(wǎng)和10Gb/s以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)：1000Mb/s，標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀格式，與10BaseT和100BaseT技術(shù)兼容；允許點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和共享的廣播信道：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路使用交換機(jī)，廣播信道使用集線器。廣播信道：使用CSMA/CD，節(jié)點(diǎn)之間最大距離有限點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道：兩個(gè)方向上都以l000Mb/s全雙工操作。采用星形拓?fù)?，其中心是一個(gè)集線器或交換機(jī)?？勺鳛橹鞲苫ヂ?lián)多個(gè)以太網(wǎng)LAN。使用光纖或5類UTP電纜。133Chapter210吉比特以太網(wǎng)：802.3ae標(biāo)準(zhǔn)，將以太網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展到了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)廣域網(wǎng)(WAN)鏈路。134Chapter25.6互聯(lián)：集線器和交換機(jī)互連局域網(wǎng)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。集線器：中繼器（物理層）交換機(jī)：多端口網(wǎng)橋（鏈路層）5.6.1集線器5.6.2鏈路層交換機(jī)135Chapter25.6.1集線器多級(jí)集線器設(shè)計(jì)：集線器以層次方式排列，連成多級(jí)星型結(jié)構(gòu)。主干集線器與下層集線器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，使不同LAN互聯(lián)。集線器集線器集線器主干集線器136Chapter2說明多級(jí)設(shè)計(jì)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)仍為一個(gè)LAN，其中每個(gè)集線器和連接的主機(jī)為一個(gè)LAN網(wǎng)段?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)中所有的網(wǎng)段屬于同一個(gè)沖突域。如果兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，會(huì)沖突，并進(jìn)入指數(shù)后退狀態(tài)。集線器集線器集線器主干集線器137Chapter2優(yōu)點(diǎn)：不同LAN網(wǎng)段的主機(jī)可以互相通信；擴(kuò)展了節(jié)點(diǎn)之間的最大距離；主干集線器可以檢測(cè)故障集線器，并斷開。集線器集線器集線器主干集線器138Chapter2缺陷：沖突域加大：由原有的各自獨(dú)立的沖突域變成一個(gè)大的、公共的沖突域。每一個(gè)網(wǎng)段使用的以太網(wǎng)技術(shù)不同，不能用集線器互連：如不同速率的LAN不能互聯(lián)。集線器本質(zhì)上是轉(zhuǎn)發(fā)器，并不緩沖幀。主機(jī)總數(shù)和地理范圍有限。受以太網(wǎng)技術(shù)約束。集線器集線器集線器主干集線器139Chapter25.6.2鏈路層交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備：對(duì)以太網(wǎng)幀進(jìn)行操作。根據(jù)目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀：從某個(gè)接口到達(dá)的幀，不向所有的其他接口轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)目的MAC地址，只向通往目的地址的接口轉(zhuǎn)發(fā)。

互聯(lián)方式

特點(diǎn)1、交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和過濾2、交換機(jī)與集線器比較3、自學(xué)習(xí)4、專用接入和全雙工5、直通交換6、交換機(jī)和路由器的比較140Chapter2交換機(jī)互聯(lián)：整個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)LAN，其中各個(gè)被連接的部分為一個(gè)LAN網(wǎng)段。集線器集線器集線器交換機(jī)123141Chapter2特點(diǎn)：不同LAN網(wǎng)段的主機(jī)可以互相通信，每個(gè)LAN網(wǎng)段是一個(gè)獨(dú)立的沖突域。可以互聯(lián)不同的LAN技術(shù)。對(duì)LAN的大小沒有限制，理論上，可擴(kuò)展到全球。交換機(jī)以全雙工方式工作。集線器集線器集線器交換機(jī)123142Chapter21、交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和過濾過濾(filtering)：交換機(jī)判斷一個(gè)幀是應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到某個(gè)接口還是丟棄。轉(zhuǎn)發(fā)(forward)：交換機(jī)決定一個(gè)幀應(yīng)該被指向哪個(gè)接口，并引導(dǎo)到該接口。過濾和轉(zhuǎn)發(fā)通過交換機(jī)表(switchtable)完成。交換機(jī)表：包含LAN上部分節(jié)點(diǎn)的表項(xiàng)。內(nèi)容：節(jié)點(diǎn)的MAC地址、到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的交換機(jī)接口、節(jié)點(diǎn)表項(xiàng)產(chǎn)生的時(shí)間。143Chapter2例集線器集線器集線器交換機(jī)62-FE-F7-11-89-A31237C-BA-B2-B4-91-10144Chapter2過濾和轉(zhuǎn)發(fā)的原理：交換機(jī)從接口x收到一個(gè)幀；根據(jù)目的MAC地址查表找到對(duì)應(yīng)項(xiàng)：確定轉(zhuǎn)發(fā)接口y，判斷目的節(jié)點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)是否在同一個(gè)網(wǎng)段：同段（x=y）：丟棄此幀（過濾）；不同段（xy）：將該幀放到接口y的輸出緩沖區(qū)（轉(zhuǎn)發(fā)）

保證同一個(gè)網(wǎng)段中通信的幀，不被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段去。未找到：向所有(除接收接口外)其它接口轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)入自學(xué)習(xí)。

145Chapter2例子節(jié)點(diǎn)A向B發(fā)幀：1#收到查表1#轉(zhuǎn)發(fā)同一網(wǎng)段，丟棄此幀節(jié)點(diǎn)D向C發(fā)幀：2#收到查表1#轉(zhuǎn)發(fā)不同網(wǎng)段，從1#轉(zhuǎn)發(fā)集線器集線器集線器交換機(jī)ABCDEFGHI地址接口ABCD1112123146Chapter2優(yōu)點(diǎn)：交換機(jī)所連接的不同的LAN網(wǎng)段保持獨(dú)立的沖突域。使不同LAN網(wǎng)段的兩組節(jié)點(diǎn)同時(shí)通信而互不干擾。流量過濾集線器集線器集線器交換機(jī)沖突域沖突域沖突域147Chapter2典型應(yīng)用：

集線器、交換機(jī)和路由器的混合使用。各個(gè)部門內(nèi)部的流量被限制在本部門的以太網(wǎng)段內(nèi)。148Chapter22、交換機(jī)與集線器比較轉(zhuǎn)發(fā)：集線器：轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，只是發(fā)送比特到鏈路上，并不偵聽該鏈路是否忙；交換機(jī)：將幀轉(zhuǎn)發(fā)到共享鏈路上時(shí)，運(yùn)行CSMA/CD

如果偵聽到要轉(zhuǎn)發(fā)的LAN網(wǎng)段上忙，停止傳輸；

如果出現(xiàn)沖突，采用指數(shù)后退算法?；ヂ?lián)：交換機(jī)：互聯(lián)不同技術(shù)的以太網(wǎng)段、無地理范圍限制。集線器：不具備該特性。149Chapter23、自學(xué)習(xí)每個(gè)交換機(jī)具有一個(gè)交換機(jī)表交換機(jī)表中的項(xiàng)：MAC地址,接口,時(shí)間交換機(jī)表可以自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地和自主地建立（不需網(wǎng)絡(luò)管理員或配置協(xié)議的干預(yù)）。逆向擴(kuò)散式路徑學(xué)習(xí)法：通過幀中的源地址來建立交換機(jī)表。150Chapter2（1）交換機(jī)表初始為“空”。（2）收到一個(gè)目的地址不在表中的幀：將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到所有其他接口（除接收此幀的接口），并使用CSMA/CD傳輸出去。（3）對(duì)收到的每個(gè)幀，在表中存儲(chǔ)以下內(nèi)容：

該幀的源MAC地址、該幀進(jìn)入的接口、當(dāng)前時(shí)間

記錄下發(fā)送節(jié)點(diǎn)所在LAN網(wǎng)段。如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都發(fā)送了一幀，那么每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將被記錄在該表中。

交換機(jī)表生成。逆向擴(kuò)散式路徑151Chapter2逆向擴(kuò)散式路徑（4）收到一個(gè)目的地址在表中的幀：交換機(jī)將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到合適的接口。（5）一段時(shí)間(老化時(shí)間agingtime)后，沒有收到以表中的某個(gè)地址作為源地址的幀，將表中的該地址刪除。152Chapter2例增加一個(gè)新的表項(xiàng)：設(shè)在時(shí)間9:39時(shí)，一幀從接口2到達(dá)，該地址不在交換機(jī)表中。集線器集線器集線器交換機(jī)12301-12-23-34-45-56153Chapter2例：刪除表項(xiàng)若老化時(shí)間是60分鐘，9:32到10:32之間沒有源地址是62-FE-F7-11-89-A3的幀到達(dá)，在時(shí)刻10:32，交換機(jī)將該地址從表中刪除。154Chapter2說明：交換機(jī)是即插即用設(shè)備

(plug-and-playdevice)。只需將LAN網(wǎng)段連接到交換機(jī)的接口，其他不需網(wǎng)絡(luò)管理員和用戶干預(yù)。155Chapter24、專用接入和全雙工交換機(jī)直接連接主機(jī)。專用接入：主機(jī)和交換機(jī)有一條直接連接。如圖。一臺(tái)交換機(jī)為6臺(tái)主機(jī)提供專用接入。全雙工模式：交換機(jī)在同一接口上可以同時(shí)發(fā)送和接收幀。交換機(jī)AA’BB’CC’156Chapter2全雙工模式實(shí)現(xiàn)每個(gè)連接使用兩對(duì)雙絞線：主機(jī)到交換機(jī)（上行線）；交換機(jī)到主機(jī)（下行線）每臺(tái)主機(jī)和交換機(jī)之間建立一條全雙工信道：

發(fā)送和接收不沖突。

每條鏈路都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：不需要載波偵聽和沖突檢測(cè)?？梢杂卸鄬?duì)主機(jī)同時(shí)通信：總吞吐量為各對(duì)之和。交換機(jī)AA’BB’CC’157Chapter2例3對(duì)同時(shí)傳輸文件，AA'、BB'、CC'。如果每臺(tái)主機(jī)都有一個(gè)10Mbps的適配器，則3個(gè)并行文件傳輸?shù)目偼掏铝渴?0Mbps。如果A和A'是100Mbps，其余是10Mbps，總吞吐量是120Mbps。交換機(jī)AA’BB’CC’158Chapter25、直通交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式(store-and-forward)

先接收整個(gè)分組（幀），保存到緩沖區(qū)，再轉(zhuǎn)發(fā)。直通交換(cut-thoughswitching)

分組（幀）在轉(zhuǎn)發(fā)之前不需要完全“存儲(chǔ)”。邊接收邊轉(zhuǎn)發(fā)。如果在分組到達(dá)前，緩沖區(qū)為空，交換機(jī)只要從入鏈路一收到分組的目的地址，就立即決定其出鏈路，并在分組的后面部分繼續(xù)到達(dá)的同時(shí)，開始傳輸分組的前部分。（不存儲(chǔ)，直接轉(zhuǎn)發(fā)）159Chapter2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通交換比較設(shè)有一個(gè)分組通過交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。從一個(gè)入鏈路到達(dá)交換機(jī)，并從一個(gè)出鏈路離開。當(dāng)分組到達(dá)時(shí)出鏈路的輸出緩沖區(qū)有其他分組排隊(duì)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通交換之間沒有區(qū)別。

出鏈路的輸出緩沖區(qū)無其他分組排隊(duì)（空）：直通交換不存儲(chǔ)，直接轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延很小。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延為L(zhǎng)/R（L是分組的長(zhǎng)度，R是入鏈路的傳輸速率）。160Chapter2如果輸出鏈路是和其他主機(jī)共享的多路訪問網(wǎng)絡(luò)

(如連接到集線器)，在“直通”分組之前，必須偵聽到這條鏈路空閑。直通交換機(jī)可以減少分組的端到端時(shí)延：若以太網(wǎng)速率為10Mb/s，則最大存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大約是1.2ms；若以太網(wǎng)速率為100Mb/s，則最大存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大約是0.12ms；直通交換機(jī)減少的時(shí)延在0.12到1.2ms之間（當(dāng)出鏈路輕載）。而其價(jià)格貴。直通還是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，要適當(dāng)選擇。161Chapter26、交換機(jī)和路由器的比較路由器：用網(wǎng)絡(luò)層地址轉(zhuǎn)發(fā)，是第三層的分組交換機(jī)。路由器