計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)課件

1計算機網(wǎng)絡

數(shù)據(jù)鏈路層與以太網(wǎng)

（包括第四版的3、4章）1計算機網(wǎng)絡

數(shù)據(jù)鏈路層與以太網(wǎng)

（包括第四版的3、4章2本講要求理解數(shù)據(jù)鏈路層解決的基本問題掌握數(shù)據(jù)幀的基本原理和方法掌握出錯處理的幾種方式理解MAC子層的基本問題掌握CSMA/CD協(xié)議掌握以太網(wǎng)及有關的協(xié)議2本講要求理解數(shù)據(jù)鏈路層解決的基本問題3數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型（1）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)鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動3數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型（1）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機H1主機H24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)鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動數(shù)據(jù)在四段鏈路上進行傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型（2）四段可能采用不同的鏈路協(xié)議，但都能實現(xiàn)比特流的傳輸。4局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機H1主機H2路由器R1路由器R2路5區(qū)分鏈路與數(shù)據(jù)鏈路鏈路(link):是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結點。數(shù)據(jù)鏈路(datalink):鏈路+協(xié)議最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件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。5區(qū)分鏈路與數(shù)據(jù)鏈路鏈路(link):是一條無源的點到點6數(shù)據(jù)鏈路層關心基本問題

如何利用物理層的0-1比特流傳輸能力在相鄰機器間進行數(shù)據(jù)傳輸？相鄰機器之間數(shù)據(jù)傳輸有哪幾種形式？總線形式廣播信道一對一形式點對點信道如何保證不同形式下數(shù)據(jù)正確傳輸?6數(shù)據(jù)鏈路層關心基本問題如何利用物理層的0-1比特流7脈絡

點對點信道基本問題

廣播信道基本問題

廣播信道的例子：以太網(wǎng)無線局域網(wǎng)7脈絡點對點信道基本問題廣播信道基本問題廣播信道的例8點到點信道有哪些基本問題?幀格式透明傳輸出錯處理點到點協(xié)議計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點到點信道8點到點信道有哪些基本問題?幀格式計算機網(wǎng)絡9數(shù)據(jù)鏈路層結點A結點B幀(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層鏈路結點A結點B物理層(a)IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀數(shù)據(jù)鏈路層像個比特流數(shù)字管道9數(shù)據(jù)結點A結點B幀(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報1010如何把數(shù)據(jù)封裝成幀？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，然后就構成了一個幀。為什么要加入首部和尾部？幀結束幀首部IP數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部

最大傳送單元MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝10如何把數(shù)據(jù)封裝成幀？封裝成幀(framing)就是在一段11為什么需要加入首部和尾部？字符計數(shù)法字符填充法零比特填充計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝為了區(qū)分不同幀，術語稱為幀定界。如何實現(xiàn)幀定界？11為什么需要加入首部和尾部？字符計數(shù)法計算機網(wǎng)絡為了區(qū)分原理：在頭部中的一個域指定該幀中的字符數(shù)。5個字符5個字符8個字符8個字符512345678901234568790123第一幀8第二幀第三幀第四幀8字符計數(shù)可能出現(xiàn)的問題：出錯后的幀無法同步。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝1字符計數(shù)法512345678901234568790123第一幀8第二幀8計數(shù)？很難區(qū)分計數(shù)的字符和數(shù)據(jù)字符7原理：在頭部中的一個域指定該幀中的字符數(shù)。5個字符5個字符8132字符填充法（1）原理：使用特殊的字符作為幀的開始和結束標志新的問題：如果數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了SOH/EOT怎么辦？AEOTB

SOH

EOT計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符（ASCII）幀結束符發(fā)送在前EOT132字符填充法（1）原理：使用特殊的字符作為幀的開始14□解決：轉義字節(jié)技術填充“ESC”ESCSamewithflagSOHA

EOTB

EOT

新問題：數(shù)據(jù)中包含了ESC怎么辦？AEOTB

SOH

EOT計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝2字符填充法（2）14□解決：轉義字節(jié)技術填充“ESC”ESCSamew15□轉義字節(jié)技術data“ESC”填充“ESC”ESCSOHAESCBEOTSOHAESCBEOT接收方收到第一個ESC，表示后面的是需要轉義的字符計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝

2字符填充法（3）15□轉義字節(jié)技術data“ESC”填充“ESC”ESC16SOHSOHEOTSOHESCEOTSOHESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送在前幀開始符幀結束符ESC字符填充ESC字符填充ESC字符填充ESC字符填充SOH計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝

字符填充法（4）□發(fā)送端16SOHSOHEOTSOHESCEOTSOHESCSOH原17SOHSOHEOTSOHESCEOTSOHESCSOHEOTEOT收到經(jīng)過字符填充后的數(shù)據(jù)發(fā)送在前原始數(shù)據(jù)幀開始符幀結束符ESC刪除填充ESC刪除填充ESC刪除填充ESC刪除填充SOH計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝

字符填充法（5）□接收端實現(xiàn)ASCII碼透明傳輸！17SOHSOHEOTSOHESCEOTSOHESCSOHE18□字符填充法存在什么問題？

必須緊緊依賴于8位字符模式

不是所有的字符都是8位字符模式，如UNICODE使用16位字符計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝

2字符填充法（6）如何解決？非8位字符模式，需要轉換為8位字符模式才能順利傳輸?！跤纱丝梢姶朔椒ㄆ毡檫m應性不強。18□字符填充法存在什么問題？

必須緊緊依賴于8位字符模193零比特填充法原理：幀開始和結束都有一個特殊的位模式01111110問題：當傳輸數(shù)據(jù)中有01111110如何處理？解決辦法：碰到連續(xù)5個連續(xù)的位“1”的時候，自動填充一位01234561234567812345601111110010111111110111011111100111111001011111011101110111111012345678最常用的幀定界手段。通常由硬件實現(xiàn)！計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)封裝

實現(xiàn)比特流的透明傳輸！193零比特填充法原理：幀開始和結束都有一個特殊的位模式020◆定義—什么是通信錯誤？凡是接收到的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)不一致□不一致：錯誤數(shù)據(jù)*、丟失數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)亂序(先看看解決錯誤數(shù)據(jù)的基本措施，丟失和亂序問題在后面章協(xié)議中介紹)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：出錯處理

出錯處理(差錯控制)◆差錯控制需要解決的問題

1）識別差錯2）保證接收方不丟幀、不亂序的收到正確幀20◆定義—什么是通信錯誤？凡是接收到的數(shù)據(jù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)不出錯處理(2)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：出錯處理

◆出錯處理的基本措施包括三種：□糾錯（錯誤糾正）：就是將不一致的數(shù)據(jù)恢復到一致。一般用于單向信道（無確認）□檢錯（錯誤發(fā)現(xiàn)）+重傳：檢查數(shù)據(jù)中是否存在不一致一般用于雙向信道（有確認）□不作為（不管式容錯）出錯處理(2)計算機網(wǎng)絡◆出錯處理的基本措施包括三種：□22如何檢錯？□原理：在發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含冗余信息，以便接收者可以推斷出數(shù)據(jù)中是否發(fā)生了錯誤?！醴桨?：奇偶檢錯方案——檢測單個錯誤□方案2：循環(huán)冗余校驗方案CRC計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：出錯處理

22如何檢錯？□原理：在發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含冗余信息，以便接收23發(fā)送方接收方error奇偶校驗(ParityCheck)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：出錯處理

檢錯原理：在數(shù)據(jù)后面加上一個奇偶位。對于偶校驗而言：如果數(shù)據(jù)中的“1”的位為偶數(shù)，則填0，如果是奇數(shù)，則填1。只能檢測1位數(shù)據(jù)錯誤23發(fā)送方接收方error奇偶校驗(ParityCheck24CRC檢驗能夠實現(xiàn)無比特差錯的傳輸。

—以非常接近于1的概率檢測出這些幀在傳輸過程中是否出現(xiàn)比特錯誤但CRC無法保證“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么），對于幀丟失、重復、亂序等問題，就必須再加上確認和重傳機制（依賴于協(xié)議）。CRC：循環(huán)冗余校驗計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：出錯處理

CRC既能夠檢錯，還能糾錯。24CRC檢驗能夠實現(xiàn)無比特差錯的傳輸。CRC：循環(huán)冗余校25點到點通信協(xié)議點到點通信的主要協(xié)議有兩種：HDLC(HighlevelDataLinkControl）實現(xiàn)可靠傳輸協(xié)議復雜，現(xiàn)在基本不用PPP(Point-to-PointProtocol)使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

——協(xié)調鏈路層傳輸雙方的行為。25點到點通信協(xié)議點到點通信的主要協(xié)議有兩種：計算機網(wǎng)絡——26用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機構申請到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

PPPoE(PPPoverEthernet)寬帶上網(wǎng)主機使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議26用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用至因特網(wǎng)已向27PPP協(xié)議功能？簡單—首要需求封裝成幀透明傳輸多種網(wǎng)絡層協(xié)議多種類型鏈路差錯檢測檢測連接狀態(tài)設置最大傳送單元（MTU）與網(wǎng)絡層地址協(xié)商動態(tài)獲得IP地址數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

27PPP協(xié)議功能？簡單—首要需求檢測連接狀態(tài)計算機網(wǎng)絡28PPP協(xié)議不需要的功能糾錯流量控制序號多點線路只支持點到點鏈路半雙工或單工鏈路只支持全雙工鏈路計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

28PPP協(xié)議不需要的功能糾錯計算機網(wǎng)絡29PPP協(xié)議的組成[RFC1661]

三部分：一個方法+兩個協(xié)議◆鏈路控制協(xié)議LCP啟動線路、測試線路、協(xié)商PPP參數(shù)◆網(wǎng)絡控制協(xié)議NCP協(xié)商網(wǎng)絡層選項

一個方法IP數(shù)據(jù)報封裝--幀格式問題計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

29PPP協(xié)議的組成[RFC1661]三部分：一個方30PPP幀結構1211字節(jié)12不超過1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部IP數(shù)據(jù)報協(xié)議字段若為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)若為0xC021,則信息字段是鏈路控制數(shù)據(jù)(LCP)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡控制數(shù)據(jù)(NCP)。

計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

30PPP幀結構1211字節(jié)12不超過1500字節(jié)PPP31應用PPP連接互連網(wǎng)的典型過程物理連接呼叫建立物理連接LCP建立連接協(xié)商PPP參數(shù)NCP建立連接，網(wǎng)絡層配置，如IP地址等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸斷開釋放物理連接釋放LCP連接NCP釋放網(wǎng)絡層連接，如收回IP地址通信完畢計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

31應用PPP連接互連網(wǎng)的典型過程物理連接呼叫建立物理連接L鏈路靜止鏈路建立密碼鑒別網(wǎng)絡層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層連接建立LCP配置協(xié)商鑒別成功或無需鑒別NCP配置協(xié)商鏈路故障或關閉請求LCP鏈路終止鑒別失敗LCP配置協(xié)商失敗PPP協(xié)議狀態(tài)圖鏈路靜止鏈路建立密碼鑒別網(wǎng)絡層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理層鏈路33PPP是一種跨層實現(xiàn)的協(xié)議NetworklayerDataLinkLayerPhysicallayerNCPLCPMEDIAIPIPXPPP計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：點對點協(xié)議

33PPP是一種跨層實現(xiàn)的協(xié)議DataLinkLaye34廣播信道基本問題（1）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：廣播信道——以局域網(wǎng)的廣播信道為例討論局域網(wǎng)（LAN）是一種地理范圍和站點數(shù)目均有限的計算機網(wǎng)絡，是在各種機構、組織、公司、單位最常見的計算機網(wǎng)絡形式。下面從局域網(wǎng)的結構、模型和特點等方面簡要介紹一下。34廣播信道基本問題（1）計算機網(wǎng)絡——以局域網(wǎng)的廣播信道35局域網(wǎng)簡介（拓撲結構）總線網(wǎng)集線器星形網(wǎng)干線耦合器環(huán)形網(wǎng)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：局域網(wǎng)35局域網(wǎng)簡介（拓撲結構）總線網(wǎng)集線器星形網(wǎng)干線耦合器環(huán)形網(wǎng)36局域網(wǎng)層次模型（1）局域網(wǎng)層次模型包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層媒體訪問子層MAC邏輯鏈路控制子層LLC計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：局域網(wǎng)IEEE802局域網(wǎng)標準36局域網(wǎng)層次模型（1）局域網(wǎng)層次模型包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層37

邏輯鏈路層LLC功能：執(zhí)行通常的數(shù)據(jù)鏈路功能：建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接;提供與高層的接口；差錯控制；給幀加序號使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應多種局域網(wǎng)標準與傳輸媒體無關IEEE802標準

媒體訪問層MAC功能：處理與接入到傳輸媒體有關的內容：將上層交來的數(shù)據(jù)封裝成幀進行發(fā)送；實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議；比特差錯檢測；尋址計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：局域網(wǎng)37邏輯鏈路層LLC功能：IEEE802標準媒體訪38不同的局域網(wǎng)有不同的物理層和MAC子層局域網(wǎng)有共同的LLC子層IEEE802標準計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：局域網(wǎng)現(xiàn)在很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有MAC協(xié)議而沒有LLC協(xié)議，為了兼容局域網(wǎng)的事實標準以太網(wǎng)。38不同的局域網(wǎng)有不同的物理層和MAC子層IEEE80239計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：廣播信道局域網(wǎng)的主要特點：高數(shù)據(jù)率、低差錯率不用穿越公共設施能進行廣播或多播局域網(wǎng)的主要優(yōu)點：共享性好擴展性好可靠性好可用性好生存性好局域網(wǎng)模型總結39計算機網(wǎng)絡局域網(wǎng)的主要特點：局域網(wǎng)的主要優(yōu)點：局域網(wǎng)模型40廣播信道基本問題（2）廣播信道有哪些問題？尋址（以太網(wǎng)中講解）幀格式透明傳輸

差錯檢測計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：廣播信道——

以局域網(wǎng)為例討論信道分配問題40廣播信道基本問題（2）廣播信道尋址（以太網(wǎng)中講解）計算機41廣播信道核心問題關鍵問題：當存在多方競爭使用信道的時候，如何確定誰可以用？解決問題的基本思路：（1）靜態(tài)信道分配方案（FDM、TDM）（2）動態(tài)信道分配方案（競爭機制）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配41廣播信道核心問題關鍵問題：解決問題的基本思路：計算機網(wǎng)絡42靜態(tài)信道分配方案效率分析

主要問題

FDM浪費帶寬，效率低下！TDM對于每一個用戶來說，平均等待時間是原來的N倍??！◆結論傳統(tǒng)的信道分配方法不適應突發(fā)性流量情況，需要尋求新的方法——動態(tài)信道分配方法計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配42靜態(tài)信道分配方案效率分析主要問題◆結論計算機網(wǎng)絡43動態(tài)信道分配方案（1）◆動態(tài)信道分配方案必須解決的基本問題（1）誰可以發(fā)送數(shù)據(jù)？（2）是否發(fā)生沖突？（3）面對沖突的解決方法？（4）評價標準——

傳輸效率如何？（信道利用率、傳輸延遲）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配43動態(tài)信道分配方案（1）◆動態(tài)信道分配方案必須解決的基本44動態(tài)信道分配種類計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配

受控接入

—用戶不能任意接入信道，必須服從一定的控制

隨機接入（局域網(wǎng)中普遍采用）

—所有的用戶都可以根據(jù)自己的意愿，隨機地發(fā)送信息存在沖突問題兩種做法都需要協(xié)議?。?4動態(tài)信道分配種類計算機網(wǎng)絡受控接入兩種做法都45動態(tài)信道分配的協(xié)議◆基本協(xié)議（1）ALOHA協(xié)議----競爭類（無序）（2）載波檢測CSMA協(xié)議----競爭類（有序）（3）無沖突協(xié)議----非競爭類（4）有限競爭協(xié)議----結合競爭與非競爭優(yōu)勢（5）波分多路訪問協(xié)議----光纖很牛！?。。?）無線LAN協(xié)議計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配CSMA/CD是以太網(wǎng)的基礎在以太網(wǎng)中詳細介紹45動態(tài)信道分配的協(xié)議◆基本協(xié)議（1）ALOHA協(xié)議---復習題數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)幕締挝皇?？零比特填充法如何確定幀的首部和尾部？采用零比特填充法，發(fā)送方如何填充？接收方如何刪除？常見的檢錯方法有哪兩種？復習題數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)幕締挝皇牵?7以太網(wǎng)技術傳輸介質網(wǎng)卡及MAC地址CSMA/CD協(xié)議幀結構性能分析擴展以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)47以太網(wǎng)技術傳輸介質計算機網(wǎng)絡48以太網(wǎng)體系結構歷史（Xerox）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)48以太網(wǎng)體系結構歷史（Xerox）計算機網(wǎng)絡49傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：銅纜（粗纜或細纜，同軸電纜）銅線（雙絞線）光纜這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層10BASE5

粗纜

10BASE2

細纜

10BASE-T

雙絞線

10BASE-F

光纜

以太網(wǎng)媒體接入控制MAC

傳輸介質（1）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)49傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：10BASE55010Base-T10Base-F傳輸介質（2）◆以太網(wǎng)電纜性能對比計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)10:以Mbps為單位的速率即速率為10MbpsBase：表示基帶傳輸5010Base-T10Base-F傳輸介質（2）◆以太網(wǎng)51傳輸介質（3）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)10Base510Base210Base-T1998年51傳輸介質（3）計算機網(wǎng)絡10Base552原因：同軸電纜方式下，捕捉故障難。雙絞線網(wǎng)絡中所有站點均連接到一個中心集線器（hub）或者交換機上DCBAHub物理星型，邏輯總線型10BASE-T出現(xiàn)原因計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)傳輸介質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。

52原因：同軸電纜方式下，捕捉故障難。DCBAHub物理星53集線器一些特點集線器使用電子器件模擬實際電纜線的工作使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站還是要競爭信道集線器工作在物理層，不進行信號碰撞檢測集線器有多接口（4、8、16等等）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)傳輸介質53集線器一些特點集線器使用電子器件模擬實際電纜線的工作計54具有三個端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Tips：10baseT可以使用3類UTP，為了日后能夠直接升級至100baseT，目前一般都使用5類UTP計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)傳輸介質54具有三個端口的集線器集網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙5510baseT主要技術參數(shù)最大干線段長度:100m最大網(wǎng)絡長度：2500m（加中繼器）網(wǎng)絡的最大節(jié)點數(shù):96個計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)傳輸介質5510baseT主要技術參數(shù)最大干線段長度:100m計算機56網(wǎng)卡（1）網(wǎng)卡也叫網(wǎng)絡適配器(NetworkAdapter)或網(wǎng)絡接口卡(NetworkInterfacecard)功能進行串行/并行轉換對數(shù)據(jù)進行緩存實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)的封裝與解封編碼與譯碼計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)實現(xiàn)鏈路層的大部分功能56網(wǎng)卡（1）網(wǎng)卡也叫網(wǎng)絡適配器(NetworkAdap計算機通過適配器

和局域網(wǎng)進行通信過程

適配器（網(wǎng)卡）至局域網(wǎng)串行通信CPU和存儲器計算機并行通信IP地址計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)生成發(fā)送的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)硬件地址計算機通過適配器

和局域網(wǎng)進行通信過程適配器至局域網(wǎng)串行通58ETHERNET網(wǎng)卡的結構計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)58ETHERNET網(wǎng)卡的結構計算機網(wǎng)絡MAC層的硬件地址以太網(wǎng)適配器具有唯一的鏈路層地址，在局域網(wǎng)中，稱為局域網(wǎng)地址、或硬件地址、或物理地址、或MAC地址。802標準所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符。確切講，MAC地址是某個接口的唯一標識符。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)MAC地址MAC層的硬件地址以太網(wǎng)適配器具有唯一的鏈路層地址，在局域MAC地址的作用B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)

C

D

A

E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）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)B發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中，其目的地址域就是D的MAC地址。MAC地址的作用B向DCDA61網(wǎng)絡設備的硬件地址路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)MAC地址61網(wǎng)絡設備的硬件地址路由器1A-24-F6-54-1B-0626字節(jié)MAC地址被固化在網(wǎng)卡的ROM中MAC地址格式公司標志符擴展標志符24位24位ROM02-60-8C-0E-56-7D

1.如何查本機MAC地址？2.MAC地址能修改嗎？計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)MAC地址626字節(jié)MAC地址被固化在網(wǎng)卡的ROM中MAC地址格式63網(wǎng)卡過濾功能—檢查MAC地址網(wǎng)卡從網(wǎng)絡上每收到一個MAC幀，首先用硬件檢查MAC幀中的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計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)MAC地址63網(wǎng)卡過濾功能—檢查MAC地址網(wǎng)卡從網(wǎng)絡上每收到一個M載波檢測協(xié)議CSMA常見載波檢測協(xié)議有以下四種：1-持續(xù)CSMA非持續(xù)CSMAp-持續(xù)CSMA帶沖突檢測的CSMA—CSMA/CD主要優(yōu)點：進一步減少了沖突的發(fā)生□基本原理：邊發(fā)送邊偵聽，一旦檢測到?jīng)_突，則停止數(shù)據(jù)發(fā)送計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：信道分配載波檢測協(xié)議CSMA常見載波檢測協(xié)議有以下四種：主要優(yōu)點：進65載波偵聽：發(fā)前先監(jiān)聽網(wǎng)絡站點偵聽載波是否存在（即有無傳輸，信道忙或閑）協(xié)議—CSMA/CD（1）CSMA/CD:帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議沖突檢測：邊發(fā)邊監(jiān)聽即使空閑，發(fā)出去的數(shù)據(jù)也可能沖突（傳播時延的影響）；計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD65載波偵聽：發(fā)前先監(jiān)聽協(xié)議—CSMA/CD（1）CSMACSMA/CD（2）□基本工作原理站點在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽信道若信道忙，則等待一段隨機時間后，再試圖發(fā)送數(shù)據(jù)若信道空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；邊發(fā)數(shù)據(jù)邊進行沖突檢測，如果發(fā)現(xiàn)沖突，則馬上停止數(shù)據(jù)發(fā)送，并等待一段隨機時間后，再試圖發(fā)送數(shù)據(jù)□兩個關鍵問題

沖突檢測問題??

一段隨機時間??計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD66CSMA/CD（2）□基本工作原理□兩個關鍵問題

沖突67如何沖突檢測？□后繼問題：需要監(jiān)聽至少多長時間才能夠確信沒有沖突？□沖突檢測原理：當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)，表明產(chǎn)生了碰撞（沖突）。爭用期--

從幀開始發(fā)送到確認不會發(fā)生沖突的時間問題轉化為：以太網(wǎng)爭用期有多長？？計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD67如何沖突檢測？□后繼問題：需要監(jiān)聽至少多長時間才能夠68ABt=

QB檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

Q/2發(fā)生碰撞ABABABt=0A檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=

B檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

QA檢測到發(fā)生碰撞STOPABA到B傳播時延記為

碰撞當Q趨向于0時，t=2

68ABt=Qt=Q/2ABABA69

重要結論1▽主機必須連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)2

時間后，才能夠確信不會發(fā)生沖突，即：以太網(wǎng)爭用期為2

沖突檢測（2）以太網(wǎng)取51.2

s為爭用期的長度經(jīng)過爭用期考驗，就能確定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD69

重要結論1▽主機必須連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)2時間后，才能夠70

重要結論2▽10M以太網(wǎng)最短有效幀長為64字節(jié)沖突檢測（3）以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突；凡長度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD對于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內可發(fā)送512bit，即64字節(jié)；70

重要結論2▽10M以太網(wǎng)最短有效幀長為64字節(jié)71如何實現(xiàn)隨機等待時間？□基本退避時間，一般取爭用期2

一般使用二進制指數(shù)退避算法實現(xiàn)第1次沖突，則隨機等待0或1倍爭用期（21）第2次沖突，則隨機等待0、1、2或3倍爭用期（22）第i次沖突，則隨機等待0--2i-1倍爭用期（2i）第16次沖突，控制器向計算機報告?zhèn)魉褪　Ｓ嬎銠C網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD71如何實現(xiàn)隨機等待時間？□基本退避時間，一般取爭用期272強化碰撞

當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，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(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。CSMA/CD補充以太網(wǎng)幀間最小間隔

96比特時間目的使接收方清理緩存，做好準備接收下一幀計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD72強化碰撞當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，除了立即停73CSMA/CD總結發(fā)前先聽空閑發(fā)送邊發(fā)邊聽沖突退避計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)CSMA/CD73CSMA/CD總結發(fā)前先聽計算機網(wǎng)絡74以太網(wǎng)的兩個標準：DIXEthernetV2標準（三家公司提出）IEEE802.3標準（IEEE802委員會提出）

二者區(qū)別很小，不嚴格可以將802.3局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”嚴格講，以太網(wǎng)指符合DIXEthernetV2標準的局域網(wǎng)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式74以太網(wǎng)的兩個標準：DIXEthernetV2標準（三75MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀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)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式75MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源76MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報源地址字段6字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式76MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源77MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀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)議計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式77MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源78MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀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)不夠，填充?。?shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC客戶數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)字段的最小長度=64字節(jié)

18字節(jié)首部和尾部計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式78MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源79MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀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)采用CRC-32當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,漏檢率很低！！計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式79MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源80MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2

MAC幀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)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式80MAC幀物理層MAC層IP層以太網(wǎng)V2目的地址源81無效的MAC幀及其處理幀的長度不是整數(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；

(有效的MAC幀長度為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)不負責重傳丟棄的幀計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)幀格式81無效的MAC幀及其處理幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；計復習題以太網(wǎng)傳輸介質中10Base-T是什么？10Base-F是什么？10和Base各是什么意思？Hub構成的網(wǎng)絡物理上是（）型拓撲，邏輯上是（）拓撲。Hub工作在（）層，不進行信號碰撞檢測。每一塊網(wǎng)卡都有一個唯一地址，稱為（）地址CSMA/CD是什么協(xié)議？什么是載波監(jiān)聽什么是沖突檢測什么是爭用期？10M以太網(wǎng)的爭用期是？在其爭用期內能發(fā)送多少字節(jié)？在MAC幀格式中，源地址，目的地址用何數(shù)據(jù)填充？復習題以太網(wǎng)傳輸介質中10Base-T是什么？10Base實驗作業(yè)上交方法用你的賬號登錄實驗作業(yè)上交方法用你的賬號登錄84信道利用率（1）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析信道利用率的幾個基本概念84信道利用率（1）計算機網(wǎng)絡信道利用率的幾個基本概念85發(fā)送一幀所需平均時間Tav=爭用期+占用期發(fā)送成功爭用期爭用期爭用期2

T0τt占用期爭用期的平均個數(shù)NR

發(fā)送一幀所需的平均時間Tav…2

2

信道利用率（2）發(fā)送一幀占用信道的時間=發(fā)送時延T0+傳播時延

信道利用率由T0和決定計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析85發(fā)送一幀所需平均時間Tav=爭用期+占用期發(fā)送成86以太網(wǎng)中定義了參數(shù)a：由此可見，要提高以太網(wǎng)的信道利用率，必須減小

與T0之比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，表明爭用期所占的比例增大，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。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析86以太網(wǎng)中定義了參數(shù)a：a→0表示一發(fā)生碰撞就立87要提高利用率，必須使a盡可能小

要小，傳輸介質的長度要適中。T0要大，T0由帶寬和數(shù)據(jù)幀長度決定。當以太網(wǎng)帶寬一定時,幀長不能太短。當幀長一定時，帶寬不能太大。對以太網(wǎng)參數(shù)的要求（1）以太網(wǎng)先天缺陷：以太網(wǎng)不適合帶寬較大、傳輸距離較遠的情況！計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析87要提高利用率，必須使a盡可能小對以太網(wǎng)參數(shù)的要求（1）以88計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析幀越短，信道利用率越低競爭站數(shù)越多，信道利用率越低以太網(wǎng)信道利用率實驗信道利用率競爭站點數(shù)88計算機網(wǎng)絡幀越短，信道利用率越低以太網(wǎng)信道利用率實驗信道89以太網(wǎng)要獲得較大的性能，一句話：限制物理范圍含義：參與競爭站點不能太多，傳輸距離不能太遠，帶寬不能太大◆主要解決思路減少參與競爭的站點規(guī)模—擴大物理范圍增加網(wǎng)絡帶寬—百兆、千兆、萬兆以太網(wǎng)以太網(wǎng)性能分析結果◆下一問題如果以太網(wǎng)中站越來越多，需要高速、遠距離傳輸，怎么辦？計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)性能分析89以太網(wǎng)要獲得較大的性能，一句話：限制物理范圍◆主要解決90擴展以太網(wǎng)物理層擴展轉發(fā)器（用的少）集線器數(shù)據(jù)鏈路層擴展網(wǎng)橋計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)90擴展以太網(wǎng)物理層擴展計算機網(wǎng)絡91在物理層擴展LAN(1)ABCDABCDABCD計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)10Mbps10Mbps10Mbps集線器（Hub）91在物理層擴展LAN(1)ABCDABCDABCD計算機網(wǎng)用集線器組成更大的局域網(wǎng)都在一個碰撞域中一系三系二系主干集線器一個更大的碰撞域碰撞域計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)在物理層擴展LAN(2)共享總帶寬（10M）10Mbps10Mbps10Mbps碰撞域：任一時刻，只能有一個站發(fā)送數(shù)據(jù)。也叫沖突域用集線器組成更大的局域網(wǎng)都在一個碰撞域中一系三系二系主干集93HUB級連特點優(yōu)點擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍擴大了主機通信范圍缺點組成了更大的碰撞域，但總的吞吐量并未提高如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)93HUB級連特點優(yōu)點計算機網(wǎng)絡94在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)鏈路層擴展LAN的設備網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀的目的地址，依據(jù)轉發(fā)表對收到的幀進行轉發(fā)網(wǎng)橋的功能要求：

網(wǎng)橋必須有足夠的存儲空間（放轉發(fā)表）網(wǎng)橋必須具備尋址和路由選擇功能網(wǎng)橋是一個多端口設備計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)94在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)鏈路層擴展LAN的設備95網(wǎng)橋的內部結構站表端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實體端口1端口2緩存①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)95網(wǎng)橋的內部結構站表端口管理網(wǎng)橋協(xié)議端口1端口2緩96網(wǎng)橋分類透明網(wǎng)橋（即插即用）源路由網(wǎng)橋（指定路徑）多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)96網(wǎng)橋分類透明網(wǎng)橋（即插即用）計算機網(wǎng)絡目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋

“透明”是指局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋對各站來說是看不見的透明網(wǎng)橋是一種即插即用設備，其標準是IEEE802.1D透明網(wǎng)橋計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋計算機網(wǎng)絡98網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)橋依靠轉發(fā)表來實現(xiàn)幀轉發(fā)。初始：表為空表項獲得:反向學習,從幀的源地址學習如果網(wǎng)橋從端口x收到從源地址A發(fā)來的幀，那么就說明可以從端口x將幀轉發(fā)到

目的地址A若表中無，添加；若有，更新定期更新：定期清除舊表項重新學習計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)MACPORT#B1端口1端口2AA198網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)橋依靠轉發(fā)表來實現(xiàn)幀轉發(fā)。計算機網(wǎng)絡MA99轉發(fā)表內容站地址：收到幀的源地址端口：收到幀進入的端口號時間：收到幀進入的時間計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)站地址（MAC）端口時間A1T1B1T2C1T3D2T4E2T5F2T699轉發(fā)表內容站地址：收到幀的源地址計算機網(wǎng)絡站地址端口時間100幀的處理規(guī)則源端口和目的端口相同：丟棄源端口和目的端口不同：轉發(fā)表中無此目標項：

基于自學習的擴散算法加入轉發(fā)表計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)100幀的處理規(guī)則源端口和目的端口相同：丟棄計算機網(wǎng)絡1011.A發(fā)送一幀F(xiàn)a到HB1LAN3EDLAN4HGFB2B11B12B24B23B22CRCDataTypeAHBLAN1ALAN2C網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子Fa計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)MAC幀1011.A發(fā)送一幀F(xiàn)a到HB1LAN3EDLAN102B1LAN3EDLAN4HGFB2B11B12B24B23B22BLAN1ALAN2CB1:自學習，更新轉發(fā)表；擴散floodingMACPORT#網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子B1轉發(fā)表計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)AB11102B1LAN3EDLAN4HGFB2B11B12B24B103MACPORT#AB11MACPORT#AB22B1LAN3EDLAN4HGFB2B11B12B24B23B22BLAN1ALAN2CB1轉發(fā)表B2轉發(fā)表B2:自學習，更新轉發(fā)表；擴散flooding網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)103MACPORT#AB11MACPORT#AB22B1L1042.H發(fā)送Fh到AFhCRCDataTypeHAB1LAN3EDLAN4HGFB2B11B12B24B23B22BLAN1ALAN2C網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)1042.H發(fā)送Fh到AFhCRCDataTy105MACPORT#AB22B1LAN3EDLAN4HGFB11B12B24B23B22BLAN1ALAN2CB2:自學習，更新轉發(fā)表從端口B22轉發(fā)幀HB24

B2網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)105MACPORT#AB22B1LAN3EDLAN4HGF106B1LAN3EDLAN4HGFB11B12B24B23B22BLAN1ALAN2CB2網(wǎng)橋轉發(fā)表自學習例子B1:自學習，更新轉發(fā)表；從端口B11轉發(fā)MACPORT#AB11HB12B1轉發(fā)表計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)106B1LAN3EDLAN4HGFB11B12B24B23107B2B1LAN3EDLAN4HGFB11B12B24B23B22BLAN1ALAN2CMACPORT#AB11BB11CB12DB12EB12FB12GB12HB12MACPORT#AB22BB22CB22DB23EB23FB24GB24HB24計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)107B2B1LAN3EDLAN4HGFB11B12B24B透明網(wǎng)橋工作原理總結反向學習：依據(jù)幀的源地址，構造轉發(fā)表路由策略：依據(jù)幀的目的地址和轉發(fā)表，進行相應的處理規(guī)則定期更新：網(wǎng)橋中接口管理軟件定期掃描轉發(fā)表，清除過期的表項計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)透明網(wǎng)橋工作原理總結反向學習：依據(jù)幀的源地址，構造轉發(fā)表計算109透明網(wǎng)橋使用中的問題局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AFF2④F1③不停地兜圈子①②A發(fā)出的幀⑤網(wǎng)橋1轉發(fā)的幀⑥網(wǎng)橋2轉發(fā)的幀網(wǎng)絡資源白白消耗了□問題：未知幀無窮循環(huán)問題□解決辦法：生成樹網(wǎng)橋--運行生成樹算法計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)不存在回路！！109透明網(wǎng)橋使用中的問題局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋110網(wǎng)橋的優(yōu)點(1)性能改善(過濾通信量)擴大物理范圍互連不同類型的以太網(wǎng)提高可靠性計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)110網(wǎng)橋的優(yōu)點(1)性能改善(過濾通信量)計算機網(wǎng)絡網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域

B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)網(wǎng)橋如何能改善性能？10Mbps10Mbps10Mbps總吞吐量是30Mbps網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域A112網(wǎng)橋的缺點時延增加（存儲轉發(fā)）在MAC子層沒有流量控制功能網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則可能會引起廣播風暴計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)112網(wǎng)橋的缺點時延增加（存儲轉發(fā)）計算機網(wǎng)絡用戶層IPMACA用戶層IPMACB物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2

用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TPPP-HPPP-T

物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LAN1LAN2兩個網(wǎng)橋之間還可使用一段點到點鏈路網(wǎng)橋不改變它轉發(fā)的幀的源地址用戶層IPMACA用戶層IPMACB物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2集線器工作在物理層，網(wǎng)橋工作在MAC層；集線器共享帶寬，網(wǎng)橋獨享；集線器只能連接相同帶寬網(wǎng)絡，網(wǎng)橋可以連接不同帶寬和物理層的網(wǎng)絡；集線器沒有MAC地址，網(wǎng)橋的每個端口都有MAC地址。網(wǎng)橋和集線器不同之處集線器工作在物理層，網(wǎng)橋工作在MAC層；網(wǎng)橋和集線器不同之處1990年問世的交換式集線器，明顯提高局域網(wǎng)的性能;交換式集線器又稱為以太網(wǎng)交換機或第二層交換機（表明交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層）;以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個接口。因此，以太網(wǎng)交換機實質上就是一個多接口的網(wǎng)橋.計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)多接口網(wǎng)橋--以太網(wǎng)交換機1990年問世的交換式集線器，明顯提高局域網(wǎng)的性能;計算機116以太網(wǎng)交換機計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)10Base-T計算機集線器116以太網(wǎng)交換機計算機網(wǎng)絡10Base-T計算機集線器117以太網(wǎng)交換機的特點以太網(wǎng)交換機的每個端口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式交換機能同時連通許多對的端口，每一對相互通信的主機都能獨占帶寬，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)以太網(wǎng)交換機由于使用了專用的交換結構芯片，其交換速率較高

計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)117以太網(wǎng)交換機的特點以太網(wǎng)交換機的每個端口都直接與主機相獨占傳輸媒體的帶寬對于普通10Mb/s的共享式(用Hub相連)以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一;使用以太網(wǎng)交換機時，在每個端口到主機的帶寬還是10Mb/s，但用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡用戶共享；對于擁有N對端口的交換機的總數(shù)據(jù)吞吐量為N

10Mb/s計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)獨占傳輸媒體的帶寬對于普通10Mb/s的共享式(用H119計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)Cisco公司的WS-C3550-24SMI華為3com交換機119計算機網(wǎng)絡Cisco公司的WS-C3550-24SM華為S127系列交換機華為S127系列交換機121Cisco公司的Catalyst6509交換機計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)121Cisco公司的Catalyst6509交換機計算機網(wǎng)絡工程師認證網(wǎng)絡工程師認證123用以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務器電子郵件服務器以太網(wǎng)交換機路由器計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機具有多速率接口123用以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二124交換機的工作方式

存儲轉發(fā)方式（基于軟件）轉發(fā)表采用自學習（同網(wǎng)橋）直通方式（基于硬件）計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)124交換機的工作方式存儲轉發(fā)方式（基于軟件）計算機網(wǎng)絡125交換機實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構成的與物理位置無關的邏輯組這些網(wǎng)段具有某些共同的需求每一個VLAN的幀都有一個明確的標識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個VLAN計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)802.1Q125交換機實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域126以太網(wǎng)交換機A4B1以太網(wǎng)交換機VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構成126以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLA127以太網(wǎng)交換機A4B1以太網(wǎng)交換機VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構成當B1

向VLAN2

工作組內成員發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站B2和B3將會收到廣播的信息。127以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLA128以太網(wǎng)交換機A4B1以太網(wǎng)交換機VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構成B1發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站A1,A2和C1都不會收到B1發(fā)出的廣播信息。128以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLA129以太網(wǎng)交換機A4B1以太網(wǎng)交換機VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構成虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡不會因傳播過多的廣播信息(即“廣播風暴”)而引起性能惡化。129以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLA130VLAN特點建立在局域網(wǎng)交換機之上以軟件方式實現(xiàn)對邏輯工作組的劃分與管理邏輯工作組的結點組成不受物理位置的限制同一個VLAN上的用戶屬于同一個廣播域虛擬局域網(wǎng)只是給用戶提供的一種服務，并非一種新型局域網(wǎng)！計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)130VLAN特點建立在局域網(wǎng)交換機之上虛擬局域網(wǎng)只是給用戶虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式改動：增加VLAN標記(tag)，指明工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)

802.3MAC幀字節(jié)66246~15004MAC幀目地地址源地址長度/類型數(shù)據(jù)FCS長度/類型=802.1Q標記類型標記控制信息

1000000100000000VID2字節(jié)2字節(jié)插入4字節(jié)的VLAN標記4用戶優(yōu)先級CFI0X8100：表明后面是VLAN標記CFI：規(guī)范格式指示符VID：VLAN標識符計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：擴展以太網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式改動：增加VLAN132高速以太網(wǎng)

速率達到或超過100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)（百兆）Gbit以太網(wǎng)（千兆）10Gbit以太網(wǎng)（萬兆）其他高速網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)132高速以太網(wǎng)速率達到或超過100Mb/s的以太網(wǎng)133100M快速以太網(wǎng)技術◆特點

1.保留原來的IEEE802.3幀格式、組網(wǎng)方法、媒體訪問控制方法、接口和過程規(guī)則

2.數(shù)據(jù)傳輸速率快10倍，達到了100Mb/s

3.位時間從100ns降低到10ns計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)802.3u133100M快速以太網(wǎng)技術◆特點計算機網(wǎng)絡802.3u134100M的改動要求：參數(shù)a不變方法保持最小幀長64B不變；爭用期、幀間隔均減小為原來的1/10，即5.12

s和0.96

s全雙工方式下工作不使用CSMA/CD協(xié)議不使用曼徹斯特編碼計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)134100M的改動要求：參數(shù)a不變方法計算機網(wǎng)絡135FastEthernet協(xié)議結構計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)135FastEthernet協(xié)議結構計算機網(wǎng)絡136千兆以太網(wǎng)用Ethernet組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案：桌面系統(tǒng)采用傳輸速率為10Mb/s的

Ethernet部門級網(wǎng)絡系統(tǒng)采用傳輸速率為100Mb/s的FastEthernet企業(yè)級網(wǎng)絡系統(tǒng)采用傳輸速率為1000Mb/s的GigabitEthernet計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)802.3z136千兆以太網(wǎng)用Ethernet組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案：137GigabitEthernet的協(xié)議結構計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)137GigabitEthernet的協(xié)議結構計算機網(wǎng)絡138千兆以太網(wǎng)特點數(shù)據(jù)率：1000Mbps格式：802.3幀格式不變媒體訪問控制方法：全雙工方式不需要使用CSMA/CD半雙工方式使用CSMA/CD支持10M，100M的平滑過渡計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)138千兆以太網(wǎng)特點數(shù)據(jù)率：1000Mbps計算機網(wǎng)絡139千兆以太網(wǎng)的MAC層載波延伸分組突發(fā)計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)

問題：千兆以太網(wǎng)保持了802.3的幀格式不變，采用半雙工方式通信時，如何保證a不變？解決：兩種技術139千兆以太網(wǎng)的MAC層載波延伸計算機網(wǎng)絡問題：千兆以太140萬兆以太網(wǎng)又稱為10吉比特以太網(wǎng)保留了802.3標準規(guī)定的幀格式、最小和最大幀長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，沒有爭用問題，不使用CSMA/CD計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)802.3ae140萬兆以太網(wǎng)又稱為10吉比特以太網(wǎng)計算機網(wǎng)絡802.3a10、100吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端(P2P)的以太網(wǎng)傳輸。這種工作方式的好處是：成熟的技術互操作性很好在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時價格便宜統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)10、100吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域142以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s的演進證明了以太網(wǎng)是：可擴展的（從10Mb/s到100Gb/s）靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）易于安裝穩(wěn)健性好計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)142以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s的演進證143光纖到大樓FTTB100M10M10M100M吉比特以太網(wǎng)光結點匯接點1Gb/s1Gb/s高速匯接點GigaPoP計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)使用高速以太網(wǎng)進行寬帶接入提高了傳輸效率、降低了傳輸成本143光纖到大樓FTTB100M10M10M100144小型校園網(wǎng)解決方案計算機網(wǎng)絡3.數(shù)據(jù)鏈路層：高速以太網(wǎng)144小型校園網(wǎng)解決方案計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)課件無線局域網(wǎng)WLAN/WiFiIEEE802.11標準，1997年發(fā)布工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率2Mb/s1999年9月，802.11a和802.11b802.11a：工作頻帶5.8GHz，最大傳輸速率54Mb/s802.11b：工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率11Mb/s2003年6月，802.11g工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率54Mb/s2007年3月，802