計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與虛擬仿真課件：數(shù)據(jù)鏈路層仿真實(shí)例

數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第二章數(shù)據(jù)鏈路層

第2章數(shù)據(jù)鏈路層2.1數(shù)據(jù)鏈路層基本概念

2.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.3以太網(wǎng)的擴(kuò)展

*主要功能封裝成幀透明傳輸差錯(cuò)檢測(cè)。1.封裝成幀數(shù)據(jù)鏈路層中稱數(shù)據(jù)組合而成的這種數(shù)據(jù)塊為幀(Frame)，它是數(shù)據(jù)鏈路層傳送的基本單位。在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，這樣就構(gòu)成了幀。首部與尾部的重要的作用是：告知發(fā)送的幀是從什么地方開(kāi)始到什么地方結(jié)束，即進(jìn)行幀定界。2．透明傳輸1）采用轉(zhuǎn)義字符2）比特插入3．差錯(cuò)檢測(cè)為了控制幀在物理信道上的傳輸，需要在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)鏈路通路的建立、維持和釋放的管理，并且處理傳輸差錯(cuò)。在數(shù)據(jù)鏈路測(cè)一般使用的差錯(cuò)控制是：CRC校驗(yàn)。第2章數(shù)據(jù)鏈路層2.1數(shù)據(jù)鏈路層基本概念

2.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.3以太網(wǎng)的擴(kuò)展

*2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

媒體共享技術(shù)1）靜態(tài)劃分信道（1）頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）（2）時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）（3）波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）（4）碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）2）動(dòng)態(tài)媒體接入控制如CSMA/CD、Aloha等；受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)、輪詢等。3）退避算法*共享信道靜態(tài)劃分信道

頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a)不使用復(fù)用技術(shù)(b)使用復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用，同樣的時(shí)間，不同的頻段。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5時(shí)分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)時(shí)分復(fù)用：時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀），時(shí)隙。時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（周期=TDM幀長(zhǎng)）。TDM信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。不同的時(shí)間，同樣的頻帶寬度。1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)

也叫碼分多址

CDMA各用戶使用不同碼型（符合正交性），彼此不會(huì)干擾。信號(hào)有符合偽隨機(jī)特性，頻譜類似于白噪聲。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。

CDMA的工作原理S站的碼片序列S110ttttttm

個(gè)碼片tS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx總的發(fā)送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

媒體共享技術(shù)1）靜態(tài)劃分信道（1）頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）（2）時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）（3）波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）（4）碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）2）動(dòng)態(tài)媒體接入控制

如CSMA/CD、Aloha等；受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)、輪詢等。3）退避算法*媒體共享技術(shù)靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用

動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。

*動(dòng)態(tài)媒體接入控制之一ALOHA協(xié)議20世紀(jì)70年代，美國(guó)夏威夷大學(xué)的ALOHA網(wǎng)通過(guò)無(wú)線廣播信道將分散在各個(gè)島嶼上的遠(yuǎn)程終端連接到本部的主機(jī)上，是最早采用爭(zhēng)用協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。有兩個(gè)版本：純ALOHA協(xié)議（PureALOHA）：每個(gè)站點(diǎn)只要有數(shù)據(jù)就可發(fā)送；通過(guò)監(jiān)聽(tīng)信道來(lái)發(fā)現(xiàn)是否發(fā)生沖突；若沖突，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新發(fā)送。時(shí)隙ALOHA協(xié)議（SlottedALOHA）：將信道時(shí)間分為離散的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片可以用來(lái)發(fā)送一個(gè)幀。一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，必須等到下個(gè)時(shí)間片的開(kāi)始才能發(fā)送。與純ALOHA相比信道的利用率提高一倍。動(dòng)態(tài)媒體接入控制之二CSMA協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CarrierSenseMultipleAccess）協(xié)議中，各站點(diǎn)不是隨意發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而是先要監(jiān)聽(tīng)一下信道，根據(jù)信道的狀態(tài)來(lái)調(diào)整自己的動(dòng)作，只有發(fā)現(xiàn)信道空閑后再可發(fā)送數(shù)據(jù)。即“講前先聽(tīng)”常見(jiàn)的四種CSMA協(xié)議：1-堅(jiān)持式CSMA（1-persistentCSMA）非堅(jiān)持式CSMA（non-persistent）p-堅(jiān)持式CSMA（p-persistentCSMA）帶有沖突檢測(cè)的CSMA（CSMAwithCollisionDetection)(CSMA/CD)載波偵聽(tīng)(CSMA)

：計(jì)算機(jī)在傳輸幀以前要檢測(cè)總線上的載波，等待介質(zhì)空閑?！l(fā)前先聽(tīng)1-堅(jiān)持CSMA原理：在監(jiān)聽(tīng)到信道忙時(shí)，仍堅(jiān)持聽(tīng)下去，一直堅(jiān)持到信道空閑為止。堅(jiān)持CSMA

：一旦聽(tīng)到信道空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)非堅(jiān)持CSMA原理：站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀前先監(jiān)聽(tīng)信道上是否有數(shù)據(jù)傳輸，若聽(tīng)到信道忙，則不再堅(jiān)持聽(tīng)下去。在延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再重新開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)，若發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)幀。P-堅(jiān)持CSMA：聽(tīng)到信道空閑，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection?！岸帱c(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上?！拜d波監(jiān)聽(tīng)”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞?？偩€上并沒(méi)有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽(tīng)”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。*當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率或發(fā)送數(shù)據(jù)功率較小的情況下，遠(yuǎn)方的設(shè)備不能（及時(shí)）檢測(cè)到?jīng)_突。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，用一個(gè)特殊的短消息來(lái)預(yù)定介質(zhì)。鄰近的計(jì)算機(jī)會(huì)把回答控制消息傳到更遠(yuǎn)的地方。擴(kuò)展的CSMA/CA

（collisionavoidance）2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

媒體共享技術(shù)1）靜態(tài)劃分信道（1）頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）（2）時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）（3）波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）（4）碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）2）動(dòng)態(tài)媒體接入控制如CSMA/CD、Aloha等；受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling)、輪詢等。3）退避算法*1kmABt碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

t=0單程端到端傳播時(shí)延記為

退避算法要解決的問(wèn)題（兩個(gè)站點(diǎn)時(shí)）（傳播時(shí)延對(duì)載波偵聽(tīng)影響）退避算法要解決的問(wèn)題（多個(gè)站點(diǎn)時(shí)）考慮這樣的一種情形：當(dāng)某站正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，另外兩個(gè)站有數(shù)據(jù)要發(fā)送。這兩個(gè)站進(jìn)行載波監(jiān)聽(tīng)，發(fā)現(xiàn)總線忙，于是就等待；當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)總線變?yōu)榭臻e時(shí)，就立即發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。但這必然再次發(fā)生碰撞；經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了碰撞，就停止發(fā)送。然后再重新發(fā)送，……，這樣下去，一直不能發(fā)送成功。解決這一問(wèn)題，需要采用所謂的退避算法1kmABt碰撞t=

B檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

ABABABt=0A檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=

B檢測(cè)到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為

爭(zhēng)用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間2

（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2

稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。*二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期2

。定義重傳次數(shù)k

，k

10，即

k=Min[重傳次數(shù),10]從整數(shù)集合[0,1,…,(2k

1)]中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為r。重傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間。當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。

*二進(jìn)制指數(shù)退避算法1.將沖突發(fā)生后的時(shí)間劃分為長(zhǎng)度為2t的時(shí)隙2.發(fā)生第一次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)等待0或1個(gè)時(shí)隙再開(kāi)始重傳3.發(fā)生第二次沖突后，各個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇等待0，1，2或3個(gè)時(shí)隙再開(kāi)始重傳4.第i次沖突后，在0至2的i次方減一間隨機(jī)地選擇一個(gè)等待的時(shí)隙數(shù)，再開(kāi)始重傳5.10次沖突后，選擇等待的時(shí)隙數(shù)固定在0至1023（2的10次方減一）間6.16次沖突后，發(fā)送失敗，報(bào)告上層。2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

（2.局域網(wǎng)鏈路層技術(shù)）

*局域網(wǎng)：地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目有限。主要優(yōu)點(diǎn)：具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問(wèn)全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。

便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。局域網(wǎng)的拓?fù)淦ヅ潆娮杓€器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)（HUB）樹(shù)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)（IEEE802.5）（1）星型拓?fù)涿恳粋€(gè)站點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)鏈路連至中心節(jié)點(diǎn)，所有的通信都由中心節(jié)點(diǎn)控制，一般采用線路交換?；咎匦詢?yōu)點(diǎn)建網(wǎng)容易，配置方便；每個(gè)連接的故障容易排除，不影響全網(wǎng)；控制協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)在同樣覆蓋面積內(nèi)；所用電纜量較大；擴(kuò)展不方便，需要預(yù)留或增設(shè)電纜；對(duì)中心節(jié)點(diǎn)要求非常高，一旦中心節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障,全網(wǎng)將不能工作。（2）環(huán)型拓?fù)溆梢恍┲欣^器通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連成的一個(gè)閉合環(huán)。入網(wǎng)設(shè)備連到中繼器上。它從一條鏈路上接收數(shù)據(jù),以相同速率在另一條鏈路上輸出。數(shù)據(jù)在環(huán)上是單向傳輸?shù)?。基本特性?yōu)點(diǎn)電線長(zhǎng)度較短，與總線拓?fù)漕愃疲贿m于采用光纜連接，從而提高數(shù)據(jù)速率。缺點(diǎn)某段鏈路或某個(gè)中繼器有故障會(huì)使全網(wǎng)不能工作；站點(diǎn)離網(wǎng)、入網(wǎng)都較困難。（3）總線拓?fù)鋵⑺姓军c(diǎn)通過(guò)硬件接口連接到單根傳輸介質(zhì)——共享總線上。基本特性優(yōu)點(diǎn)與星型拓?fù)湎啾?，所需電纜長(zhǎng)度較短；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；擴(kuò)充(如增加站點(diǎn)、延長(zhǎng)電纜等)較容易。缺點(diǎn)故障檢測(cè)不很容易，如總線有故障需分段查找，如站點(diǎn)有故障需一個(gè)一個(gè)查。其它網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜連接成M×NLAN數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802制定了系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3：以太網(wǎng)IEEE802.4：令牌總線IEEE802.5：令牌環(huán)IEEE802.11：無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DIXEthernetV2是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)與IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將802.3局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)*數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層IEEE802規(guī)定，數(shù)據(jù)鏈路層由兩個(gè)子層構(gòu)成：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。MAC子層：與傳輸媒體有關(guān)

LLC子層：與傳輸媒體無(wú)關(guān)*局域網(wǎng)對(duì)LLC子層是透明的*局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn)1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點(diǎn)2LLC子層看不見(jiàn)下面的局域網(wǎng)以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于只有計(jì)算機(jī)D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來(lái)。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。*為了通信的簡(jiǎn)便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。

*以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力（besteffort）的交付。當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來(lái)決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。*以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用

曼徹斯特(Manchester)編碼*

基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼

碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

（3.廣域網(wǎng)鏈路層技術(shù)）

*

1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PointtoPointProtocol，PPP)2）高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-LevelDataLinkControl，HDLC）3）高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-LevelDataLinkControl，HDLC）4）異步傳輸模式（AsynchronousTransferMode，ATM)5）Cisco/IETF6）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN)第2章數(shù)據(jù)鏈路層2.1數(shù)據(jù)鏈路層基本概念

2.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.3以太網(wǎng)的擴(kuò)展

*2.1.3以太網(wǎng)的擴(kuò)展

*物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)中繼器HUB鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)2.1.3擴(kuò)展的局域網(wǎng)

1.在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)主機(jī)使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器*以太網(wǎng)集線器光纖光纖調(diào)制解調(diào)器光纖調(diào)制解調(diào)器

物理層擴(kuò)展轉(zhuǎn)發(fā)器和集線器(物理層)集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)集線器連接起來(lái)的局域網(wǎng)屬于同一個(gè)沖突域，這也意味著所有的節(jié)點(diǎn)都共享帶寬所能連接的站點(diǎn)數(shù)是有限制的，比如10BaseT局域網(wǎng)的站點(diǎn)最多有1024個(gè)它所覆蓋的范圍仍然是有限的（5-4-3原則）用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)使原來(lái)屬于不同沖突域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨沖突域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)沖突域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的沖突域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來(lái)。

*用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng)*三個(gè)獨(dú)立的沖突域一系二系三系沖突域沖突域沖突域2.在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)（網(wǎng)橋）網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。網(wǎng)橋具有過(guò)濾幀的功能。根據(jù)檢查某幀的目的MAC地址，決定將幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口。

*(1)網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體緩存接口1接口2①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥接口1接口212網(wǎng)橋優(yōu)點(diǎn)過(guò)濾通信量。提供網(wǎng)段間的隔離功能

擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。*使用網(wǎng)橋缺點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。在MAC子層并沒(méi)有流量控制功能。具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過(guò)幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。*第2章數(shù)據(jù)鏈路層2.1數(shù)據(jù)鏈路層基本概念

2.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.2廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

2.1.3以太網(wǎng)的擴(kuò)展2.2以太網(wǎng)幀格式

*2.2以太網(wǎng)的幀格式在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址（長(zhǎng)48位）。表示每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識(shí)符。前三個(gè)字節(jié)(即高位24位)：由IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)

RA負(fù)責(zé)向廠家分配。后三個(gè)字節(jié)(即低位24位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒(méi)有重復(fù)地址*2.MAC

幀的格式常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。**以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)目的地址字段6字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)源地址字段6字節(jié)以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)類型字段2字節(jié)類型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)字段46~1500

字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC

客戶數(shù)據(jù)字段最小長(zhǎng)度64字節(jié)

18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)FCS字段4

字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為1

10

8

時(shí)，MAC子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于1

10

14。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于46字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長(zhǎng)不小于64字節(jié)。以太網(wǎng)V2的MAC幀格式*MAC幀物理層MAC層IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個(gè)字段共7個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開(kāi)始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比MAC幀還多8個(gè)字節(jié)2.3點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPP協(xié)議

現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。*用戶撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖路由器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)用戶家庭撥號(hào)電話線

使用TCP/IP

的

PPP

連接使用TCP/IP

的客戶進(jìn)程路由選擇進(jìn)程至因特網(wǎng)…PC

機(jī)2.4CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection?！岸帱c(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。“載波監(jiān)聽(tīng)”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞?？偩€上并沒(méi)有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽(tīng)”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。*CSMA/CD協(xié)議最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒(méi)有有源器件。*B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)CSMA/CD先聽(tīng)后說(shuō)，邊聽(tīng)邊說(shuō)；一旦沖突，立即停說(shuō)；等待時(shí)機(jī)，然后再說(shuō)；2.5交換機(jī)學(xué)習(xí)原理

交換機(jī)實(shí)際上是一個(gè)有流控能力的多商品網(wǎng)橋。

*網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)原理網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，則通過(guò)所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。*轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程舉例*地址接口B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF22.6廣播域與沖突域沖突域(collisiondomain)：連接在同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的集合，這些節(jié)點(diǎn)在以太網(wǎng)上競(jìng)爭(zhēng)同一帶寬。用物理層設(shè)備（Hub或者Repeater）連接的所有節(jié)點(diǎn)，同一個(gè)沖突域內(nèi)。第二層設(shè)備（如交換機(jī)）能隔離沖突域，*2.6廣播域與沖突域廣播域(BroadcastDomain)是能接收任一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合廣播域被認(rèn)為是OSI中的第二層概念，交換機(jī)第二層設(shè)備連接的節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為都是在同一個(gè)廣播域。而路由器、三層交換機(jī)等第三層設(shè)備可以隔離廣播域，路由器的每一個(gè)端口就是一個(gè)廣播域。*網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為

隔離開(kāi)的沖突域*B2B