生物工程專業(yè)_計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)鏈路層

1、1第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 3.1.4 數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸(運(yùn)輸層講)3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)（自讀）3.6 高速以太網(wǎng)3.7 無(wú)線局域網(wǎng)（簡(jiǎn)單介紹）2數(shù)據(jù)鏈路層n問(wèn)題：鏈路層必須解決的基本問(wèn)題？為上一層提供一段一段鏈路兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，鏈路上的信道分為兩種，分別如何實(shí)現(xiàn)。在廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層，各主機(jī)如何在局域網(wǎng)上唯一標(biāo)識(shí)自己?3數(shù)據(jù)鏈路層n數(shù)據(jù)鏈路層使用的兩種信道類型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道：一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道：一對(duì)多的廣播通信方式。信道上連接很多主機(jī)，須用專門的共享信道

2、協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送-局域網(wǎng)使用廣播信道。43.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層所處的地位 局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)n 數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型5數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù))主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2

3、僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng)63.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.2 數(shù)據(jù)鏈路和幀 n前面提到的鏈路與數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別：n鏈路：是從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)的一段物理線路， 一條鏈路是一條路徑的組成部分。n數(shù)據(jù)鏈路： 除了物理線路外，還要有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。往往使用適配器(即網(wǎng)卡)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般適配器包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)1010 0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn) A結(jié)點(diǎn) B物理層(a)IP 數(shù)據(jù)報(bào)1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元：傳送的是幀83.1.3 三個(gè)基本問(wèn)題

4、1、封裝成幀2、透明傳輸3、差錯(cuò)控制 91. 封裝成幀n封裝成幀：把網(wǎng)絡(luò)層交過(guò)來(lái)的一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，就構(gòu)成了一個(gè)幀。n首部和尾部的主要作用是進(jìn)行幀定界，n首部也包括必要的控制信息。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)開(kāi)始發(fā)送幀開(kāi)始10如何進(jìn)行幀定界用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例 SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開(kāi)始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOTn SOH(start of header)和EOT(end of transmission)都是控制字符。n SOH 表示幀的首部開(kāi)始，可用00000001表示n EOT 表示幀的結(jié)束 可用00000100表示11

5、2. 透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個(gè)幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前n如何理解透明傳輸：是指不管所傳送的數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能在鏈路上傳送，并被正確地接收。 12解決透明傳輸問(wèn)題n使用字節(jié)填充或字符填充法：在數(shù)據(jù)中若出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”，則在前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”(十六進(jìn)制編碼是 1B)。接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。n如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)中，那么在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。 13SOHSOHEOTSOHESCESCEOTE

6、SCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過(guò)字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開(kāi)始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題 SOH143. 差錯(cuò)檢測(cè)n在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1 和0可能互變。n在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為 誤碼率。n誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系，但不管怎樣都無(wú)法保證無(wú)差錯(cuò)傳輸。n為保證可靠性，必須采用差錯(cuò)檢測(cè)措施。 在數(shù)據(jù)鏈路層，廣泛使用循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 的檢錯(cuò)技術(shù)。15CRC與幀檢驗(yàn)序列 FCS (Frame Check Sequence) nCRC就是在數(shù)據(jù)后面添加供差錯(cuò)檢測(cè)的n位冗余碼。n這種

7、冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列 FCS 。n原理 書59頁(yè)：(數(shù)據(jù) M,約定好的除數(shù) P,模2運(yùn)算得到的 n 位余數(shù)即是冗余碼,傳送數(shù)據(jù) M+n，接收方除以P看余數(shù)是否為0)n循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 和 FCS并不等同。nCRC 是一種常用的檢錯(cuò)方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。16應(yīng)當(dāng)注意 n使用 CRC 只能做到無(wú)差錯(cuò)接受。n無(wú)差錯(cuò)接受是指：凡是接收端接受的幀，均可認(rèn)為無(wú)差錯(cuò)，因?yàn)槌鲥e(cuò)的幀丟棄了。但這能確保通信雙方的可靠傳輸嗎？不一定，因?yàn)閿?shù)據(jù)可能丟失或重復(fù)，要做到“可靠傳輸” 必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制(運(yùn)輸層可靠傳輸部分一起講)。 173.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Poi

8、nt Protocol)3.2.1 PPP 協(xié)議的特點(diǎn)PPP：解決點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)傳輸。n用戶往往要連接到 ISP 才能實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)(撥號(hào)上網(wǎng))，PPP 是用戶和 ISP 進(jìn)行通信時(shí)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。nPPP是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路使用最多的協(xié)議。n在撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)：用戶購(gòu)買該 ISP 出售的“上網(wǎng)卡”；接入到該 ISP 后獲得 IP 地址實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。18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(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)PPP 協(xié)議193.2.1 PPP 協(xié)議的特點(diǎn) n簡(jiǎn)單：只進(jìn)行CRC檢驗(yàn)，不提供可靠傳輸。n封裝成幀：規(guī)定了 幀定界符 n透明性 n支持多種網(wǎng)絡(luò)

9、層協(xié)議：如：IP，IPX。 n多種類型鏈路：高速或低速，光或電。 n差錯(cuò)檢測(cè)：避免有差錯(cuò)的幀繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。 n檢測(cè)連接狀態(tài) ：有助于恢復(fù)并保持鏈路暢通。n最大傳送單元 MTU：太大丟棄，通報(bào)。n網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商：知道并配置網(wǎng)絡(luò)層地址。 203.2.2. PPP 協(xié)議的組成 nPPP 協(xié)議有三個(gè)組成部分 n一個(gè)將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法(既支持同步鏈路，也支持異步鏈路)。n鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)：用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路。n一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)：支持網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。 213.2.2

10、 PPP 協(xié)議的幀格式n標(biāo)志字段 F = 0 x7E：表示幀的開(kāi)始和結(jié)束，是PPP幀的定界符。n地址字段 A 規(guī)定為 0 xFF：不起作用。n控制字段 C 規(guī)定為 0 x03：不起作用。n2 字節(jié)的協(xié)議字段：指明信息字段是什么協(xié)議數(shù)據(jù)。n信息字段：幀數(shù)據(jù)nFCS 字段：CRC的幀檢驗(yàn)序列。22PPP 協(xié)議的幀格式nPPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時(shí)，PPP 幀的信息字段就是 IP 數(shù)據(jù)報(bào)。若為 0 xC021，則信息字段是鏈路控制數(shù)據(jù)。若為 0 x8021，則信息字段是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò) 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)送7EFF

11、03FACFCSF7E協(xié)議信 息 字 段首部尾部23透明傳輸問(wèn)題 n當(dāng) PPP 用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來(lái)完成比特填充-(零比特填充)。 n當(dāng) PPP 用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法。 n同步和異步的主要區(qū)別： 1、異步傳輸面向字符，同步傳輸面向比特。 2、異步傳輸?shù)膯挝皇亲址?，同步傳輸?shù)膯挝皇菐?24異步傳輸使用的字符填充 n將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè) 0 x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)。 n若信息字段中出現(xiàn)一個(gè) 0 x7D 的字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)。n若信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼的控制字符

12、（即數(shù)值小于 0 x20 的字符），則在該字符前面要加入一個(gè) 0 x7D 字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。 25同步傳輸使用的零比特填充 n在發(fā)送端，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有 5 個(gè)連續(xù) 1，則立即填入一個(gè) 0(標(biāo)志字段7E存在6個(gè)連續(xù)的1)。n接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù)1時(shí)，就把這 5 個(gè)連續(xù) 1 后的一個(gè) 0 刪除，0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0信息字段中出現(xiàn)了和標(biāo)志字段 F 完全一樣的 8 比特組合發(fā)送端

13、在 5 個(gè)連 1 之后填入 0 比特再發(fā)送出去在接收端把 5 個(gè)連 1之后的 0 比特刪除會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F 發(fā)送端填入 0 比特接收端刪除填入的 0 比特零比特填充27 3.2.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài) n當(dāng)用戶撥號(hào)接入 ISP 時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。nPC 機(jī)向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組，以便建立 LCP 連接。這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)。n接著進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP 給 PC 分配一個(gè)臨時(shí)的 IP 地址。n通信完畢，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回 IP 地址。n接著 LCP 釋放連接。n最后釋放物理層的連接。 鏈路靜止鏈路建立鑒

14、別網(wǎng)絡(luò)鏈路打開(kāi)鏈路終止物理層連接建立LCP 配置協(xié)商鑒別成功或無(wú)需鑒別NCP 配置協(xié)商鏈路故障或關(guān)閉請(qǐng)求LCP 鏈路終止鑒別失敗LCP 配置協(xié)商失敗293.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層n廣播信道：可以進(jìn)行一對(duì)多的通信，之所以能廣播是因?yàn)楣蚕砹诵诺?。n局域網(wǎng)使用的是廣播信道。n局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)往往為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。 303.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層n局域網(wǎng)具有的主要優(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

15、和生存性。局域網(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?匹配電阻集線器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)總線網(wǎng)：傳統(tǒng)以太網(wǎng)為代表星形網(wǎng)：快速以太網(wǎng)，以太網(wǎng)應(yīng)用廣泛，幾乎可認(rèn)為是局域網(wǎng)的同義詞。32媒體共享技術(shù)n信道之所以能“廣播”是因?yàn)楣蚕砹诵诺馈Ｄ敲垂蚕硇诺赖募夹g(shù)有？n靜態(tài)劃分信道：不適合局域網(wǎng)使用。頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用 n動(dòng)態(tài)媒體接入控制(多點(diǎn)接入)：信道不固定分配給用戶。隨機(jī)接入：以太網(wǎng)采用(須有解決碰撞的協(xié)議)受控接入：如多點(diǎn)線路探詢，或輪詢。 33 3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.1 以太網(wǎng)概述 n1. 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)(施樂(lè),英特爾等公司)IEEE

16、 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)化組織)。nDIX Ethernet V2 與 IEEE 的 802.3 的差別很小，因此將 802.3 局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。34n為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會(huì)將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。n與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層。nLLC 子層與傳輸媒體無(wú)關(guān)，不管何種局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來(lái)說(shuō)都是透明的 3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.1 以太網(wǎng)概述 35局域網(wǎng)對(duì) LLC 子

17、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) 236以后一般不考慮 LLC 子層 n由于 TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此 802 委員會(huì)制定的 LLC 的作用不大。n也就是說(shuō)我們所學(xué)習(xí)是基于TCP/IP 體系的“以太網(wǎng)”，而以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層不包括 LLC 層，只有 MAC層。n很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒(méi)有 LLC 協(xié)議。 372. 適配器的作用 n端計(jì)算機(jī)如何與局域網(wǎng)連接？通過(guò)網(wǎng)卡。n網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(ad

18、apter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡，或“網(wǎng)卡”。 n網(wǎng)卡是使“站點(diǎn)”與“網(wǎng)絡(luò)”連接并通信。n回顧：數(shù)據(jù)鏈路是除了物理線路外，還要有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。而適配器是實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。n適配器包括物理層和鏈路層兩層。382. 適配器的作用 n適配器的重要功能：進(jìn)行串行傳輸/并行傳輸轉(zhuǎn)換。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。適配器與存儲(chǔ)器進(jìn)行交互在操作系統(tǒng)上安裝網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。使得網(wǎng)卡能與存儲(chǔ)器交互。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 39計(jì)算機(jī)通過(guò)適配器和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 硬件地址至局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU 和存儲(chǔ)器生成發(fā)送的數(shù)據(jù)處理收到的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)從局域網(wǎng)接收幀計(jì)算機(jī)IP 地址并行通信n硬件地址：是每一個(gè)“站點(diǎn)

19、”的標(biāo)識(shí)符。40n廣播信道實(shí)現(xiàn)一對(duì)一通信須解決的兩個(gè)問(wèn)題：唯一標(biāo)識(shí)自己的方法；解決傳輸碰撞問(wèn)題。n總線特點(diǎn)：是廣播通信方式；可利用計(jì)算機(jī)的每個(gè)適配器的地址不同來(lái)實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”通信。3.4.2 CSMA/CD 協(xié)議 B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來(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)41廣播特性的總線實(shí)現(xiàn)一對(duì)一通信 n總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 n由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 n其他計(jì)算機(jī)丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 42載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè) CSMA/

20、CD n通過(guò)上面的方法，以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多和一對(duì)一的通信，并采用相應(yīng)措施使得通信更加簡(jiǎn)便，但仍有一個(gè)重要的問(wèn)題。n如何協(xié)調(diào)總線上各計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)？因?yàn)榭偩€上在同一時(shí)間只能允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送信息。n方法：使用CSMA/CD協(xié)議進(jìn)行協(xié)調(diào)。43載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè) CSMA/CD nCSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n多點(diǎn)接入：許多主機(jī)連接在一根總線上。n載波監(jiān)聽(tīng)：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)。 載波監(jiān)聽(tīng)：是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有

21、其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 44n碰撞檢測(cè)：是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。n當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大(互相疊加)。n當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞（沖突）。碰撞檢測(cè) 45檢測(cè)到碰撞后n在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無(wú)法恢復(fù)出有用的信息。n因此，每個(gè)站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要停止發(fā)送，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。46電磁波在總線上的有限傳播速率的影響 n疑問(wèn)：在發(fā)送前已經(jīng)監(jiān)聽(tīng)到信道為“空閑”，為何發(fā)送了數(shù)據(jù)還會(huì)出現(xiàn)沖突的情況。答：電磁波在總線上

22、的有限傳播速率的影響 nA 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后才能傳送到 B。nB 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá)之前發(fā)送自己的幀(此時(shí) B 的檢測(cè)不到 A 發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時(shí)延記為 傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽(tīng)的影響舉例 n使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)只能進(jìn)行半雙工通信。n每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性-發(fā)送的不確定性。48爭(zhēng)用期n最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間 2 （兩倍的端到端傳播時(shí)延）就

23、可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。n如果沒(méi)遭受碰撞則證明在 2 的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有其它站點(diǎn)“爭(zhēng)用”該總線。n因此，以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延 2 稱為爭(zhēng)用期。n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。 49如何處理碰撞？：1、二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法n發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。隨機(jī)時(shí)間 = r 倍的 基本退避時(shí)間基本退避時(shí)間：一般取為爭(zhēng)用期 2。從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取一個(gè)數(shù)記為 r。定義重傳次數(shù) k ，k 10，即 k = Min重傳次數(shù), 10當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不成功即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。 50n當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)

24、的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)：立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；再繼續(xù)發(fā)送 32 或 48 比特的人為干擾信號(hào)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 n可否理解為網(wǎng)絡(luò)擁塞，你在 qq 群里告訴大家這里堵了， 先不要上網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)了。如何處理碰撞？：2、強(qiáng)化碰撞513.4.5 以太網(wǎng)的 MAC 層1. MAC 層的硬件地址 n硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址(用在 MAC 幀中)。n局域網(wǎng)上的每個(gè)站點(diǎn)的 MAC 地址固化在該站點(diǎn)的適配器 ROM 中。n“地址”并不是只具體的物理位置 ，嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站或某個(gè)接口的“名字”或標(biāo)識(shí)符。 5248 位的 MAC 地址nMAC 地址字段目前基本采用 6字節(jié)

25、(48位)。nIEEE 的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu) RA 負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前 3 個(gè)字節(jié)。n地址字段中的后 3 個(gè)字節(jié)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。n“MAC 地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符。53適配器檢查 MAC 地址 n適配器每收到一個(gè) MAC 幀就首先用硬件檢查幀中的 MAC 地址.如果是發(fā)往本站的幀則收下。否則就將此幀丟棄。542. MAC 幀的格式 n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)n最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。55以太網(wǎng) MAC 幀物理層MAC

26、層10101010101010 10101010101010101011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)以太網(wǎng)的 MAC 幀格式 56MAC 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)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式目的地址字段 6 字節(jié)57MAC 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)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式源地址字段 6 字節(jié)58MAC 幀物理層MAC 層IP 層目的地址源地址類型數(shù)

27、據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式類型字段 2 字節(jié)類型字段用來(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。 59MAC 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)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié)數(shù)據(jù)字段幀最小長(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46 60MAC 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)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式FCS 字段 4

28、字節(jié)61MAC 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)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式10101010101010 10101010101010101011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n 在幀的前面插入的 8 字節(jié)n 第一個(gè)字段 7 個(gè)字節(jié),前同步碼,用來(lái)實(shí)現(xiàn)幀的比特同步。n 第二個(gè)字段是幀開(kāi)始定界符，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)62n問(wèn)題：MAC 幀 為什么沒(méi)有 幀結(jié)束定界符？n沒(méi)有幀結(jié)束定界符如何知道哪些比特流屬于同一個(gè)幀？在傳送幀時(shí)，各幀之間

29、有一定的時(shí)間 間隙。接收端只要找到幀開(kāi)始定界符，其后面連續(xù)的比特流就屬于同一個(gè)MAC幀。以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式633.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)n3.5.1 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)使用集線器可以使用多個(gè)集線器互連擴(kuò)大了碰撞域n3.5.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)網(wǎng)橋交換機(jī)：多接口的網(wǎng)橋但廣播域擴(kuò)大了，容易造成廣播風(fēng)暴可以使用虛擬局域網(wǎng) VLAN 技術(shù)減小廣播域643.6 高速以太網(wǎng)3.6.1 100BASE-T 以太網(wǎng)n高速以太網(wǎng)：速率達(dá)到或超過(guò) 100 Mb/s 的以太網(wǎng)。n100BASE-T 是在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)n仍使用 CSMA/CD 協(xié)議。n100BA

30、SE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。nIEEE 標(biāo)準(zhǔn)是 802.3u 。65100BASE-T 以太網(wǎng)的特點(diǎn)n可以在半雙工方式工作，當(dāng)配置交換式集線器時(shí)也可在全雙工方式下工作而無(wú)沖突發(fā)生。全雙工模式不用CSMA/CD協(xié)議nMAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。n一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m(提高數(shù)據(jù)率)。n幀間時(shí)間間隔也減少了(提高數(shù)據(jù)率) 。 66三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) n100BASE-TX使用 2 對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 n100BASE-FX 使用 2 對(duì)光纖。 n100BASE-T4使用 4 對(duì) UTP 3 類線或 5

31、 類線。 673.6.2 吉比特以太網(wǎng)n允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。n使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。n在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議n與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。68吉比特以太網(wǎng)的物理層 n1000BASE-X：1000BASE-SX SX表示短波 (基于光纖，多模)1000BASE-LX LX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)(基于光纖，多?；騿文?1000BASE-CXCX表示銅線（傳輸距離短，25m左右）n1000BASE-T 使用 4對(duì) 5 類線 UTP 693.6.3 10 吉比特以太網(wǎng)n10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 M

32、b/s 和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。n10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。n10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒(méi)有爭(zhēng)用問(wèn)題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 703.6.4 使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入n以太網(wǎng)的速率可達(dá)1 10 Gb/s ，覆蓋的地理范圍也很廣，因此不少人使用以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入。n特點(diǎn)：可提供雙向的寬帶通信，并且可靈活地進(jìn)行帶寬升級(jí)。以太網(wǎng)接入舉例：光纖到大樓 FTTB 100 M10 M10 M100 M吉比特以太網(wǎng)光結(jié)點(diǎn)匯接點(diǎn)1 Gb/s1 Gb/s高速匯接點(diǎn) GigaPoP723.7 無(wú)線局域網(wǎng) WLAN3.7.1 無(wú)線局域網(wǎng)的組成1. 有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)AP1AP273n一個(gè)移動(dòng)站若要加入到一個(gè)基本服務(wù)集 BSS，就必須先選擇一個(gè)接入點(diǎn) AP，并與此接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。n建立關(guān)聯(lián)就表示這個(gè)移動(dòng)站加入了選定的 AP 所屬的子網(wǎng)，并和這個(gè) AP 之間創(chuàng)建了一個(gè)虛擬線路。nAP 有點(diǎn)像集線器。與接入點(diǎn) AP 建立關(guān)聯(lián)(association)742. 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)又稱自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network) 自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)