劉蘭青——OSI數(shù)據(jù)鏈路層

1、成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 OSIOSI數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層教教 師：劉蘭青師：劉蘭青課程回顧及引入課程回顧及引入傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報頭傳輸層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層報頭網(wǎng)絡層報頭 表示層表示層應用層應用層會話層會話層源端口號源端口號+目的端口號目的端口號源源IP+目的目的IP網(wǎng)絡層報頭中的網(wǎng)絡層報頭中的ipip地址已標識地址已標識了通信雙方，那么數(shù)據(jù)鏈路層了通信雙方，那么數(shù)據(jù)鏈路層又要如何封裝數(shù)據(jù)包，在通信又要如何封裝數(shù)據(jù)包，在通信中起什么作用呢？中起什么作用呢？數(shù)據(jù)

2、段數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)OSI/RM成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 1. 1. 理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性2. 2. 掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素3. 3. 理解理解MACMAC技術原理及其選擇依據(jù)技術原理及其選擇依據(jù)4. 4. 了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織知識目標知識目標成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 學會查看網(wǎng)卡的物理地址學會查看網(wǎng)卡的物理地址能力目標能力目標

3、成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 1.1. 理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性2.2. 掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素3.3. 理解理解MACMAC技術原理及其選擇依據(jù)技術原理及其選擇依據(jù)4.4.了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織知識目標知識目標成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 802.11 無線幀無線幀802.11 無線幀無線幀PPP 幀幀HDLCFrame RelayEthernet

4、幀幀情景1：無線筆記本向臺式機發(fā)送數(shù)據(jù)，沿途需要經(jīng)過無線局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、以太網(wǎng)多個不同的物理網(wǎng)絡，如下圖所示。無線無線局域網(wǎng)局域網(wǎng)PPPPPP廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)HDLC廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)FR廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 如何將如何將網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包放到不同的介質上并進行傳輸，放到不同的介質上并進行傳輸，是數(shù)據(jù)鏈路層要解決的問題。是數(shù)據(jù)鏈路層要解決的問題。 不同的物理網(wǎng)絡可能由不同的介質組成，如銅銅纜纜無無線線光光纖纖成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 數(shù)

5、據(jù)鏈路層的作用: 通過公共通過公共本地本地介質提供數(shù)據(jù)交換介質提供數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務： 封裝成封裝成幀幀數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 媒介訪問控制媒介訪問控制和錯誤檢測技術和錯誤檢測技術知識目標一知識目標一 數(shù)據(jù)鏈路層的作用數(shù)據(jù)鏈路層的作用成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 知識目標一知識目標一 數(shù)據(jù)鏈路層存在的必要性數(shù)據(jù)鏈路層存在的必要性o 1. 源主機不能預測到達目的主機的路途中會經(jīng)過哪些類型的物理網(wǎng)絡和介質；o 2. 不同的網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)的編排格式不同；o 3.數(shù)據(jù)鏈路層負責將數(shù)據(jù)放置到網(wǎng)絡介質上并從網(wǎng)絡

6、介質接收數(shù)據(jù)，從而緩解上層的壓力，為其提供透明傳輸。知識目標二成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 情景2：PC1向PC2發(fā)送數(shù)據(jù)，沿途需要經(jīng)過不同的物理網(wǎng)絡（以太網(wǎng)廣域網(wǎng)以太網(wǎng)），如下圖所示：數(shù)據(jù)包LAN報頭LAN報尾WAN報頭WAN報尾數(shù)據(jù)包LAN報頭報頭LAN報尾報尾數(shù)據(jù)包返回必要性課堂練習2成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 不同網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)采用不同的編排格式不同網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)采用不同的編排格式返回必要性成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。

7、愛因斯坦愛因斯坦 1. 1. 理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性2. 2. 掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素3. 3. 理解理解MACMAC技術原理及其選擇依據(jù)技術原理及其選擇依據(jù)4. 4. 了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織知識目標知識目標成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 知識目標二知識目標二 數(shù)據(jù)幀結構數(shù)據(jù)幀結構數(shù)據(jù)包報頭數(shù)據(jù)報尾幀位流網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因

8、斯坦 知識目標二知識目標二 數(shù)據(jù)幀結構數(shù)據(jù)幀結構-LAN-LAN幀幀成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 前導碼和幀首定界符字段 ：“前導碼”（7 個字節(jié)）和“幀首定界符 (SFD)”（1 個字節(jié)）字段用于同步發(fā)送設備與接收設備。如1010101011，告知接收方準備接收新幀。o 目的 MAC 地址字段：6 個字節(jié)，是預定接收方的標識符。如 R1 F0/1的MAC：0000.0CDE.89E5。o 源 MAC 地址字段：6 個字節(jié)，標識幀的源網(wǎng)卡或接口。如PC1的MAC：0090.0C42.728C。以太網(wǎng)協(xié)議幀格式字段含義以太網(wǎng)協(xié)議

9、幀格式字段含義成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 長度/類型字段：2 個字節(jié)，定義幀的數(shù)據(jù)字段的準確長度。在其中可以輸入長度或類型。但在指定的實現(xiàn)中只能使用二者之一。如果字段用于指定類型，則“類型”字段將說明執(zhí)行哪個協(xié)議。 如，0X800表示IP協(xié)議。o 數(shù)據(jù)和填充位字段：461500 個字節(jié)，包含來自較高層次的封裝數(shù)據(jù)。所有幀至少必須有 64 個字節(jié)。如果封裝的是小數(shù)據(jù)包，則幀使用填充位增大到最小值。 成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 幀校驗序列字段：4 B，如0X0

10、，用于檢測幀中的錯誤。它使用循環(huán)冗余校驗 (CRC)。發(fā)送設備在幀的 FCS 字段中包含 CRC 的結果。接收設備將接收幀，并生成 CRC 來查找錯誤。如果計算匹配，就不會發(fā)生錯誤。計算不匹配則表明數(shù)據(jù)已經(jīng)改變；因此幀會被丟棄。數(shù)據(jù)改變可能是由于代表比特的電信號中斷所致。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 知識目標二知識目標二 數(shù)據(jù)幀結構數(shù)據(jù)幀結構-WAN-WAN幀幀成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 PPPPPP協(xié)議幀格式字段含義協(xié)議幀格式字段含義n標志（FLG）：8位，值為0

11、1111110，表示一幀的開始。n地址（ADR）：8位，值為11111111，標準目的廣播地址，表示誰都可以接收，沒有源地址。因為是點到點的廣域網(wǎng)鏈路，一個節(jié)點發(fā)送，另外一個節(jié)點接收，所以不用太多地址信息控制幀的來源和去向。這一點和以太網(wǎng)幀有很多區(qū)別。n控制(CTR):8位，值為0 x3，表示是一個無序號幀。n協(xié)議（PROTOCOL）：16位，值為0 x21表示封裝的是一個ip數(shù)據(jù)報文。n數(shù)據(jù)：由LCP協(xié)商為可變長度。n幀校驗序列（FCS）：16位。n標志（FLG）：8位，表示一個幀的結束。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 課堂練習課

12、堂練習1 1o 請同學們比較以太網(wǎng)協(xié)議幀和廣域網(wǎng)PPP協(xié)議幀，分析它們字段的異同？成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 參考答案參考答案o 相同之處：o 均有地址、類型、數(shù)據(jù)、幀校驗序列字段o 不同之處：o 1.PPP協(xié)議幀比以太網(wǎng)幀多了控制和標志結束字段o 2. 表示開始的前導碼和承載的數(shù)據(jù)長度不同；以太網(wǎng)幀的地址字段表示兩個節(jié)點的物理地址，而PPP幀的地址是廣播地址。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 課堂練習課堂練習2 2o 在情景2中，以太網(wǎng)和PPP廣域網(wǎng)是不同類型的網(wǎng)絡，

13、采用不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，剛剛大家一起分析了它們封裝成數(shù)據(jù)幀格式的異同。o 那么相同類型的兩個以太網(wǎng)幀是否一樣呢？成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 課堂練習課堂練習2 2數(shù)據(jù)包LAN報頭LAN報尾數(shù)據(jù)包LAN報頭報頭LAN報尾報尾兩個幀格式相同，地址字段的地址不同：兩個幀格式相同，地址字段的地址不同：藍色幀頭中目的地址藍色幀頭中目的地址0000.0CDE.89E50000.0CDE.89E5是是R1R1的的 f0/1f0/1的的MACMAC地址；地址；源地址源地址0040.0B03.D9950040.0B03.D995是是Pc1Pc1

14、的的MACMAC地址；地址；綠色幀頭中目的地址綠色幀頭中目的地址0001.C7A2.4EEC0001.C7A2.4EEC是是Pc2Pc2的的MACMAC地址；地址；源地址源地址0001.9730.89D00001.9730.89D0是是R2R2的的f0/1f0/1的的MACMAC地址。地址。地址字段的地址僅代表本段鏈路兩端節(jié)點的地地址字段的地址僅代表本段鏈路兩端節(jié)點的地址，在經(jīng)過路由器或網(wǎng)關設備轉發(fā)時，是要改址，在經(jīng)過路由器或網(wǎng)關設備轉發(fā)時，是要改變的，被重新封裝下一段鏈路需要的地址。因變的，被重新封裝下一段鏈路需要的地址。因此，此，MACMAC地址只具有本地意義。地址只具有本地意義。成功成功

15、=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 知識目標二知識目標二 數(shù)據(jù)鏈路層的物理實體數(shù)據(jù)鏈路層的物理實體網(wǎng)卡網(wǎng)卡o 網(wǎng)卡作用：o 1.將計算機上運行的軟件進程與物理介質相連；o 2.封裝或解封裝數(shù)據(jù)幀o 3.準備好傳輸數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)編碼為可在相關介質上發(fā)送的信號。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 能力目標能力目標o 網(wǎng)卡地址，即主機的物理地址。o 查看方法：o 開始/運行/cmd/確定，然后在命令提示

16、符窗口輸入ipconfig/all命令.查看網(wǎng)卡地址命令網(wǎng)卡MAC地址成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 1. 1. 理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性理解數(shù)據(jù)鏈路層的作用及其存在的必要性2. 2. 掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素掌握數(shù)據(jù)幀的構成元素3. 3. 理解理解MACMAC技術原理及其選擇依據(jù)技術原理及其選擇依據(jù)4. 4. 了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織了解定義數(shù)據(jù)鏈路層標準和協(xié)議的工程組織知識目標知識目標成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 什么是介質訪問控制？o 規(guī)

17、范數(shù)據(jù)幀在介質上的放置的方法稱為介質訪問控制。o 控制方法取決于：如何共享介質和拓撲結構知識目標三：知識目標三： MACMAC技術技術成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 知識目標三：介質訪問控制的必要性知識目標三：介質訪問控制的必要性成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 對于共享介質，有兩種基本介質訪問控制方法：受控 每個節(jié)點各自都有使用介質的時間爭用 所有節(jié)點自由競爭介質的使用權知識目標三知識目標三成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛

18、因斯坦愛因斯坦 受控受控成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 爭用爭用成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 針對非共享介質的介質訪問控制協(xié)議需要少量甚至不需要控制。這些協(xié)議具有更簡單的介質訪問控制規(guī)則和過程，如點到點。o 在點對點連接中，數(shù)據(jù)鏈路層需要考慮通信為全雙工還是半雙工。知識目標三：知識目標三：成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 o 物理拓撲 是節(jié)點與它們之間的物理連接的布局。o 邏輯拓撲 是網(wǎng)絡將幀從一個節(jié)點傳輸

19、到另一節(jié)點的線路。o 常見的邏輯拓撲和物理拓撲類型：n 點到點 n 多路訪問 n 環(huán)形 知識目標三：知識目標三：成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 點對點拓撲點對點拓撲o 點對點拓撲將兩個節(jié)點直接連接在一起。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 多路訪問拓撲多路訪問拓撲o 邏輯多路訪問拓撲使多個節(jié)點通過共享介質相互通信。o 在某一時刻，可將某個節(jié)點的數(shù)據(jù)放置到介質上。每個節(jié)點都可以看見介質上的所有幀，但是只有幀的目的節(jié)點會處理幀內容。o 邏輯多路訪問拓撲所采用的典型的介質訪問控制方法為 CSMA/CD (載波偵聽多路訪問/沖突檢測)或 CSMA/CA(載波偵聽多路訪問/沖突避免) 。成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 多路訪問拓撲多路訪問拓撲成功成功=艱苦的勞動艱苦的勞動+正確的方法正確的方法+少說空話。少說空話。 愛因斯坦愛因斯坦 環(huán)形拓撲環(huán)形拓撲o 在邏輯環(huán)形拓撲中，各節(jié)點依次接收幀。若