計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接連接的網(wǎng)絡(luò)

1、1第 3 章 直接連接的網(wǎng)絡(luò)2教學(xué)提示教學(xué)目的教學(xué)目的n理解理解數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)服務(wù)，掌握，掌握可靠數(shù)據(jù)傳輸可靠數(shù)據(jù)傳輸和和多路訪問(wèn)多路訪問(wèn)原理原理，熟練掌握熟練掌握各種鏈路層協(xié)議與設(shè)備各種鏈路層協(xié)議與設(shè)備重要知識(shí)點(diǎn)重要知識(shí)點(diǎn)n成幀成幀n差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)n可靠數(shù)據(jù)傳輸可靠數(shù)據(jù)傳輸n多路訪問(wèn)技術(shù)多路訪問(wèn)技術(shù)學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法n以基礎(chǔ)性問(wèn)題為中心展開(kāi)學(xué)習(xí)以基礎(chǔ)性問(wèn)題為中心展開(kāi)學(xué)習(xí) MAC地址 CSMA/CD 以太網(wǎng)交換機(jī) IEEE 802.113直連連接的網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)制和設(shè)備機(jī)制設(shè)備在其他層可用4What is a Link?4Communication MediumNetwork Adapt

2、er5數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 n鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。n一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。n數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(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。n現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。n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。 6工作場(chǎng)景最簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)：用某種傳輸媒體連接所有主機(jī)n涉及涉及數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)技術(shù)n單段鏈路單段鏈路使用使用點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)通信協(xié)議通信協(xié)議或廣播或廣播多路訪問(wèn)多路訪問(wèn)協(xié)議協(xié)議n為為大型

3、網(wǎng)絡(luò)大型網(wǎng)絡(luò)提供提供某某“一跳一跳”的低層通信的低層通信支撐支撐以太網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)路由器IP網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)7第3章：內(nèi)容提要3.1 3.2 成幀成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)8鏈路層環(huán)境n鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議n任務(wù)：任務(wù)：通過(guò)通過(guò)單段鏈路單段鏈路，點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)傳送上層數(shù)據(jù)報(bào)傳送上層數(shù)據(jù)報(bào)n定義了定義了鏈路兩端結(jié)點(diǎn)間交互的鏈路兩端結(jié)點(diǎn)間交互的幀格式幀格式，以及以及發(fā)送和接發(fā)送和接收幀時(shí)收幀時(shí)的的操作操作n兩

4、種網(wǎng)絡(luò)鏈路類型兩種網(wǎng)絡(luò)鏈路類型n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路n廣播鏈路廣播鏈路9n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：由鏈路一端的單個(gè)發(fā)送結(jié)點(diǎn)和鏈路另一端的單個(gè)接收結(jié)點(diǎn)組成。這種鏈路使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。n廣播鏈路：能夠讓多個(gè)發(fā)送結(jié)點(diǎn)和接收結(jié)點(diǎn)都連接到單一的，共享的廣播信道上。這種鏈路使用一對(duì)多的廣播通信方式。因廣播鏈路上連接的主機(jī)很多，必須使用專用的共享鏈路協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。10鏈路層環(huán)境n鏈路層環(huán)境重要特點(diǎn)鏈路層環(huán)境重要特點(diǎn)n一條路徑上的一條路徑上的不同鏈路可不同鏈路可運(yùn)行運(yùn)行不同不同的的鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議n鏈路層協(xié)議提供的服務(wù)可鏈路層協(xié)議提供的服務(wù)可以以不同不同n通信環(huán)境較為簡(jiǎn)單通信環(huán)境較為簡(jiǎn)單11

5、利用不同交通工具旅游的例子北京杭州黃山首都機(jī)場(chǎng)杭州機(jī)場(chǎng)黃山火車站12 鏈路層的基本服務(wù)就是將網(wǎng)絡(luò)層分組通過(guò)鏈路層的基本服務(wù)就是將網(wǎng)絡(luò)層分組通過(guò)單段通信鏈路單段通信鏈路從一個(gè)結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到相鄰結(jié)點(diǎn)。從一個(gè)結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到相鄰結(jié)點(diǎn)。 且其所提供的且其所提供的服務(wù)服務(wù)會(huì)隨著鏈路層協(xié)議轉(zhuǎn)變會(huì)隨著鏈路層協(xié)議轉(zhuǎn)變而改變。而改變。13鏈路層協(xié)議的設(shè)計(jì)問(wèn)題1.成幀成幀n將數(shù)據(jù)報(bào)封裝進(jìn)幀，加上首部和尾部，幀定界問(wèn)題將數(shù)據(jù)報(bào)封裝進(jìn)幀，加上首部和尾部，幀定界問(wèn)題2.媒體訪問(wèn)媒體訪問(wèn)n規(guī)定了結(jié)點(diǎn)在鏈路上傳輸幀的規(guī)則規(guī)定了結(jié)點(diǎn)在鏈路上傳輸幀的規(guī)則n如何共享媒體，如何訪問(wèn)信道？如何共享媒體，如何訪問(wèn)信道？n用媒體訪問(wèn)控制用媒體訪問(wèn)

6、控制(MAC)協(xié)議協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)之間的幀傳輸協(xié)議協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)之間的幀傳輸 3.相連結(jié)點(diǎn)間的可靠交付相連結(jié)點(diǎn)間的可靠交付n是網(wǎng)絡(luò)中基礎(chǔ)性問(wèn)題（無(wú)差錯(cuò)的傳輸每個(gè)幀）是網(wǎng)絡(luò)中基礎(chǔ)性問(wèn)題（無(wú)差錯(cuò)的傳輸每個(gè)幀）n在比特差錯(cuò)低的鏈路很少使用在比特差錯(cuò)低的鏈路很少使用 (光纖，雙絞線光纖，雙絞線)n無(wú)線鏈路無(wú)線鏈路: 高差錯(cuò)率則需要高差錯(cuò)率則需要14鏈路層服務(wù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題(續(xù))4.流量控制流量控制n相鄰發(fā)送和接收結(jié)點(diǎn)間的步調(diào)協(xié)調(diào)（防止接收結(jié)點(diǎn)相鄰發(fā)送和接收結(jié)點(diǎn)間的步調(diào)協(xié)調(diào)（防止接收結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)溢出）緩沖區(qū)溢出）5.差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)n差錯(cuò)由信號(hào)衰減、噪聲所致差錯(cuò)由信號(hào)衰減、噪聲所致n接收方檢測(cè)出差錯(cuò)，將幀丟棄接收方檢測(cè)出差

7、錯(cuò)，將幀丟棄n發(fā)送方負(fù)責(zé)重傳發(fā)送方負(fù)責(zé)重傳n通常用硬件實(shí)現(xiàn)通常用硬件實(shí)現(xiàn)6.糾錯(cuò)糾錯(cuò)n接收方接收方識(shí)別和糾正識(shí)別和糾正比特差錯(cuò)，而不采取重傳比特差錯(cuò)，而不采取重傳15網(wǎng)絡(luò)適配器及其與協(xié)議棧功能的關(guān)系問(wèn)題：鏈路層功能在哪里？n網(wǎng)絡(luò)適配器n設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序16n網(wǎng)絡(luò)適配器也成為網(wǎng)絡(luò)接口卡或網(wǎng)卡。n網(wǎng)絡(luò)適配器通常與系統(tǒng)的I/O總線相連，在結(jié)點(diǎn)內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)鏈路之間傳輸數(shù)據(jù)。n結(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的一個(gè)軟件模塊稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，用來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)適配器。n鏈路層功能的主體部分是在網(wǎng)絡(luò)適配器中實(shí)現(xiàn)的（鏈路層控制器）。1718第3章：內(nèi)容提要3.1 3.2 成幀成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸

8、原理可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)19IP 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物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn) A結(jié)點(diǎn) B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP 數(shù)據(jù)報(bào)1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀20n在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)交換的是數(shù)據(jù)塊而不是比特流。n結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)適配器通過(guò)鏈路層協(xié)議在結(jié)點(diǎn)之間交換幀（一個(gè)比特序列）。n為了完成幀在結(jié)點(diǎn)之間的傳輸，適配器首先要準(zhǔn)確識(shí)別這個(gè)比特序列具有什么樣的幀結(jié)構(gòu)，即決定幀從哪里開(kāi)始到哪里結(jié)束。21面向比特的

9、協(xié)議n面向比特的協(xié)議把幀看成比特的集合面向比特的協(xié)議把幀看成比特的集合n以以HDLC協(xié)議為例，用特別的比特序列表示幀的協(xié)議為例，用特別的比特序列表示幀的開(kāi)始和結(jié)束（開(kāi)始和結(jié)束（01111110）n比特填充比特填充 (bit stuffing)法法(用于發(fā)送前用于發(fā)送前/接收后接收后)n發(fā)送方：報(bào)文中發(fā)送方：報(bào)文中5個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù)1，插入，插入0n接收方接收方：收到：收到5個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù)1：后為后為0 ，去掉；，去掉；為為1，后，后為為0，則幀結(jié)束；否則則幀結(jié)束；否則出錯(cuò)出錯(cuò)22PPP協(xié)議n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP) n家庭家庭主機(jī)到第一跳路由器的主機(jī)到第一跳路由器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的鏈路層協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

10、鏈路的鏈路層協(xié)議n用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。協(xié)議。nPPP協(xié)議是家庭用戶的計(jì)算機(jī)和協(xié)議是家庭用戶的計(jì)算機(jī)和ISP進(jìn)行通信時(shí)所使用的進(jìn)行通信時(shí)所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。23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24PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議代碼25PPP 協(xié)議的幀格式nPPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。n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)。n若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路

11、控制數(shù)據(jù)。n若為 0 x8021，則表示這是網(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7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部26面向字節(jié)的協(xié)議n早期每幀都看成是字節(jié)的集合n保留一組字符為控制字符n同步字符同步字符SYN；首部開(kāi)始符首部開(kāi)始符SOH；正文開(kāi)始符正文開(kāi)始符STX；正正文結(jié)束符文結(jié)束符ETX；轉(zhuǎn)義字符轉(zhuǎn)義字符DLEn效率較低，目前已很少使用nDLE字符的“轉(zhuǎn)義”作用n信息信息DLE STX A DLE B DLE ETX在網(wǎng)絡(luò)中傳送在網(wǎng)絡(luò)中傳送27第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)檢驗(yàn)和方法

12、檢驗(yàn)和方法循環(huán)冗余檢測(cè)循環(huán)冗余檢測(cè)(CRC)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)28n為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤后，有兩種處理方法，一是檢錯(cuò)重發(fā)；二是前向糾錯(cuò)。 29處理幀差錯(cuò)兩種方法n檢錯(cuò)檢錯(cuò)重重發(fā)發(fā)(detect and retransmission)n檢測(cè)到發(fā)送方報(bào)文受損，檢測(cè)到發(fā)送方報(bào)文受損，則通知發(fā)送方重傳副本則通知發(fā)送方重傳副本n差錯(cuò)率低差錯(cuò)率低效果好效果好n前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)(Forward Error Correction

13、, FEC)n糾錯(cuò)通過(guò)糾錯(cuò)通過(guò)“預(yù)先預(yù)先”發(fā)送發(fā)送額額外信息進(jìn)行外信息進(jìn)行n時(shí)效性好時(shí)效性好n適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合n檢錯(cuò)重檢錯(cuò)重發(fā)發(fā)適合鏈路差錯(cuò)適合鏈路差錯(cuò)率很低的場(chǎng)合率很低的場(chǎng)合，如有線，如有線通信通信n前向糾錯(cuò)適合對(duì)時(shí)間要前向糾錯(cuò)適合對(duì)時(shí)間要求很高求很高的場(chǎng)合，的場(chǎng)合，如航天如航天和實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)控制30 為此，首先要檢查出誤碼。這樣就需要在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)加上能夠檢查出錯(cuò)誤或能夠定位錯(cuò)誤的冗余信息。n冗余信息用某種明確定義的算法直接從原始報(bào)文中導(dǎo)出的信息。31差錯(cuò)檢測(cè)EDC：差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)比特：差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)比特 (冗余冗余)D ： 數(shù)據(jù)由差錯(cuò)校驗(yàn)保護(hù)，可能包括首部字段數(shù)據(jù)由差錯(cuò)校驗(yàn)保護(hù)，可能包括

14、首部字段 易出現(xiàn)比特錯(cuò)鏈路易出現(xiàn)比特錯(cuò)鏈路 32n差錯(cuò)檢測(cè)不是差錯(cuò)檢測(cè)不是100%可靠可靠!n 協(xié)議可能漏掉某些差錯(cuò)，但是非常少協(xié)議可能漏掉某些差錯(cuò)，但是非常少n 較大的較大的EDC字段產(chǎn)生更好的檢測(cè)和糾正字段產(chǎn)生更好的檢測(cè)和糾正n一種優(yōu)秀的差錯(cuò)檢測(cè)方法應(yīng)當(dāng)滿足：加入的冗余一種優(yōu)秀的差錯(cuò)檢測(cè)方法應(yīng)當(dāng)滿足：加入的冗余信息較少，而能檢測(cè)出所有的差錯(cuò)。信息較少，而能檢測(cè)出所有的差錯(cuò)。 33差錯(cuò)檢測(cè)方法n奇偶校驗(yàn)n檢驗(yàn)和方法n循環(huán)冗余檢驗(yàn)34奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)碼是奇偶校驗(yàn)碼是奇校驗(yàn)碼奇校驗(yàn)碼和和偶校驗(yàn)碼偶校驗(yàn)碼的統(tǒng)稱，是一種的統(tǒng)稱，是一種最基本的檢錯(cuò)碼。最基本的檢錯(cuò)碼。n用用單個(gè)奇偶校驗(yàn)位單個(gè)奇偶校驗(yàn)位

15、可檢測(cè)出鏈路發(fā)生的可檢測(cè)出鏈路發(fā)生的單個(gè)比特差錯(cuò)。單個(gè)比特差錯(cuò)。n發(fā)送方發(fā)送的信息由發(fā)送方發(fā)送的信息由n-1n-1位位信息元和信息元和1 1位位校驗(yàn)元組成，可校驗(yàn)元組成，可以表示成為（以表示成為（n n，n-1n-1）。）。n如果是如果是奇校驗(yàn)碼奇校驗(yàn)碼，在附加上一個(gè)校驗(yàn)元以后，碼長(zhǎng)為，在附加上一個(gè)校驗(yàn)元以后，碼長(zhǎng)為n n的的碼字中碼字中“1”1”的個(gè)數(shù)為的個(gè)數(shù)為奇數(shù)奇數(shù)個(gè)；個(gè)；n如果是如果是偶校驗(yàn)碼偶校驗(yàn)碼，在附加上一個(gè)校驗(yàn)元以后，碼長(zhǎng)為，在附加上一個(gè)校驗(yàn)元以后，碼長(zhǎng)為n n的的碼字中碼字中“1”1”的個(gè)數(shù)為的個(gè)數(shù)為偶數(shù)偶數(shù)個(gè)。個(gè)。 例： 信息字段 奇校驗(yàn)碼 偶校驗(yàn)碼 0110001 011

16、00010 01100011編碼效率： Q/(Q+1) (信息字段占Q個(gè)比特)35奇偶校驗(yàn)二維比特奇偶校驗(yàn)二維比特奇偶校驗(yàn):檢測(cè)到所有檢測(cè)到所有1,2,3個(gè)比特差錯(cuò)和大部分個(gè)比特差錯(cuò)和大部分4bit差錯(cuò)和糾正差錯(cuò)和糾正1個(gè)比特差錯(cuò)。個(gè)比特差錯(cuò)。00奇偶差錯(cuò)奇偶差錯(cuò)可糾正的單比特可糾正的單比特差錯(cuò)差錯(cuò)無(wú)差錯(cuò)36檢驗(yàn)和方法n檢驗(yàn)和方法（可用于因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層）n思想：將傳輸?shù)乃凶止?jié)當(dāng)做整數(shù)加起來(lái)，其和作為檢驗(yàn)和，然后將這個(gè)檢驗(yàn)和連同數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮辗?，接收方?duì)收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行相同的計(jì)算，再把得到的結(jié)果與收到的檢驗(yàn)和進(jìn)行比較。n因特網(wǎng)檢驗(yàn)和就基于這種方法。37因特網(wǎng)檢驗(yàn)和發(fā)送方:n將段內(nèi)容作為16比特整數(shù)

17、序列來(lái)處理n檢驗(yàn)和: 連續(xù)兩兩求和，校驗(yàn)和為和的反碼n發(fā)送方將檢驗(yàn)和的值放入 檢驗(yàn)和字段接收方:n計(jì)算接收到段的檢驗(yàn)和n檢查是否計(jì)算的檢驗(yàn)和等于 檢驗(yàn)和字段的值:nNO 檢測(cè)到差錯(cuò)檢測(cè)到差錯(cuò)nYES 沒(méi)有檢測(cè)到差錯(cuò)，仍可能沒(méi)有檢測(cè)到差錯(cuò)，仍可能有錯(cuò)有錯(cuò)目標(biāo)：目標(biāo)：檢測(cè)檢測(cè)傳輸段傳輸段中的中的“差錯(cuò)差錯(cuò)”(如比特翻轉(zhuǎn)如比特翻轉(zhuǎn))38因特網(wǎng)檢驗(yàn)和例子n注意：當(dāng)作加法時(shí)，最高位進(jìn)比特位的進(jìn)位需要加到結(jié)果中n例子： 3個(gè)16 bit的整數(shù)1100011001100110，1111010101010101，1000111100001100相加1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

18、 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 11 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 01 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 11 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0回卷 和檢查和(求反)和回卷 39因特網(wǎng)檢驗(yàn)和檢錯(cuò)效果 對(duì)不同的報(bào)文，容易找到具有相同檢驗(yàn)和的另一段對(duì)不同的報(bào)文，容易找到具有相同檢驗(yàn)和的另

19、一段報(bào)文報(bào)文:I O U 10 0 . 99 B O B49 4F 55 3130 30 2E 3939 42 D2 42messageASCII formatB2 C1 D2 ACI O U 90 0 . 19 B O B49 4F 55 3930 30 2E 3139 42 D2 42messageASCII formatB2 C1 D2 AC不同的報(bào)文不同的報(bào)文但相同的檢驗(yàn)和但相同的檢驗(yàn)和!效果不好! 報(bào)文 報(bào)文 ASCII形式 ASCII形式 40循環(huán)冗余檢驗(yàn)循環(huán)冗余檢驗(yàn) 為了提供很強(qiáng)的差錯(cuò)檢測(cè)能力，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍在鏈路層用硬件芯片實(shí)現(xiàn)了基于循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRCCyclic Red

20、undancy Check）編碼的差錯(cuò)檢驗(yàn)技術(shù)。 41循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理 n假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù) M = 1010001101（共k bit）。n發(fā)送方和接收方協(xié)商一個(gè)m bit的除數(shù)Pn即可確定我們?cè)跀?shù)據(jù)M的后面添加的供差錯(cuò)檢測(cè)用冗余碼的長(zhǎng)度為n bit（n=m-1）。 42冗余碼的計(jì)算 n用二進(jìn)制的模 2 運(yùn)算進(jìn)行 2n 乘 M 的運(yùn)算，這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個(gè) 0。n得到的 (k + n) bit 的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為 m bit 的數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R（即為所求的冗余碼），所得余數(shù) R 比除數(shù) P 至少要少1 個(gè)比特。 43n設(shè) M = 1010001101 ,

21、 P = 110101，即 n = 5, 模 2 運(yùn)算的結(jié)果是：商 Q = 1101010110， 余數(shù)R = 01110。n將余數(shù) R 作為冗余碼添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是101000110101110，或 2nM + R。44 1101010110 Q 商 除數(shù) P 110101 101000110100000 2nM 被除數(shù) 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 R 余數(shù)45n接收方如何檢測(cè)呢？接收方如何檢測(cè)呢？n用接收端收到得數(shù)據(jù)除以用接收

22、端收到得數(shù)據(jù)除以P（發(fā)送端事先定好的那個(gè)）n如果所得余數(shù)為0，則在傳輸過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生誤碼；n如果所得余數(shù)不為0，則在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生了誤碼；46n但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。n一旦檢測(cè)出差錯(cuò)，就丟棄這個(gè)出現(xiàn)差錯(cuò)的幀。注意：能不能說(shuō)所得余數(shù)為0，就肯定沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)？ 只要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測(cè)不到的差錯(cuò)的概率就很小很小。 檢測(cè)出錯(cuò)了？檢測(cè)出錯(cuò)了？47 任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼可以和一個(gè)只含有0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 例如，代碼1010111對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式為X6+X4+X2+X+1，而多項(xiàng)式X5+X3+X2十X

23、十1對(duì)應(yīng)的代碼為101111。48目前，廣泛使用的除數(shù)P主要有四種: nCRC12X12十X11十X3十X2+1 nCRC16X16十X15十X2十1(IBM公司) nCRC16X16十X12十X5十1(CCITT) nCRC32X32十X26十X23十X22十X16十X11十X10十X8十X7十X5十X4十X2+X+1 49應(yīng)當(dāng)注意 n僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差錯(cuò)接受(accept)。n“無(wú)差錯(cuò)接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于 1 的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生差錯(cuò)”。n也就是說(shuō)：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒(méi)有差錯(cuò)”（有

24、差錯(cuò)的幀就丟棄而不接受）。n傳輸差錯(cuò)可分為兩大類：幀出現(xiàn)比特差差錯(cuò)；幀丟失、幀重復(fù)和幀失序。n“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上幀編號(hào)、確認(rèn)和重傳機(jī)制。 50第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議回退回退N步協(xié)議步協(xié)議選擇重傳協(xié)議選擇重傳協(xié)議3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)51可靠數(shù)據(jù)傳輸：服務(wù)模型與服務(wù)實(shí)現(xiàn)n可靠數(shù)據(jù)傳輸是互聯(lián)網(wǎng)中最為重要的問(wèn)題之一

25、n該問(wèn)題在多層協(xié)議中出現(xiàn)n一般服務(wù)模型52設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議n基本思想：在分組傳輸過(guò)程進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，一旦接收方發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，就應(yīng)當(dāng)告知發(fā)送方，由發(fā)送方重傳該分組n學(xué)習(xí)方法：研究一系列協(xié)議，一步解決一個(gè)問(wèn)題，直至實(shí)用53設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：SW0協(xié)議前提條件：信道不丟包n解決方案：n接到正確接到正確PKT，發(fā)送一，發(fā)送一個(gè)肯定確認(rèn)個(gè)肯定確認(rèn)(ACK)n收到收到錯(cuò)誤錯(cuò)誤PKT，發(fā)送一，發(fā)送一個(gè)個(gè)否定確認(rèn)否定確認(rèn)(NAK)，重重傳原傳原PKTn停止等待停止等待(stop-and-wait, SW)協(xié)議n實(shí)用中有不少漏洞54設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：SW1協(xié)議條件：信道丟包nSW0的發(fā)送方會(huì)一直等待ACK

26、，引起協(xié)議死鎖死鎖n解決方案：n增加增加超時(shí)定時(shí)器超時(shí)定時(shí)器n每發(fā)PKT，啟動(dòng)超時(shí)定時(shí)器，稱為超時(shí)重傳超時(shí)重傳機(jī)制n重傳時(shí)間略大于平均RTTn無(wú)需NAK（否認(rèn)確認(rèn)）55設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：SW2協(xié)議條件：確認(rèn)分組丟失n出現(xiàn)了分組冗余冗余的差錯(cuò)n解決方案：n增加一種新機(jī)制：增加一種新機(jī)制：發(fā)送發(fā)送序號(hào)序號(hào)n序號(hào)空間要較小n如發(fā)送序號(hào)如發(fā)送序號(hào)3 bit，在在07間循環(huán)使用間循環(huán)使用56設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：SW3協(xié)議對(duì)確認(rèn)進(jìn)行編號(hào)？n收到重復(fù)的確認(rèn)，無(wú)法分辨對(duì)應(yīng)哪個(gè)分組n解決方案：n增加增加確認(rèn)序號(hào)機(jī)制確認(rèn)序號(hào)機(jī)制，分分辨出確認(rèn)辨出確認(rèn)對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)哪個(gè)分組哪個(gè)分組n綜合以上機(jī)制為綜合以上機(jī)制為SW

27、協(xié)議，協(xié)議，或或自動(dòng)重傳請(qǐng)求自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議機(jī)制設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議機(jī)制：差錯(cuò)檢測(cè)、接收方確認(rèn)差錯(cuò)檢測(cè)、接收方確認(rèn)(肯定/否定)、重、重傳、定時(shí)器和序號(hào)傳、定時(shí)器和序號(hào)(數(shù)據(jù)和確認(rèn))57第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議回退回退N步協(xié)議步協(xié)議選擇重傳協(xié)議選擇重傳協(xié)議3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)58流水線協(xié)議n2.5Gbps光傳輸系

28、統(tǒng)，RTT為35ms。分組長(zhǎng)L1,500 byte，發(fā)送時(shí)延n信道的利用率n改進(jìn)停止等待協(xié)議，提高傳輸效率sbpspktbitRLttrans8.4105.2/815009000137.00048.350048.0/RLRTTRLU59流水線: 提高協(xié)議利用率60n可連續(xù)發(fā)送若干個(gè)分組，提高信道利用率n實(shí)際的協(xié)議一次至少允許連續(xù)發(fā)送256個(gè)分組，協(xié)議效率至少提高256倍!n看似n個(gè)分組被填充到一條流水線上，故此技術(shù)被稱為流水線61流水線傳輸 n流水線:發(fā)送方允許發(fā)送多個(gè)、傳輸中、未應(yīng)答的分組，不必每發(fā)完一個(gè)分組就停頓下來(lái)等待對(duì)方的確認(rèn)。n由于信道上一直有數(shù)據(jù)不間斷地傳送，這種傳輸方式可獲得很高

29、的信道利用率。 B分組ttAACK62流水線協(xié)議n必須增加序號(hào)范圍必須增加序號(hào)范圍n發(fā)送方和發(fā)送方和/或接收方設(shè)有緩沖或接收方設(shè)有緩沖n兩種流水線協(xié)議: 回退回退N步（步（go-Back-N）, 選擇性重傳（選擇性重傳（S-R） 63第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議回退回退N步協(xié)議步協(xié)議選擇重傳協(xié)議選擇重傳協(xié)議3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)64如何處理流水

30、線差錯(cuò)？n使用流水線技術(shù)傳輸分組時(shí)，若出現(xiàn)接收方或網(wǎng)絡(luò)來(lái)不及處理這些分組情況，就會(huì)導(dǎo)致丟包。n當(dāng)流水線差錯(cuò)時(shí)，對(duì)所需序號(hào)窗口和緩沖的要求取決于數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議處理丟失、損壞及時(shí)延過(guò)大分組的方式n恢復(fù)流水線差錯(cuò)的兩種基本方法n回退回退N步步(Go-Back-N，GBN)n選擇重傳選擇重傳(Selective Repeat, SR)65nGBN協(xié)議在流水線傳輸?shù)幕A(chǔ)上。通過(guò)發(fā)送窗口機(jī)制來(lái)限制發(fā)送方連續(xù)發(fā)送分組的個(gè)數(shù)?；赝薔步協(xié)議(Go-Back-N)66回退N步協(xié)議(Go-Back-N)發(fā)送方發(fā)送方:n在分組首部需要K比特序號(hào)，2k=N（序號(hào)循環(huán)使用）n“窗口”最大為N, 允許連續(xù)發(fā)送N個(gè)沒(méi)有應(yīng)答分組

31、滑動(dòng)窗口滑動(dòng)窗口(流水線流水線)已確認(rèn)已發(fā)送但未確認(rèn)可用但未發(fā)送不可用窗口長(zhǎng)度N發(fā)送基序號(hào) 下一個(gè)序號(hào) 67發(fā)送窗口機(jī)制 123456789101112(a) 發(fā)送方維持發(fā)送窗口（發(fā)送窗口是 5）發(fā)送窗口(b) 收到對(duì)第一個(gè)分組的確認(rèn)后發(fā)送窗口向前滑動(dòng)向前123456789101112發(fā)送窗口位于發(fā)送窗口的中的分組可位于發(fā)送窗口的中的分組可以連續(xù)發(fā)送出去，而不需要以連續(xù)發(fā)送出去，而不需要等待對(duì)方的確認(rèn)信息等待對(duì)方的確認(rèn)信息68GBN協(xié)議注意點(diǎn)n接收方按序根據(jù)滑動(dòng)窗口的序號(hào)接收分組nGBN協(xié)議的接收窗口的長(zhǎng)度為1n窗口中失序的分組將被丟棄（接收方除了丟棄失序分組外，還要對(duì)最近按序接收的分組進(jìn)行確

32、認(rèn)）n發(fā)送方采用超時(shí)機(jī)制來(lái)重傳出現(xiàn)丟失會(huì)差錯(cuò)的分組n接收方可采用累積確認(rèn)的方式69GBN協(xié)議例子n發(fā)送窗口為3，序號(hào)范圍為0，370第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議流水線可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議回退回退N步協(xié)議步協(xié)議選擇重傳協(xié)議選擇重傳協(xié)議3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)71選擇性重傳(Selective Repeat)問(wèn)題：GBN是否還能夠改善？(單一差錯(cuò)可能導(dǎo)致大量不必要重傳)n接收

33、方可分別確認(rèn)所有正確接收的報(bào)文段n緩存失序分組緩存失序分組, 以便最后按序交付給上層以便最后按序交付給上層n發(fā)送方只需要重傳沒(méi)有收到ACK的分組n發(fā)送方定時(shí)器對(duì)每個(gè)分組計(jì)時(shí)發(fā)送方定時(shí)器對(duì)每個(gè)分組計(jì)時(shí)n發(fā)送窗口nN個(gè)連續(xù)的序號(hào)個(gè)連續(xù)的序號(hào)n也需要限制已發(fā)送但尚未應(yīng)答分組的序號(hào)也需要限制已發(fā)送但尚未應(yīng)答分組的序號(hào)72選擇性重傳: 發(fā)送方/接收方窗口a. 發(fā)送方看到的序號(hào)b. 接收方看到的序號(hào)已經(jīng)確認(rèn)可用，還未發(fā)送發(fā)送，還未確認(rèn)不可用可接受（窗口內(nèi)） 失序(已緩存)但已被確認(rèn)期待，還未收到不可用 窗口長(zhǎng)度N窗口長(zhǎng)度N發(fā)送基序號(hào)接收基序號(hào)下一個(gè)序號(hào) 73選擇性重傳算法上層傳來(lái)數(shù)據(jù)上層傳來(lái)數(shù)據(jù) :r如果

34、窗口中下一個(gè)序號(hào)可用如果窗口中下一個(gè)序號(hào)可用, 發(fā)送報(bào)文段發(fā)送報(bào)文段timeout(n):r重傳丟失分組重傳丟失分組n, 重啟其計(jì)時(shí)重啟其計(jì)時(shí)器器ACK(n) 在在發(fā)送基,發(fā)送基+N:r標(biāo)記分組標(biāo)記分組 n 已經(jīng)收到已經(jīng)收到r如果如果n 是最小未收到應(yīng)答的是最小未收到應(yīng)答的分組，向前滑動(dòng)窗口基指針?lè)纸M，向前滑動(dòng)窗口基指針到下一個(gè)未確認(rèn)序號(hào)到下一個(gè)未確認(rèn)序號(hào)發(fā)送方發(fā)送方分組分組n在在 接收基接收基,接收基接收基+N-1r發(fā)送發(fā)送 ACK(n)r失序失序: 緩存緩存r按序按序: 交付交付 (也交付所有緩存也交付所有緩存的按序分組的按序分組),向前滑動(dòng)窗口到向前滑動(dòng)窗口到下一個(gè)未收到報(bào)文段的序號(hào)下一

35、個(gè)未收到報(bào)文段的序號(hào)分組分組n在在接收基接收基-N,接收基接收基-1rACK(n)其他其他: r忽略接收到的分組忽略接收到的分組 接收方接收方74選擇重傳的例子75SR: 窗口長(zhǎng)度問(wèn)題（序號(hào)空間有限時(shí)）例子:n序號(hào): 0, 1, 2, 3n窗口長(zhǎng)度 = 3n接收方：在(a)和(b)兩種情況下，接收方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)兩者間的差別!n在 (a)和(b)接收方無(wú)法區(qū)分接收到的分組是重傳的還是新的。問(wèn)題: 序號(hào)長(zhǎng)度與窗口長(zhǎng)度有什么關(guān)系?回答：窗口長(zhǎng)度小于等于序號(hào)空間的一半76可靠數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及用途小結(jié)機(jī)制機(jī)制用途和說(shuō)明用途和說(shuō)明檢驗(yàn)和檢驗(yàn)和用于檢測(cè)在一個(gè)傳輸分組中的用于檢測(cè)在一個(gè)傳輸分組中的比特比特錯(cuò)誤。錯(cuò)誤

36、。定時(shí)器定時(shí)器用于超時(shí)用于超時(shí)/重傳一個(gè)分組，可能因?yàn)樵摲纸M（或其重傳一個(gè)分組，可能因?yàn)樵摲纸M（或其ACK）在信道中丟失了。）在信道中丟失了。由于當(dāng)一個(gè)分組被時(shí)延但未丟失（過(guò)早超時(shí)），或當(dāng)一個(gè)分組已被接由于當(dāng)一個(gè)分組被時(shí)延但未丟失（過(guò)早超時(shí)），或當(dāng)一個(gè)分組已被接收方收到但從接收方到發(fā)送方的收方收到但從接收方到發(fā)送方的ACK丟失時(shí)，可能產(chǎn)生超時(shí)事件，所丟失時(shí)，可能產(chǎn)生超時(shí)事件，所以接收方可能會(huì)收到一個(gè)分組的多個(gè)冗余拷貝。以接收方可能會(huì)收到一個(gè)分組的多個(gè)冗余拷貝。序號(hào)序號(hào)用于為從發(fā)送方流向接收方的數(shù)據(jù)分組按順序編號(hào)。所接收分組的序號(hào)用于為從發(fā)送方流向接收方的數(shù)據(jù)分組按順序編號(hào)。所接收分組的序號(hào)間的

37、空隙可使該接收方檢測(cè)出丟失的分組。具有相同序號(hào)的分組可使間的空隙可使該接收方檢測(cè)出丟失的分組。具有相同序號(hào)的分組可使接收方檢測(cè)出一個(gè)分組的冗余拷貝。接收方檢測(cè)出一個(gè)分組的冗余拷貝。確認(rèn)確認(rèn)接收方用于告訴發(fā)送方一個(gè)分組或一組分組已被正確地接收到了。確認(rèn)接收方用于告訴發(fā)送方一個(gè)分組或一組分組已被正確地接收到了。確認(rèn)報(bào)文通常攜帶著被確認(rèn)的分組或多個(gè)分組的序號(hào)。確認(rèn)可以是逐個(gè)的報(bào)文通常攜帶著被確認(rèn)的分組或多個(gè)分組的序號(hào)。確認(rèn)可以是逐個(gè)的或累積的，這取決于協(xié)議。或累積的，這取決于協(xié)議。否定確認(rèn)否定確認(rèn)接收方用于告訴發(fā)送方某個(gè)分組未被正確地接收。否定確認(rèn)報(bào)文通常攜接收方用于告訴發(fā)送方某個(gè)分組未被正確地接收

38、。否定確認(rèn)報(bào)文通常攜帶著未被正確接收的分組的序號(hào)。帶著未被正確接收的分組的序號(hào)。窗口、流水線窗口、流水線發(fā)送方也許被限制僅發(fā)送那些序號(hào)落在一個(gè)指定范圍內(nèi)的分組。通過(guò)允發(fā)送方也許被限制僅發(fā)送那些序號(hào)落在一個(gè)指定范圍內(nèi)的分組。通過(guò)允許一次發(fā)送多個(gè)分組但未被確認(rèn)，發(fā)送方的利用率可在停等操作模式許一次發(fā)送多個(gè)分組但未被確認(rèn)，發(fā)送方的利用率可在停等操作模式的基礎(chǔ)上得到增加。窗口長(zhǎng)度可根據(jù)接收方接收和緩存報(bào)文的能力或的基礎(chǔ)上得到增加。窗口長(zhǎng)度可根據(jù)接收方接收和緩存報(bào)文的能力或網(wǎng)絡(luò)中的擁塞程度，或兩者情況來(lái)進(jìn)行設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)中的擁塞程度，或兩者情況來(lái)進(jìn)行設(shè)置。77第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3

39、.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 信道劃分協(xié)議信道劃分協(xié)議輪流協(xié)議輪流協(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)78多路訪問(wèn)(multiple access)鏈路和協(xié)議多路訪問(wèn)多路訪問(wèn)n多個(gè)發(fā)送/接收結(jié)點(diǎn)同時(shí)使用廣播信道，如何協(xié)調(diào)它們共享一個(gè)信道n局域網(wǎng)局域網(wǎng)環(huán)境，密集端系統(tǒng)通常使用多路訪問(wèn)方式應(yīng)用場(chǎng)景：應(yīng)用場(chǎng)景：信道資源緊缺，大量端系統(tǒng)信道資源緊缺，大量端系統(tǒng)或者頻繁或者頻繁訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，或者訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，或者以較小概率訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)以較小概率訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)79多路訪問(wèn)協(xié)議：n共享單一廣播信道n兩

40、個(gè)或更多結(jié)點(diǎn)并行傳輸相互干擾n碰撞：碰撞：如果結(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到兩個(gè)或更多信號(hào)如果結(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到兩個(gè)或更多信號(hào)多路訪問(wèn)協(xié)議n決定結(jié)點(diǎn)怎樣共享信道的分布式算法，如：決定何時(shí)結(jié)點(diǎn)能夠傳輸？出現(xiàn)碰撞時(shí)如何解決？n共享信道的通信必須使用信道本身! n不能用帶外信道來(lái)協(xié)調(diào)不能用帶外信道來(lái)協(xié)調(diào)80理想的多路訪問(wèn)協(xié)議速率R bps的廣播信道1. 當(dāng)只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，能夠以速率R發(fā)送2. 當(dāng)有M個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)能以平均速率R/M發(fā)送3. 分布式:n無(wú)特殊結(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)傳輸無(wú)特殊結(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)傳輸n無(wú)同步時(shí)鐘、時(shí)隙無(wú)同步時(shí)鐘、時(shí)隙4. 簡(jiǎn)單81多路訪問(wèn)協(xié)議: 分類有3種類型:n信道劃分n將信道劃分為較小的將信道劃分為較小的“段

41、段” (時(shí)隙，頻率，編碼時(shí)隙，頻率，編碼)n為每個(gè)結(jié)點(diǎn)分配一部分專用為每個(gè)結(jié)點(diǎn)分配一部分專用n輪流n結(jié)點(diǎn)輪流，信息較多的輪流發(fā)送的時(shí)間較長(zhǎng)結(jié)點(diǎn)輪流，信息較多的輪流發(fā)送的時(shí)間較長(zhǎng)n隨機(jī)訪問(wèn)n不劃分信道，允許碰撞不劃分信道，允許碰撞n設(shè)法從設(shè)法從“碰撞碰撞”恢復(fù)恢復(fù)問(wèn)題：?jiǎn)栴}：協(xié)議應(yīng)用協(xié)議應(yīng)用場(chǎng)景不同場(chǎng)景不同，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)協(xié)議的協(xié)議的方法方法是否有所不同？是否有所不同？82信道劃分協(xié)議: TDMATDMA: 時(shí)分多路訪問(wèn) n“循環(huán)”訪問(wèn)信道n每個(gè)站點(diǎn)在每個(gè)循環(huán)中獲得固定長(zhǎng)度時(shí)隙(長(zhǎng)度=分組傳輸時(shí)間)n不使用的時(shí)隙則空閑n例子：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(浪費(fèi))

42、83信道劃分協(xié)議: FDMAFDMA: 頻分多路訪問(wèn) n信道頻譜劃分為頻帶n每個(gè)站點(diǎn)分配固定的頻帶n頻帶中未使用的傳輸時(shí)間空閑n例子： 6個(gè)站點(diǎn)的LAN, 頻帶1、3、4 有分組, 頻帶2、5、6 空閑(浪費(fèi))84FDM和TDM特點(diǎn)n消除了碰撞且公平n結(jié)點(diǎn)在每個(gè)幀時(shí)間內(nèi)得到了專用的傳輸速率結(jié)點(diǎn)在每個(gè)幀時(shí)間內(nèi)得到了專用的傳輸速率R/N bpsn若系統(tǒng)僅有少數(shù)幾個(gè)有大量分組要發(fā)送的結(jié)點(diǎn)n分配的頻率或時(shí)隙被浪費(fèi)分配的頻率或時(shí)隙被浪費(fèi)n適合場(chǎng)合n所有結(jié)點(diǎn)都持續(xù)有大量數(shù)據(jù)發(fā)送所有結(jié)點(diǎn)都持續(xù)有大量數(shù)據(jù)發(fā)送nCDMA是另一種信道劃分協(xié)議n2.3.2節(jié)85第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3

43、差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 信道劃分協(xié)議輪流協(xié)議輪流協(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)86兩種輪流協(xié)議輪詢(有中心): n主結(jié)點(diǎn)“邀請(qǐng)”從結(jié)點(diǎn)依次傳輸n關(guān)注問(wèn)題:n輪詢開(kāi)銷n時(shí)延n單點(diǎn)故障(主結(jié)點(diǎn))令牌傳遞令牌傳遞(無(wú)中心無(wú)中心):控制令牌從一個(gè)結(jié)點(diǎn)順序地傳控制令牌從一個(gè)結(jié)點(diǎn)順序地傳遞到下一個(gè)遞到下一個(gè)令牌報(bào)文令牌報(bào)文關(guān)注問(wèn)題關(guān)注問(wèn)題: 令牌開(kāi)銷令牌開(kāi)銷 時(shí)延時(shí)延單點(diǎn)故障單點(diǎn)故障(令牌消失令牌消失) 適用于適用于希望共享信道但希望共享信道但卻無(wú)法預(yù)測(cè)訪問(wèn)結(jié)點(diǎn)的卻無(wú)法預(yù)測(cè)訪

44、問(wèn)結(jié)點(diǎn)的數(shù)量的場(chǎng)景數(shù)量的場(chǎng)景87第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 信道劃分協(xié)議輪流協(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議隨機(jī)接入?yún)f(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)88隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議n大量結(jié)點(diǎn)大量結(jié)點(diǎn)以小概率以小概率發(fā)送分組發(fā)送分組n以信道全部速率以信道全部速率R傳輸傳輸n結(jié)點(diǎn)間無(wú)優(yōu)先權(quán)協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)間無(wú)優(yōu)先權(quán)協(xié)調(diào)n兩個(gè)或更多傳輸結(jié)點(diǎn)發(fā)送兩個(gè)或更多傳輸結(jié)點(diǎn)發(fā)送 “碰撞碰撞”(小概率小概率)n隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議定義了定義了: n如何檢測(cè)碰撞如何檢測(cè)碰撞n如何從碰撞中恢復(fù)如何從

45、碰撞中恢復(fù) (例如，經(jīng)延遲后重新傳輸例如，經(jīng)延遲后重新傳輸)n隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的實(shí)例隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的實(shí)例:nALOHAn時(shí)隙時(shí)隙ALOHAnCSMA, CSMA/CD, CSMA/CA89ALOHA協(xié)議 一種用于解決在分組無(wú)線通信系統(tǒng)中分配廣播信道的分布式方法假定n所有幀有相同長(zhǎng)度n結(jié)點(diǎn)隨時(shí)傳輸幀n結(jié)點(diǎn)是異步的n如果2+結(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，所有結(jié)點(diǎn)檢測(cè)碰撞操作n當(dāng)結(jié)點(diǎn)獲得新幀，將隨時(shí)傳輸n無(wú)碰撞，結(jié)點(diǎn)能夠繼續(xù)發(fā)送新幀n如果碰撞，結(jié)點(diǎn)能夠檢測(cè)到，以概率P重傳幀90時(shí)隙ALOHA特點(diǎn)n單個(gè)活躍結(jié)點(diǎn)能夠連續(xù)地以信道的全速傳輸n結(jié)點(diǎn)中的時(shí)隙需要同步n簡(jiǎn)單n碰撞，浪費(fèi)時(shí)隙n空閑時(shí)隙n結(jié)點(diǎn)能以小于傳輸分組的時(shí)間檢測(cè)到

46、碰撞n節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步困難91在時(shí)隙在時(shí)隙ALOHA協(xié)議和純協(xié)議和純ALOHA協(xié)議中協(xié)議中,一個(gè)一個(gè)結(jié)點(diǎn)的成功傳輸取決于連接在這個(gè)廣播信道結(jié)點(diǎn)的成功傳輸取決于連接在這個(gè)廣播信道上的其他結(jié)點(diǎn)的活動(dòng)。上的其他結(jié)點(diǎn)的活動(dòng)。由于無(wú)線信道的特點(diǎn)，傳輸結(jié)點(diǎn)有時(shí)無(wú)法得由于無(wú)線信道的特點(diǎn)，傳輸結(jié)點(diǎn)有時(shí)無(wú)法得知其他結(jié)點(diǎn)的活動(dòng)情況。知其他結(jié)點(diǎn)的活動(dòng)情況。有線局域網(wǎng)中就不一樣了。有線局域網(wǎng)中就不一樣了。92CSMA(載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn))CSMA: 工作原理：發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)。每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前要監(jiān)聽(tīng)信道上是否有數(shù)據(jù)在傳送。若有，則此站不能發(fā)送，以免發(fā)生碰撞，需等待一段時(shí)間后重試。n人類類比： 不要打斷他人說(shuō)話! 避免兩人同

47、時(shí)講話!nCSMA用于有線，ALOHA用于無(wú)線93CSMA：載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)訪問(wèn)載波監(jiān)聽(tīng)策略：載波監(jiān)聽(tīng)策略：非堅(jiān)持非堅(jiān)持CSMA：一旦監(jiān)聽(tīng)到信道忙，就不再監(jiān)聽(tīng)；延遲一：一旦監(jiān)聽(tīng)到信道忙，就不再監(jiān)聽(tīng)；延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再次監(jiān)聽(tīng)。個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再次監(jiān)聽(tīng)。堅(jiān)持堅(jiān)持CSMA：監(jiān)聽(tīng)到信道忙時(shí)，仍繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到信道空：監(jiān)聽(tīng)到信道忙時(shí)，仍繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到信道空閑。閑。 1-堅(jiān)持堅(jiān)持CSMA：一聽(tīng)到信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù)：一聽(tīng)到信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù) p-堅(jiān)持堅(jiān)持CSMA：聽(tīng)到信道空閑時(shí)，以概率：聽(tīng)到信道空閑時(shí)，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)（以概率以概率1-p延遲一段時(shí)間后再發(fā)送）延遲一段時(shí)間后再發(fā)送）94CSMA：載

48、波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)訪問(wèn)nCSMA技術(shù)能解決技術(shù)能解決發(fā)送時(shí)發(fā)送時(shí)出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象n幀在發(fā)送過(guò)程中有可能出現(xiàn)幀在發(fā)送過(guò)程中有可能出現(xiàn)“碰撞碰撞”nCSMA技術(shù)不能解決技術(shù)不能解決發(fā)送中發(fā)送中出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象 95問(wèn)題： 既然發(fā)送前已經(jīng)監(jiān)聽(tīng)到信道空閑， 為什么發(fā)送時(shí)還要繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)信道？96電磁波在總線上的有限傳播速率的影響 n當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽(tīng)到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。 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) B 之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí) B 的載波監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)不到 A 所發(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)

49、生碰撞。n碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無(wú)用。 97CSMA碰撞碰撞碰撞:整個(gè)分組傳輸時(shí)間被浪費(fèi)整個(gè)分組傳輸時(shí)間被浪費(fèi)產(chǎn)生碰撞的分組變得無(wú)用產(chǎn)生碰撞的分組變得無(wú)用注意注意:距離與傳播時(shí)延在決定碰撞概率中的作用距離與傳播時(shí)延在決定碰撞概率中的作用98CSMA/CD (碰撞檢測(cè))CSMA/CD: 傳送過(guò)程中也進(jìn)行載波偵聽(tīng)傳送過(guò)程中也進(jìn)行載波偵聽(tīng)n在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到碰撞在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到碰撞n碰撞的傳輸盡快結(jié)束，以減少信道浪費(fèi)碰撞的傳輸盡快結(jié)束，以減少信道浪費(fèi)n碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè): n在有線的在有線的LAN中容易中容易: 測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，比較傳輸?shù)暮徒訙y(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，比較傳輸?shù)暮徒邮盏男盘?hào)收的信號(hào)n在無(wú)線在無(wú)線LA

50、N中困難：碰撞可能聽(tīng)不到中困難：碰撞可能聽(tīng)不到n人類類比人類類比: 禮貌的交談?wù)叨Y貌的交談?wù)?問(wèn)題：?jiǎn)栴}：能否進(jìn)一步提高能否進(jìn)一步提高CSMA效率效率？99CSMA/CD的基本工作原理工作原理：工作原理：每個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)前每個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽(tīng)信道先監(jiān)聽(tīng)信道是否是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，邊邊發(fā)送邊檢測(cè)發(fā)送邊檢測(cè)。若檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。若檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。嘗試。 CSMA/CD可歸結(jié)為四句話：可歸結(jié)為四句話： 發(fā)前先監(jiān)聽(tīng)發(fā)前先監(jiān)聽(tīng) 空閑即發(fā)送

51、空閑即發(fā)送 邊發(fā)邊檢測(cè)邊發(fā)邊檢測(cè) 沖突時(shí)退避沖突時(shí)退避1001 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 1011 kmABt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 = ABABAB t = 0 A 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 102強(qiáng)化碰撞 n當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)

52、外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的阻塞信號(hào)(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 103數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJ阻塞信號(hào) ABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測(cè)到?jīng)_突開(kāi)始沖突信道占用時(shí)間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測(cè)到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號(hào)。這里為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，只畫(huà)出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。104多路訪問(wèn)協(xié)議比較信道劃分協(xié)議信道劃分協(xié)議n在高負(fù)載時(shí)高效、公平地共享信道在高負(fù)載時(shí)高效、公平地共享信道n低負(fù)載時(shí)低效：信道訪問(wèn)中延時(shí)，當(dāng)?shù)拓?fù)載時(shí)低效：信道訪問(wèn)中延時(shí)，當(dāng)1個(gè)活躍結(jié)點(diǎn)時(shí)，個(gè)活躍結(jié)點(diǎn)時(shí)，甚至僅有分配了甚至僅有分配了 1/N 帶寬帶寬! 隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議隨

53、機(jī)訪問(wèn)協(xié)議n低負(fù)載是有效：?jiǎn)蝹€(gè)結(jié)點(diǎn)能夠全面利用信道低負(fù)載是有效：?jiǎn)蝹€(gè)結(jié)點(diǎn)能夠全面利用信道n高負(fù)載：碰撞開(kāi)銷大高負(fù)載：碰撞開(kāi)銷大輪流協(xié)議輪流協(xié)議兼有兩方面的優(yōu)點(diǎn)兼有兩方面的優(yōu)點(diǎn)!105多路訪問(wèn)協(xié)議小結(jié)問(wèn)題：對(duì)共享媒體你需要做些什么問(wèn)題：對(duì)共享媒體你需要做些什么?n信道劃分信道劃分, 通過(guò)時(shí)間、頻率或編碼通過(guò)時(shí)間、頻率或編碼n時(shí)分時(shí)分, 頻分頻分n輪流輪流n從中心站點(diǎn)輪詢，令牌傳遞從中心站點(diǎn)輪詢，令牌傳遞n隨機(jī)劃分隨機(jī)劃分 (動(dòng)態(tài)的動(dòng)態(tài)的), nALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CDn載波偵聽(tīng)載波偵聽(tīng): 在某些技術(shù)在某些技術(shù)(有線有線)中容易，在另一些中容易，在另一些(無(wú)線無(wú)線

54、)中困難中困難nCSMA/CD 用在以太網(wǎng)中用在以太網(wǎng)中nCSMA/CA 用在用在 802.11中中106第3章：內(nèi)容提要3.1 鏈路層概述3.2 成幀3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)3.4 可靠數(shù)據(jù)傳輸原理3.5 多路訪問(wèn)協(xié)議3.6 以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC地址地址CSMA/CD以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.7 鏈路層交換機(jī)鏈路層交換機(jī)3.8 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)3.9 小結(jié)小結(jié)107以太網(wǎng)(Ethernet)以太網(wǎng)占統(tǒng)治地位的有線LAN技術(shù)n來(lái)自20世紀(jì)70年代在20世紀(jì)80年代和90年代早期，流行的局域網(wǎng)技術(shù)主要有兩類：一類以太網(wǎng)局域網(wǎng)，它基于隨機(jī)接入?yún)f(xié)議；另一類令牌傳遞技術(shù)局域網(wǎng)，它

55、基于令牌傳遞協(xié)議。108以太網(wǎng)(Ethernet)占統(tǒng)治地位的有線LAN技術(shù)（簡(jiǎn)單者生存）： n率先廣泛使用的LAN技術(shù)n100Mbs網(wǎng)卡低于$10!n比令牌LAN和ATM等更簡(jiǎn)單、便宜n在速率競(jìng)賽中取勝: 10 Mbps 10 Gbps Metcalfe的以太網(wǎng)草的以太網(wǎng)草圖圖109從總線拓?fù)涞叫切屯負(fù)鋘到20世紀(jì)90年代，總線拓?fù)淞餍衝使用總線拓?fù)涞囊蕴W(wǎng)是一種廣播局域網(wǎng)總線：同軸電纜總線：同軸電纜110從總線拓?fù)涞叫切屯負(fù)鋘到20世紀(jì)90年代后期，集線器出現(xiàn)n使以太網(wǎng)在物理上呈星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而邏輯上讓保持為總線結(jié)構(gòu)，提高了以太網(wǎng)的可靠性n集線器是一種物理層設(shè)備，它作用于各個(gè)比特而不是作用

56、于幀n如果集線器同時(shí)從兩個(gè)不同的接口接收到比特，將出現(xiàn)一次碰撞，必須重新傳輸它們。111從總線拓?fù)涞叫切屯負(fù)鋘交換機(jī)的出現(xiàn)使以太網(wǎng)升級(jí)為交換以太網(wǎng)n交換以太網(wǎng)不僅是無(wú)碰撞的，還是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的n中心為交換機(jī)（二層設(shè)備）中心為交換機(jī)（二層設(shè)備）交換機(jī)星形112MAC地址n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：n廣播鏈路：n多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間為了進(jìn)行通信，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都必須多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間為了進(jìn)行通信，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都必須具有唯一的標(biāo)識(shí)。即具有唯一的標(biāo)識(shí)。即鏈路層地址鏈路層地址。113MAC地址n以太網(wǎng)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，以太網(wǎng)適配器具有唯一的鏈路層地址。nLAN地址地址=物理地址物理地址=MAC地址地址，通常用6字節(jié)16進(jìn)制表示n如1a-03-6

57、5-3F-2e-46n共有248個(gè)LAN地址nIEEE地址分配方式：固定前24 bit，公司生成后24 bit，每個(gè)適配器具有唯一MAC地址n適配器的MAC地址具有扁平(沒(méi)有層次)結(jié)構(gòu)，且保持不變114MAC地址n與MAC地址形成對(duì)照的是，IP地址（網(wǎng)絡(luò)層地址）是有層次結(jié)構(gòu)的，且當(dāng)主機(jī)移動(dòng)時(shí)，IP地址通常需要改變nMAC地址身份證號(hào)nIP地址郵政地址n就像郵政地址和身份證號(hào)都有特定用途一樣，一個(gè)結(jié)點(diǎn)必須同時(shí)具有MAC地址和IP地址115網(wǎng)卡檢查 MAC 地址 n網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) 數(shù)據(jù)幀就首先用硬件檢查 該數(shù)據(jù)幀中的 MAC 地址。n如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。n否則就

58、將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。n“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： n單播(unicast)幀（一對(duì)一）n廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）n多播(multicast)幀（一對(duì)多）116以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)發(fā)送端適配器在以太網(wǎng)幀中封裝上層數(shù)據(jù)如：IP數(shù)據(jù)報(bào)。117v以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)10101010101010 10101010101010101011前同步碼前同步碼幀開(kāi)始幀開(kāi)始定界符定界符7 字節(jié)字節(jié)1 字節(jié)字節(jié)8 字節(jié)字節(jié)

59、插入插入前導(dǎo)碼:為了達(dá)到為了達(dá)到比特同步比特同步，需增加，需增加 8 個(gè)字節(jié)，其中，第一個(gè)字節(jié)，其中，第一個(gè)字段共個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn)個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比幀的比特同步。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。幀。118v以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)目的地址字段目的地址字段 6 字節(jié)字節(jié)源地址字段源地址字段 6 字節(jié)

60、字節(jié)119v以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)類型字段類型字段 2 字節(jié)字節(jié) 類型字段用來(lái)標(biāo)志類型字段用來(lái)標(biāo)志上一層上一層使用的是什么協(xié)議，以便使用的是什么協(xié)議，以便把收到的把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。 120v以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層IP 層層以太網(wǎng)以太網(wǎng) V2 MAC 幀幀目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)