《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第3章數(shù)據(jù)鏈路層

1、第3章 數(shù)據(jù)鏈路層知識鏈接PPP基本概念以太網(wǎng)CSMA/CD第3章 數(shù)據(jù)鏈路層（標(biāo)注 的標(biāo)題要求必須掌握） 內(nèi)容導(dǎo)航3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層課后作業(yè)3.1 使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點對點協(xié)議 PPP3.4 擴展以太網(wǎng)技術(shù)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層本章學(xué)習(xí)目的理解鏈路和數(shù)據(jù)鏈路概念的差別，掌握數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能。了解點對點協(xié)議PPP了解擴展以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)了解高速以太網(wǎng)類型第3章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的信道數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點對點信道點點點點點點廣播通信方式CSMA/CD協(xié)議廣播信道點對點點對點通信方式點點點PPP協(xié)議第3章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣

2、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(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(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從層次上來看數(shù)據(jù)的流動第3章 數(shù)據(jù)鏈路層局域網(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(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(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僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1 使用點對

3、點信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀3.1.2 三個基本問題點對點點對點通信方式點點點點PPP協(xié)議第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀鏈路(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(jié)點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(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。現(xiàn)在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。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點

4、 A結(jié)點 B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點 A結(jié)點 B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀第3章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道 常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語。 結(jié)點結(jié)點幀幀第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.1.2 三個基本問題 封裝成幀透明傳輸差錯控制 幀是如何封裝的？如何傳輸?shù)?？?章 數(shù)據(jù)鏈路層1. 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(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。首部和

5、尾部的一個重要作用就是進行幀定界。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始最大傳送單元 (MTU)，是數(shù)據(jù)部分，而非幀總長度第3章 數(shù)據(jù)鏈路層用控制字符進行幀定界的方法舉例 SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT若在幀數(shù)據(jù)部分出第3章 數(shù)據(jù)鏈路層2. 透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前什么是透明傳輸？不管從鍵盤上輸入什么字符（ASCII碼）都可以放在幀中傳輸那么對于計算機程序的非ASCII碼能否實現(xiàn)透明傳輸呢？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層SOHSOHEOTSOHESC

6、ESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(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)送在前幀開始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴} SOH發(fā)送時插入ESC轉(zhuǎn)義字符，接收時刪除ESC轉(zhuǎn)義字符第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3. 差錯檢測1010011000110變11變0比特差錯2/8=25%誤碼率傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 BER (Bit Error Rate)怎么產(chǎn)生的？采用什么技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)它？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層循環(huán)冗余檢驗的原理 在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗 CRC 的檢錯技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組

7、k 個比特。 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M = 101001（現(xiàn)在 k = 6）。我們在 M 的后面再添加供差錯檢測用的 n 位冗余碼一起發(fā)送。101001101001XXX分組:此處假定k=6添加n位冗余碼什么是冗余碼第3章 數(shù)據(jù)鏈路層冗余碼的計算 用二進制的模 2 運算進行 2n 乘 M 的運算，這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個 0。得到的 (k + n) 位的數(shù)除以事先選定好的長度為 (n + 1) 位的除數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R，余數(shù) R 比除數(shù) P 少1 位，即 R 是 n 位。 模2運算：加法不進位，減法不借位。加法和減法兩者都與異或運算相同什么是模2運算？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層

8、冗余碼的計算舉例 現(xiàn)在 k = 6, M = 101001。給定 n = 3, 除數(shù) P = 1101，求冗余碼和發(fā)送數(shù)據(jù)？確定被除數(shù)： 2nM = 101001000；進行模 2 運算：2nM除以P運算結(jié)果得到：商 Q = 110101， 余數(shù) R = 001。把余數(shù) R 作為冗余碼（即001）添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM + R ，即：101001001，共 (k + n) =6+3=9位。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層 Q (商) P (除數(shù)) 1101 101001000 2nM (被除數(shù)) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110

9、0000 1100 1101 001 R (余數(shù))，作為冗余碼FCS 循環(huán)冗余檢驗的原理說明 1最終求得發(fā)送數(shù)據(jù)： 2nM + R = 101001001模2運算：加法不進位，減法不借位。加法和減法兩者都與異或運算相同10101接收端用接收到的數(shù)據(jù)除以除數(shù)，得余數(shù)為0，說明無差錯接受第3章 數(shù)據(jù)鏈路層注意區(qū)分CRC與FCS不同 2FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。1CRC 是一種常用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)循環(huán)冗余碼校驗CRC(Cyclical Redun

10、dancy Check)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層接收端對收到的每一幀進行 CRC 檢驗 但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。 101001001余數(shù)= 0,接受余數(shù) 0,丟棄無差錯接受接收數(shù)據(jù)/P第3章 數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)當(dāng)注意 僅用循環(huán)冗余檢驗 CRC 差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)?！盁o差錯接受”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)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟

11、棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）這將是傳輸層的任務(wù)就必須再加上確認(rèn)和重傳機制。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.2 點對點協(xié)議 PPP3.2.1 PPP 協(xié)議的特點3.2.2 PPP 協(xié)議的幀格式3.2.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài)點對點通信方式采用數(shù)據(jù)如何封裝數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)?章 數(shù)據(jù)鏈路層用戶到 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(gòu)申請到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)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)議是點對點協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用 PPP 協(xié)議。 3.2.

12、1 PPP 協(xié)議的特點 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層1. PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求 簡單首要的要求封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 多種類型鏈路 差錯檢測 檢測連接狀態(tài) 最大傳送單元 (MTU)網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 互操作性高串行/并行，低速/高速，電/光IP/IPX(互聯(lián)網(wǎng)分組交換協(xié)議 )維護正常的工作狀態(tài)MTU1500字節(jié)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP協(xié)議只具有檢錯功能，是不可靠傳輸協(xié)議2. PPP 協(xié)議不需要的功能糾錯 流量控制 序號 多點線路 半雙工或單工鏈路 這些由高層來實現(xiàn)廣播信道才可以實現(xiàn)PPP只支持全雙工出錯概率不大不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的FCS 字段可保證無差錯接受PPP為什

13、么不提供使用序號和確認(rèn)的可靠傳輸？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3. PPP 協(xié)議的組成 1992 年制訂了 PPP 協(xié)議。經(jīng)過 1993 年和 1994 年的修訂，現(xiàn)在的 PPP 協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)RFC 1661。 PPP協(xié)議的組成一個將 IP 數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP 協(xié)議的幀格式IP 數(shù)據(jù)報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 分首部尾部標(biāo)志字段 F = 0 x7

14、E （符號“0 x”表示后面的字符是用十六進制表示。十六進制的 7E 的二進制表示是 01111110）。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP 協(xié)議的幀格式IP 數(shù)據(jù)報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 分首部尾部地址字段 A 只置為 0 xFF。地址字段實際上并不起作用。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP 協(xié)議的幀格式IP 數(shù)據(jù)報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 分首部尾部控制字段 C 通常置為 0 x03，后續(xù)備用。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP 協(xié)議的幀格式IP 數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不

15、超過 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部PPP 有一個 2 個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報。若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP 協(xié)議的幀格式IP 數(shù)據(jù)報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 分首部尾部使用CRC的幀校驗序列FCS(冗余碼) 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層PPP透明傳輸問題 當(dāng) PPP 用在同步傳輸鏈路時，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完

16、成比特填充（和 HDLC 的做法一樣）。 當(dāng) PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法。 同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時鐘是統(tǒng)一的、字符與字符間的傳輸是同步無間隔的。 異步傳輸方式并不要求發(fā)送方和接收方的時鐘完全一樣，字符與字符間的傳輸是異步的。 同步傳輸異步傳輸?shù)?章 數(shù)據(jù)鏈路層字符填充 異步傳輸SOHSOH0 x7E0 x19(0 x7D, 0 x5E)0X7E(0 x7D, 0 x5D)0 x7D0 x7D0 x19原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字符填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字符填充字符填充字符填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符0 x7D若出現(xiàn) ASCII 碼的控制字符（即數(shù)值小于 0 x20 的

17、字符）則加入一個 0 x7D 字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。若信息字段中出現(xiàn)一個 0 x7D (即轉(zhuǎn)義字符)的字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)將信息字段中出現(xiàn)的每一個 0 x7E (幀開始/結(jié)束符)字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層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)送端在 5 個連 1 之后填入 0 比特

18、再發(fā)送出去在接收端把 5 個連 1之后的 0 比特刪除會被誤認(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 同步傳輸?shù)?章 數(shù)據(jù)鏈路層 3.2.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài) PC 機向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀） 。當(dāng)用戶撥號接入 ISP 時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。 NCP 給新接入的 PC機分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為因特網(wǎng)上的一個主機。通信完畢時，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備

19、之間無鏈路鏈路靜止鏈路建立鑒別網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路打開鏈路終止物理鏈路LCP 鏈路已鑒別的 LCP 鏈路已鑒別的 LCP 鏈路和 NCP 鏈路物理層連接建立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(guān)閉請求LCP 鏈路終止鑒別失敗LCP 配置協(xié)商失敗第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層3.3.2 CSMA/CD 協(xié)議點點點點點點廣播通信方式CSMA/CD協(xié)議等待等待爭用成功爭用信道第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。 局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點：具有廣

20、播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機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。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的拓?fù)?匹配電阻集線器干線耦合器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層媒體共享技術(shù)靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用 動態(tài)媒體接入控制（多點接入）隨機接入受控接入 ，如多點線路探詢(polling)，或輪詢。 主要特點是所有用戶都可以根據(jù)自己的意愿隨機地發(fā)送信息，只要信道爭用成功就可獲得共享信道，從而獲得信息的發(fā)送權(quán)。主要特點是各個用戶不能任意接入信道，要受到一定的約

21、束和控制。分為集中式控制和分散式控制?？梢婋S機接入存在碰撞，第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。DIX Ethernet V2 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)簡稱為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層 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 委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link

22、Control)子層媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的第3章 數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)對 LLC 子層是透明的 局 域 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點 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 2LLC 子層看不見下面的局域網(wǎng)現(xiàn)在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了，因此目前TCP/IP 體系中僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議第3章 數(shù)據(jù)鏈路層2.

23、適配器的作用 網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 網(wǎng)卡是連接計算機與網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備。網(wǎng)卡插在計算機或服務(wù)器擴展槽中，通過網(wǎng)絡(luò)線（如雙絞線、同軸電纜或光纖）與網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)、共享資源。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層2. 適配器的作用 網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 適配器的重要功能進行串行/并行轉(zhuǎn)換對數(shù)據(jù)進行緩存在計算機的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議第3章 數(shù)據(jù)鏈路層計算機通過適配器和局域網(wǎng)進行通信 硬件地址至

24、局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU 和存儲器生成發(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)接收幀計算機IP 地址并行通信硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址,是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48第3章 數(shù)據(jù)鏈路層最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。 3.3.2 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)這是怎么實現(xiàn)的呢？由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。第

25、3章 數(shù)據(jù)鏈路層為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(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)生差錯的概率是很小的。 這樣做的根據(jù)是什么？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)提供的服務(wù) 當(dāng)目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。差錯的糾正由高層來決定第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用曼徹斯特(Man

26、chester)編碼 基帶數(shù)字信號曼徹斯特編碼 碼元1111100000出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換10選定一個信號表示1和0第3章 數(shù)據(jù)鏈路層載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測 CSMA/CD “多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。“載波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)怎么會碰撞呢？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層碰撞檢測/沖突檢測節(jié)點A節(jié)點B數(shù)據(jù)A數(shù)據(jù)A空閑監(jiān)聽數(shù)據(jù)B空閑數(shù)據(jù)B監(jiān)聽沖突停止等待A和B明明都是

27、在檢測到信道空閑時這是電磁波在總線上有限傳播速率的影響B(tài) 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá) B 之前發(fā)送自己的幀(因為這時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層碰撞檢測/沖突檢測“碰撞檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。節(jié)點A節(jié)點B當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）當(dāng)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(rèn)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。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞

28、t = t = 0單程端到端傳播時延記為 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時延記為 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層重要特性CSMA/CD 協(xié)議的特點不支持全雙工通信,只能進行半雙工通信每個站在發(fā)送一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞可能性平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率2 稱為爭用期或碰

29、撞窗口經(jīng)過爭用期還沒碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會有碰撞第3章 數(shù)據(jù)鏈路層CSMA/CD工作原理 在Ethernet中，傳送信息是以“包”為單位的，簡稱信包。在總線上如果某個工作站有信包要發(fā)送，它在向總線上發(fā)送信包之前，先檢測一下總線是“忙”還是“空閑”，如果檢測的結(jié)果是“忙”，則發(fā)送站會隨機延遲一段時間，再次去檢測總線，若這時檢測總線是“空閑”，這時就可以發(fā)送信包了。而且在信包的發(fā)送過程中，發(fā)送站還要檢測其發(fā)到總線上的信包是否與其它站點的信包產(chǎn)生了沖突，當(dāng)發(fā)送站一旦檢測到產(chǎn)生沖突，它就立即放棄本次發(fā)送，并向總線上發(fā)出一串干擾串（發(fā)出干擾串的目的是讓那些可能參與碰撞但尚未感知到?jīng)_突的結(jié)點，能夠明顯

30、的感知，也就相當(dāng)于增強沖突信號），總線上的各站點收到此干擾串后，則放棄發(fā)送，并且所有發(fā)生沖突的結(jié)點都將按一種退避算法等待一段隨機的時間，然后重新競爭發(fā)送。從以上敘述可以看出，CSMA/CD的工作原理可用四個字來表示：“邊聽邊說”，即一邊發(fā)送數(shù)據(jù)，一邊檢測是否產(chǎn)生沖突。 隨機延遲第3章 數(shù)據(jù)鏈路層二進制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type)發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時間，一般是取為爭用期 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

31、隨機地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間。當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層爭用期的長度 以太網(wǎng)取 2 =51.2 s 為爭用期的長度。對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送多少數(shù)據(jù)?發(fā)送數(shù)據(jù)= 51.210-610106 =512 bit= 64B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。因為在后續(xù)時間該結(jié)點一直占用信道,其他結(jié)點會檢測到信道上有數(shù)據(jù)正在發(fā)送第3章 數(shù)據(jù)鏈路層最短有效幀長 反之可以理解為:如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 由于一檢測到?jīng)_突就立即中

32、止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，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。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層強化碰撞 那么當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時,如何通知其他所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞?首先立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)其次繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jamming signal)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀干擾信號TJ人為干擾信號 ABTBtB 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測到?jīng)_突開始沖突信道占用時間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測到?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。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。第3章 數(shù)據(jù)鏈

33、路層3.4 擴展以太網(wǎng)技術(shù)3.4.1擴展以太網(wǎng)3.4.2高速以太網(wǎng)如何使局域網(wǎng)規(guī)模更大 ?第3章 數(shù)據(jù)鏈路層傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：銅纜（粗纜或細(xì)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(xì)纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC在雙絞線上傳送10Mb/s基帶信號的以太網(wǎng)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層幾種以太網(wǎng)的連接方法主機箱主機箱主機箱雙絞線集線器BNC T 型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC 連接器插口RJ-45插頭10BASE5

34、粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線便宜方便消失第3章 數(shù)據(jù)鏈路層幾種以太網(wǎng)的連接方法主機箱雙絞線集線器RJ-45插頭10BASE-T雙絞線便宜方便集線器(HUB)是局域網(wǎng)中計算機和服務(wù)器的連接設(shè)備，是局域網(wǎng)的星型連接點，每個工作站是用雙絞線連接到集線器上，由集線器對工作站進行集中管理。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層幾種以太網(wǎng)的連接方法主機箱雙絞線集線器RJ-45插頭10BASE-T雙絞線便宜方便網(wǎng)卡和雙絞線連接的方法第3章 數(shù)據(jù)鏈路層幾種以太網(wǎng)的連接方法主機箱雙絞線集線器RJ-45插頭10BASE-T雙絞線便宜方便HUB和雙絞線連接實例：現(xiàn)在這個HUB上連接的是第一個口是服務(wù)器的內(nèi)卡，第二個口是

35、服務(wù)器的外卡。第三個口接的就是由工作站的網(wǎng)卡引出的雙絞線了(從左至右依次將各個工作站連接上)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層3.4.1 擴展的以太網(wǎng)集線器兩對雙絞線站點RJ-45 插頭使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 集線器的特點第3章 數(shù)據(jù)鏈路層具有三個接口的集線器 集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線發(fā)送接收第3章 數(shù)據(jù)鏈路層1. 在物理層擴展局域網(wǎng)主機使用光纖和一對光

36、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)器電信號與光信號的轉(zhuǎn)換第3章 數(shù)據(jù)鏈路層某大學(xué)有三個系，各自有一個局域網(wǎng)用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)三個獨立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域10BASE-T以太網(wǎng)10BASE-T以太網(wǎng)10BASE-T以太網(wǎng)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層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10BASE-T以太網(wǎng)現(xiàn)在最大吞吐量是多少？10Mb/s第3章 數(shù)據(jù)鏈路層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10BASE-T以太網(wǎng)現(xiàn)在最大吞吐量是多少？10Mb/s優(yōu)

37、點使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點碰撞域增大了，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(每個碰撞域都必須使用相同的數(shù)據(jù)率)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表接口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實體緩存接口 1接口 2網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋接口 1接口 2122. 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng) 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋的特點網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋具有過濾幀的功能第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A網(wǎng)橋122. 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng) 使用網(wǎng)橋帶來的好處過濾通

38、信量；擴大了物理范圍；提高了可靠性；可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率。這樣網(wǎng)橋就使得各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(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第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A網(wǎng)橋122. 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng) 使用網(wǎng)橋帶來的缺點存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延；在MAC 子層并沒有流量控制功能；具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大；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)。用戶太多會怎樣？會因傳播過多的廣播這就是所謂的廣播風(fēng)暴第3章 數(shù)據(jù)鏈路層用戶層IPMAC站 1用戶層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)

39、橋 2AB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LANLAN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(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋和集線器不同 2網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。1集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進行檢測。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進行退避。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 （1） 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?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 透明網(wǎng)橋是一種即插即用

40、設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。這里的透明又是什么意思？第3章 數(shù)據(jù)鏈路層地址 接口網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例B2B1ABCDEF1212地址 接口 A BA 1F CF 2A BA 1F CF 2網(wǎng)橋按照自學(xué)習(xí)算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記源地址、幀進入該網(wǎng)橋的接口和時間三個信息轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)表第3章 數(shù)據(jù)鏈路層這是因為以太網(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會發(fā)生變化，站點也可能會更換適配器（這就改變了站點的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。把每個幀到達(dá)網(wǎng)橋的時間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。

41、網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表中的三個信息 為什么網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表中要登記第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)算法A網(wǎng)橋B12若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。地址 接口A BA 1轉(zhuǎn)發(fā)表所以網(wǎng)橋就可以根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表給出的接口1將源地址幀進入該網(wǎng)橋的接口第3章 數(shù)據(jù)鏈路層若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)的。這時就把在“地

42、址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)算法第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)過程網(wǎng)橋在收到一幀后是怎樣更新轉(zhuǎn)發(fā)表的？首先，網(wǎng)橋進行自學(xué)習(xí)。地址 接口B1ABC12A BA 1B CB 1轉(zhuǎn)發(fā)表查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項目（源地址、進入的接口和時間）。C 2C A如有，則把原有的項目進行更新。沒有源地址C有源地址B增加更新D第3章 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)幀過程其次，網(wǎng)橋處理收到的轉(zhuǎn)發(fā)幀。地址 接口B1ABC12C 2C AA BA 1轉(zhuǎn)發(fā)表查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項目。如沒有，則通過所有其

43、他接口（但進入網(wǎng)橋的接口除外）進行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個幀。有到目的地址C的沒有到目的地址DA C從2轉(zhuǎn)發(fā)C D從1轉(zhuǎn)發(fā)B A丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)到A與到B都是1B CB 1D第3章 數(shù)據(jù)鏈路層為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時間還要對生成樹的拓?fù)溥M行更新。 透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法 局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AF不停地兜圈子A 發(fā)出的幀F(xiàn)1網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了假設(shè)A發(fā)出的F幀，在網(wǎng)橋1和2第3章 數(shù)據(jù)鏈路層互連在一起的網(wǎng)橋在進行彼此通信后，

44、就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€子集。在這個子集里，整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑。生成樹的得出為什么經(jīng)過拓?fù)涓潞缶屯该骶W(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。（2） 源路由網(wǎng)橋局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 源站AA 以廣播方式發(fā)送發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 目的站B網(wǎng)橋3發(fā)現(xiàn)幀1發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時就沿各自的路由返回源站路由1路由2發(fā)現(xiàn)幀2源站從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。第3

45、章 數(shù)據(jù)鏈路層1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數(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(zhì)上就是一個多接口的網(wǎng)橋，可見交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。（3） 多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層2交換機能同時連通許多對的接口，每個用戶獨占傳輸媒體的帶寬，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機的特點3以太網(wǎng)交換機由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。1以太網(wǎng)交換機的每個接口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。共享式以太網(wǎng)以太

46、網(wǎng)交換機10 Mb/s每個用戶10 Mb/s共有 N 個用戶每個用戶1 Mb/s第3章 數(shù)據(jù)鏈路層用以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng) 一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機路由器第3章 數(shù)據(jù)鏈路層虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)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(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 利用以太網(wǎng)交換機可以很方便地實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng) 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)

47、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第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(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(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)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。第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(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(gòu)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。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層以太網(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(gòu)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(luò)不會因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。