第五章數(shù)據(jù)鏈路層

第五章數(shù)據(jù)鏈路層第一頁，共八十三頁，2022年，8月28日鏈路層:工作環(huán)境第二頁，共八十三頁，2022年，8月28日鏈路層:工作環(huán)境兩個物理上連接的設(shè)備:主機-路由器,路由器-路由器,主機-主機數(shù)據(jù)單元:frame（幀）applicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicalMMMMHtHtHnHtHnHlMHtHnHlframe物理鏈路數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議接口卡第三頁，共八十三頁，2022年，8月28日鏈路層的服務(wù)成幀,鏈路訪問:

將分組封裝入幀,加上幀頭,幀尾如果是共享介質(zhì)，則需實現(xiàn)信道的訪問,‘物理地址’放在幀首用來確定信源、信宿

不同于IP地址!在兩臺物理上連接的設(shè)備之間實現(xiàn)可靠傳遞:

可靠傳遞是什么概念，回顧一下學過的知識!不太用在誤碼率低的場合(光纖,某些雙絞線)無線鏈路:誤碼率相當高Q:為什么在鏈路層和端到端之間都要做可靠性的校驗?第四頁，共八十三頁，2022年，8月28日鏈路層的服務(wù)(續(xù))流量控制:

保持收發(fā)雙方的同步錯誤檢測:

信號衰減和噪聲會導致出錯.接收端檢測到錯誤時:給發(fā)送端信號要求重發(fā)或丟棄出錯幀

錯誤校正:

接受端檢測多個位錯并加以校正而無需要求發(fā)送端重發(fā)第五頁，共八十三頁，2022年，8月28日鏈路層:實現(xiàn)通過“adapter（網(wǎng)卡或適配器）”實現(xiàn)e.g.,PCMCIA卡,以太網(wǎng)卡一般適配器都含有:RAM,DSP芯片,主機的總線接口,和鏈路接口applicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicalMMMMHtHtHnHtHnHlMHtHnHlframephys.linkdatalinkprotocoladaptercard第六頁，共八十三頁，2022年，8月28日錯誤檢測EDC=錯誤檢測校正（ErrorDetectionandCorrection(冗余數(shù)據(jù))）位D=由檢驗位保護的數(shù)據(jù),可包括首部字段

錯誤檢測不可能達到100%可靠!

協(xié)議算法可能會忽略了某些錯誤,但比例極小

較大的EDC字段可以產(chǎn)生較好的檢錯和糾錯效果第七頁，共八十三頁，2022年，8月28日奇偶校驗單比特校驗:檢測一位錯誤兩維單比特校驗:檢測和校正單比特錯誤00第八頁，共八十三頁，2022年，8月28日因特網(wǎng)校驗和發(fā)送端:把數(shù)據(jù)段的內(nèi)容看成一系列16-bit的整數(shù)校驗和:對內(nèi)容進行累加(1’scomplementsum)發(fā)送端將校驗和放入UDP的checksum字段接收端:對接收到的數(shù)據(jù)段進行校驗和計算檢查計算所得的校驗和與接收到值的是否相等:NO–出錯了YES–沒查出錯誤.但有可能存在錯誤?….目的:

檢測數(shù)據(jù)段在傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤(注意:僅用在傳輸層)第九頁，共八十三頁，2022年，8月28日校驗計算:循環(huán)校驗碼把數(shù)據(jù)比特串,D,看成二進制數(shù)據(jù)選擇一個r+1bit型(generator),G

目的:選擇r個CRC位,R,這樣<D,R>可為G整除(modulo2)接收端已知G,用G來除<D,R>.如果余數(shù)不為0:查出錯誤!可以查出所有長度不超過r+1位的突發(fā)錯誤在實踐中被廣泛應用(ATM,HDCL)第十頁，共八十三頁，2022年，8月28日CRC舉例如果要:D.2rXORR=nG則等于:D.2r=nGXORR也就等于:

如果要讓D.2r被G整除,則需要余數(shù)RR=remainder[]D.2rG第十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日多點訪問鏈路和協(xié)議有三種類型的“鏈路”:點對點(e.g.PPP,SLIP)廣播式

(共享線路或介質(zhì);e.g,以太網(wǎng),無線網(wǎng),etc.)交換式(e.g.,交換式以太網(wǎng),ATMetc)第十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日多點訪問協(xié)議一條共享的通信信道兩個或多個結(jié)點可同時發(fā)送信號:相互干擾在某一時刻只有一個結(jié)點可以成功地發(fā)送信號

多點訪問協(xié)議:分布式的算法來決定如何共享信道,i.e.,決定工作站何時可以發(fā)送注意：有關(guān)共享通道的通信（協(xié)商）也必須在該通道自身上解決!我們希望多點訪問協(xié)議能夠解決什么問題:同步還是異步

了解其他站點的信息健壯性(e.g.如何對待信道錯誤)性能第十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日多點訪問協(xié)議斷言:人類在許多場合都使用多點訪問協(xié)議classcan"guess"multipleaccessprotocolsmultiaccessprotocol1:multiaccessprotocol2:multiaccessprotocol3:multiaccessprotocol4:第十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日MAC協(xié)議:分類通道分割將信道分割成較小的“片”(時隙,頻率)將小片分給各站點使用隨機訪問允許沖突從沖突中“恢復”“排隊”嚴格協(xié)調(diào)訪問來避免沖突目標:

高效,公平,簡單,分散控制第十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日信道分割的MAC協(xié)議:TDMATDMA:timedivisionmultipleaccess

（時分多路）“依次”訪問信道每次每個站點分得固定長度的時隙(時長=分組的單位傳輸時間)未用的時隙被閑置和浪費例如:6個站點的LAN,1,3,4有分組發(fā)送,而2,5,6的時隙則被閑置

第十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日

信道分割的MAC協(xié)議:FDMAFDMA:frequencydivisionmultipleaccess（頻分復用）

信道按頻譜分成若干頻段每個站點分得固定的頻段在頻段不用時該部分信道被閑置和浪費例如:6各站點的LAN,1,3,4發(fā)送分組,而2,5,6的頻段被閑置frequencybandstime第十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日信道分割(CDMA)CDMA：CodeDivisionMultipleAccess（碼分多路）

每個用戶分得具有唯一性的“code”;ie,代碼集合的分割大部分應用在無線通信的場合(cellular,satellite,etc)所有用戶共享相同的頻道,但每個用戶用自己的“碼片”序列(ie,code)對數(shù)據(jù)編碼編碼信號

=(原始數(shù)據(jù))X(碼片序列)解碼:

編碼信號的內(nèi)積和碼片序列允許多個用戶共存和發(fā)送信號,且相互的干擾極小(假設(shè)信號碼呈“正交”狀)第十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日CDMA編碼/解碼第十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日CDMA:兩個用戶互擾的情況第二十頁，共八十三頁，2022年，8月28日隨機訪問協(xié)議當結(jié)點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時：使用信道全部的傳輸速率R.在諸多結(jié)點中不存在“預先”協(xié)商的機制可能發(fā)生兩個以上結(jié)點同時傳輸->“沖突”隨機訪問的MAC協(xié)議定義了:如何檢測沖突如何從沖突中恢復(e.g.,通過延遲重發(fā))隨機訪問MAC協(xié)議的實例:時隙ALOHAALOHACSMAandCSMA/CD第二十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日時隙Aloha時間劃分成等長的時隙(=分組單元傳送的時長)對待新近到達的分組結(jié)點要:在下一個時隙開始時傳輸

如果沖突:以p的概率再后繼的時隙重發(fā)分組，直到成功為止.(S)成功,(C)沖突,(E)空閑的時隙第二十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日時隙Aloha的效率Q:

時隙的利用情況如何?A:

假設(shè)有N站點有數(shù)據(jù)發(fā)送每個站點以p的概率在時隙中傳輸數(shù)據(jù)傳輸成功的概率S為:

對單個結(jié)點來說:S=p(1-p)(N-1)

對N個節(jié)點中的任何一個：

S=概率(僅有一個站點傳輸?shù)?

=Np(1-p)(N-1)…選擇最佳的p當n->infty...

=1/e=.37最佳情況:

信道的

使用率為37%!第二十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日純(無時隙)ALOHA無時隙Aloha:簡單,沒有同步信號需要傳輸分組時:

立即發(fā)送而不必等待時隙的開始沖突的概率增加了:在t0時刻發(fā)送的分組與在[t0-1,t0+1]時刻發(fā)送的分組沖突第二十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日純Aloha(續(xù))P(給定節(jié)點的成功率)=P(節(jié)點傳輸).P(無其他節(jié)點在[p0-1,p0]時刻傳輸）.P(無其他節(jié)點在[p0-1,p0]時刻傳輸）=p.(1-p).(1-p)

P(在N結(jié)點中任意結(jié)點的成功率)=Np.(1-p).(1-p)

…選擇最佳的p當n->infty...=1/(2e)=.18

S=throughput=“goodput”(successrate)G=offeredload=Np0.51.01.52.00.10.20.30.4PureAlohaSlottedAloha協(xié)議限制了信道吞吐

量的有效利用!第二十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日CSMA:CarrierSenseMultipleAccessCSMA:

（載波檢測多路訪問）發(fā)送前偵聽:如果信道閑置:發(fā)送整個分組如果信道忙,推遲發(fā)送堅持性CSMA:

當信道閑置時，以p的概率立即重試(可能導致不穩(wěn)定)非堅持性CSMA:

在某個隨機間隔以后再試為人處事的規(guī)則之一:不要打斷別人的發(fā)言!第二十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日CSMA的沖突沖突可能發(fā)生在:由于傳播延遲兩個節(jié)點可能聽不到對方的發(fā)送沖突:整個分組的傳輸時間被浪費以太網(wǎng)結(jié)點間的時空圖注意:這里的沖突概率是由距離和傳播延遲來決定的第二十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日CSMA/CD

(CollisionDetection，沖突檢測)CSMA/CD:在沖突發(fā)生后，短時間內(nèi)可探測到立即中斷傳輸,減少信道的時間浪費堅持性或非堅持性重傳沖突檢測:

在有線LAN中簡便易行:檢測信號強度,比較收、發(fā)的信號在無線LAN比較困難:傳輸時接收器是關(guān)閉的人類社會的范例:彬彬有禮的交談?wù)叩诙隧?，共八十三頁?022年，8月28日CSMA/CD沖突檢測第二十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日“輪轉(zhuǎn)式”MAC協(xié)議信道分割的MAC協(xié)議:在重負荷時共享信道的效率高在輕負荷時效率低:延遲了信道訪問,當只有一個結(jié)點激活時，分到的帶寬只有信道帶寬的1/N!隨機訪問MAC協(xié)議在輕負荷時有效率:單個節(jié)點可以充分利用信道的帶寬在重負荷下:沖突的開銷“輪轉(zhuǎn)式”協(xié)議在兩個方面尋求最佳的解決方案!第三十頁，共八十三頁，2022年，8月28日“輪轉(zhuǎn)式”MAC協(xié)議輪詢（Polling）:

由主結(jié)點“邀請”從結(jié)點依次傳輸RequesttoSend,CleartoSend報文關(guān)注:輪詢的開銷等待時間單點失效(主結(jié)點)令牌傳遞（Tokenpassing）:控制令牌依次通過各個結(jié)點令牌報文關(guān)注:令牌的開銷等待時間單點失效(token)

第三十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日基于預留的協(xié)議分布式輪詢（DistributedPolling）:

將時間劃分成時隙開始時使用N個較短的預留時隙

預留時隙的時長等于信道端對端的傳播延遲

需發(fā)報文的站點先發(fā)預留信息預留信息被所有其他站點接收到在預留時隙后,報文傳輸按已知的優(yōu)先順序進行

第三十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日MAC協(xié)議小結(jié)對于共享介質(zhì)可以做些什么?信道分割,按時間,頻率或編碼時分、碼分、頻分隨機分割(動態(tài))ALOHA,S-ALOHA,CSMA,CSMA/CD載波檢測:有線“易行”、無線“困難”CSMA/CD被用在以太網(wǎng)中輪轉(zhuǎn)分割從主結(jié)點發(fā)出輪詢,令牌傳遞（tokenpassing）第三十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日LAN技術(shù)已經(jīng)提到的數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)容有:服務(wù),錯誤檢測/校正,多點訪問下面:討論LAN技術(shù)編址以太網(wǎng)（Ethernet）集線器、網(wǎng)橋、交換機802.11無線LAN協(xié)議PPP（點對點協(xié)議）ATM第三十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日LAN地址和ARP32位的IP地址:

網(wǎng)絡(luò)層地址用于從目的網(wǎng)絡(luò)獲取分組(參見IP地址定義)LAN(或MAC或物理)地址:用來(在同一網(wǎng)絡(luò)中)物理上互相連接的接口之間獲取分組（或幀）

48位MAC地址(絕大部分LANs)

燒制在適配器的ROM中第三十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日LAN地址和ARP每個LAN上的網(wǎng)卡都有具唯一性的LAN地址第三十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日LAN地址(續(xù))MAC分配由IEEE管理制造商購買部分MAC地址空間(以保證唯一性)比方:(a)MAC地址:身份證號(b)IP地址:類似郵政地址MAC平面地址=>可以遷移可以將LAN卡從一個LAN換到另一個IP層次性地址不可遷移

取決于某個站點接入的網(wǎng)絡(luò)第三十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日有關(guān)路由選擇的討論223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEA站點要給B站點發(fā)送IP分組：查找B站點的網(wǎng)絡(luò)地址,發(fā)現(xiàn)B站點與其在同一網(wǎng)絡(luò)中給B站點發(fā)送的分組是通過鏈路層的幀來傳送的

B’sMACaddrA’sMACaddrA’sIPaddrB’sIPaddrIPpayload分組幀幀的源、宿地址分組的源、宿地址第三十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日ARP:地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol）每個LAN上的IP結(jié)點(主機,路由器)都有

ARP模塊,和表ARP表:是某些LAN結(jié)點的IP/MAC地址映射<IP地址;MAC地址;TTL><…………..>TTL(TimeToLive):超過TTL的地址映射會被刪除(一般為20分鐘)Q:

若已知B站點的IP地址，

如何確定其MAC地址?第三十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日ARP協(xié)議A知道B的IP地址,需要了解B的物理地址

A廣播

ARP查詢幀,包含了B的IP地址

所有LAN的主機都收到ARP查詢

B接收到ARP幀,將其物理地址返回給AA對收到的IP/MAC地址對進行緩存直到信息過期(超時)軟狀態(tài):除非定期刷新，否則超時信息將被刪除第四十頁，共八十三頁，2022年，8月28日LAN之間的路由選擇穿越:經(jīng)由R將A的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹在源主機的配置表中發(fā)現(xiàn)了路由器在源主機的ARP表中,發(fā)現(xiàn)MAC地址E6-E9-00-17-BB-4B,etcARB第四十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日A創(chuàng)建了IP分組，源地址為A,宿地址為BA使用ARP來獲取R的與對應的物理地址A創(chuàng)建了以R的物理地址為宿地址的以太網(wǎng)幀，該幀包含的A-to-B的IP分組A的數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送以太網(wǎng)的幀

R的數(shù)據(jù)鏈路層接收到以太網(wǎng)的幀

R從以太網(wǎng)幀中取出IP分組,知道該分組的信宿為BR使用ARP來取得B的物理層地址

R創(chuàng)建了包含了A-to-BIP分組的幀并發(fā)給BARB第四十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)（Ethernet）“統(tǒng)治”LAN的技術(shù):便宜，

￥50for100Mbs!最早被廣泛應用的LAN技術(shù)較為簡單,比tokenLANs和ATM便宜趕上了速率競賽的步伐:10,100,1000MbpsMetcalfe’sEtheretsketch第四十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)發(fā)送適配器將IP分組封裝在以太網(wǎng)幀中(或其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分組)Preamble（前序）:

7個10101010字節(jié)尾隨一個10101011字節(jié)

用來同步收發(fā)雙方的時鐘速率第四十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)(續(xù))地址:6個字節(jié),幀為某個LAN上的所有適配器接收，，但只要地址不匹配就被丟棄類型:說明其上層協(xié)議,大部分為IP，但其他協(xié)議如NovellIPX和AppleTalk也支持CRC:

在接收端校驗,如果出錯，則將該幀丟棄第四十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日802.3/Ethernetv2幀格式PA：前同步碼-10101010序列，用于使接收方與發(fā)送方同步SFD：幀首定界--10101011DA：目的MAC地址；SA：源MAC地址LEN：數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)）（0-1500B）Type：類型。高層協(xié)議標識LLCPDU+pad--最少46字節(jié),最多1500字節(jié)Pad：填充字段，保證幀長不少于64字節(jié)(若Data域≥46字節(jié)，則無Pad)FCS：幀校驗序列（CRC-32）866246-15004字節(jié)FCSSATypePADADataPadEthernetIEEE802.3

712/62/6246-15004字節(jié)FCSPASALENSFDDALLCPDUPad校驗區(qū)間64-1518字節(jié)第四十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)幀的最短長度問題以太網(wǎng)幀的最短長度為64個字節(jié)，或者幀中的數(shù)據(jù)不得少于46個字節(jié)小于以上長度的幀或數(shù)據(jù)需要在幀中加入“填充數(shù)據(jù)(pad)”按以太網(wǎng)的標準最大長度2.5km計算，802.3標準將長度達到最大值的以太網(wǎng)兩倍往返時延取為51.2μs保證最短長度的幀在發(fā)送完畢之前，必須能夠監(jiān)測到可能最晚來到的沖突信號第四十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng):應用CSMA/CDA:檢測信道,if

閑置then{

發(fā)送并檢測信道;If

檢測到了其他站點傳輸

then{

中止傳輸并發(fā)送沖突信號;更新沖突#;按指數(shù)退避算法延遲發(fā)送;gotoA}

else{幀發(fā)送結(jié)束;將沖突次數(shù)置0}}else{等待正在進行的傳輸結(jié)束并gotoA}第四十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)的CSMA/CD(續(xù))沖突信號（JamSignal）:

保證所有其他的收發(fā)器能夠意識到發(fā)生的沖突;48bits;指數(shù)退避（ExponentialBackoff）:

Goal目的:使得重發(fā)的企圖能夠與推測出的當前負載相適應在重負荷下:隨機等待的時間將更長些首次沖突:從{0,1}中選擇K；延遲的時長為Kx512bit傳輸時間第二次沖突后:從{0,1,2,3}選擇K…在10次或更多的沖突發(fā)生后：從{0,1,2,3,4,…,1023}選擇K第四十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范舉例:10Base210:10Mb/s;Base:

基帶傳輸2:

最大電纜長度在200米以下在總線拓撲結(jié)構(gòu)中使用細同軸電纜中繼器用來連接多個網(wǎng)段(4中繼器，5個網(wǎng)段)中繼器為物理層設(shè)備：將其在一個接口上收到的位流復制到所有其他接口上發(fā)送!第五十頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)技術(shù):10Base5粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強收發(fā)器:發(fā)送/接收,沖突檢測,電氣隔離AUI:連接件單元接口總線型拓撲用于網(wǎng)絡(luò)骨干連接最大段長度500米每段最多站點數(shù)100兩站點間最小距離2.5米

粗纜VampiretapBNC端子收發(fā)器AUI電纜NIC網(wǎng)絡(luò)最大跨度2.5公里

第五十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)技術(shù):10Base2細同軸電纜，可靠性稍差BNCT型接頭連接總線型拓撲用于辦公室LAN細纜BNC接頭NIC每段最大長度185m每段最多站點數(shù)30兩站點間最短距離0.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度925m

網(wǎng)絡(luò)最多5個段第五十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)技術(shù):10BaseTNICHUB段最大長度100m雙絞線介質(zhì)（UTP）以Hub（集線器）為中心節(jié)點。Hub－多端口轉(zhuǎn)發(fā)器。拓撲結(jié)構(gòu)為星形，邏輯上仍然是總線形。轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器的作用：將信號放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號傳輸?shù)氖д婧退p。轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器/HUB——物理層設(shè)備(工作在物理層)。用于小型LAN。第五十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日10BaseT/100BaseT自適應網(wǎng)絡(luò)10/100Mb/s傳輸速率;后者被稱為“快速以太網(wǎng)”T:

代表雙絞線（TwistedPair）所有結(jié)點通過雙絞線連接到集線器（Hub）,物理上呈現(xiàn)出“星型拓撲”CSMA/CD算法在集線器（Hub）中實現(xiàn)從結(jié)點到集線器的最長距離為100米集線器可以與發(fā)生故障的適配器斷開而不影響其他100BaseT保持以太網(wǎng)最短幀格式不變，但是一個網(wǎng)段的最大纜長減小到100米需要注意：網(wǎng)卡、網(wǎng)線規(guī)格、集線器技術(shù)參數(shù)的匹配第五十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日千兆以太網(wǎng)（GbitEthernet）使用標準以太網(wǎng)幀格式,與10Mb/100Mb技術(shù)兼容可以應用在點對點鏈路和廣播式信道上在共享模式下,使用CSMA/CD;結(jié)點間的最長距離為100米在最短幀的基礎(chǔ)上增加了“載波延伸”使用集線器,在這里稱為“緩沖式分配器（BufferedDistributors）”在點對點鏈路中可采用1Gb/s全雙工通信方式第五十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日擴展的局域網(wǎng)：集線器（Hubs）物理層設(shè)備:本質(zhì)上是工作在位流層面上的中繼器:將接收到的位流在所有其他接口上復制發(fā)送集線器可以按照層次結(jié)構(gòu)“級聯(lián)”,把骨干（backbone）集線器置頂端第五十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日集線器(續(xù))每個被連接的LAN稱為LAN網(wǎng)段（segment）集線器不隔離沖突域:任意LAN網(wǎng)段中的結(jié)點都可能與其他網(wǎng)段中的結(jié)點發(fā)生沖突集線器的優(yōu)點:簡單,廉價設(shè)備多層結(jié)構(gòu)提供了一個性能略微降低較大的互聯(lián)LAN:即使一個集線器故障，部分LAN結(jié)點仍可以繼續(xù)工作擴展了結(jié)點間的距離(每個Hub100m)

第五十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日集線器的局限單一的沖突域?qū)е铝俗畲笸掏铝坎豢赡茉黾佣鄬咏Y(jié)構(gòu)的吞吐量實際與單個網(wǎng)段相同對單個LAN中同樣的沖突域的限制也強加到了所有新近加入到這個互聯(lián)LAN的結(jié)點上不能連接不同類型的以太網(wǎng)(e.g.,10BaseT和100baseT)

第五十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日擴展的局域網(wǎng)：網(wǎng)橋(Bridge)鏈路層設(shè)備:

使用以太網(wǎng)幀工作,檢查幀的首部的信宿地址后，選擇性的進行轉(zhuǎn)發(fā)由于網(wǎng)橋可以緩存幀，網(wǎng)橋可以隔離碰撞域

當在網(wǎng)段間轉(zhuǎn)發(fā)幀時,網(wǎng)橋使用CSMA/CD方式訪問網(wǎng)段并進行傳輸

第五十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日擴展的局域網(wǎng)：網(wǎng)橋(續(xù))網(wǎng)橋優(yōu)點:隔離沖突域使得網(wǎng)絡(luò)的最大總吞吐量提高,對接入的結(jié)點數(shù)和地理覆蓋的范圍沒有限制由于是存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，所以可以連接不同的以太網(wǎng)透明:不需要改變主機的LAN網(wǎng)絡(luò)接口適配器第六十頁，共八十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)橋:幀的過濾,轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋過濾幀

同LAN網(wǎng)段內(nèi)傳輸?shù)膸晦D(zhuǎn)發(fā)到其他的LAN網(wǎng)段

轉(zhuǎn)發(fā):如何知道那個LAN網(wǎng)段在哪，如何轉(zhuǎn)發(fā)?看起來好像是路由選擇問題(只不過距離短一點!)第六十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日主干網(wǎng)橋（BackboneBridge）第六十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日不使用主干方式的互聯(lián)不推薦的兩個理由:-在ComputerSciencehub故障可能引出的問題-所有在EE和SE之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須通過CS網(wǎng)段第六十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)橋過濾網(wǎng)橋可以通過自學了解某臺主機可以從哪個接口到達:維護過濾表當幀到達時,網(wǎng)橋“得知”發(fā)送方的位置:信號進入的LAN網(wǎng)段在過濾表中記錄發(fā)送方的位置過濾表的條目:(結(jié)點的LAN地址,網(wǎng)橋的接口,時間戳-TimeStamp)過濾表中過期的條目會被丟棄(TTL可以為60分鐘)第六十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日過濾filteringprocedure:If信宿LAN地址與接收到的幀處于同一網(wǎng)段then

丟棄該幀；else

{

查詢過濾表

if

發(fā)現(xiàn)了信宿的條目then

按條目所指的接口進行轉(zhuǎn)發(fā);else

泛洪（flood）;/*在除了接收該幀的接口以外的所有接口上進行轉(zhuǎn)發(fā)*/}

第六十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)橋自學過程:舉例假設(shè)C給D發(fā)送幀，D再用幀對C進行應答C發(fā)送幀,網(wǎng)橋沒有D的資料,因此在兩個LAN進行泛洪

網(wǎng)橋注意C是在1#端口位處上部的LAN將該幀忽略LAND接收到了該幀第六十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)橋的自學過程:舉例D產(chǎn)生了給C的應答,并發(fā)送

網(wǎng)橋注意到了D發(fā)出的幀網(wǎng)橋查出D處在2#接口上網(wǎng)橋已知C在1#接口上,所以有選擇的

通過1#接口轉(zhuǎn)發(fā)第六十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日忽略同網(wǎng)段通信的幀自學源地址轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)段的幀廣播未知幀網(wǎng)橋工作原理小結(jié)第六十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日網(wǎng)橋支撐樹(SpanningTree)為增強可靠性,一般希望有一些冗余,比如在信源、信宿間設(shè)立具有可替換的路徑如果同時有了多條路經(jīng)，就有可能產(chǎn)生循環(huán)–網(wǎng)橋會產(chǎn)生成倍的幀并永遠轉(zhuǎn)發(fā)下去解決辦法:將網(wǎng)橋組織成為生成樹，其具體做法是把將部分網(wǎng)橋的部分接口暫時加以封鎖Disabled第六十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日多端口網(wǎng)橋：以太網(wǎng)交換機使用LAN地址在鏈路層轉(zhuǎn)發(fā)、過濾幀(frame)交換:可同時實現(xiàn)A-to-B和A’-to-B’的數(shù)據(jù)傳輸,不會產(chǎn)生沖突接口數(shù)量較多一般情況:各個主機,呈星狀同交換機連接是以太網(wǎng)（Ethernet）,但不會沖突!第七十頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)交換機直通交換（cut-throughswitching）:

在幀頭地址確認后，幀被從輸入直接導向輸出端口，而不必等到整個幀接收完畢后在轉(zhuǎn)發(fā)可以減少等待時間可以將共享/專用的10/100/1000Mb/s接口集于一身第七十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日以太網(wǎng)交換機(續(xù))DedicatedShared第七十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日交換機的用法(以100/10Mbps網(wǎng)絡(luò)交換機為例)：

(1)

端口下接站點：站點獨占10Mb/s帶寬

(2)

端口下接網(wǎng)段：網(wǎng)段中所有站點共享10Mb/s帶寬

(3)上行端口：連接主要共享資源-服務(wù)器100Mb/s共享10M獨享10M共享10M獨享100M網(wǎng)絡(luò)交換機SwitchHUBHUB第七十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日虛擬局域網(wǎng)VLAN什么是VLAN？

VLAN是一個廣播域，是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組為什么要使用VLAN？

便于進行網(wǎng)絡(luò)的管理

增強了網(wǎng)絡(luò)安全性

抑制廣播數(shù)據(jù)的泛濫

減少了處理用戶站點移動所帶來的開銷一個VLAN就好像是一個孤立的網(wǎng)段，VLAN間不能直接通信，實現(xiàn)VLAN間互聯(lián)必須借助于路由器。VLAN建立在網(wǎng)絡(luò)交換機基礎(chǔ)上第七十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日兩個分離的廣播域HUBHUBHUBHUBSwitch財務(wù)室開發(fā)部財務(wù)室開發(fā)部合并廣播域既有好處，但也帶來了問題。不必要的廣播流量會