計算機網(wǎng)絡(luò)謝希仁第三章數(shù)據(jù)鏈路層

計算機網(wǎng)絡(luò)謝希仁第三章數(shù)據(jù)鏈路層第一頁，共134頁。第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層要解決的基本問題

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

3.1.2

數(shù)據(jù)鏈路層要解決的三個基本問題

3.1.3適配器通信3.2

點對點協(xié)議PPP 3.2.1PPP協(xié)議的特點

3.2.2PPP協(xié)議的幀格式第二頁，共134頁。第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.3

多址訪問協(xié)議3.4

使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.4.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

3.4.2鏈路層編址3.5

以太網(wǎng)

3.5.1以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)

3.5.2CSMA/CD協(xié)議

3.5.3輪流協(xié)議第三頁，共134頁。3.5.4以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)

3.5.5以太網(wǎng)技術(shù)

3.5.6以太網(wǎng)效率3.6

擴展的以太網(wǎng)

3.6.1在物理層擴展以太網(wǎng)

3.6.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)第3章數(shù)據(jù)鏈路層第四頁，共134頁。數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(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從層次上來看數(shù)據(jù)的流動第五頁，共134頁。數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(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第六頁，共134頁。數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)節(jié)點到節(jié)點的將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報傳送過路徑中的單段鏈路。第七頁，共134頁。數(shù)據(jù)鏈路層有兩種截然不同類型的鏈路層信道：點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。例如兩臺路由器之間的通信鏈路或一個住宅的撥號調(diào)制解調(diào)器與一個ISP路由器之間的通信鏈路。廣播信道。許多主機被連接到相同的通信信道，需要所謂的媒體訪問協(xié)議來協(xié)調(diào)傳輸和避免“碰撞”。第八頁，共134頁。3.1數(shù)據(jù)鏈路層要解決的基本問題

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（datalink）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。

第九頁，共134頁。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十頁，共134頁。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)點幀幀第十一頁，共134頁。3.1.2數(shù)據(jù)鏈路層要解決的

三個基本問題（1）

封裝成幀（2）

透明傳輸（3）差錯控制第十二頁，共134頁。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)送幀開始第十三頁，共134頁。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第十四頁，共134頁。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為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前第十五頁，共134頁。解決透明傳輸問題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”（其十六進制編碼是1B）。字節(jié)填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）——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。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。第十六頁，共134頁。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH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第十七頁，共134頁。3.差錯檢測在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1可能會變成0，

而0也可能變成1。在一段時間內(nèi)，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（BitErrorRate）。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各種差錯檢測措施。第十八頁，共134頁。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。第十九頁，共134頁。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。第二十頁，共134頁。冗余碼的計算舉例現(xiàn)在

k=6,M=101001。設(shè)

n=3,除數(shù)

P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運算的結(jié)果是：商

Q=110101，

余數(shù)

R=001。把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM+R

即：101001001，共(k+n)位。第二十一頁，共134頁。

110101

←

Q

(商)P(除數(shù))→

1101101001000

←

2nM(被除數(shù))

1101

1110

1101

0111

0000

1110

1101

0110

0000

1100

1101

001←R(余數(shù))，作為FCS

循環(huán)冗余檢驗的原理說明第二十二頁，共134頁。幀檢驗序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列

FCS（FrameCheckSequence）。循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同。CRC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。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。

第二十三頁，共134頁。接收端對收到的每一幀進行CRC檢驗若得出的余數(shù)R=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受（accept）。若余數(shù)R

0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。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。第二十四頁，共134頁。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”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認和重傳機制。第二十五頁，共134頁。3.1.3適配器通信網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器（adapter）或網(wǎng)絡(luò)接口卡

NIC（NetworkInterfaceCard），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。實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

第二十六頁，共134頁。計算機通過適配器

和局域網(wǎng)進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地址并行通信第二十七頁，共134頁。3.2點對點協(xié)議PPP

3.2.1PPP協(xié)議的特點現(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-PointProtocol）。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。第二十八頁，共134頁。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)議第二十九頁，共134頁。1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡單——這是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)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商第三十頁，共134頁。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第三十一頁，共134頁。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)[RFC1661]。PPP協(xié)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議

LCP（LinkControlProtocol）。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP（NetworkControlProtocol）。

第三十二頁，共134頁。3.2.2PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個2個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

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第三十三頁，共134頁。PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號“0x”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）。地址字段

A

只置為0xFF。地址字段實際上并不起作用?？刂谱侄?/p>

C

通常置為0x03。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP

幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。第三十四頁，共134頁。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。第三十五頁，共134頁。字符填充將信息字段中出現(xiàn)的每一個0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列（0x7D,0x5E）。若信息字段中出現(xiàn)一個0x7D的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列（0x7D,0x5D）。若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個0x7D字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。例：0x03→（0x7D,0x31）第三十六頁，共134頁。請你動手練一練！一個PPP幀的數(shù)據(jù)部分（用十六進制寫出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。試問真正的數(shù)據(jù)是什么（用十六進制寫出）？答：7D5E應(yīng)當(dāng)還原成為7E7D5D應(yīng)當(dāng)還原成為7D

因此，真正的數(shù)據(jù)部分應(yīng)該是：7EFE277D7D657E第三十七頁，共134頁。零比特填充PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實現(xiàn)透明傳輸。在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)1，則立即填入一個0。接收端對幀中的比特流進行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就把這5個連續(xù)1后的一個0刪除。第三十八頁，共134頁。01001111101000101001001111110001010010011111010001010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比特零比特填充第三十九頁，共134頁。請你動手練一練！PPP協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳送比特串0110111111111100。試問經(jīng)過零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是0001110111110111110110，問刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？第四十頁，共134頁。請你動手練一練！答：

011011111011111000

00011101111111111110第四十一頁，共134頁。請你動腦想一想！PPP協(xié)議的主要特點是什么？為什么PPP不給每個幀進行編號？第四十二頁，共134頁。3.3多址訪問協(xié)議對于廣播鏈路，它能夠有多個發(fā)送和接收節(jié)點連接到相同的、單一的、共享的廣播信道。本節(jié)我們暫緩討論特定的鏈路層協(xié)議，先研究一個對數(shù)據(jù)鏈路層很重要的問題：如何協(xié)調(diào)多個發(fā)送和接收節(jié)點對一個共享廣播信道的訪問。第四十三頁，共134頁。這些年來，在大量的鏈路層技術(shù)中已經(jīng)實現(xiàn)了幾十種不同的多址訪問協(xié)議。盡管這樣，我們幾乎可以將任何多址訪問協(xié)議劃分為3種：信道劃分協(xié)議（在第二章已講解）隨機訪問協(xié)議（在以太網(wǎng)部分中講解）輪流協(xié)議（在以太網(wǎng)部分中講解）第四十四頁，共134頁。信道劃分協(xié)議信道復(fù)用技術(shù)（靜態(tài)劃分）頻分復(fù)用FDM時分復(fù)用TDM/STDM波分復(fù)用WDM碼分復(fù)用CDM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。

第四十五頁，共134頁。3.4使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.4.1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。速度快。第四十六頁，共134頁。局域網(wǎng)的拓撲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)第四十七頁，共134頁。3.4.2鏈路層編址在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。802

標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標(biāo)識符。但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。第四十八頁，共134頁。48位的MAC地址IEEE的注冊管理機構(gòu)

RA負責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)（即高位24位）。地址字段中的后三個字節(jié)（即低位24位）由廠家自行指派，稱為擴展標(biāo)識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。一個地址塊可以生成224個不同的地址。這種48位地址稱為MAC-48，它的通用名稱是EUI-48?！癕AC地址”實際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48。第四十九頁，共134頁。適配器檢查MAC地址適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址。如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：單播（unicast）幀（一對一）廣播（broadcast）幀（一對全體）多播（multicast）幀（一對多）第五十頁，共134頁。3.5以太網(wǎng)

3.5.1以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)

DIXEthernetV2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)。DIXEthernetV2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DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。第五十一頁，共134頁。以太網(wǎng)成功的原因：以太網(wǎng)是第一個廣泛使用的高速LAN。令牌環(huán)等其他網(wǎng)絡(luò)比以太網(wǎng)更加復(fù)雜、昂貴。以太網(wǎng)發(fā)展快，總是跟其他網(wǎng)絡(luò)具有同樣或更高的數(shù)據(jù)速率。以太網(wǎng)已經(jīng)流行，以太網(wǎng)硬件成了普通商品并且非常便宜。第五十二頁，共134頁。最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上，線路為半雙工通信線路。當(dāng)初認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。3.5.2CSMA/CD協(xié)議B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE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)第五十三頁，共134頁。以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送總線上的每一個工作的計算機都能檢測到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。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。其他所有的計算機（A,C和E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。第五十四頁，共134頁。通信要點隨機訪問(RandomAccess)/競爭(Contention)各站點平等，沒有任何站點能控制其他站點；只要遵循預(yù)定義的程序，包括介質(zhì)狀態(tài)的檢測，滿足條件的每一個站點都能傳輸數(shù)據(jù)。兩個特點：每一個站點的傳輸具有隨機性；為了訪問介質(zhì)，各站點采用“競爭”機制。

注意：在隨機訪問中，各站點都有權(quán)訪問介質(zhì)且不受控于其他站點，而如果有超過一個站點都在發(fā)送數(shù)據(jù)時，就產(chǎn)生了“沖突”（Collision）。第五十五頁，共134頁。載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection?！岸帱c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?？偩€上并沒有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。第五十六頁，共134頁。碰撞檢測“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。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。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。第五十七頁，共134頁。1、沖突發(fā)生的原因CSMA/CD協(xié)議有“載波監(jiān)聽”，即每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都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。既然這樣做了，那么為什么還會有沖突發(fā)生？因為電磁波在總線上的傳播速率是有限的，即存在傳播時延。當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的?！拜d波監(jiān)聽”只是降低了沖突的次數(shù)。第五十八頁，共134頁。1kmABt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=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A

向B

發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到B。B

若在A

發(fā)送的信息到達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。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。第五十九頁，共134頁。2、檢測到碰撞后的處理在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源；然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。第六十頁，共134頁。強化碰撞當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時：立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號（jammingsignal），以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。

第六十一頁，共134頁。二進制指數(shù)類型退避算法（truncatedbinaryexponentialtype）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t，一般是取為爭用期2。定義重傳次數(shù)k

，k10，即

k=Min[重傳次數(shù),10]從整數(shù)集合[0,1,…,(2k

1)]中隨機地取出一個數(shù)，記為r。重傳所需的時延就是r倍的基本退避時間，即r×t。當(dāng)重傳達16

次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。

第六十二頁，共134頁。退避示例在兩次沖突之后k=2，數(shù)列范圍為{0,1,2,3}，表明再次沖突的概率為四分之一。對應(yīng)的等待時間則為{0,1×t,2×t,3

×t}秒中的一個。在三次沖突之后k=3，數(shù)列范圍為{0,1,2,3,4,5,6,7}，表明再次沖突的概率為八分之一。而在四次沖突之后k=4，數(shù)列范圍變成{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15}，表明再次沖突的概率為十六分之一。第六十三頁，共134頁。對指數(shù)回退的思考為什么要用指數(shù)回退？例如，為什么不在每次碰撞后從｛0，1，2，3，4，5，6，7｝這個固定的集合中選擇r呢？原因是當(dāng)適配器經(jīng)受到第一次碰撞時，它不知道有多少適配器卷入這次碰撞。如果只有少量適配器碰撞，從小集合中選擇小數(shù)值的r是有意義的。另一方面，如果有很多適配器卷入這次碰撞，從一個更大的、數(shù)值更分散的集合中選擇r是有意義的。在每次碰撞之后，通過增加集合的規(guī)模，適配器可以恰當(dāng)?shù)倪m應(yīng)這些不同的情況。第六十四頁，共134頁。3、爭用期在傳輸信號的過程中，有沒有安全的、不會發(fā)生碰撞的時候？第六十五頁，共134頁。1kmABt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=ABABABt=0A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

第六十六頁，共134頁。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)過時間2（兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延2稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。第六十七頁，共134頁。爭用期的長度以太網(wǎng)取51.2s

為爭用期的長度對于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送

51.2s*10Mb/s=512bit，即64

字節(jié)。也就是說，10Mb/s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。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)。因此，10Mb/s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。

第六十八頁，共134頁。CSMA/CD協(xié)議的要點歸納適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個分組，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中，準(zhǔn)備發(fā)送。若適配器監(jiān)測到信道空閑，就發(fā)送這個幀。若監(jiān)測到信道忙，則繼續(xù)監(jiān)測并等待信道轉(zhuǎn)為空閑，然后發(fā)送這個幀。在發(fā)送過程中繼續(xù)監(jiān)測信道，若一直未監(jiān)測到碰撞，就順利把這個幀成功發(fā)送完畢。若檢測到碰撞，則中止數(shù)據(jù)的發(fā)送，并發(fā)送人為干擾信號。在中止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行指數(shù)退避算法，等待r倍爭用期時間后，返回到步驟2。第六十九頁，共134頁。先聽后發(fā)邊聽邊發(fā)沖突回退候時重發(fā)CSMA/CD執(zhí)行過程總結(jié)開始設(shè)K=0載波監(jiān)聽信道忙？發(fā)送幀發(fā)生沖突？成功發(fā)送阻塞信號K=K+1K≥16放棄等待退避時間YesNoNoYesYesNo第七十頁，共134頁。請你動手練一練！假定1km長的CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率為1Gb/s。設(shè)信號在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協(xié)議的最短幀長。假定在使用CSMA/CD協(xié)議的10Mb/s以太網(wǎng)中某個站在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到碰撞，執(zhí)行退避算法時選擇了隨機數(shù)r=100。試問這個站需要等待多長時間后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)？如果是100Mb/s的以太網(wǎng)呢？第七十一頁，共134頁。請你動手練一練！答：對于1km電纜，單程端到端傳播時延為：

=1÷200000=5×s=5μs

端到端往返時延為：

2=10μs

為了能按照CSMA/CD工作，最小幀的發(fā)送時延不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10μs可發(fā)送的比特數(shù)等于：

10××1×=10000bit=1250字節(jié)。

第七十二頁，共134頁。請你動手練一練！答：對于10Mb/s的以太網(wǎng)，以太網(wǎng)把爭用期定為51.2微秒，要退后100個爭用期，等待時間是51.2（微秒）×100=5.12ms

對于100Mb/s的以太網(wǎng)，以太網(wǎng)把爭用期定為5.12微秒，要退后100個爭用期，等待時間是5.12（微秒）×100=512微秒第七十三頁，共134頁。請你動腦想一想！以太網(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統(tǒng)的時分復(fù)用TDM相比優(yōu)缺點如何？第七十四頁，共134頁。3.5.3輪流協(xié)議輪流協(xié)議有很多，并且每一個協(xié)議都有變種。兩種比較重要的輪流協(xié)議：輪詢協(xié)議——要求一個節(jié)點被指定為主節(jié)點，主節(jié)點以循環(huán)的方式輪詢每個節(jié)點。令牌傳遞協(xié)議——沒有主節(jié)點，一個小的、稱為令牌的特殊目的幀在這些節(jié)點之間以某個固定的次序交換。第七十五頁，共134頁。3.5.4以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)：DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。第七十六頁，共134頁。以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)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MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式插入第七十七頁，共134頁。MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式目的地址字段6字節(jié)第七十八頁，共134頁。MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式源地址字段6字節(jié)第七十九頁，共134頁。MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式類型字段2字節(jié)類型字段用來標(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協(xié)議。第八十頁，共134頁。MAC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)字段的正式名稱是MAC

客戶數(shù)據(jù)字段最小長度64字節(jié)

18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長度

第八十一頁，共134頁。MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式FCS字段4

字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為1108

時，MAC子層可使未檢測到的差錯小于11014。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長不小于64字節(jié)。第八十二頁，共134頁。MAC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)報以太網(wǎng)V2的MAC幀格式1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個字段共7個字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實現(xiàn)MAC幀的比特同步。第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。為了達到比特同步，在傳輸媒體上實際傳送的要比MAC幀還多8個字節(jié)第八十三頁，共134頁。幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長度為64~1518字節(jié)之間。對于檢查出的無效MAC幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負責(zé)重傳丟棄的幀。無效的MAC幀第八十四頁，共134頁。幀間最小間隔為9.6s，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時間。一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待9.6s才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。幀間最小間隔第八十五頁，共134頁。以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用

曼徹斯特（Manchester）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)換第八十六頁，共134頁。請你動手練一練！請畫出二進制序列“10010011”的基帶數(shù)字信號及曼徹斯特編碼。第八十七頁，共134頁。請你動手練一練！答：曼徹斯特編碼是在區(qū)間中間進行跳變，遵循規(guī)則為：逢“1”信號從高至低；逢“0”則從低至高。曼徹斯特編碼如下圖所示：

基帶數(shù)字信號曼徹斯特編碼

碼元10100101出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換第八十八頁，共134頁。3.5.5以太網(wǎng)技術(shù)在2004年，最通用的以太網(wǎng)技術(shù)是10BASE-T和100BASE-T。該技術(shù)一般采用星形拓撲，在星形的中心增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器（hub）。第八十九頁，共134頁。使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)集線器兩對雙絞線站點RJ-45插頭第九十頁，共134頁。星形網(wǎng)10BASE-T不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。10BASE-T的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過100m。第九十一頁，共134頁。以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位這種10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。第九十二頁，共134頁。集線器的一些特點集線器是一個物理層設(shè)備，它作用于單個比特而不是幀。當(dāng)表示一個0或一個1的一比特到達某接口時，該集線器只是重新產(chǎn)生該比特，增強它的能量強度，再將該比特傳輸?shù)剿衅渌涌谥?。集線器不實現(xiàn)載波偵聽或CSMA/CD

的任何其他部分。一個集線器在所有的出接口重復(fù)入比特。第九十三頁，共134頁。因為集線器廣播比特，在10/100BaseT以太網(wǎng)上的每個適配器能夠：偵聽信道，以判斷是否是空閑的；當(dāng)它傳輸時碰撞檢測。第九十四頁，共134頁。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)卡工作站雙絞線第九十五頁，共134頁。3.5.6以太網(wǎng)效率以太網(wǎng)效率：當(dāng)有大量的活動節(jié)點，而每個節(jié)點有大量幀要發(fā)送時，幀在信道中無碰撞的傳輸?shù)哪遣糠謺r間在長期運行時的份額。令 表示信號能量在任意兩個適配器之間傳播所需要的最大時間。令 表示傳輸一個最大長度的以太網(wǎng)幀的時間。第九十六頁，共134頁。于是關(guān)于以太網(wǎng)效率有如下的近似公式：第九十七頁，共134頁。請你動腦想一想！試說明10BASE5，10BASE2，10BASE-T，1BASE-5，10BROAD36和FOMAU所代表的意思。第九十八頁，共134頁。請你動腦想一想！答：10BASE5，10BASE2，10BASE-T分別表示以太網(wǎng)的三種不同的物理層。10表示數(shù)據(jù)率是10Mb/s，BASE表示電纜上的信號是基帶信號，采用曼徹斯特編碼。5表示粗纜，每一段電纜的最大長度是500米。2代表細纜，每一段電纜的最大長度是185米。T表示雙絞線。10BROAD36：“10”表示數(shù)據(jù)率為10Mbit/s，“BROAD”表示電纜上的信號是寬帶信號，“36”表示網(wǎng)絡(luò)的最大跨度是3600m。FOMAU

：（FiberOpticMediumAttachmentUnit）

光纖媒介附屬單元。第九十九頁，共134頁。3.6擴展的以太網(wǎng)

3.6.1在物理層上擴展局域網(wǎng)擴展局域網(wǎng)的最簡單方法是使用集線器。集線器是物理層設(shè)備，因此使用集線器擴展局域網(wǎng)實際就是在物理層上擴展局域網(wǎng)。第一百頁，共134頁。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第一百零一頁，共134頁。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多級集線器設(shè)計第一百零二頁，共134頁。優(yōu)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。

用集線器擴展局域網(wǎng)第一百零三頁，共134頁。在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口。3.6.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)第一百零四頁，共134頁。1.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2①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥接口1接口212第一百零五頁，共134頁。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第一百零六頁，共134頁。過濾通信量。擴大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。使用網(wǎng)橋帶來的好處第一百零七頁，共134頁。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)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。使用網(wǎng)橋帶來的缺點第一百零八頁，共134頁。集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。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。網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同第一百零九頁，共134頁。目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋（transparentbridge）。“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)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。2.透明網(wǎng)橋第一百一十頁，共134頁。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)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法

處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表第一百一十一頁，共134頁。地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF2第一百一十二頁，共134頁。在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進入該網(wǎng)橋的時間。這是因為以太網(wǎng)的拓撲可能經(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)拓撲的最新狀態(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)的最新拓撲狀態(tài)。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個信息第一百一十三頁，共134頁。網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀

的步驟歸納網(wǎng)橋收到一幀后先進行自學(xué)習(xí)。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）。如有，則把原有的項目進行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。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，則通過所有其他接口（但進入網(wǎng)橋的接口除外）按進行轉(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（因為這時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進行轉(zhuǎn)發(fā)）。第一百一十四頁，共134頁。這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。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)資源白白消耗了第一百一十五頁，共134頁。互連在一起的網(wǎng)橋在進行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓撲的一個子集。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。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。為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時間還要對生成樹的拓撲進行更新。生成樹的得出第一百一十六頁，共134頁。請你動手練一練！下圖表示有五個站分別連接在三個局域網(wǎng)上，并且用網(wǎng)橋B1和B2連接起來。每一個網(wǎng)橋都有兩個接口（1和2）。在一開始，兩個網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表都是空的。以后有以下各站向其他的站發(fā)送了數(shù)據(jù)幀：A發(fā)送給E，C發(fā)送給B，D發(fā)送給C，B發(fā)送給A。試把有關(guān)數(shù)據(jù)填寫在相關(guān)表中。第一百一十七頁，共134頁。B2B1LAN12ABCDE接口1LAN212LAN3練習(xí)題表格發(fā)送的幀B1的轉(zhuǎn)發(fā)表B2的轉(zhuǎn)發(fā)表B1的處理B2的處理地址接口地址接口（轉(zhuǎn)發(fā)？丟棄？登記？）（轉(zhuǎn)發(fā)？丟棄？登記？）A→EC→B

D→C

B→A

A1A1轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表C2C1轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表D2D2寫入轉(zhuǎn)發(fā)表，丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表B1寫入轉(zhuǎn)發(fā)表，丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)接收不到這個幀第一百一十八頁，共134頁。透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。源路由（sourceroute）網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細的路由信息放在幀的首部中。源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。發(fā)現(xiàn)幀到達目的站時就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，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。3.源路由網(wǎng)橋第一百一十九頁，共134頁。1990年問世的交換式集線器（switchinghub），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。4.多接口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機第一百二十頁，共134頁。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。交換機能同時連通許多對的接口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機由于使用了