計算機網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)鏈路層

計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層第一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1使用點對點信道的數(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 3.2.3PPP協(xié)議的工作狀態(tài)第二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）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 3.3.2CSMA/CD協(xié)議3.4使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.1使用集線器的星形拓撲3.4.2以太網(wǎng)的信道利用率3.4.3以太網(wǎng)的MAC層第三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五第3章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）3.5擴展的以太網(wǎng) 3.5.1在物理層擴展以太網(wǎng) 3.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)3.6高速以太網(wǎng)3.6.1100BASE-T以太網(wǎng)3.6.2吉比特以太網(wǎng)3.6.310吉比特以太網(wǎng)3.6.4使用高速以太網(wǎng)進行寬帶接入3.7其他類型的高速局域網(wǎng)接口第四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)鏈路層數(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。這種信道使用一對一的點對點通信方式。廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復雜。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機的數(shù)據(jù)發(fā)第五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(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)鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動第六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(續(xù)）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)鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層鏈路層網(wǎng)絡層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動第七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.1使用點對點信道的數(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，就構成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(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。

第八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層鏈路結點A結點B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結點A結點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九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(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。結點結點幀幀第十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.1.2三個基本問題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯控制第十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五1.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)送幀開始第十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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束符發(fā)送在前EOT第十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2.透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當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)送在前第十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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)絡層之前刪除插入的轉義字符。如果轉義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當中，那么應在轉義字符前面插入一個轉義字符。當接收端收到連續(xù)的兩個轉義字符時，就刪除其中前面的一個。第十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}SOH第十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.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系。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在計算機網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各種差錯檢測措施。第十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五循環(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。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。第十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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。第十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五冗余碼的計算舉例現(xiàn)在k=6,M=101001。設n=3,除數(shù)

P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運算的結果是：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。第二十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五

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二十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五幀檢驗序列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。

第二十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五接收端對收到的每一幀進行CRC檢驗(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。(2)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。第二十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五應當注意僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術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。第二十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.3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

局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡為一個單位所擁有，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。第二十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五局域網(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)第二十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五媒體共享技術靜態(tài)劃分信道頻分復用時分復用波分復用碼分復用

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。

第二十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五

以太網(wǎng)的兩個標準

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標準。DIXEthernetV2標準與IEEE的802.3標準只有很小的差別，因此可以將802.3局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。嚴格說來，“以太網(wǎng)”應當是指符合DIXEthernetV2標準的局域網(wǎng)第二十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(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多種局域網(wǎng)標準，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(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。與接入到傳輸媒體有關的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關，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二十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五局域網(wǎng)對LLC子層

是透明的局域網(wǎng)網(wǎng)絡層物理層站點1網(wǎng)絡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)第三十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五以后一般不考慮LLC子層由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是DIXEthernetV2而不是802.3標準中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在802委員會制定的邏輯鏈路控制子層LLC（即802.2標準）的作用已經(jīng)不大了。很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有MAC協(xié)議而沒有LLC協(xié)議。第三十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2.適配器的作用網(wǎng)絡接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網(wǎng)卡”。適配器的重要功能：進行串行/并行轉換。對數(shù)據(jù)進行緩存。在計算機的操作系統(tǒng)安裝設備驅動程序。實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

第三十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五計算機通過適配器

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地址并行通信第三十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當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。3.3.2CSMA/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)第三十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五以太網(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。第三十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五為了通信的簡便

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。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質量很好，因信道質量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。

第三十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五以太網(wǎng)提供的服務以太網(wǎng)提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當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。差錯的糾正由高層來決定。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，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。第三十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五以太網(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)電平轉換第三十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五載波監(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?！拜d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”就是用電子技術檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。第三十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五碰撞檢測“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”。第四十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五檢測到碰撞后在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復出有用的信息來。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)絡資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。第四十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五電磁波在總線上的

有限傳播速率的影響當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。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。碰撞的結果是兩個幀都變得無用。第四十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五1kmABt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)聽的影響第四十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五1kmABt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

第四十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。第四十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五爭用期最先發(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。第四十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五二進制指數(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，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。當重傳達16次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。

第四十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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512bit，即64字節(jié)。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。第四十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五最短有效幀長如果發(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)。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。第四十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五強化碰撞當發(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。

第五十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(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。第五十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.4.3以太網(wǎng)的

MAC

層

1.MAC

層的硬件地址

在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。802

標準所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符。但鑒于大家都早已習慣了將這種48位的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習慣用法，盡管這種說法并不太嚴格。第五十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五48位的MAC地址IEEE的注冊管理機構RA負責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，稱為擴展標識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復地址。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識符EUI-48。第五十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五適配器檢查MAC地址適配器從網(wǎng)絡上每收到一個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?！鞍l(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）第五十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2.MAC

幀的格式常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標準：DIXEthernetV2標準IEEE的802.3標準最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。第五十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五以太網(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)插入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

幀格式第五十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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)第五十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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)第五十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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。第五十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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

第六十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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。當數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，應在數(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)。第六十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五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)第六十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；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)不負責重傳丟棄的幀。無效的MAC幀第六十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五幀間最小間隔為9.6s，相當于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備。幀間最小間隔第六十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.3分類的IP地址

1.IP地址及其表示方法

我們把整個因特網(wǎng)看成為一個單一的、抽象的網(wǎng)絡。IP地址就是給每個連接在因特網(wǎng)上的主機（或路由器）分配一個在全世界范圍是唯一的32位的標識符。IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進行分配第六十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP地址的編址方法分類的IP地址。這是最基本的編址方法，在1981年就通過了相應的標準協(xié)議。子網(wǎng)的劃分。這是對最基本的編址方法的改進，其標準[RFC950]在1985年通過。構成超網(wǎng)。這是比較新的無分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應用。第六十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五分類IP地址每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網(wǎng)絡號net-id，它標志主機（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡，而另一個字段則是主機號host-id，它標志該主機（或路由器）。兩級的IP地址可以記為：IP地址::={<網(wǎng)絡號>,<主機號>}(4-1)::=代表“定義為”第六十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101第六十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101A類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為1字節(jié)第六十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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01B類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為2字節(jié)第七十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101C類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為3字節(jié)第七十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24bithost-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101A類地址的主機號字段host-id為3字節(jié)第七十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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101B類地址的主機號字段host-id為2字節(jié)第七十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101C類地址的主機號字段host-id為1字節(jié)第七十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16bitnet-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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101D類地址是多播地址

第七十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五net-id24位host-id24位net-id16bitnet-id8位IP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16位B類地址C類地址011host-id8位D類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101E類地址保留為今后使用

第七十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五點分十進制記法10000000000010110000001100011111機器中存放的IP地址是32位二進制代碼10000000000010110000001100011111每隔8位插入一個空格能夠提高可讀性采用點分十進制記法則進一步提高可讀性128.11.3.31128

11331將每8位的二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)第七十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五2.常用的三種類別的IP地址IP地址的使用范圍

網(wǎng)絡最大第一個最后一個每個網(wǎng)絡類別網(wǎng)絡數(shù)可用的可用的中最大的網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機數(shù)A126(27–2)112616,777,214B16,383(214

1)128.1191.25565,534C2,097,151(2211)192.0.1223.255.255254第七十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五3.4IP地址與硬件地址TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀應用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡層及以上使用IP地址IP地址第七十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)通信的路徑H1→經(jīng)過R1轉發(fā)→再經(jīng)過R2轉發(fā)→H2查找路由表查找路由表第八十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動第八十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從虛擬的IP層上看IP數(shù)據(jù)報的流動第八十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報圖中的IP1→IP2表示從源地址IP1到目的地址IP2

兩個路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報的首部中第八十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡號進行路由選擇第八十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在具體的物理網(wǎng)絡的鏈路層只能看見MAC幀而看不見IP數(shù)據(jù)報第八十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期五IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1到HA3從HA4到HA