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1、,计算机网络技术教程自顶向下的分析与设计方法吴功宜 吴英编著,1,第7章 数据链路层协议及编程方法,2,3,主要内容,7.1 数据链路层的基本概念,7.1.1 物理线路与数据链路物理线路与数据链路的关系,4,7.1.2 数据链路层的主要功能,链路管理帧同步流量控制,差错控制透明传输寻址,5,7.1.3 数据链路层向网络层提供的服务,设立数据链路层的主要目的是将存在数据传输差错的物理线路变为对于网络层来说是无差错的数据链路；数据链路层提供：链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能；数据链路层为网络层提供的服务表现在：正确传输网络层的用户数据；向网络层屏蔽物理层采用传输技术的差异性。,6,7.2
2、 差错产生与差错控制方法,7.2.1 设计数据链路层的原因7.2.2 差错产生的原因与类型,7,7.2.3 误码率的定义,误码率是指二进制比特序列在数据传输系统中被传错的概率；在数值上近似等于：Pe=Ne/N；其中：N为传输的二进制比特总数，Ne为被传错的比特数。,8,理解误码率的定义应该注意的几个问题：,误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数；对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低就越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制位，需要折合成二进制位来计算；差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进
3、制位数越大，才会越接近真正的误码率值。,9,7.2.4 检错码与纠错码,差错控制在通信过程中能够自动检测出错误并进行纠正的方法；差错控制有两种基本的方案：纠错码：为每个分组加上足够多的冗余信息，接收方能发现并自动纠正传输差错；检错码：为每个分组加上一定的冗余信息，接 收方能发现传输差错，但是自己不能 纠正，必须通过重发机制来解决。,10,7.2.5 循环冗余编码工作原理,CRC检错方法的工作原理是：在发送方，将发送数据作为一个多项式f(x)的系数，用双方预先约定的生产多项式G(x)去除，求得一个余数多项式。将余数多项式加到数据多项式后发送到接收方。在接收方，用同样的生成多项式G(x)去除接收数
4、据多项式f(x)，得到计算的余数多项式。如果计算的余数多项式与接收的余数多项式相同，表示传输无差错；否则，表示传输有错，由发送方重发数据，直至正确为止。,11,7.2.5 循环冗余编码工作原理,12,标准的CRC生成多项式：,CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32 G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,13,CRC校验的工作过程,发送方生成数据多项式f(x)xK，其中K 为生成多项式的最高
5、幂N值减1；将f(x)xK除以生成多项式G（x），得f(x)xK/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)。其中，式中R(x)为余数多项式；将f(x)xK+R(x)作为整体，从发送方通过通信信道传送到接收方；接收方对多项式f(x)采用同样的运算，f(x)xK/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)，求得余数多项式 R(x)；根据计算余数多项式R(x)是否等于接收余数多项式R(x)判断是否出现错误。,14,CRC检错方法的特点,CRC校验码的检错能力很强，它除了能检查出离散错，还能检查出突发错；CRC校验码具有以下检错能力：CRC校验码能检查出全部单个错；CRC校验码能检查出全部离散的二位错；CR
6、C校验码能检查出全部奇数个错；CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位突发错；CRC校验码能以1-(1/2)K-1的概率检查出长度为K+1位的突发错。,15,7.2.6 差错控制机制,反馈重发（ARQ）纠错：收发双方在发现传输错误时，采用反馈和重发的方法来纠正错误；反馈重发纠错的实现机制：,16,7.3 面向字符型数据链路层协议,7.3.1 数据链路层协议的分类面向字符型面向比特型7.3.2 面向字符型数据链路层协议利用已定义好的一种标准字编码（如ACSII码）的一个子集来执行通信控制功能；典型的面向字符型数据链路层协议是二进制同步通信（BSC）协议。,17,面向字符型协议的两个明显的缺点：
7、,一是使用不同字符集的计算机很难利用面向字符型协议来通信；二是控制字符的编码不能在用户数据字段中出现。数据不能“透明”传输可以采用转义字符解决。,18,面向字符型协议实例BSC协议,BSC协议中使用的控制字符,19,数据报文格式,20,面向字符型协议执行过程,21,7.4 面向比特型数据链路层协议实例HDLC协议,7.4.1 HDLC协议产生的背景面向字符型链路控制协议的缺点：控制报文与数据报文的格式不一致；通信双方只能交替工作，协议效率低，通信线路的利用率低；协议只对数据部分进行差错控制，如果控制字符出错无法控制，系统可靠性较差。系统每增加一种新的功能，需要设定一个新的控制字符，因此功能扩展
8、困难。,22,7.4.2 数据链路的配置方式和数据传送方式,数据链路有两种基本配置方式：非平衡方式与平衡方式非平衡配置方式：主站：主站发出命令从站：从站接受命令，发出相应，配合主站工作。非平衡配置两种类型：点对点方式多点方式,23,7.4.2 数据链路的配置方式和数据传送方式,非平衡配置两种数据传送方式：正常响应模式（NRM）：主站可以随时向从站传输数据帧。从站只有在主站向它发送命令帧探询，从站响应后才可以向主站发送数据帧。异步响应模式（ARM）：主站和从站可以随时相互传输数据帧。平衡配置方式：特点是：链路两端的两个站都是复合站。复合站同时具有主站与从站的功能，每个复合站都可以发出命令与响应。
9、,24,数据链路的非平衡配置方式,数据链路的平衡配置方式,7.4.3 HDLC的帧结构,标志字段F帧同步是指如何从接收到的比特流中正确判断一个帧开始和结束的位置；HDLC规定标志字段F（flag）就是帧的开始与结束的标记；标志字段F为“011111110”特定的比特序列。,27,HDLC帧数据传输的透明性保证措施,0比特插入/删除方法,28,地址字段A当使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是填入从站地址；当使用平衡方式传送数据时，地址字段填入应答站地址；如果地址字段为全1时，表示为广播地址，则要求网中所有站都要接收该帧。,29,HDLC控制字段结构,HDLC帧分为：信息帧：I（informat
10、ion）帧监控帧：S（supervisory）帧无编号帧：U（unnumbered）帧,30,信息字段I由于采用了0比特插入/删除方法，信息字段允许任意的二进制比特序列的组合；信息字段仅出现在信息帧（I帧）与无编号帧（U帧）中，它是网络层的用户数据。帧校验字段FCSHDLC采用CRC校验方式，生成多项式采用CRC-CCITT（即X16+X12+X5+1）；CRC校验的范围是A、C、I字段。,31,信息帧,发送序号N（S）与接收序号N（R）的意义N（S）表示当前发送的信息帧的序号；N（R）表示该站已正确接收序号为 N（R）-1的帧及以前各帧，通知发送站应发送序号为N（R）的帧；N（R）带有捎带确
11、认的意义；全双工通信中，通信双方各有自己的N（S）和N（R）序列值。,32,探询/终止位的意义,控制字段C的b4为探询/终止（poll/final）位，简称为P/F位；对于正常响应模式NRM，只有主站向从站发出“探询”后，从站才能向主站发送信息帧，这时主站置探询位P=1，从站在接收的信息帧中检查出P=1时，如果从站有帧要发送就可以向主站发送；发送的最后一帧要置终止位F=1，表示从站此次发送结束；P=1与F=1在帧交换过程中应成对出现。,33,监控帧,监控帧共有4种，取决于b2、b3的取值；,34,无编号帧,无编号帧格式与链路控制功能,35,7.4.4 数据链路层的工作过程,信息帧的简化结构,3
12、6,信息帧的例子无编号帧的表示方法SNRM帧与UA帧的表示方法,37,正常响应模式工作过程,38,7.4.5 数据链路层与物理层的关系,39,7.5 数据链路层滑动窗口协议及帧传输效率分析,7.5.1 数据链路层滑动窗口协议的分类,40,7.5.2 单帧停止等待ARQ协议,ARQ实现方法主要有两种：单帧的停止等待方式多帧连续发送方式单帧停止等待ARQ协议执行过程：,41,单帧停止等待ARQ协议效率的分析,停止等待ARQ协议的帧传输过程,42,帧传输总延时分析,传播延时：发送方将表示数据的电信号经过传输介质传播到接收方时需要的传播时间；数值上等于传输介质的长度除电磁波传播速度；计算中将传播延时记
13、为tp；发送延时帧发送所需的时间，数值等于发送速率除帧长度；如果发送速率不变，帧越长所需的发送延时越长；tf和ta表示数据帧1与确认帧ACK的发送延时；,43,处理延时当接收方接收到一个数据帧时，需要检查数据帧的帧头地址、校验字段，以确定帧传输是否正确；当接收方接收到一个确认帧，同样需要进行检查；结点对数据帧处理的时间与对确认帧处理的时间称为处理延时；为了简化计算，分析帧传输总延时忽略结点对数据帧处理时间与对确认帧处理时间的细微区别，统一将数据帧处理延时和确认帧处理延时记为tpr。,44,理想状态下，帧传输总延时为：tT=tp+tf+tpr+ta+tp+tpr=2tp+2tpr+tf+ta 简
14、化：结点对帧的处理延时tpr小于帧发送延时tf与传播延时tp，tpr可以忽略；确认帧通常很短，确认帧ACK的发送延时ta可以忽略；简化后的帧传输总延时为：tTtf+2tp 假设：=传播延时/发送延时=tptfU=11+2,45,讨论,影响协议效率的因素如果电磁波在有线传输介质中，例如电缆中传播速度约为空间电磁波的2/3，空间电磁波传播速度为为3108(ms)，则在电缆中传播速度约为2108(m/s)。如果连接收发双方的传输介质长度为1000m，则传输延时tp约等于5.010-6(s)；如果一个数据帧的长度为100bit，结点的发送速率为10Mbps，则发送延时tf等于810-5 s；1=tpt
15、f=5.010-6/1.010-5=0.50U1=1（1+20.50）0.50,46,推论：在保持tf+2tp时间内不出现差错的条件下，连续发送多个帧，可以提高ARQ协议的传输效率。,47,7.5.3 多帧连续发送协议,48,滑动窗口控制流量的工作原理,49,滑动窗口控制机制对帧传输出错的处理,选择重发纠错滑动窗口控制过程,50,7.6 PPP协议,7.6.1 互联网数据链路层协议PPP协议的特点不使用帧序号，不提供流量控制功能;只支持点-点连接，不支持点-多点连接;只支持全双工通信，不支持单工与半双工通信;可以支持异步、串行通信，也可以支持同步、并行传输。,51,PPP协议是大多数个人计算机
16、和ISP之间使用的协议，它在高速广域网上也有一定的应用;PPP协议不仅用于拨号电话线上，在路由器之间的专用线路上也得到广泛应用。,52,7.6.2 PPP协议的基本内容,PPP协议的基本功能用于串行链路的基于HDLC数据帧封装机制;链路控制协议（LCP）用于建立、配置、管理和测试数据链路连接;网络控制协议（NCP）用于建立和配置不同的网络层协议。,53,PPP协议的帧结构,PPP协议的帧分为：PPP信息帧PPP链路控制帧PPP网络控制帧,54,PPP信息帧,PPP信息帧的格式标志字段标志字节长度为1字节，用于比特流的同步;值为“7E”（01111110）;地址字段地址字段长度为1字节;值为“F
17、F”(11111111)。,55,控制字段控制字段长度为1字节;值为“03”（00000011）;协议字段协议字段长度为2字节;标识网络层协议数据域的类型;0021H表示TCP/IP;信息字段信息字段长度可变;最长为1500字节;,56,帧校验字段字段帧校验字段长度为2字节;用于保证数据的完整性。,57,PPP协议保证帧传输“透明性”问题的方法：,RFC1662定义了在用于异步通信中的转义字符是“0 x7D”，并且使用字节填充。字节填充规则：在信息字段中出现的每一个“0 x7E”字节，要转换成双字节“0 x7D 0 x5E”；在信息字段中出现的每一个“0 x7D”字节，要转换成双字节“0 x7
18、D 0 x5D”；在信息字段中出现ASCII中控制字符（即数值小于0 x20）时，在该字符前加一个“0 x7D”字节，同时改变该字节，例如传输结束“ETX”（0 x03），转换后的双字节是“0 x7D 0 x31”；由于在发送端进行字节填充，接收端需要检测并还原成填充前的数据。,58,PPP 链路控制帧,PPP链路控制帧的格式PPP协议的数据链路选项主要包括：链路控制帧可以用来与对方进行协商，异步链路中将什么字符当做转义字符；为了提高线路的利用率，链路控制帧可以用来与对方协商，是否可以不传输标志字节或地址字节，并将协议字段从2字节缩短为1字节；如果在线路建立期间，收发双方不使用链路控制协商，固
19、定的数据字段长度为1500B。,59,PPP网络控制帧,PPP网络控制帧的格式网络控制帧可以用来协商是否采用报头压缩CSLIP协议，也可用来动态协商确定链路每端的IP地址。,60,7.7 Ethernet工作原理与局域网组网,7.7.1 IEEE 802参考模型IEEE 802与OSI参考模型的对应关系,61,简化的IEEE 802协议结构,62,IEEE 802的标准可以分为3类：,定义局域网体系结构、网络互联，以及网络管理与性能测试的802.1标准；定义逻辑链路控制LLC子层功能与服务的802.2标准；定义不同介质访问控制技术的相关标准；,63,目前主要的IEEE 802标准,802.3标
20、准：定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层标准；802.11标准：定义无线局域网访问控制子层与物理层的标准；802.15标准：定义近距离个人无线网络访问控制子层与物理层的标准；802.16标准：定义宽带无线城域网访问控制子层与物理层的标准；,64,7.7.2 Ethernet基本工作原理,CSMA/CD的工作过程,65,CSMA/CD的发送流程要点：先听后发边听边发冲突停止延迟重发,66,Ethernet数据发送流程,67,载波侦听过程,总线电平跳变与总线忙闲状态的判断,68,冲突检测方法,冲突窗口的概念,69,曼彻斯特编码信号的波形叠加,70,Ethernet协议标准规定的冲突窗口值
21、,在Ethernet协议标准中，规定的冲突窗口（collision window）长度为51.2s；Ethernet的数据传输速率为10Mbps，冲突窗口的51.2s可以发送512bit（64B）数据，64B是Ethernet的最短帧长度；当一个结点发送一个最短帧，或一个长帧的前64个字节数据时没有发现冲突，则表示该结点已经独自获得总线发送权，并可以继续发送后续的字节。,71,发现冲突、停止发送,如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程；随机延迟重发的第一步是发送“冲突加强信号”。发送冲突加强信号的目的是确保有足够的冲突持续时间，使
22、网中所有结点都能检测出冲突存在，立即丢弃冲突帧，减少由于冲突浪费的时间，提高信道利用率。,72,随机延迟重发,Ethernet协议规定一个帧的最大重发次数为16；CSMA/CD后退延迟算法是截止二进制指数后退延迟算法；该算法可以表示为：2kRa。其中，为重新发送所需的后退延迟时间，a为冲突窗口值，R为随机数。结点重发后退的延迟时间是冲突窗口值的整数倍，并与以冲突次数为二进制指数的幂值成正比。,73,为了避免延迟过长，截止二进制指数后退延迟算法限定作为二进制指数k的范围，定义为k=min（n，10）；在n10时，重发延迟时间不再增长；由于限制了二进制的指数k的范围，则第n次重发延迟分布在0与2
23、min（n，10）-1个时间片内，最大可能延迟时间为1023个时间片。,74,Ethernet帧结构,前导码与帧前定界符字段前导码由56位（7B）的10101010101010比特序列组成；帧前定界符可以视为前导码的延续。1字节的帧前定界符结构为10101011；前导码与帧前定界符主要用于接收同步阶段。；8个字节的前导码与帧前定界符在接收后不需要保留，也不计入帧头长度中。,75,目的地址和源地址字段目的地址与源地址分别表示帧的接收结点与发送结点的硬件地址；硬件地址通常称为MAC地址、物理地址或Ethernet地址。地址长度为6B（48bit）；目的地址可以是单一结点的单播地址、多播地址与广播地
24、址等3类；目的地址的第1位为0表示单一结点地址，该帧只被与目的地址相同的结点所接收；目的地址的第1位为1表示多点地址，该帧只被一组结点所接收；目的地址为全1表示是广播地址，该帧将被所有的结点接收。,76,类型字段类型字段表示的是网络层使用的协议类型；类型字段值等于0 x0800时，表示网络层使用IP协议；数据字段数据字段是高层待发送的数据部分；数据字段最小长度为46B，如果帧的数据字段值小于46B，则将它填充至46B；填充字符是任意的，不计入长度字段值中；数据字段最大长度为1500B；Ethernet帧最小长度为64B，最大长度为1518B；帧校验字段采用32位的CRC校验；CRC校验的范围是
25、：目的地址、源地址、长度、LLC数据等字段。,77,Ethernet接收流程,78,7.7.3 Ethernet网卡设计与物理地址,Ethernet网卡设计方法,79,Ethernet网卡结构,80,Ethernet物理地址,Ethernet物理地址长度为48位，每一块网卡有一个固定不变的物理地址；IEEE注册管理委员会为每个网卡生产商分配Ethernet物理地址的前三字节，即公司标识也称为机构惟一标识符；后面三字节由网卡的厂商自行分配；在网卡生产过程中，将该地址写入网卡的只读存储器（EPROM）；如果网卡的物理地址是00-60-08-00-A6-38，那么不管它连接在哪个具体的局域网中，其物
26、理地址都是不变的；世界上没有任何两块网卡的Ethernet物理地址是相同的。,81,Ethernet物理地址的十六进制与二进制表示方法,82,7.8 高速以太网工作原理,7.8.1 快速以太网（Fast Ethernet）数据传输速率为100Mbps；保留着传统的10Mbps速率Ethernet的基本特征，即相同的帧格式、最小帧长度、介质访问控制方法与组网方法；1995年9月，IEEE 802委员会正式批准Fast Ethernet标准IEEE 802.3u。,83,Fast Ethernet的协议结构,84,100ASE-T的物理层标准,100BASE-TX支持2对5类非屏蔽双绞线UTP或2
27、对1类屏蔽双绞线STP；一对双绞线用于发送，另一对双绞线用于接收；全双工系统，可同时以100Mbps速率发送与接收数据。100BASE-T4100BASE-T4支持4对3类非屏蔽双绞线UTP，其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。100BASE-FX100BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤；从结点到集线器的距离可以达到2km；全双工系统。,85,10Mbps与100Mbps速率自动协商功能,Fast Ethernet以速率自动协商机制来支持在一个局域网中10Mbps与100Mbps速率网卡共存的组网方式；速率自动协商机制的主要功能：自动确定远端连接设备使用的是CSMA/CD的10Mbps
28、工作模式，还是全双工的100Mbps工作模式；向其它结点发布远端连接设备的工作模式；与远端连接设备交换工作模式相关参数，协调和确定双方的工作模式；自动协商功能自动选择共有的最高性能的工作模式。,86,自动协商机制的功能是为链路两端的设备选择10/100Mbps与半双工/全双工模式中共有的高性能工作模式，并在链路本地设备与远端设备之间激活链路；自动协商功能只能用于使用双绞线的Ethernet，并且规定自动协商过程需要在500ms内完成；按工作模式性能从高到低，这些协议的优先级从高到低的排序是：100BASE-TX或100BASE-FX全双工模式 100BASE-T4 100BASE-TX半双工模
29、式 10BASE-T全双工模式 10BASE-T半双工模式,87,7.8.2 千兆以太网,制定千兆以太网GE标准的工作是从1995年开始的；1995年11月，IEEE 802.3委员会成立了高速网研究组；1998年2月，IEEE 802委员会正式批准了GE标准IEEE 802.3z。GE的传输速率比FE快10倍，它的数据传输速率达到了1000Mbps；GE保留着传统的10Mbps速率Ethernet的基本特征，它们具有相同的帧格式、最小帧长度与类似的组网方法，,88,GE的协议结构,89,1000BASE-T标准定义千兆介质专用接口（GMII），将MAC 子层与物理层分隔开，物理层实现1Gbp
30、s速率时传输介质和信号编码方式的变化不影响MAC子层；1000BASE-T物理层标准：1000BASE-T：5类非屏蔽双绞线，长度达到100m；1000BASE-CX：屏蔽双绞线，长度达到25m。1000BASE-LX：单模光纤，长度达到3000m。1000BASE-SX：多模光纤，长度达到300550m。,90,7.8.3 十千兆以太网,在GE标准802.3z通过后不久，1999年3月IEEE成立高速研究组（HSSG），其任务是致力于十千兆以太网（10GE）技术与标准的研究；10GE标准由IEEE 8023ae委员会制定，正式标准在2002年完成。,91,10GE主要特点：,10GE的帧格式
31、与10Mbps的Ethernet的帧格式基本相同；10GE仍保留802.3标准对Ethernet最小帧长度和最大帧长度的规定；由于数据传输速率高达10Gbps，传输介质只使用光纤，可以应用于广域网与城域网的范围；10GE只工作在全双工方式，因此不存在争用问题，这就使10GE的传输距离不受冲突检测的限制。,92,10GE的物理层协议,局域网物理层（LAN PHY）标准局域网物理层标准的数据传输速率是10Gbps，一个10GE交换机支持10个GE端口。广域网物理层（WAN PHY）标准对于广域网应用，10GE使用光纤通道技术；10GE广域网物理层采用光纤通道技术速率体系SONET/SDH的OC-1
32、92/STM-64的标准，速率为9.95328Gbps；10GEt帧将插入OC-192/STM-64帧的净载荷区域中，与光纤通道传输系统相连接。,93,10GE应用前景,由于10GE技术的出现，Ethernet工作范围已从校园网、企业网主流选型的局域网，扩大到城域网和广域网；同样规模的10GE造价只有SONET的1/5，只有ATM的1/10；从10Mbps Ethernet到10Gbps Ethernet都使用相同的Ethernet帧格式，简化操作和管理，提高系统的效率；GE和10GE产品的问世，进一步提高Ethernet的市场占有率。,94,7.9 交换式局域网与虚拟局域网技术,7.9.1
33、交换式局域网技术局域网交换机结构与工作原理示意图,95,交换机的交换方式,交换方式的类型直接交换（cut through）存储转发（store and forward）方式改进直接交换方式直接交换方式交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即将该帧转发出去，而不管数据是否出错；帧出错检测任务由结点主机完成；这种交换方式的交换延迟时间短，但是缺乏差错检测能力。,96,存储转发交换方式交换机首先完整的接收发送帧，并先进行差错检测。如果接收帧正确，则根据帧目的地址确定输出端口号，然后转发出去；这种交换方式的优点是具有帧差错检测能力，并支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发，缺点是交换延迟时间将会增
34、长。改进直接交换方式改进的直接交换方式则将二者结合起来，在接收到以太帧的前64字节后，判断以太网帧的帧头字段是否正确，如果正确则转发出去；由于只对帧的地址字段与控制字段进行差错检测，因此交换延迟时间将会减少。,97,局域网交换机的性能参数,最大转发速率两个端口之间每秒最多能转发的帧数量；汇集转发速率所有端口每秒可以转发的最多帧数量；转发等待时间交换机作出过滤或转发决策需要的时间，它与交换机采用的交换技术相关。,98,7.9.2 虚拟局域网（VLAN）技术,虚拟局域网并不是一种新型的局域网，是局域网向用户提供的一种新的服务；虚拟局域网建立在交换技术的基础上；局域网中的结点按工作性质与需要，划分成
35、若干个“逻辑工作组”，则一个逻辑工作组就是一个虚拟网络；逻辑工作组的组成不受结点所在网段物理位置的限制。,99,虚拟局域网的工作原理示意图,100,7.10 Ethernet组网设备与组网方法,传统Ethernet的物理层标准的命名方法：IEEE 802.3 X Type-Y NameX表示数据传输速率，单位为Mbps；Y表示网段的最大长度，单位为100m；Type表示传输方式是基带还是频带；Name表示局域网的名称。,101,集线器与10BASE-T 的Ethernet组网,集线器（hub）集线器作为Ethernet中的中心连接设备时，所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接形成星型结构；所以连
36、接在一个集线器上的主机属于一个“冲突域”。,102,使用集线器与非屏蔽双绞线的组网方法,使用集线器与非屏蔽双绞线组网：单一集线器结构多集线器级联结构堆叠式集线器结构单一集线器结构示意图,103,两个集线器通过RJ-45端口的级联结构使用堆叠式集线器的结构,104,在设计GE网络时，需要注意以下几个问题:,在网络主干部分通常使用高性能的GE主干交换机，以解决应用中的主干网络带宽的瓶颈问题;在网络支干部分考虑使用价格与性能相对较低的GE支干交换机，以满足实际应用对网络带宽的需要；在楼层或部门一级，根据实际需要选择100Mbps的FE交换机;在用户端使用10/100Mbps网卡，将工作站连接到100
37、Mbps的FE交换机。,105,典型的GE组网结构,106,7.11 局域网互联与网桥的基本工作原理,7.11.1 局域网互联的基本概念两个局域网通过网桥互联的结构,107,7.11.2 网桥的层次结构,108,网桥结构示意图,109,7.11.3 网桥的路由选择策略,透明网桥（transparent bridge）透明网桥由网桥自己决定路由选择，局域网上的各结点不负责路由选择，网桥对于互联的局域网中各结点来说“透明”；透明网桥常用在两个使用相同MAC层协议的网段之间的互联；例如，连接两个Ethernet网或两个令牌环网；透明网桥的最大优点是容易安装，它是一种即插即用设备。,110,生成树算法
38、,网桥互联的环状结构,111,为了防止出现环状结构这种现象，透明网桥使用生成树（spanning tree）算法；为了建造生成树，需要选择一个网桥作为生成树的根；按根到每个网桥的最短路径来构造生成树，如果某个网桥或局域网失败，则重新计算；算法建立从每个局域网到根的惟一路径；该过程由生成树算法软件自动产生，拓扑结构变化时将更新计算生成树。,112,网络拓扑与对应的生成树,113,源路选网桥（source routing bridge）,源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择，在发送帧时将详细的路由信息放在帧头部；为了发现合适的路由，源结点以广播方式向目的结点发送用于探测的发现帧；在传送过程中，发
39、现帧都记录经过的路由；当这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路由返回源结点；源结点得到这些路由信息后，从可能的路由中选择出一个最佳（跳数最少）的路由；发现帧的另一个作用是帮助源结点确定整个网络可以通过的帧最大长度。,114,本章总结（1）,设置数据链路层的目的是将存在传输差错的物理线路变成对网络层无差错的数据链路。数据链路层要执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能；误码率是指二进制比特序列在数据传输系统中被传错的概率；收发双方在发现帧传输错误时，采用反馈和重发（ARQ）方法来纠正错误；差错控制是指检测并纠正数据传输差错。最常用的检错方法是循环冗余编码（CRC）方法；,115,本章总结
40、（2）,面向比特型的数据链路层协议HDLC数据传输单元是帧，帧具有固定的结构；互联网数据链路层协议主要是PPP协议。PPP协议不仅在拨号电话线，在路由器之间的专用线上也广泛应用。PPP协议支持异步传输链路（面向字符的链路）、同步传输链路（面向比特的链路），以及IP协议及其它网络层协议。局域网的MAC层协议用于解决多个结点利用共享传输介质的随机争用控制；Ethernet采用带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方法。,116,本章总结（3）,由于10GE技术的出现，Ethernet工作范围已从校园网、企业网，扩大到城域网和广域网；局域网交换机可以在多个端口之间建立多个并发连接；虚拟局域网VLAN建立在交换技术的基础上。,117,
