理解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)原理課件

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理解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)原理:差錯(cuò)檢測(cè)和糾正共享廣播信道:多址接入鏈路層編址可靠傳輸、流量控制：done!鏈路層實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)2019年6月9感謝你的觀看5-1Chapter5:TheDataL感謝你的觀看5-2Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-2Linklayer,LANs:out感謝你的觀看5-3網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層:選路：路由器確定去往目的節(jié)點(diǎn)的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)：在路由器內(nèi)部將數(shù)據(jù)報(bào)從輸入端口轉(zhuǎn)移到輸出端口鏈路層：將數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较噜彽南乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn)，如：源主機(jī)->源路由器路由器->下一跳路由器目的路由器->目的主機(jī)2019年6月9感謝你的觀看5-3網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層:2019年6月感謝你的觀看5-4一些術(shù)語(yǔ)節(jié)點(diǎn)：主機(jī)和路由器統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)鏈路：連接相鄰節(jié)點(diǎn)的通信信道有線鏈路無(wú)線鏈路局域網(wǎng)幀：鏈路層分組稱為幀2019年6月9感謝你的觀看5-4一些術(shù)語(yǔ)節(jié)點(diǎn)：主機(jī)和路由器統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)201感謝你的觀看5-5鏈路層服務(wù)組幀（基本服務(wù)）從原始比特流中提取出完整的幀鏈路接入（廣播鏈路需要）在廣播信道上協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送行為差錯(cuò)檢測(cè)（基本服務(wù)）檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤差錯(cuò)糾正（有些提供）:檢測(cè)并糾正傳輸錯(cuò)誤（不使用重傳）2019年6月9感謝你的觀看5-5鏈路層服務(wù)組幀（基本服務(wù)）2019年6月9感謝你的觀看5-6鏈路層服務(wù)（續(xù)）可靠交付（部分協(xié)議提供）通過(guò)確認(rèn)、重傳等機(jī)制確保接收節(jié)點(diǎn)正確收到每一個(gè)幀（停-等、GBN、SR）低誤碼率鏈路（如光纖、某些雙絞線）上很少使用，高誤碼率鏈路（如無(wú)線鏈路）應(yīng)當(dāng)使用流量控制:

調(diào)節(jié)發(fā)送速度，避免接收節(jié)點(diǎn)緩存溢出提供可靠交付的鏈路層協(xié)議，不需要專門的流量控制不提供可靠交付的鏈路層協(xié)議，需要有流量控制機(jī)制半雙工和全雙工：半雙工通信時(shí)，提供收/發(fā)轉(zhuǎn)換2019年6月9感謝你的觀看5-6鏈路層服務(wù)（續(xù)）可靠交付（部分協(xié)議提供）2感謝你的觀看5-7鏈路層在哪兒實(shí)現(xiàn)？路由器：鏈路層在線卡中實(shí)現(xiàn)主機(jī)：鏈路層主體部分在網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)適配器連接物理媒體，所以還實(shí)現(xiàn)物理層的功能鏈路層由硬件和軟件實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)卡中的控制器芯片：組幀、鏈路接入、檢錯(cuò)、可靠交付、流量控制等主機(jī)上的鏈路層軟件：與網(wǎng)絡(luò)層接口，激活控制器硬件、響應(yīng)控制器中斷等controllerphysicaltransmissioncpumemoryhostbus(e.g.,PCI)networkadaptercardhostschematicapplicationtransportnetworklinklinkphysical2019年6月9感謝你的觀看5-7鏈路層在哪兒實(shí)現(xiàn)？路由器：鏈路層在線卡中實(shí)感謝你的觀看5-8網(wǎng)絡(luò)適配器之間的通信發(fā)送側(cè):將數(shù)據(jù)報(bào)封裝到幀中生成校驗(yàn)比特執(zhí)行可靠傳輸和流量控制接收側(cè)：提取幀，檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤執(zhí)行可靠傳輸和流量控制解封裝數(shù)據(jù)報(bào)，交給上層協(xié)議controllercontrollersendinghostreceivinghostdatagramdatagramdatagramframe2019年6月9感謝你的觀看5-8網(wǎng)絡(luò)適配器之間的通信發(fā)送側(cè):接收側(cè)：con感謝你的觀看5-9Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2

errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-9Linklayer,LANs:out檢錯(cuò)和糾錯(cuò)傳輸出錯(cuò)的類型單個(gè)錯(cuò)：由隨機(jī)的信道熱噪聲引起，一次只影響1位突發(fā)錯(cuò)：由瞬間的脈沖噪聲引起，一次影響許多位，使用突發(fā)長(zhǎng)度表示突發(fā)錯(cuò)影響的最大數(shù)據(jù)位數(shù)差錯(cuò)控制編碼的類型檢錯(cuò)碼：只能檢測(cè)出傳輸錯(cuò)誤的編碼，不能確定出錯(cuò)位置，通常與反饋重傳機(jī)制結(jié)合進(jìn)行差錯(cuò)恢復(fù)糾錯(cuò)碼：能夠確定錯(cuò)誤位置并自行糾正的編碼5-10感謝你的觀看2019年6月9檢錯(cuò)和糾錯(cuò)傳輸出錯(cuò)的類型5-10感謝你的觀看2019年6月9如何檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤？碼字（codeword）：由m比特的數(shù)據(jù)加上r比特的冗余位（校驗(yàn)位）構(gòu)成有效編碼集：由2m個(gè)符合編碼規(guī)則的碼字組成檢錯(cuò)：若收到的碼字為無(wú)效碼字，判定出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤海明距離（HammingDistance）：兩個(gè)碼字的對(duì)應(yīng)位取值不同的位數(shù)糾錯(cuò)：將收到的無(wú)效碼字糾正到距其最近的有效碼字檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼的能力都是有限的！5-11感謝你的觀看2019年6月9如何檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤？碼字（codeword）：由m比特的編碼集的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力編碼集的海明距離：編碼集中任意兩個(gè)有效碼字的海明距離的最小值檢錯(cuò)能力：為檢測(cè)出所有d比特錯(cuò)誤，編碼集的海明距離至少應(yīng)為d+1糾錯(cuò)能力：為糾正所有d比特錯(cuò)誤，編碼集的海明距離至少應(yīng)為2d+15-12感謝你的觀看2019年6月9編碼集的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力編碼集的海明距離：編碼集中任意兩個(gè)有效感謝你的觀看5-13差錯(cuò)檢測(cè)的實(shí)施發(fā)送端對(duì)要保護(hù)的數(shù)據(jù)D（包括幀頭字段）生成校驗(yàn)

位EDC，添加在幀頭中接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)D’計(jì)算校驗(yàn)位EDC’，根據(jù)EDC’判

定是否有錯(cuò)

2019年6月9感謝你的觀看5-13差錯(cuò)檢測(cè)的實(shí)施發(fā)送端對(duì)要保護(hù)的數(shù)據(jù)D感謝你的觀看5-14奇偶校驗(yàn)單比特奇偶校驗(yàn):可檢測(cè)單比特錯(cuò)誤檢錯(cuò)率為50%編碼集海明距離為2二維奇偶校驗(yàn):可檢測(cè)2比特錯(cuò)和糾正單比特錯(cuò)編碼集海明距離為3有利于檢測(cè)突發(fā)錯(cuò)誤002019年6月9感謝你的觀看5-14奇偶校驗(yàn)單比特奇偶校驗(yàn):二維奇偶校驗(yàn):0循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）CRC是一種多項(xiàng)式編碼，它將一個(gè)位串看成是某個(gè)一元多項(xiàng)式的系數(shù)，如1011看成是一元多項(xiàng)式X3+X+1的系數(shù)信息多項(xiàng)式M(x)：由m個(gè)信息比特為系數(shù)構(gòu)成的多項(xiàng)式冗余多項(xiàng)式R(x)：由r個(gè)冗余比特為系數(shù)構(gòu)成的多項(xiàng)式碼多項(xiàng)式T(x)：在m個(gè)信息比特后加上r個(gè)冗余比特構(gòu)成的碼字所對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式，表達(dá)式為T(x)=xr·M(x)+R(x)生成多項(xiàng)式G(x)：雙方確定用來(lái)計(jì)算R(x)的一個(gè)多項(xiàng)式編碼方法：R(x)=xr·M(x)÷

G(x)的余式（減法運(yùn)算定義為異或操作）檢驗(yàn)方法：若T(x)÷G(x)的余式為0，判定傳輸正確CRC碼檢錯(cuò)能力極強(qiáng)，可用硬件實(shí)現(xiàn)，是應(yīng)用最廣泛的檢錯(cuò)碼5-15感謝你的觀看2019年6月9循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）CRC是一種多項(xiàng)式編碼，它將一個(gè)位串看感謝你的觀看5-16CRC舉例例1：取G(X)=X3+1，對(duì)信息比特101110計(jì)算CRC碼。解答：101110000÷1001的余式為R=011(CRCcode)碼字：101110011例2：取G(X)=X3+1，接收端收到比特串1001001，問(wèn)是否有錯(cuò)？解答：1001001÷1001的余式為001（不為0），有傳輸錯(cuò)誤。2019年6月9感謝你的觀看5-16CRC舉例例1：取G(X)=X3+感謝你的觀看5-17Linklayer,LANs:outline5.1

introduction,services5.2errordetection,correction5.3

multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-17Linklayer,LANs:ou感謝你的觀看5-18鏈路的兩種類型點(diǎn)到點(diǎn)鏈路：僅連接了一個(gè)發(fā)送方和一個(gè)接收方的鏈路一條全雙工鏈路可以看成是由兩條單工鏈路組成廣播鏈路：連接了許多節(jié)點(diǎn)的單一共享鏈路，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)可被鏈路上的其它節(jié)點(diǎn)接收到共享的電纜（如早期以太網(wǎng)）共享的無(wú)線射頻

（如802.11WiFi）共享的無(wú)線射頻（如衛(wèi)星）

humansatacocktailparty(sharedair,acoustical)2019年6月9感謝你的觀看5-18鏈路的兩種類型點(diǎn)到點(diǎn)鏈路：共享的電纜共享感謝你的觀看5-19多址接入（MultipleAccess）沖突（collision）在廣播鏈路上，若兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，發(fā)送的信號(hào)會(huì)發(fā)生干擾，導(dǎo)致接收失敗多址接入?yún)f(xié)議規(guī)定節(jié)點(diǎn)共享信道（誰(shuí)可以發(fā)送）的方法多址接入?yún)f(xié)議也稱媒體接入控制（MediumAccessControl，MAC）協(xié)議2019年6月9感謝你的觀看5-19多址接入（MultipleAccess感謝你的觀看5-20理想的多址接入?yún)f(xié)議在速率為Rbps的廣播信道上1.當(dāng)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，它應(yīng)能以速率R發(fā)送（信道利用率高）2.當(dāng)有M個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)能以R/M的平均速率發(fā)送（公平性好）3.協(xié)議是完全分布式的:不需要一個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)送（健壯性好）不需要時(shí)鐘或時(shí)隙同步（不需要額外的機(jī)制）4.簡(jiǎn)單（實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行開銷?。?019年6月9感謝你的觀看5-20理想的多址接入?yún)f(xié)議在速率為Rbps的廣感謝你的觀看5-21MAC協(xié)議的分類信道劃分將信道劃分為若干子信道，每個(gè)節(jié)點(diǎn)固定分配一個(gè)子信道，不會(huì)發(fā)生沖突關(guān)注公平性，輕負(fù)載時(shí)信道利用率不高隨機(jī)接入（競(jìng)爭(zhēng)）不劃分信道，每個(gè)節(jié)點(diǎn)自行決定何時(shí)發(fā)送，出現(xiàn)沖突后設(shè)法解決提高輕負(fù)載時(shí)的信道利用率，但重負(fù)載時(shí)沖突嚴(yán)重輪流使用信道不劃分信道，有數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)輪流發(fā)送，不會(huì)出現(xiàn)沖突信道利用率是以上兩種方法的折衷2019年6月9感謝你的觀看5-21MAC協(xié)議的分類信道劃分2019年6月9感謝你的觀看5-22（1）信道劃分的MAC協(xié)議TDMA:時(shí)分多址將信道的使用時(shí)間劃分成幀，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在幀中被分配一個(gè)固定長(zhǎng)度的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片可以發(fā)送一個(gè)分組

節(jié)點(diǎn)只能在分配給自己的時(shí)間片內(nèi)發(fā)送

若節(jié)點(diǎn)不發(fā)送，其時(shí)間片輪空1341346-slotframe2019年6月9感謝你的觀看5-22（1）信道劃分的MAC協(xié)議TDMA:時(shí)感謝你的觀看5-23信道劃分的MAC協(xié)議FDMA:頻分多址將信道頻譜劃分為若干子頻帶每個(gè)節(jié)點(diǎn)被分配一個(gè)固定的子頻帶若節(jié)點(diǎn)不發(fā)送，其子頻帶空閑

frequencybandstimeFDMcable2019年6月9感謝你的觀看5-23信道劃分的MAC協(xié)議FDMA:頻分多址信道劃分的MAC協(xié)議CDMA:碼分多址將每個(gè)比特時(shí)間進(jìn)一步劃分為m個(gè)微時(shí)隙（稱chip）每個(gè)節(jié)點(diǎn)被分配一個(gè)惟一的m比特碼序列（稱chipcode）發(fā)送方編碼：發(fā)送“1”=發(fā)送chipcode；發(fā)送“0”=發(fā)送chipcode的反碼信號(hào)疊加：多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)在信道中線性相加接收方解碼：用發(fā)送方的chipcode與信道中收到的混合信號(hào)計(jì)算內(nèi)積，恢復(fù)出原數(shù)據(jù)前提條件：任意兩個(gè)chipcode必須是相互正交的CDMA允許所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用整個(gè)信道！感謝你的觀看5-242019年6月9信道劃分的MAC協(xié)議CDMA:碼分多址感謝你的觀看5-24感謝你的觀看5-25（2）隨機(jī)接入的MAC協(xié)議隨機(jī)接入的基本思想：當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，以信道速率R發(fā)送，發(fā)送前不需要協(xié)調(diào)隨機(jī)接入MAC協(xié)議規(guī)定如何檢測(cè)沖突，以及如何從沖突中恢復(fù)隨機(jī)接入MAC協(xié)議的例子：發(fā)送前不監(jiān)聽(tīng)信道：ALOHA家族發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)信道：CSMA家族2019年6月9感謝你的觀看5-25（2）隨機(jī)接入的MAC協(xié)議隨機(jī)接入的基本感謝你的觀看5-26時(shí)分（Slotted）ALOHA假設(shè):所有幀長(zhǎng)度相同時(shí)間被劃分為等長(zhǎng)的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙傳一幀節(jié)點(diǎn)只能在時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送節(jié)點(diǎn)是時(shí)鐘同步的（知道時(shí)隙何時(shí)開始）所有節(jié)點(diǎn)可在時(shí)隙結(jié)束前檢測(cè)到是否有沖突發(fā)生操作:節(jié)點(diǎn)從上層收到數(shù)據(jù)后，在下一個(gè)時(shí)隙發(fā)送若時(shí)隙結(jié)束前未檢測(cè)到?jīng)_突，節(jié)點(diǎn)可在下一個(gè)時(shí)隙發(fā)送新的幀若檢測(cè)到?jīng)_突，節(jié)點(diǎn)在隨后的每一個(gè)時(shí)隙中以概率P重傳，直至發(fā)送成功2019年6月9感謝你的觀看5-26時(shí)分（Slotted）ALOHA假設(shè):感謝你的觀看5-27時(shí)分ALOHA優(yōu)點(diǎn)單個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)可以信道速率連續(xù)發(fā)送分布式：節(jié)點(diǎn)自行決定什么時(shí)候發(fā)送簡(jiǎn)單缺點(diǎn)發(fā)生沖突的時(shí)隙被浪費(fèi)了由于概率重傳，有些時(shí)隙被閑置需要時(shí)鐘同步2019年6月9感謝你的觀看5-27時(shí)分ALOHA優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)2019年6月9感謝你的觀看5-28時(shí)分Aloha的效率假設(shè):有N個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)隙開始時(shí)以概率P發(fā)送給定節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送成功的概率=p(1-p)N-1給定時(shí)隙中有節(jié)點(diǎn)發(fā)送成功的概率=Np(1-p)N-1

最大效率:找到令Np(1-p)N-1最大的概率p*代入Np*(1-p*)N-1，并令N趨向于無(wú)窮，得到：最大效率=1/e=0.37效率：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在大量活躍節(jié)點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中成功時(shí)隙所占的比例最佳情況:

信道用于有效傳輸?shù)臅r(shí)間僅為37%！2019年6月9感謝你的觀看5-28時(shí)分Aloha的效率假設(shè):有N個(gè)活躍節(jié)感謝你的觀看5-29純ALOHA基本思想：取消同步時(shí)鐘，任何節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送就可以立即發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)信道判斷本次傳輸是否成功若不成功，立即以概率P重傳，以概率（1-P）等待一個(gè)幀時(shí)后再?zèng)Q定。（幀時(shí)：發(fā)送一幀的時(shí)間，假設(shè)幀長(zhǎng)度相同）發(fā)生沖突的情形：在時(shí)刻t0發(fā)送的幀與在[t0-1,t0+1]時(shí)段內(nèi)發(fā)送的其它幀沖突2019年6月9感謝你的觀看5-29純ALOHA基本思想：2019年6月9感謝你的觀看5-30純Aloha的效率P(給定節(jié)點(diǎn)發(fā)送成功)=P(節(jié)點(diǎn)發(fā)送).P(無(wú)其它節(jié)點(diǎn)在[t0-1,t0]內(nèi)發(fā)送).P(無(wú)其它節(jié)點(diǎn)在[t0,t0+1]內(nèi)發(fā)送)=p.(1-p)N-1.(1-p)N-1

=p.(1-p)2(N-1)

求出令節(jié)點(diǎn)發(fā)送成功概率Np.(1-p)2(N-1)最大的p*，并令N->infty:

最大效率=1/(2e)=0.18

2019年6月9感謝你的觀看5-30純Aloha的效率P(給定節(jié)點(diǎn)發(fā)送成功)感謝你的觀看5-31載波偵聽(tīng)多址接入（CSMA）發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)信道（carriersensing）：信道空閑：發(fā)送整個(gè)幀信道忙：推遲發(fā)送沖突仍可能發(fā)生:由于存在傳輸延遲，節(jié)點(diǎn)可能沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)到其它節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送即使忽略傳輸延遲，當(dāng)兩個(gè)（或多個(gè)）節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)信道由忙變?yōu)榭臻e、并都決定立即發(fā)送時(shí)，仍會(huì)發(fā)生沖突

2019年6月9感謝你的觀看5-31載波偵聽(tīng)多址接入（CSMA）發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)信感謝你的觀看5-32CSMA/CD(CollisionDetection)若在發(fā)送的過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，怎么辦？繼續(xù)發(fā)送余下的部分（浪費(fèi)帶寬）停止發(fā)送余下的部分CSMA/CD的基本思想：在發(fā)送的過(guò)程中檢測(cè)沖突（發(fā)生沖突時(shí)信號(hào)較強(qiáng)）檢測(cè)到?jīng)_突后，立即停止發(fā)送剩余的部分立即啟動(dòng)沖突解決的過(guò)程2019年6月9感謝你的觀看5-32CSMA/CD(CollisionD以太網(wǎng)MAC協(xié)議以太網(wǎng)采用CSMA/CD協(xié)議:NIC從網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)報(bào)，構(gòu)造以太幀若NIC監(jiān)聽(tīng)到信道空閑，立即發(fā)送幀；若信道忙，堅(jiān)持監(jiān)聽(tīng)直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后發(fā)送幀若NIC發(fā)送完整個(gè)幀而沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，認(rèn)為發(fā)送成功！若NIC在傳輸過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止發(fā)送幀，并發(fā)送一個(gè)阻塞信號(hào)（加強(qiáng)沖突）感謝你的觀看5-332019年6月9以太網(wǎng)MAC協(xié)議以太網(wǎng)采用CSMA/CD協(xié)議:感謝你的觀看5以太網(wǎng)MA協(xié)議（續(xù)）5.NIC進(jìn)入指數(shù)回退階段，選擇一個(gè)等待時(shí)間:第一次沖突后:從{0,1}中選擇K，延遲K?512比特時(shí)間第二次沖突后:從{0,1,2,3}中選擇K，……第三次沖突后:從{0,1,2,3,4,5,6,7}中選擇K，…………第10次沖突后，從{0,1,2,3,4,…,1023}中選擇K，……6.返回Step2指數(shù)回退的目的是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載調(diào)整重傳時(shí)間：負(fù)載越重（沖突次數(shù)越多），重傳時(shí)間的選擇范圍越大，再次發(fā)生沖突的可能性越小感謝你的觀看5-342019年6月9以太網(wǎng)MA協(xié)議（續(xù)）5.NIC進(jìn)入指數(shù)回退階段，選擇一個(gè)等感謝你的觀看5-35CSMA/CD的效率Tprop=以太網(wǎng)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳播延遲的

最大值ttrans=最長(zhǎng)幀的傳輸時(shí)間在以下情況下，以太網(wǎng)的效率趨近于1：tprop

趨近于0，或ttrans

趨向于無(wú)窮結(jié)論：應(yīng)控制以太網(wǎng)的規(guī)模2019年6月9感謝你的觀看5-35CSMA/CD的效率Tprop=以太感謝你的觀看5-36（3）輪流MAC協(xié)議輪詢主節(jié)點(diǎn)輪流“邀請(qǐng)”從節(jié)點(diǎn)發(fā)送，邀請(qǐng)到的從節(jié)點(diǎn)允許發(fā)送缺點(diǎn):引入輪詢延遲

單點(diǎn)失效（主節(jié)點(diǎn)）主節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)polldatadata2019年6月9感謝你的觀看5-36（3）輪流MAC協(xié)議輪詢主節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)po感謝你的觀看5-37輪流MAC協(xié)議令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)令牌，按預(yù)定順序在節(jié)點(diǎn)間傳遞獲得令牌的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送發(fā)送完數(shù)據(jù)后釋放令牌缺點(diǎn)：令牌傳遞延遲單點(diǎn)失效（令牌）

Tdata(nothingtosend)T2019年6月9感謝你的觀看5-37輪流MAC協(xié)議令牌傳遞Tdata(not感謝你的觀看5-38MAC協(xié)議小結(jié)按照時(shí)間、頻率、編碼劃分信道：時(shí)分多址，頻分多址，碼分多址隨機(jī)接入：

純ALOHA,S-ALOHA（ALOHA網(wǎng)絡(luò)）CSMA/CD（早期以太網(wǎng)）CSMA/CA（802.11）（第6章）輪流訪問(wèn)：中心節(jié)點(diǎn)輪詢（藍(lán)牙）令牌傳遞（FDDI，IBM令牌環(huán)，令牌總線）2019年6月9感謝你的觀看5-38MAC協(xié)議小結(jié)按照時(shí)間、頻率、編碼劃分信感謝你的觀看5-39MAC協(xié)議比較信道劃分MAC協(xié)議:重負(fù)載下高效：沒(méi)有沖突，節(jié)點(diǎn)公平使用信道輕負(fù)載下低效：即使只有一個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)也只能使用1/N的帶寬隨機(jī)接入MAC協(xié)議：輕負(fù)載時(shí)高效：?jiǎn)蝹€(gè)活躍節(jié)點(diǎn)可以使用整個(gè)信道重負(fù)載時(shí)低效：頻繁發(fā)生沖突，信道使用效率低輪流協(xié)議（試圖權(quán)衡以上兩者）：按需使用信道（避免輕負(fù)載下固定分配信道的低效）消除競(jìng)爭(zhēng)（避免重負(fù)載下的發(fā)送沖突）2019年6月9感謝你的觀看5-39MAC協(xié)議比較信道劃分MAC協(xié)議:201感謝你的觀看5-40Datalinklayersofar:服務(wù)差錯(cuò)檢測(cè)多址接入Next:LANtechnologies鏈路層編址以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN2019年6月9感謝你的觀看5-40Datalinklayersof局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）將小范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)及外設(shè)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，范圍在幾公里以內(nèi)，通常為個(gè)人或機(jī)構(gòu)所有城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）通常覆蓋一個(gè)城市的范圍（幾十公里），要能支持?jǐn)?shù)據(jù)、音頻和視頻在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)，服務(wù)質(zhì)量好，支持用戶數(shù)量多廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）通常覆蓋一個(gè)國(guó)家或一個(gè)洲（一百公里以上），規(guī)模和容量可任意擴(kuò)大感謝你的觀看5-412019年6月9局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN（LocalAreaN感謝你的觀看5-42Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4

LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-42Linklayer,LANs:ou鏈路層編址每一塊網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）固定分配一個(gè)地址，稱為物理地址、硬件地址、鏈路層地址、MAC地址等MAC地址長(zhǎng)6個(gè)字節(jié)，一般用由“:”或“-”分隔的6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示MAC地址由IEEE負(fù)責(zé)分配，每塊適配器的地址是全球唯一的：網(wǎng)卡生產(chǎn)商向IEEE購(gòu)買一塊MAC地址空間（前3字節(jié)）生產(chǎn)商確保生產(chǎn)的每一塊網(wǎng)卡有不同的MAC地址MAC地址固化在網(wǎng)卡的ROM中現(xiàn)在用軟件改變網(wǎng)卡的MAC地址也是可能的5-43感謝你的觀看2019年6月9鏈路層編址每一塊網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）固定分配一個(gè)地址，稱為物理感謝你的觀看5-44每個(gè)適配器有一個(gè)MAC地址Broadcastaddress=FF-FF-FF-FF-FF-FF=adapter1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53LAN(wiredorwireless)2019年6月9感謝你的觀看5-44每個(gè)適配器有一個(gè)MAC地址BroadcaMAC地址類型目的MAC地址有三種類型：?jiǎn)尾サ刂罚哼m配器的MAC地址，地址最高比特為0多播地址：標(biāo)識(shí)一個(gè)多播組的邏輯地址，地址最高比特為1廣播地址：ff:ff:ff:ff:ff:ff

網(wǎng)絡(luò)適配器僅將發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的幀交給主機(jī)：目的地址為適配器MAC地址的單播幀所有廣播幀指定接收的多播幀若將適配器設(shè)置成混收模式，適配器將收到的所有幀交給主機(jī)5-45感謝你的觀看2019年6月9MAC地址類型目的MAC地址有三種類型：5-45感謝你的觀看如何實(shí)現(xiàn)直接交付？當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)A、接收節(jié)點(diǎn)B位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)可從A直接交付給B：A的網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)報(bào)、以及B的物理地址交給數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)報(bào)封裝在一個(gè)鏈路層幀中，幀的目的地址=B的物理地址B的適配器收到幀，根據(jù)目的地址判斷是發(fā)給本機(jī)的，取出數(shù)據(jù)報(bào)交給網(wǎng)絡(luò)層問(wèn)題：發(fā)送節(jié)點(diǎn)如何獲得接收節(jié)點(diǎn)的物理地址？5-46感謝你的觀看2019年6月9如何實(shí)現(xiàn)直接交付？當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)A、接收節(jié)點(diǎn)B位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)地址解析（AddressResolution）問(wèn)題：已知IP地址，如何得到對(duì)應(yīng)的MAC地址？靜態(tài)映射IP地址-MAC地址的缺點(diǎn)：主機(jī)每次使用的IP地址可能不同（DHCP）主機(jī)可能更換網(wǎng)卡地址解析協(xié)議（ARP）用于動(dòng)態(tài)獲得IP地址-MAC地址映射，其基本思想是：若節(jié)點(diǎn)A希望獲得節(jié)點(diǎn)B的MAC地址，節(jié)點(diǎn)A廣播B的IP地址（地址解析請(qǐng)求）節(jié)點(diǎn)B用自己的MAC地址進(jìn)行響應(yīng)5-47感謝你的觀看2019年6月9地址解析（AddressResolution）問(wèn)題：已知IARP報(bào)文格式硬件類型：硬件接口類型。對(duì)于以太網(wǎng)，該值為“1”。協(xié)議類型：高層協(xié)議地址類型。對(duì)于IP地址，該值為080016。操作：ARP請(qǐng)求為1，ARP響應(yīng)為2在以太網(wǎng)上，ARP報(bào)文封裝在以太幀中傳輸5-48感謝你的觀看2019年6月9ARP報(bào)文格式硬件類型：硬件接口類型。對(duì)于以太網(wǎng)，該值為“1地址解析的過(guò)程A想知道B的MAC地址：A構(gòu)造一個(gè)ARP請(qǐng)求，在發(fā)送方字段填入自己的MAC地址和IP地址，在目標(biāo)字段填入B的IP地址。A將ARP請(qǐng)求封裝在廣播幀中發(fā)送每個(gè)收到ARP請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)用目標(biāo)IP地址與自己的IP地址比較，地址相符的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)（B響應(yīng)）。B構(gòu)造一個(gè)ARP響應(yīng)，交換發(fā)送方與目標(biāo)字段內(nèi)容，在發(fā)送方硬件地址字段填入自己的MAC地址，修改操作字段為2B將ARP響應(yīng)封裝在單播幀（目的地址為A的MAC地址）中發(fā)送。5-49感謝你的觀看2019年6月9地址解析的過(guò)程A想知道B的MAC地址：5-49感謝你的觀看2IP地址為130.23.43.20、物理地址為oxB23455102210的主機(jī)，要獲得IP地址為130.23.43.25的主機(jī)的MAC地址5-50感謝你的觀看2019年6月9IP地址為130.23.43.20、物理地址為ox改進(jìn)ARP的措施：ARP緩存每個(gè)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)地址映射（綁定）表，稱ARP緩存每次發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)前先查詢ARP緩存，若找不到則發(fā)送ARP請(qǐng)求，并在收到ARP響應(yīng)后將地址映射緩存起來(lái)ARP緩存中的信息，在超時(shí)（一般為15～20分鐘）后刪除5-51感謝你的觀看2019年6月9改進(jìn)ARP的措施：ARP緩存每個(gè)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)地址映射改進(jìn)ARP的措施：主動(dòng)學(xué)習(xí)從ARP請(qǐng)求中獲取地址綁定信息：每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以收到全部的ARP請(qǐng)求報(bào)文，可將發(fā)送節(jié)點(diǎn)的地址映射緩存到自己的ARP表中節(jié)點(diǎn)在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)廣播自己的地址映射：節(jié)點(diǎn)A在啟動(dòng)時(shí)主動(dòng)廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，在目標(biāo)字段內(nèi)填入自己的IP地址收到ARP請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)將A的地址映射緩存起來(lái)若A收到ARP響應(yīng)，報(bào)告IP地址重復(fù)錯(cuò)誤5-52感謝你的觀看2019年6月9改進(jìn)ARP的措施：主動(dòng)學(xué)習(xí)從ARP請(qǐng)求中獲取地址綁定信息：5感謝你的觀看5-53數(shù)據(jù)報(bào)如何從源主機(jī)到達(dá)目的主機(jī)R1A-23-F9-CD-06-9B222.222.222.220111.111.111.110E6-E9-00-17-BB-4BCC-49-DE-D0-AB-7D111.111.111.112111.111.111.111A74-29-9C-E8-FF-55222.222.222.22188-B2-2F-54-1A-0FB222.222.222.22249-BD-D2-C7-56-2A數(shù)據(jù)報(bào)從A經(jīng)過(guò)R到達(dá)B：A知道下一跳地址為111.111.111.110（R-1）R知道B從其端口R-2直接可達(dá)2019年6月9感謝你的觀看5-53數(shù)據(jù)報(bào)如何從源主機(jī)到達(dá)目的主機(jī)R1A-2感謝你的觀看5-54A創(chuàng)建IP數(shù)據(jù)報(bào)，srcIP＝A,destIP＝BA利用ARP獲得下一跳111.111.111.110對(duì)應(yīng)的MAC地址（R-1）A創(chuàng)建鏈路層幀，封裝IP數(shù)據(jù)包，srcMAC=A,destMAC=R-1，發(fā)送R接收幀，取出IP數(shù)據(jù)報(bào)，發(fā)現(xiàn)目的地址為BR利用ARP獲得B的MAC地址R創(chuàng)建鏈路層幀，封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)，srcMAC=R-2,destMAC=B,發(fā)送B的網(wǎng)卡接收幀，取出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給網(wǎng)絡(luò)層R1A-23-F9-CD-06-9B222.222.222.220111.111.111.110E6-E9-00-17-BB-4BCC-49-DE-D0-AB-7D111.111.111.112111.111.111.111A74-29-9C-E8-FF-55222.222.222.22188-B2-2F-54-1A-0FB222.222.222.22249-BD-D2-C7-56-2A2019年6月9感謝你的觀看5-54A創(chuàng)建IP數(shù)據(jù)報(bào)，srcIP＝A,d感謝你的觀看5-55Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4

LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-55Linklayer,LANs:ou感謝你的觀看5-56以太網(wǎng)第一個(gè)廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)技術(shù)，也是目前占主導(dǎo)地位的有線局域網(wǎng)技術(shù)與其它的局域網(wǎng)技術(shù)相比，技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低為提高速率，以太網(wǎng)技術(shù)不斷演化和發(fā)展

速率持續(xù)提高：10Mbps->100Mbps->1Gbps->10Gbps->40Gbps->100Gbps->…2019年6月9感謝你的觀看5-56以太網(wǎng)第一個(gè)廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)技術(shù)，也是目總線拓?fù)洌汗蚕硎揭蕴W(wǎng)總線（1970s中期）：以同軸電纜作為共享傳輸媒體（總線）所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)特殊接口連接到這條總線上

集線器（1990s后期）：一個(gè)物理層中繼器，從一個(gè)端口進(jìn)入的物理信號(hào)（光，電），放大后立即從其它端口輸出集線器相當(dāng)于共享電纜總線:同軸電纜雙絞線hub5-57感謝你的觀看2019年6月9總線拓?fù)洌汗蚕硎揭蕴W(wǎng)總線（1970s中期）：集線器（199星型拓?fù)洌航粨Q式以太網(wǎng)交換機(jī)（21世紀(jì)早期）：主機(jī)通過(guò)雙絞線或光纖連接到交換機(jī)交換機(jī)在端口之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)幀（鏈路層設(shè)備）主機(jī)與交換機(jī)之間為全雙工鏈路交換式以太網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生沖突，不需使用CSMA/CD協(xié)議！星型拓?fù)洌焊鞴?jié)點(diǎn)僅與中心節(jié)點(diǎn)直接通信，各節(jié)點(diǎn)之間不直接通信不同于基于hub的星型連接感謝你的觀看5-58switch2019年6月9星型拓?fù)洌航粨Q式以太網(wǎng)交換機(jī)（21世紀(jì)早期）：星型拓?fù)洌焊兄x感謝你的觀看5-59以太幀結(jié)構(gòu)Preamble（前導(dǎo)碼）:7個(gè)10101010字節(jié)，后跟一個(gè)10101011字節(jié)，用于在發(fā)送方和接收方之間建立時(shí)鐘同步Dest.Address/SrcAddress：目的/源MAC地址Type（2字節(jié)）:

指出Data所屬的高層協(xié)議（如IP、ARP等），每個(gè)協(xié)議有一個(gè)編號(hào)Data：46～1500字節(jié)，不足46字節(jié)填充至46字節(jié)CRC（4字節(jié)）:

對(duì)destaddr.、srcaddr.、type和data四個(gè)字段計(jì)算得到的CRC碼2019年6月9感謝你的觀看5-59以太幀結(jié)構(gòu)Preamble（前導(dǎo)碼）:感謝你的觀看5-60無(wú)連接、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸無(wú)連接:

發(fā)送方NIC與接收方NIC之間沒(méi)有握手

不可靠:

接收方NIC不發(fā)送確認(rèn)CRC檢查出錯(cuò)的幀被丟棄依靠上層協(xié)議（TCP或應(yīng)用）恢復(fù)2019年6月9感謝你的觀看5-60無(wú)連接、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸無(wú)連接:發(fā)送方為什么有最小幀長(zhǎng)的要求？為確保節(jié)點(diǎn)在發(fā)送結(jié)束前檢測(cè)到?jīng)_突，幀的發(fā)送時(shí)間必須足夠長(zhǎng)：節(jié)點(diǎn)檢測(cè)沖突需要時(shí)間假設(shè)信號(hào)在相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)適配器之間的往返延遲為2τ，則幀的發(fā)送時(shí)間不應(yīng)小于2τ，即幀的最小長(zhǎng)度≧鏈路速率×2τ為什么最小幀長(zhǎng)為64字節(jié)（不包括前導(dǎo)碼）：根據(jù)早期以太網(wǎng)的最大直徑（2500米）和數(shù)據(jù)速率（10Mbps）計(jì)算得到5-61感謝你的觀看2019年6月9為什么有最小幀長(zhǎng)的要求？為確保節(jié)點(diǎn)在發(fā)送結(jié)束前檢測(cè)到?jīng)_突，幀檢測(cè)沖突需要時(shí)間5-62感謝你的觀看2019年6月9檢測(cè)沖突需要時(shí)間5-62感謝你的觀看2019年6月9感謝你的觀看5-63802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):鏈路層&物理層歷史上出現(xiàn)過(guò)許多不同的以太網(wǎng)技術(shù)：鏈路層相同：MAC協(xié)議，幀格式，幀處理物理層不同：傳輸媒體:光纖，同軸電纜，雙絞線數(shù)據(jù)速率:如10Mbps,100Mbps,1Gbps,…物理層編碼方式所有這些以太網(wǎng)技術(shù)由IEEE802.3工作組標(biāo)準(zhǔn)化，形成IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)族2019年6月9感謝你的觀看5-63802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):鏈路層&物理10Mbps以太網(wǎng)（早期以太網(wǎng)）10Base-5：基帶同軸電纜（粗），每段電纜最大長(zhǎng)度500米10Base-2：基帶同軸電纜（細(xì)），每段電纜最大長(zhǎng)度約200米10Base-T3類雙絞線和集線器，雙絞線最大長(zhǎng)度100米10Base-F多模光纖和集線器，光纖最大長(zhǎng)度2000米感謝你的觀看5-642019年6月910Mbps以太網(wǎng)（早期以太網(wǎng)）10Base-5：感謝你的觀100Mbps以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)）僅能使用光纖/雙絞線，以及集線器/交換機(jī)100Base-TX（可使用集線器或交換機(jī)）：5類雙絞線（2對(duì)），不超過(guò)100米100Base-T4（可使用集線器或交換機(jī)）：3類雙絞線（4對(duì)），不超過(guò)100米100Base-FX（只能使用交換機(jī)）：多模光纖（2條），不超過(guò)2000米感謝你的觀看5-652019年6月9100Mbps以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)）僅能使用光纖/雙絞線，以及千兆、萬(wàn)兆以太網(wǎng)使用交換機(jī)，并增加了對(duì)流量控制的支持1000Base-SX：多模光纖，不超過(guò)550米1000Base-LX：?jiǎn)文；蚨嗄９饫w，不超過(guò)5000米1000Base-CX（很少用）：2對(duì)屏蔽雙絞線，不超過(guò)25米1000Base-T：4對(duì)5類雙絞線，不超過(guò)100米10GBase-T：只使用光纖，長(zhǎng)距離用單模光纖，短距離用多模光纖感謝你的觀看5-662019年6月9千兆、萬(wàn)兆以太網(wǎng)使用交換機(jī)，并增加了對(duì)流量控制的支持感謝你的DIX以太幀與802.3幀最早提出的以太幀稱為DIX（DEC-Intel-Xerox）以太幀：type：指出處理data域的協(xié)議實(shí)體符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的幀（802.3幀）：length：替代DIX幀中的type域，指出data的長(zhǎng)度這兩種格式都可使用，當(dāng)type/length的值大于1500時(shí)解釋為type，否則解釋為length5-67感謝你的觀看2019年6月9DIX以太幀與802.3幀最早提出的以太幀稱為DIX（DEC討論：共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)：集線器的所有端口位于同一個(gè)沖突域任一時(shí)刻最多只允許一個(gè)主機(jī)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（節(jié)點(diǎn)數(shù)量）與網(wǎng)絡(luò)性能的矛盾無(wú)法解決交換式以太網(wǎng)：交換機(jī)的每個(gè)端口為一個(gè)沖突域多對(duì)端口可以同時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的集合帶寬=各個(gè)端口的帶寬之和從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)性能的矛盾雙絞線hub5-68感謝你的觀看2019年6月9討論：共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)：交換式以太網(wǎng)：交換式以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)及規(guī)模交換式以太網(wǎng)不再使用CSMA/CD協(xié)議，理論上不再需要限制幀的最小長(zhǎng)度。但為了向后兼容，幀格式及最小幀長(zhǎng)度的限制仍然保持不變。由于交換式以太網(wǎng)不再使用CSMA/CD協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)直徑不再受到信號(hào)最大往返時(shí)間的限制。5-69感謝你的觀看2019年6月9交換式以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)及規(guī)模交換式以太網(wǎng)不再使用CSMA/C感謝你的觀看5-70Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4

LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-70Linklayer,LANs:ou感謝你的觀看5-71交換機(jī)如何轉(zhuǎn)發(fā)？Q:

交換機(jī)如何知道A’通過(guò)端口4可達(dá)，而B’通過(guò)端口5可達(dá)？A:

每個(gè)交換機(jī)內(nèi)部有一張端口轉(zhuǎn)發(fā)表，每個(gè)表項(xiàng)記錄以下信息:MAC地址，到達(dá)該MAC地址的端口Q:

轉(zhuǎn)發(fā)表是如何建立和維護(hù)的？

AA’BB’CC’switchwithsixinterfaces(1,2,3,4,5,6)

1234562019年6月9感謝你的觀看5-71交換機(jī)如何轉(zhuǎn)發(fā)？Q:交換機(jī)如何知道A’感謝你的觀看5-72自主學(xué)習(xí)交換機(jī)自主學(xué)習(xí)“哪個(gè)主機(jī)通過(guò)哪個(gè)端口可達(dá)”：當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，交換機(jī)從源MAC地址了解到發(fā)送節(jié)點(diǎn)，從幀到來(lái)的端口了解到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的位置（從該端口可達(dá)）在轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄發(fā)送節(jié)點(diǎn)和可達(dá)端口AA’BB’CC’123456AA’Source:ADest:A’MACaddrinterfaceTTL轉(zhuǎn)發(fā)表（初始為空）A1602019年6月9感謝你的觀看5-72自主學(xué)習(xí)交換機(jī)自主學(xué)習(xí)“哪個(gè)主機(jī)通過(guò)哪個(gè)感謝你的觀看5-73幀的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)幀到來(lái)時(shí):1.記錄幀的到來(lái)端口2.用幀的目的MAC地址查找端口轉(zhuǎn)發(fā)表3.if找到目的MAC地址//已知節(jié)點(diǎn)

then{if目的地址所在端口=幀的到來(lái)端口

then

丟棄幀//過(guò)濾不需要轉(zhuǎn)發(fā)的幀

else

轉(zhuǎn)發(fā)幀到表項(xiàng)指定的端口//按轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)幀

}

else

擴(kuò)散幀//未知節(jié)點(diǎn)，采用擴(kuò)散法轉(zhuǎn)發(fā)

向輸入端口以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)2019年6月9感謝你的觀看5-73幀的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)幀到來(lái)時(shí):向輸入端口以外交換機(jī)收到幀的處理過(guò)程用幀的目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表（轉(zhuǎn)發(fā)決策）：若目的地址所在端口=幀的進(jìn)入端口，丟棄幀若目的地址所在端口≠幀的進(jìn)入端口，轉(zhuǎn)發(fā)幀若目的地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，擴(kuò)散幀用幀的源地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表（更新轉(zhuǎn)發(fā)表）：若找到地址，將對(duì)應(yīng)表項(xiàng)的生存期設(shè)為最大值若沒(méi)有找到該地址，添加源地址和進(jìn)入端口到轉(zhuǎn)發(fā)表，設(shè)置表項(xiàng)的生存期為最大值5-74感謝你的觀看2019年6月9交換機(jī)收到幀的處理過(guò)程用幀的目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表（轉(zhuǎn)發(fā)決策）：感謝你的觀看5-75舉例AA’BB’CC’123456AA’Source:ADest:A’MACaddrinterfaceTTL轉(zhuǎn)發(fā)表（初始為空）A160AA’AA’AA’AA’AA’目的地址未知:擴(kuò)散A’A目的地址A已知:A’460按照轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)2019年6月9感謝你的觀看5-75舉例AA’BB’CC’123456AA感謝你的觀看5-76級(jí)聯(lián)交換機(jī)多個(gè)交換機(jī)也可以級(jí)聯(lián)在一起，形成更大范圍的局域網(wǎng)ABQ:

數(shù)據(jù)包要從A發(fā)往F，交換機(jī)S1如何知道應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給S4，而S4如何知道應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給S2？A:

通過(guò)自主學(xué)習(xí)?。ㄅc單交換機(jī)情形相同）S1CDEFS2S4S3HIG2019年6月9感謝你的觀看5-76級(jí)聯(lián)交換機(jī)多個(gè)交換機(jī)也可以級(jí)聯(lián)在一起，形感謝你的觀看5-77舉例假設(shè)C發(fā)送一個(gè)幀給I，I響應(yīng)C：Q:給出S1,S2,S3,S4中的交換機(jī)表和包轉(zhuǎn)發(fā)決策ABS1CDEFS2S4S3HIG123144112019年6月9感謝你的觀看5-77舉例假設(shè)C發(fā)送一個(gè)幀給I，I響應(yīng)C：Q:有環(huán)網(wǎng)絡(luò)和生成樹算法為提高可靠性，網(wǎng)絡(luò)中通常存在環(huán)（冗余鏈路），這會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散的幀在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)使用生成樹構(gòu)造無(wú)環(huán)拓?fù)洌核薪粨Q機(jī)運(yùn)行一個(gè)生成樹算法，構(gòu)造一棵覆蓋網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)的生成樹平時(shí)只有生成樹上的交換機(jī)可在屬于生成樹的邊上轉(zhuǎn)發(fā)幀當(dāng)生成樹上的交換機(jī)或鏈路發(fā)生故障時(shí)，啟用冗余鏈路，重新計(jì)算生成樹感謝你的觀看5-782019年6月9有環(huán)網(wǎng)絡(luò)和生成樹算法為提高可靠性，網(wǎng)絡(luò)中通常存在環(huán)（冗余鏈路感謝你的觀看5-79交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)工作于鏈路層，根據(jù)MAC地址存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)幀路由器工作于網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)IP地址存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)交換機(jī)是即插即用設(shè)備路由器需要手工配置交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)速度快，成本低（二層設(shè)備）路由器轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，成本高（三層設(shè)備）2019年6月9感謝你的觀看5-79交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)工作于鏈路層交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)不能連接異構(gòu)鏈路（即MAC協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)），因?yàn)榻粨Q機(jī)只是按原樣轉(zhuǎn)發(fā)幀路由器可以連接異構(gòu)鏈路，因?yàn)槁酚善餍柚匦路庋b鏈路層幀交換機(jī)需運(yùn)行生成樹算法消除冗余鏈路，生成樹算法假設(shè)網(wǎng)絡(luò)是扁平的，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)有限制路由器無(wú)此限制5-80感謝你的觀看2019年6月9交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)不能連接異構(gòu)鏈路（即MAC協(xié)議不交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)不能阻斷廣播幀的傳播：交換機(jī)只能學(xué)習(xí)到單播MAC地址，所有廣播幀都會(huì)擴(kuò)散發(fā)送通過(guò)交換機(jī)連接的所有主機(jī)在同一個(gè)廣播域中路由器可以阻斷廣播幀的傳播：路由器根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)包（看不到MAC地址）每個(gè)路由器端口是一個(gè)獨(dú)立的廣播域沖突域：共享同一條廣播鏈路的主機(jī)集合任何一個(gè)主機(jī)發(fā)送的幀（各種幀），可被沖突域中的其它主機(jī)接收到廣播域：廣播幀能夠到達(dá)的主機(jī)集合感謝你的觀看5-812019年6月9交換機(jī)vs.路由器交換機(jī)不能阻斷廣播幀的傳播：沖突域：感感謝你的觀看5-82Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4

LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-82Linklayer,LANs:ou虛擬局域網(wǎng)（VLAN）在大型機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，管理員通常按部門將用戶組織到不同的網(wǎng)絡(luò)中管理員配置網(wǎng)絡(luò)遇到的困難：同一部門的人員在物理位置上可能很分散（他們的主機(jī)連接到在不同的交換機(jī)上），但是邏輯上，不同的網(wǎng)絡(luò)可能需要隔離用大量的路由器來(lái)分割網(wǎng)段，成本很高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商提供用軟件配置網(wǎng)絡(luò)的方法，導(dǎo)致虛擬局域網(wǎng)概念的提出5-83感謝你的觀看2019年6月9虛擬局域網(wǎng)（VLAN）在大型機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，管理員通常按部門將用VLAN的基本概念虛擬局域網(wǎng)VLAN：位于物理局域網(wǎng)上的一個(gè)邏輯IP子網(wǎng)，包含了配置為該VLAN成員的所有節(jié)點(diǎn)每個(gè)VLAN在邏輯上是一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)：每個(gè)VLAN是一個(gè)單獨(dú)的廣播域：一個(gè)VLAN中的所有幀流量被限制在該VLAN中不同VLAN之間的通信要依賴于網(wǎng)絡(luò)層路由劃分VLAN通過(guò)軟件配置完成5-84感謝你的觀看2019年6月9VLAN的基本概念虛擬局域網(wǎng)VLAN：5-84感謝你的觀看2使用VLAN配置網(wǎng)絡(luò)VLAN的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是支持VLAN功能的交換機(jī)管理員配置VLAN：管理員決定將物理網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個(gè)VLAN、每個(gè)VLAN的名字、每個(gè)機(jī)器在哪個(gè)VLAN上在每個(gè)交換機(jī)上建立一個(gè)配置表，指出通過(guò)哪個(gè)端口可以到達(dá)哪些VLAN的成員（一個(gè)交換機(jī)端口可以到達(dá)多個(gè)VLAN的成員）5-85感謝你的觀看2019年6月9使用VLAN配置網(wǎng)絡(luò)VLAN的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是支持VLAN功能的交如何劃分VLAN？基于交換機(jī)端口劃分：將某些交換機(jī)端口直接、強(qiáng)制性地分配給某個(gè)VLAN基于MAC地址劃分：根據(jù)用戶節(jié)點(diǎn)的MAC地址劃分VLAN基于IP地址劃分：根據(jù)IP子網(wǎng)地址劃分VLAN5-86感謝你的觀看2019年6月9如何劃分VLAN？基于交換機(jī)端口劃分：5-86感謝你的觀看2交換機(jī)如何在VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)幀？當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，交換機(jī)判斷該幀屬于哪個(gè)VLAN查找配置表得到該VLAN對(duì)應(yīng)的端口在該VLAN對(duì)應(yīng)的所有端口上轉(zhuǎn)發(fā)幀感謝你的觀看5-87標(biāo)記為G的節(jié)點(diǎn)屬于一個(gè)VLAN，標(biāo)記為W的節(jié)點(diǎn)屬于另一個(gè)VLAN2019年6月9交換機(jī)如何在VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)幀？當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，感謝你的觀看5如何知道一個(gè)幀屬于哪個(gè)VLAN？幀所屬的VLAN=發(fā)送節(jié)點(diǎn)所屬的VLAN交換機(jī)根據(jù)幀的到達(dá)端口、源MAC地址或源IP地址（取決于VLAN的劃分方法），查找VLAN配置表

為避免重復(fù)查找VLAN配置表，交換機(jī)將VLAN標(biāo)識(shí)放入幀頭中后續(xù)交換機(jī)通過(guò)檢查幀頭的VLAN標(biāo)識(shí)，得知這個(gè)幀所屬的VLAN5-88感謝你的觀看2019年6月9如何知道一個(gè)幀屬于哪個(gè)VLAN？幀所屬的VLAN=發(fā)IEEE802.1Q802.1Q規(guī)定了新的以太幀格式，幀頭中包含一個(gè)VLAN標(biāo)簽（tag），用于指明幀屬于哪個(gè)VLAN5-89感謝你的觀看2019年6月9IEEE802.1Q802.1Q規(guī)定了新的以太幀格式，幀頭802.1Q如何與已有網(wǎng)卡兼容？Q：我們需要拋棄已有的以太網(wǎng)卡嗎？A：不用，因?yàn)橹挥薪粨Q機(jī)會(huì)使用VLAN字段Q：誰(shuí)來(lái)產(chǎn)生VLAN字段？A：由第一個(gè)接收幀、且支持VLAN的交換機(jī)添加VLAN字段，由路徑上最后一個(gè)這樣的交換機(jī)

去掉VLAN字段Q：幀長(zhǎng)度不夠怎么辦?A：802.1Q將幀的最大長(zhǎng)度提高到1522字節(jié)5-90感謝你的觀看2019年6月9802.1Q如何與已有網(wǎng)卡兼容？Q：我們需要拋棄已有的以太VLAN以太網(wǎng)與已有以太網(wǎng)共存TransitionfromlegacyEthernettoVLAN-awareEthernet.TheshadedsymbolsareVLANaware.Theemptyonesarenot.5-91感謝你的觀看2019年6月9VLAN以太網(wǎng)與已有以太網(wǎng)共存Transitionfrom三層交換機(jī)和路由器不同子網(wǎng)或VLAN之間通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)，太慢！三層交換機(jī)：具有部分路由功能、又有二層轉(zhuǎn)發(fā)速度的交換機(jī)專為加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)但在安全、協(xié)議支持等方面不如專業(yè)路由器機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中三層交換機(jī)和路由器的使用：三層交換機(jī)：通常用在機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的核心層，連接不同的子網(wǎng)或VLAN專業(yè)路由器：連接機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)5-92感謝你的觀看2019年6月9三層交換機(jī)和路由器不同子網(wǎng)或VLAN之間通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)，太慢三層交換機(jī)為什么快？路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP包的過(guò)程：用目的IP地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得下一跳IP地址及端口利用ARP獲得下一跳MAC地址用下一跳MAC地址構(gòu)造鏈路層幀，發(fā)送三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)IP包的過(guò)程：將以上第1、第2步的結(jié)果緩存到本地三層轉(zhuǎn)發(fā)表中用目的IP地址查找三層轉(zhuǎn)發(fā)表：1）若命中，直接用下一跳MAC地址構(gòu)造鏈路層幀，發(fā)送2）若未命中，執(zhí)行以上第1、2、3步三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)速度快的原因：一次選路，多次轉(zhuǎn)發(fā)5-93感謝你的觀看2019年6月9三層交換機(jī)為什么快？路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP包的過(guò)程：5-93感謝你的10GCERNET2.5G出口網(wǎng)絡(luò)信息中心東校區(qū)西校區(qū)南校區(qū)服務(wù)器群超級(jí)計(jì)算平臺(tái)CNCNET100M出口中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)示意圖1G100M1G1G2GCERNET22.5G出口CHINANET1G出口力三樓力二樓力一樓南區(qū)教學(xué)樓MBA中心軟件學(xué)院南區(qū)圖書館南區(qū)實(shí)驗(yàn)樓南區(qū)學(xué)生宿舍防火墻防火墻防火墻西區(qū)學(xué)生宿舍力四樓南區(qū)匯聚節(jié)點(diǎn)東區(qū)學(xué)生宿舍行政辦公樓理化中心大樓理化一號(hào)樓大禮堂微尺度物理樓數(shù)學(xué)樓教一樓教二樓化學(xué)樓藝術(shù)樓出版社東區(qū)活動(dòng)中心繼續(xù)教育學(xué)院加速器火災(zāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室西區(qū)活動(dòng)中心信息學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院教三樓圖書館電四樓電三樓10G科研樓東區(qū)核心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中心核心節(jié)點(diǎn)計(jì)算中心匯聚節(jié)點(diǎn)西區(qū)核心節(jié)點(diǎn)路由器5-94感謝你的觀看2019年6月910GCERNET網(wǎng)絡(luò)信息中心東校區(qū)西校區(qū)南校區(qū)服務(wù)器群超感謝你的觀看5-95Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-95Linklayer,LANs:ou感謝你的觀看5-96TheInternet:virtualizingnetworks1974:多個(gè)不連通的網(wǎng)絡(luò)ARPAnetdata-over-cablenetworkspacketsatellitenetwork(Aloha)packetradionetwork它們?cè)谝韵路矫娌煌?編址方法包格式差錯(cuò)恢復(fù)選路ARPAnetsatellitenet"AProtocolforPacketNetworkIntercommunication",V.Cerf,R.Kahn,IEEETransactionsonCommunications,May,1974,pp.637-648.2019年6月9感謝你的觀看5-96TheInternet:virtua感謝你的觀看5-97TheInternet:virtualizingnetworksARPAnetsatellitenetgatewaynetworkofnetworks用網(wǎng)關(guān)連接不同的物理網(wǎng)絡(luò):在邏輯層上選路到下一個(gè)網(wǎng)關(guān)將IP包封裝在本地網(wǎng)絡(luò)幀中，發(fā)送到下一個(gè)網(wǎng)關(guān)在物理網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)邏輯層次（IP層）在邏輯層上統(tǒng)一編址、統(tǒng)一包格式互聯(lián)在一起的網(wǎng)絡(luò)看起來(lái)像一個(gè)網(wǎng)絡(luò)2019年6月9感謝你的觀看5-97TheInternet:virtua感謝你的觀看5-98Cerf&Kahn’sInternetworkArchitecture兩級(jí)編址:IP網(wǎng)絡(luò)，物理網(wǎng)絡(luò)IP層提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視圖：地址，包格式底層可以是任意的物理網(wǎng)絡(luò)：cablesatellite56Ktelephonemodemtoday:ATM,MPLS…物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)于IP層是不可見(jiàn)的，對(duì)于IP來(lái)說(shuō)物理網(wǎng)絡(luò)只是一條虛擬鏈路而已！2019年6月9感謝你的觀看5-98Cerf&Kahn’sIntern感謝你的觀看5-99Chapter5:Summary數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)原理：差錯(cuò)檢測(cè)與糾正共享廣播信道：多址技術(shù)鏈路層編址鏈路層技術(shù)實(shí)例：以太網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)2019年6月9感謝你的觀看5-99Chapter5:Summary數(shù)5-100感謝你的觀看2019年6月95-100感謝你的觀看2019年6月9作業(yè)習(xí)題：5，8，11，13，23，24，25，26實(shí)驗(yàn)：Ethernet-ARP提交時(shí)間：11月20日感謝你的觀看5-1012019年6月9作業(yè)習(xí)題：感謝你的觀看5-1012019年6月95-102感謝你的觀看2019年6月95-102感謝你的觀看2019年6月9感謝你的觀看5-103Chapter5:TheDataLinkLayerOurgoals:

理解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)原理:差錯(cuò)檢測(cè)和糾正共享廣播信道:多址接入鏈路層編址可靠傳輸、流量控制：done!鏈路層實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)2019年6月9感謝你的觀看5-1Chapter5:TheDataL感謝你的觀看5-104Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-2Linklayer,LANs:out感謝你的觀看5-105網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層:選路：路由器確定去往目的節(jié)點(diǎn)的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)：在路由器內(nèi)部將數(shù)據(jù)報(bào)從輸入端口轉(zhuǎn)移到輸出端口鏈路層：將數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较噜彽南乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn)，如：源主機(jī)->源路由器路由器->下一跳路由器目的路由器->目的主機(jī)2019年6月9感謝你的觀看5-3網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層:2019年6月感謝你的觀看5-106一些術(shù)語(yǔ)節(jié)點(diǎn)：主機(jī)和路由器統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)鏈路：連接相鄰節(jié)點(diǎn)的通信信道有線鏈路無(wú)線鏈路局域網(wǎng)幀：鏈路層分組稱為幀2019年6月9感謝你的觀看5-4一些術(shù)語(yǔ)節(jié)點(diǎn)：主機(jī)和路由器統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)201感謝你的觀看5-107鏈路層服務(wù)組幀（基本服務(wù)）從原始比特流中提取出完整的幀鏈路接入（廣播鏈路需要）在廣播信道上協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送行為差錯(cuò)檢測(cè)（基本服務(wù)）檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤差錯(cuò)糾正（有些提供）:檢測(cè)并糾正傳輸錯(cuò)誤（不使用重傳）2019年6月9感謝你的觀看5-5鏈路層服務(wù)組幀（基本服務(wù)）2019年6月9感謝你的觀看5-108鏈路層服務(wù)（續(xù)）可靠交付（部分協(xié)議提供）通過(guò)確認(rèn)、重傳等機(jī)制確保接收節(jié)點(diǎn)正確收到每一個(gè)幀（停-等、GBN、SR）低誤碼率鏈路（如光纖、某些雙絞線）上很少使用，高誤碼率鏈路（如無(wú)線鏈路）應(yīng)當(dāng)使用流量控制:

調(diào)節(jié)發(fā)送速度，避免接收節(jié)點(diǎn)緩存溢出提供可靠交付的鏈路層協(xié)議，不需要專門的流量控制不提供可靠交付的鏈路層協(xié)議，需要有流量控制機(jī)制半雙工和全雙工：半雙工通信時(shí)，提供收/發(fā)轉(zhuǎn)換2019年6月9感謝你的觀看5-6鏈路層服務(wù)（續(xù)）可靠交付（部分協(xié)議提供）2感謝你的觀看5-109鏈路層在哪兒實(shí)現(xiàn)？路由器：鏈路層在線卡中實(shí)現(xiàn)主機(jī)：鏈路層主體部分在網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)適配器連接物理媒體，所以還實(shí)現(xiàn)物理層的功能鏈路層由硬件和軟件實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)卡中的控制器芯片：組幀、鏈路接入、檢錯(cuò)、可靠交付、流量控制等主機(jī)上的鏈路層軟件：與網(wǎng)絡(luò)層接口，激活控制器硬件、響應(yīng)控制器中斷等controllerphysicaltransmissioncpumemoryhostbus(e.g.,PCI)networkadaptercardhostschematicapplicationtransportnetworklinklinkphysical2019年6月9感謝你的觀看5-7鏈路層在哪兒實(shí)現(xiàn)？路由器：鏈路層在線卡中實(shí)感謝你的觀看5-110網(wǎng)絡(luò)適配器之間的通信發(fā)送側(cè):將數(shù)據(jù)報(bào)封裝到幀中生成校驗(yàn)比特執(zhí)行可靠傳輸和流量控制接收側(cè)：提取幀，檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤執(zhí)行可靠傳輸和流量控制解封裝數(shù)據(jù)報(bào)，交給上層協(xié)議controllercontrollersendinghostreceivinghostdatagramdatagramdatagramframe2019年6月9感謝你的觀看5-8網(wǎng)絡(luò)適配器之間的通信發(fā)送側(cè):接收側(cè)：con感謝你的觀看5-111Linklayer,LANs:outline5.1introduction,services5.2

errordetection,correction5.3multipleaccessprotocols5.4LANsaddressing,ARPEthernetswitchesVLANS5.5linkvirtualization5.6datacenternetworking5.7adayinthelifeofawebrequest2019年6月9感謝你的觀看5-9Linklayer,LANs:out檢錯(cuò)和糾錯(cuò)傳輸出錯(cuò)的類型單個(gè)錯(cuò)：由隨機(jī)的信道熱噪聲引起，一次只影響1位突發(fā)錯(cuò)：由瞬間的脈沖噪聲引起，一次影響許多位，使用突發(fā)長(zhǎng)度表示突發(fā)錯(cuò)影響的最大數(shù)據(jù)位數(shù)差錯(cuò)控制編碼的類型檢錯(cuò)碼：只能檢測(cè)出傳輸錯(cuò)誤的編碼，不能確定出錯(cuò)位置，通常與反饋重傳機(jī)制結(jié)合進(jìn)行差錯(cuò)恢復(fù)糾錯(cuò)碼：能夠確定錯(cuò)誤位置并自行糾正的編碼5-112感謝你的觀看2019年6月9檢錯(cuò)和糾錯(cuò)傳輸出錯(cuò)的類型5-10感謝你的觀看2019年6月9如何檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤？碼字（codeword）：由m比特的數(shù)據(jù)加上r比特的冗余位（校驗(yàn)位）構(gòu)成有效編碼集：由2m個(gè)符合編碼規(guī)則的碼字組成檢錯(cuò)：若收到的碼字為無(wú)效碼字，判定出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤海明距離（HammingDistance）：兩個(gè)碼字的對(duì)應(yīng)位取值不同的位數(shù)糾錯(cuò)：將收到的無(wú)效碼字糾正到距其最近的有效碼字檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼的能力都是有限的！5-113感謝你的觀看2019年6月9如何檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤？碼字（codeword）：由m比特的編碼集的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力編碼集的海明距離：編碼集中任意兩個(gè)有效碼字的海明距離的最小值檢錯(cuò)能力：為檢測(cè)出所有d比特錯(cuò)誤，編碼集的海明距離至少應(yīng)為d+1糾錯(cuò)能力：為糾正所有d比特錯(cuò)誤，編碼集的海明距離至少應(yīng)為2d+15-114感謝你的觀看2019年6月9編碼集的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力編碼集的海明距離：編碼集中任意兩個(gè)有效感謝你的觀看5-115差錯(cuò)檢測(cè)的實(shí)施發(fā)送端對(duì)要保護(hù)的數(shù)據(jù)D（包括幀頭字段）生成校驗(yàn)

位EDC，添加在幀頭中接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)D’計(jì)算校驗(yàn)位EDC’，根據(jù)EDC’判

定是否有錯(cuò)

2019年6月9感謝你的觀看5-13差錯(cuò)檢測(cè)的實(shí)施發(fā)送端對(duì)要保護(hù)的數(shù)據(jù)D感謝你的觀看5-116奇偶校驗(yàn)單比特奇偶校驗(yàn):可檢測(cè)單比特錯(cuò)誤檢錯(cuò)率為50%編碼集海明距離為2二維奇偶校驗(yàn):可檢測(cè)2比特錯(cuò)和糾正單比特錯(cuò)編碼