第2章 網(wǎng)絡接口層

第2章網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡接口層物理層數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)技術22.1物理層2.1.1數(shù)據(jù)傳輸介質也稱為數(shù)據(jù)傳輸媒體，是數(shù)據(jù)信號在傳輸過程中的物理載體，物理上將網(wǎng)絡中計算機相互連接起來。傳輸介質分可為兩大類有線傳輸介質銅芯導線或光纖，是導向型傳輸介質，信號以電磁波的形式在介質中傳播。常用的有線傳輸介質有雙絞線、同軸電纜和光纜。無線傳輸介質傳輸介質是空間，信號以電磁輻射的形式在空間中傳播。第3頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.模擬信號與數(shù)字信號第4頁t幅值t幅值(a)模擬信號(a)數(shù)字信號2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.通信系統(tǒng)模型點到點的通信是通信系統(tǒng)的基礎第5頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.通信系統(tǒng)模型第6頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.數(shù)據(jù)傳輸方式（1）模擬傳輸?shù)?頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.數(shù)據(jù)傳輸方式（2）數(shù)字傳輸?shù)?頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式4.串行通信與并行通信串行通信指數(shù)據(jù)流一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可，其優(yōu)點是易于實現(xiàn)。并行通信一次同時傳送一個字節(jié)（字符），即8個碼元。第9頁2.1物理層2.1.2數(shù)據(jù)傳輸方式5.數(shù)據(jù)通信方式根據(jù)通信雙方是否可以同時傳輸數(shù)據(jù)，可以分為單工、半雙工與全雙工通信三種通信方式。異步與同步傳輸?shù)?0頁2.1物理層2.1.3數(shù)據(jù)編碼技術主要采用三種數(shù)據(jù)編碼技術：數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼、數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼和模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。1.數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼第11頁2.1物理層2.1.3數(shù)據(jù)編碼技術2.

數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼常用的數(shù)字信號編碼有不歸零NRZ(NonReturntoZero)碼、差分不歸零DNRZ碼、曼徹斯特(Manchester)碼及差分曼徹斯特(DifferentialManchester)碼等。需要考慮編碼效率3.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼常用的編碼技術是以采樣定理為基礎的脈沖編碼調制PCM(PulseCodeModulation)技術。第12頁2.1物理層2.1.4信道復用技術為了有效地利用傳輸系統(tǒng)，采用多路復用(Multiplexing)技術從空間和時間兩個方面來解決多路信號同時復用單一介質的問題。多路復用技術主要有三種：頻分多路復用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)時分多路復用TDM(TimeDivisionMultiplexing)光波分多路復用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）。第13頁2.1物理層2.1.4信道復用技術1. 頻分多路復用技術第14頁2.1物理層2.1.4信道復用技術2. 時分多路復用技術第15頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.1數(shù)據(jù)鏈路層的概念在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時，除物理線路外，還須有一些必要的通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸，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。數(shù)據(jù)鏈路層功能是可以將不可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路，并提供流量控制和差錯校驗功能。（1）數(shù)據(jù)鏈路的建立和拆除（2）幀傳輸和幀同步（3）差錯與流量控制（4）數(shù)據(jù)鏈路管理第16頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.2數(shù)據(jù)鏈路的流量控制機制所謂流量控制就是調整發(fā)送信息的速率，使接收方能夠及時處理所接收到的數(shù)據(jù)。流量控制的目的是為了防止網(wǎng)絡擁擠及死鎖的出現(xiàn)而采取的一種措施。流量控制機制1.停止-等待流量控制機制2.滑動窗口流量控制機制第17頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3差錯控制1.差錯產(chǎn)生的原因與差錯類型接收者收到的信號是正常信號（表示數(shù)據(jù)的信號）與噪聲的疊加。如噪聲對信號疊加的結果在最后電平判決時出現(xiàn)錯誤，就會引起傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。信道噪聲分為熱噪聲與沖擊噪聲兩類。熱噪聲由傳輸介質導體的電子熱運動產(chǎn)生。沖擊噪聲由外界電磁干擾引起，與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。第18頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3差錯控制2.差錯檢驗與校正（1）奇偶校驗（2）方塊校驗（3）循環(huán)冗余校驗CRC第19頁字符編號字符代碼奇偶校驗位字符110011000字符210000101字符310100100字符410010001字符510100001字符610000011方塊校驗字符（LRC）111101002.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3點到點協(xié)議PPP（PointtoPoint,PPP）點到點協(xié)議是Internet中使用廣泛的鏈路層通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)鏈路中直接連接的兩個節(jié)點之間提供數(shù)據(jù)傳輸方式。PPP協(xié)議的組成包括以下三個內容：（1）一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。（2）一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。（3）一套網(wǎng)絡控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)，其中的每一個協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡層協(xié)議。第20頁2.2數(shù)據(jù)鏈路層2.2.3點到點協(xié)議PPP控制字段C通常置為0x03，目前沒有實際意義，今后協(xié)議擴展時可以該字段。協(xié)議字段為0x0021時，是IP數(shù)據(jù)報；若為0xC021,則是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)；若為0x8021，則是網(wǎng)絡控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)部分，其長度可變，默認長度為1500字節(jié)。一般封裝的是IP數(shù)據(jù)報。第21頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.1局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)是一種地理范圍有限、互連設備有限的計算機網(wǎng)絡一個局域網(wǎng)的基本組成主要有：網(wǎng)絡服務器網(wǎng)絡工作站網(wǎng)絡適配器傳輸介質網(wǎng)絡軟件這些設備在特定網(wǎng)絡軟件支持下完成特定的網(wǎng)絡功能。第22頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術1.

IEEE802局域網(wǎng)協(xié)議棧局域網(wǎng)有兩個特點：傳輸介質是共享的，不存在中間節(jié)點和交換的問題，不需要路由；數(shù)據(jù)以幀尋址方式工作。在IEEE802局域網(wǎng)標準中，只定義物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，把數(shù)據(jù)鏈路層分成：邏輯鏈路控制LLC（LogicalLinkControl）子層介質訪問控制MAC（MediumAccessControl）子層第23頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術（1）物理層在物理鏈路上發(fā)送、傳遞和接收非結構化的比特流，包括對帶寬的頻道分配和對基帶的信號調制、建立、維持、撤消物理鏈路，處理機械的、電氣的和過程的特性。（2）介質訪問控制層MAC控制對傳輸介質的訪問和信道資源分配。實現(xiàn)幀的尋址和識別，完成幀檢測序列的產(chǎn)生和檢驗等功能。（3）邏輯鏈路控制層LLC提供面向連接服務和非連接服務。幀的封裝和拆除，為高層提供網(wǎng)絡服務邏輯接口，實現(xiàn)差錯控制和流量控制第24頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術2.

IEEE802局域網(wǎng)協(xié)簇IEEE802制定了一系列具體的局域網(wǎng)標準。它們之間的關系如圖2-17所示。第25頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術IEEE802具體定義的局域網(wǎng)標準有：

802.1A：體系結構，網(wǎng)絡管理和性能測量。

802.1B：尋址、網(wǎng)間互連及網(wǎng)絡管理。

802.2：邏輯鏈路控制協(xié)議。

802.3：總線網(wǎng)介質訪問控制協(xié)議CSMA/CD及物理層技術規(guī)范。

802.3i：10BASE-T訪問控制方法和物理層技術規(guī)范。

802.3u：100BASE-T訪問控制方法和物理層技術規(guī)范。

802.4：令牌總線網(wǎng)介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。

802.5：令牌環(huán)網(wǎng)介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。

802.6：城域網(wǎng)介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。

802.7：寬帶網(wǎng)介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。第26頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.2IEEE802局域網(wǎng)技術IEEE802具體定義的局域網(wǎng)標準有：

802.8：FDDI介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。

802.9：綜合數(shù)據(jù)/話音網(wǎng)絡。

802.10：局域網(wǎng)安全技術標準。

802.11：無線局域網(wǎng)的介質訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。

802.12：100VG-AnyLAN訪問控制協(xié)議及其物理層技術規(guī)范。第27頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.3以太網(wǎng)技術1.

以太網(wǎng)的技術規(guī)范以太網(wǎng)（Ethernet）是總線型局域網(wǎng)，局域網(wǎng)典型代表。IEEE802.3標準和以太網(wǎng)規(guī)范基本一致。以太網(wǎng)的主要技術規(guī)范是：

拓撲結構：總線型

傳輸速率：10Mpbs

訪問控制：CSMA/CD

最大工作站數(shù)：1024

最大傳輸距離：2.5km(使用中繼器)

報文長度：64B~1518字節(jié)第28頁2.3局域網(wǎng)技術2.3.3以太網(wǎng)技術2.

以太網(wǎng)的幾種形式以太網(wǎng)中規(guī)定的拓撲結構是總線型結構，常用的傳輸介質有4種：粗纜、細纜、雙絞線和光纜。（1）細纜以太網(wǎng)—1