第5章鏈路層和局域網(wǎng)

1第5章鏈路層和局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層：主機(jī)和主機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)報(bào)。鏈路層：

在相鄰節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)幀。應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層2網(wǎng)絡(luò)層提供兩臺(tái)主機(jī)之間的通信服務(wù)。路徑：由源主機(jī)和目的主機(jī)之間的一系列通信鏈路和路由器組成接受鏈路層服務(wù)鏈路3網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)如何被封裝成鏈路層的幀；分組如何通過(guò)各段鏈路鏈路層協(xié)議是否能夠提供路由器之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸；通信路徑上不同的鏈路是否采用不同的鏈路層協(xié)議。鏈路鏈路層的工作4學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)多址訪問(wèn)協(xié)議：共享廣播信道鏈路層尋址可靠傳輸鏈路層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)5鏈路層信道類型

廣播鏈路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路

6廣播鏈路

許多主機(jī)被連接到相同的通信信道（共享信道）需要解決的問(wèn)題：采用媒體訪問(wèn)協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)傳輸和避免“碰撞”（沖突）。常用于局域網(wǎng)LAN、無(wú)線LAN、衛(wèi)星網(wǎng)和光纖電纜混合(HFC)接入網(wǎng)。

7點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路直連兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路，每一端有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如兩臺(tái)路由器之間的通信鏈路，或住宅的調(diào)制解調(diào)器與ISP路由器之間的通信鏈路。訪問(wèn)控制簡(jiǎn)單。需要解決的問(wèn)題：成幀、可靠數(shù)據(jù)傳輸、差錯(cuò)檢測(cè)和流量控制等。8主要內(nèi)容5.1概述與服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)5.3多路訪問(wèn)協(xié)議5.4鏈路層編址5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP5.8鏈路虛擬化:ATM5.9小結(jié)95.1概述和服務(wù)節(jié)點(diǎn)：主機(jī)或路由器鏈路：連接相鄰節(jié)點(diǎn)的通信信道。鏈路層傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)程發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)報(bào)封裝成鏈路層幀，發(fā)送到鏈路上接收節(jié)點(diǎn)接收該幀，并提取出數(shù)據(jù)報(bào)。節(jié)點(diǎn)鏈路5.1.1鏈路層提供的服務(wù)5.1.2適配器101、鏈路層功能和協(xié)議鏈路層功能：將幀(frame)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一條鏈路傳輸?shù)较乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn)。幀封裝了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)。鏈路層協(xié)議：

定義了幀的格式，以及發(fā)送和接收分組時(shí)節(jié)點(diǎn)采取的動(dòng)作：包括差錯(cuò)檢測(cè)、重傳、流量控制和隨機(jī)訪問(wèn)等。典型協(xié)議：以太網(wǎng)、802.11無(wú)線LAN、令牌環(huán)、PPP，以及ATM。112、網(wǎng)絡(luò)層與鏈路層關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層：將運(yùn)輸層報(bào)文段從源主機(jī)傳送到目的主機(jī)。能夠在各段鏈路層提供異構(gòu)服務(wù)的情況下，完成端到端的工作。鏈路層：將網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)（單段鏈路）。

不同的鏈路可采用不同的鏈路層協(xié)議，提供不同的服務(wù)。12類比例旅行社組織游客從A地到B地。經(jīng)過(guò)3段旅程。游客：數(shù)據(jù)報(bào)；旅行社：選路協(xié)議；旅程區(qū)段：通信鏈路；運(yùn)輸方式：鏈路層協(xié)議，如汽車、飛機(jī)和火車。汽車飛機(jī)火車AB133、鏈路層能夠提供的可能服務(wù)基本服務(wù)：將幀通過(guò)一條鏈路從一個(gè)節(jié)點(diǎn)“移動(dòng)”到相鄰的節(jié)點(diǎn)?？赡芊?wù)：成幀：把網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)封裝成鏈路層幀，再傳送到鏈路上。包括若干字段：如編號(hào)、物理地址等不同的鏈路層協(xié)議，幀格式可能不同14多路訪問(wèn)控制：由媒體訪問(wèn)控制MAC協(xié)議協(xié)調(diào)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的幀的發(fā)送。一般用于多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)鏈路的廣播鏈路。3、鏈路層提供的服務(wù)153、鏈路層提供的服務(wù)可靠交付：保證無(wú)差錯(cuò)地經(jīng)過(guò)鏈路層移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)。方法：與運(yùn)輸層類似，通過(guò)確認(rèn)和重傳實(shí)現(xiàn)，通常用于高差錯(cuò)率鏈路高差錯(cuò)率的鏈路：如無(wú)線鏈路，在本地(發(fā)生差錯(cuò)的鏈路)糾正差錯(cuò)，不通過(guò)上層進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)重傳。低差錯(cuò)率的鏈路：如光纖、同軸電纜、雙絞線鏈路，不需提供鏈路層的可靠交付服務(wù)。16流量控制：防止發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率過(guò)高，避免接收節(jié)點(diǎn)來(lái)不及處理。鏈路節(jié)點(diǎn)的幀緩存容量有限。當(dāng)幀到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)的速率大于其處理速率，接收方緩沖區(qū)產(chǎn)生溢出，幀會(huì)丟失。運(yùn)輸層：可為兩個(gè)進(jìn)程之間提供端到端可靠傳輸。流量控制是在端到端提供。鏈路層：在一條鏈路相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間提供可靠傳輸；流量控制是在相鄰節(jié)點(diǎn)之間提供。

3、鏈路層提供的服務(wù)173、鏈路層提供的服務(wù)差錯(cuò)檢測(cè)：幀在傳輸時(shí)有可能出現(xiàn)比特差錯(cuò)（10、01）差錯(cuò)檢測(cè)用來(lái)檢測(cè)是否存在一個(gè)或多個(gè)比特差錯(cuò)。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)：在幀中設(shè)置差錯(cuò)檢測(cè)比特；

接收節(jié)點(diǎn)：對(duì)收到的幀進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)。差錯(cuò)糾正：與差錯(cuò)檢測(cè)類似。接收方不僅能檢測(cè)幀中是否出現(xiàn)差錯(cuò)，還能判斷差錯(cuò)的位置，并進(jìn)行糾正。183、鏈路層提供的服務(wù)半雙工和全雙工：全雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)傳輸分組。半雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)不能同時(shí)傳輸和接收，只能交替。195.1.2鏈路層的實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)卡網(wǎng)卡：網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）

網(wǎng)絡(luò)適配器（NetworkAdapter）作用：計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡與傳輸介質(zhì)連接組成網(wǎng)絡(luò)。

90年代：是獨(dú)立的物理部件；安裝在計(jì)算機(jī)的主板擴(kuò)展槽中。現(xiàn)代：大多被綜合進(jìn)主機(jī)的主板。PCI網(wǎng)卡201、網(wǎng)卡的功能完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的大部分功能。主要功能：（1）幀的封裝與解封（2）鏈路訪問(wèn)控制：如CSMA/CD協(xié)議的實(shí)現(xiàn)（3）編碼與譯碼：如曼徹斯特編碼與解碼CPU存儲(chǔ)器控制器物理傳輸主機(jī)總線適配器(網(wǎng)卡)主機(jī)鏈路層物理層上層鏈路層物理層212、實(shí)現(xiàn)鏈路層功能相鄰節(jié)點(diǎn)間幀的傳輸：發(fā)送節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)報(bào)傳遞到網(wǎng)卡，封裝成幀，將幀傳輸?shù)酵ㄐ沛溌?。接收?jié)點(diǎn)：網(wǎng)卡接收幀，解封取出數(shù)據(jù)報(bào)，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層?？刂破鰿PU存儲(chǔ)器控制器CPU存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)幀封裝發(fā)送接收解封222、實(shí)現(xiàn)鏈路層功能差錯(cuò)檢測(cè)：發(fā)送網(wǎng)卡設(shè)置差錯(cuò)檢測(cè)比特，接收網(wǎng)卡完成差錯(cuò)檢測(cè)?？煽拷桓叮?/p>

采取可靠交付的機(jī)制，如序號(hào)、定時(shí)器和確認(rèn)。媒體訪問(wèn)控制：實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議，如CSMA/CD234、網(wǎng)卡類型—按總線類型分（1）ISA接口網(wǎng)卡：IndustryStandardArchitecture

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。速度低、安裝麻煩。很少用（2）PCI接口網(wǎng)卡：PeripheralComponentInterconnect

外設(shè)部件互連。性價(jià)比高、安裝簡(jiǎn)單。應(yīng)用最廣泛，用于臺(tái)式機(jī)。（3）USB接口網(wǎng)卡：UniversalSerialBus

通用串行總線。新技術(shù)，主要用于沒有內(nèi)置網(wǎng)卡的筆記本用戶，通過(guò)主板上的USB引接。244、網(wǎng)卡類型—按總線類型分（4）PCMCIA接口網(wǎng)卡：個(gè)人電腦內(nèi)存卡國(guó)際協(xié)會(huì)

PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation

用于筆記本電腦。PCI網(wǎng)卡

PCMCIA網(wǎng)卡USB網(wǎng)卡254、網(wǎng)卡類型按傳輸速度（1）10M網(wǎng)卡（2）10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡（3）10/100/1000M自適應(yīng)網(wǎng)卡按是否需要網(wǎng)線（1）有線網(wǎng)卡（2）無(wú)線網(wǎng)卡265.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)

實(shí)現(xiàn)比特級(jí)差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到相鄰節(jié)點(diǎn)的幀，檢測(cè)是否出現(xiàn)比特差錯(cuò)，并糾正。相關(guān)技術(shù)很多。27差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)層DEDC數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)D'EDC'易出現(xiàn)比特差錯(cuò)的鏈路D‘中所有比特正確數(shù)據(jù)鏈路層的幀發(fā)送節(jié)點(diǎn)：將數(shù)據(jù)D附加若干差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)EDC位，一起發(fā)送D為要保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)層傳來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)以及幀首部。

接收節(jié)點(diǎn)：接收比特序列D'和EDC'。根據(jù)D'和EDC'，判斷D'是否和初始的D相同（傳輸是否正確）。

正確：解封取出數(shù)據(jù)報(bào)，交給網(wǎng)絡(luò)層；

出錯(cuò)：差錯(cuò)處理。28說(shuō)明不能保證接收方檢測(cè)到所有的比特差錯(cuò)，即可能出現(xiàn)未檢測(cè)到的比特差錯(cuò)。差錯(cuò)檢測(cè)和糾正技術(shù)有多種。技術(shù)越好，能檢測(cè)的錯(cuò)誤越多，但越復(fù)雜，開銷越大。29三種主要差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)奇偶校驗(yàn)：最基本的方法。檢查和方法：常用于運(yùn)輸層。循環(huán)冗余檢測(cè)：常用于鏈路層。5.2.1奇偶校驗(yàn)5.2.2檢查和方法5.2.3循環(huán)冗余檢測(cè)301、單比特奇偶校驗(yàn)

發(fā)送方：在要發(fā)送的信息D（d位）后面附加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位使“1”的個(gè)數(shù)（d+1位）是奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）

一起傳輸發(fā)送（d+1位）。01110001101010111d位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位偶校驗(yàn)311、單比特奇偶校驗(yàn)

接收方：檢測(cè)收到的信息（d+1位）中“1”的個(gè)數(shù)。偶校驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)奇數(shù)個(gè)“1”，至少有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)，并且是奇數(shù)個(gè)比特差錯(cuò)。奇校驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個(gè)“1”，至少有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)，并且是奇數(shù)個(gè)比特差錯(cuò)。01110001101010111d位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位偶校驗(yàn)32特點(diǎn)可以查出任意奇數(shù)個(gè)比特的錯(cuò)誤，但不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)個(gè)的錯(cuò)誤。若比特出錯(cuò)概率很小，且差錯(cuò)獨(dú)立發(fā)生，單比特奇偶校驗(yàn)可滿足要求。若比特差錯(cuò)集中一起發(fā)生，一個(gè)幀中未檢測(cè)到差錯(cuò)的概率達(dá)到50%。332、二維奇偶校驗(yàn)（垂直水平奇偶校驗(yàn)）發(fā)送方將要傳數(shù)據(jù)劃分固定長(zhǎng)度的組(

i個(gè)組，每組j位)，每組一行排列；對(duì)每行和每列分別進(jìn)行奇偶校驗(yàn)i+j+1個(gè)奇偶比特與數(shù)據(jù)一起發(fā)送如數(shù)據(jù)：101101101100101001100劃分3組每組7個(gè)比特34特點(diǎn)可以檢測(cè)并糾正單個(gè)比特差錯(cuò)（數(shù)據(jù)或校驗(yàn)位中）。能夠檢測(cè)（但不能糾正）任意兩個(gè)比特的差錯(cuò)。行、列確定35前向差錯(cuò)糾正FEC

接收方的檢測(cè)和糾正差錯(cuò)能力被稱為前向差錯(cuò)糾正FEC（forwarderrorcorrection）?？膳cARQ技術(shù)(確認(rèn)重傳技術(shù))一起使用，減少發(fā)送方重發(fā)的次數(shù)適用于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和長(zhǎng)時(shí)延鏈路(如衛(wèi)星通信)365.2.2檢查和方法TCP和UDP協(xié)議：對(duì)整個(gè)分組(其實(shí)還包括部分網(wǎng)絡(luò)層首部字段)計(jì)算檢查和。有些協(xié)議：對(duì)首部計(jì)算一個(gè)檢查和，對(duì)整個(gè)分組計(jì)算另一個(gè)檢查和。37檢查和發(fā)送方：將數(shù)據(jù)(檢查和字段置0)分成若干16位的塊；將所有16位的數(shù)求和(高位進(jìn)位加到低位)求反，得到檢查和，放入首部檢查和字段，一起發(fā)送。

接收方：

對(duì)接收到的信息(包括檢查和)求和全“1”：數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)；否則：數(shù)據(jù)出錯(cuò)38011001100110000001010101010101011000111100001100101001010110000010100101011000010

例例，有三個(gè)16比特的字：求和求反，得檢查和接收方求和應(yīng)為：

1011010100111101111111111111111139檢查和特點(diǎn)開銷?。核梦粩?shù)較少，例如TCP,UCP只用16比特；差錯(cuò)檢測(cè)能力弱：適用于運(yùn)輸層（其差錯(cuò)檢測(cè)用軟件實(shí)現(xiàn)，而檢查和方法簡(jiǎn)單、快速）。鏈路層的差錯(cuò)檢測(cè)由網(wǎng)卡中的硬件實(shí)現(xiàn)，因此采用檢測(cè)能力更強(qiáng)、更復(fù)雜的CRC方法。405.2.3循環(huán)冗余檢測(cè)CRC計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用。

循環(huán)冗余檢測(cè)CRC(cyclicredundancycheck)編碼又稱為多項(xiàng)式編碼，把要發(fā)送的比特串看作為系數(shù)是0或1的一個(gè)多項(xiàng)式，對(duì)比特串的操作看作為多項(xiàng)式運(yùn)算。如比特串10111：

x4+x2+x+141核心思想1.雙方約定好一個(gè)r+1位的除數(shù)G（如G=101）；2.發(fā)送方：發(fā)送數(shù)據(jù)為D（如D=1101），在其后加一個(gè)r位的冗余碼R，使得DR能被G整除，發(fā)送DR.3.接收方：接收到D'R'，如果：D'R'能被G整除：無(wú)錯(cuò)， D'R'不能被G整除：出錯(cuò)關(guān)鍵算法：求冗余碼R

DR%G=0R=D

00%G（G為r+1位，則R為r位）

1011

xx%101=0xx=1011

00%101=10即：DR=101110r位42CRC基本思想假設(shè)：發(fā)送節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的數(shù)據(jù)D(d比特)雙方事先約定一個(gè)生成多項(xiàng)式G(r+1比特)，其最高位(最左邊)為1。發(fā)送方：計(jì)算出一個(gè)冗余碼R(r比特)，添加到D的后面產(chǎn)生DR(d+r比特)，一起發(fā)送。特點(diǎn)：DR能被

G

整除(采用模2運(yùn)算)D:數(shù)據(jù)（d位）R:冗余碼（r位）DR（d+r位）43接收方：將收到的DR除以G，采用模2運(yùn)算整除：傳輸正確，去掉尾部r位，得所需數(shù)據(jù)D不能整除：傳輸發(fā)生差錯(cuò)CRC基本思想D:要發(fā)送的數(shù)據(jù)（d位）R:冗余碼（r位）DR（d+r位）44模2運(yùn)算加法和減法不進(jìn)位不借位，都等同于按位異或(XOR)例1011+0101=1110;1011XOR0101=11101001-1101=0100;1001XOR1101=0100乘法和除法與二進(jìn)制運(yùn)算類似：乘以2r，即以比特模式左移r個(gè)位置。D×2r

=D00…00(r

個(gè)0)DR

(d+r比特)=

D00…00XORR=D×2r

XORR

45如何計(jì)算RDR能被G模2運(yùn)算整除：即DR=D×2rXORR=nG

等式兩邊都用R異或，得到

D×2r

=nGXORR（相當(dāng)于：D×2r

=nG+R）即R等于D×2r除以G所得的余數(shù)R的計(jì)算：將數(shù)據(jù)D后面添加r個(gè)0，除以給定的生成多項(xiàng)式G

(r+1位)，所得余數(shù)即為R(r位)。46例設(shè)D=101110，d=6，G=1001，r=3實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是101110011r+1位D后添加3個(gè)0余數(shù)取3位，得R相減不借位就算是1000也要商147循環(huán)冗余檢測(cè)

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已定義了8、12、16和32位的生成多項(xiàng)式G。

8比特的CRC用于保護(hù)ATM信元首部；

32比特的CRC-32用于鏈路層的IEEE協(xié)議：如GCRC-32=100000100110000010001110110110111CRC特點(diǎn)：能檢測(cè)小于r+1比特的差錯(cuò)和任何奇數(shù)個(gè)比特的差錯(cuò)。485.3多路（址）訪問(wèn)協(xié)議兩種網(wǎng)絡(luò)鏈路：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：鏈路兩端各一個(gè)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)發(fā)送和一個(gè)接收?？刹捎命c(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議PPP。廣播鏈路：

多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)共享的廣播信道任何節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)，信號(hào)在信道上廣播，其他節(jié)點(diǎn)都可以收到一個(gè)拷貝。常用于局域網(wǎng)LAN中，如傳統(tǒng)以太網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)。本節(jié)主要學(xué)習(xí)廣播鏈路中的信道共享技術(shù)。49多路訪問(wèn)協(xié)議目的：避免廣播鏈路中多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用信道，發(fā)生沖突。沖突（collide）：兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸幀，使接收方收不到正確的幀(所有沖突的幀都會(huì)受損)，造成廣播信道時(shí)間的浪費(fèi)?？捎糜谠S多不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,如有線和無(wú)線局域網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等:50共享無(wú)線（如WiFi）共享無(wú)線（如衛(wèi)星）共享線路（如總線以太網(wǎng)）聚會(huì)聊天共享空氣51多路訪問(wèn)協(xié)議的理想特性設(shè)廣播信道的速率為Rb/s只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：該節(jié)點(diǎn)的吞吐量為Rb/s有N個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)吞吐量為R/Nb/s協(xié)議是分散的：不需要主節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸協(xié)議是簡(jiǎn)單的：實(shí)現(xiàn)方便、價(jià)格適中52多路訪問(wèn)協(xié)議的類型信道劃分協(xié)議劃分信道，給不同節(jié)點(diǎn)分配不同的時(shí)隙、頻率或編碼方式隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復(fù)”輪流協(xié)議節(jié)點(diǎn)輪流訪問(wèn)信道來(lái)避免沖突發(fā)送節(jié)點(diǎn)越多，輪流時(shí)間越長(zhǎng)535.3.1信道劃分協(xié)議主要類型：TDM、FDM、CDMA三種。設(shè)信道支持N個(gè)節(jié)點(diǎn)，且傳輸速率是Rb/s。54時(shí)分多路復(fù)用（TDM）將信道傳輸時(shí)間劃分為時(shí)間幀，每個(gè)時(shí)間幀再劃分為N個(gè)時(shí)隙（長(zhǎng)度保證能發(fā)送一個(gè)分組），分別分配給N個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只在固定分配的時(shí)隙中傳輸。例：6個(gè)站點(diǎn)的LAN,時(shí)隙1、3、4有分組,時(shí)隙2、5、6空閑134134時(shí)間幀55TDM特點(diǎn)避免沖突、公平：每個(gè)節(jié)點(diǎn)專用速率R/Nb/s節(jié)點(diǎn)速率有限、效率不高：R/Nb/s56將信道帶寬劃分為N個(gè)較小頻段，帶寬分別為R/N，分配給N個(gè)節(jié)點(diǎn)。例：6個(gè)站點(diǎn)的LAN,頻帶1、3、4有分組,頻帶2、5、6空閑頻分多路復(fù)用（FDM）frequencybandstime57FDM特點(diǎn)與TDM類似。

避免沖突、公平：N個(gè)節(jié)點(diǎn)公平劃分帶寬；

節(jié)點(diǎn)帶寬有限、效率不高：節(jié)點(diǎn)帶寬為R/N。58碼分多址CDMA

(codedivisionmultipleaccess)基本思想：給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配不同的編碼方式；每個(gè)節(jié)點(diǎn)用惟一的編碼對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼不同節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)送，并正確到達(dá)接收方（不會(huì)互相干擾）。第6章將詳細(xì)介紹。最初：用于軍事通信，抗干擾能力強(qiáng)；

目前：用于無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信等。595.3.2隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議基本思想：發(fā)送節(jié)點(diǎn)以信道全部速率（Rb/s）發(fā)送；發(fā)生沖突時(shí)，沖突的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，再重發(fā)，直到發(fā)送成功。典型的隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議：ALOHA協(xié)議CSMA協(xié)議CSMA/CD協(xié)議60ALOHAALOHA：20世紀(jì)70年代初，夏威夷大學(xué)研制的一個(gè)無(wú)線電廣播通信網(wǎng)。采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，地理上分散的用戶通過(guò)無(wú)線電使用中心主機(jī)。中心主機(jī)通過(guò)下行信道向二級(jí)主機(jī)廣播分組；二級(jí)主機(jī)通過(guò)上行信道向中心主機(jī)發(fā)送分組（無(wú)線電信道是一個(gè)公用信道，可能會(huì)沖突）有若干種形式：

時(shí)隙ALOHA

純ALOHA中心611、時(shí)隙ALOHA假設(shè)：所有的幀長(zhǎng)L比特；時(shí)間被劃分為若干等長(zhǎng)的時(shí)隙（長(zhǎng)度為一幀的傳輸時(shí)間L/Rs）；節(jié)點(diǎn)只在時(shí)隙的開始點(diǎn)傳輸幀；所有節(jié)點(diǎn)同步傳輸，知道時(shí)隙什么時(shí)候開始；如果一個(gè)時(shí)隙的開始點(diǎn)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送，所有節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到?jīng)_突。62時(shí)隙ALOHA操作過(guò)程當(dāng)節(jié)點(diǎn)有新的幀要發(fā)送，需等到下一個(gè)時(shí)隙開始，才能發(fā)送。發(fā)送時(shí)有兩種情況：無(wú)沖突：節(jié)點(diǎn)成功傳輸幀。有沖突：節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突后，以概率p(0<p<=1)在后續(xù)的每一個(gè)時(shí)隙重傳該幀，直到成功。重傳C:碰撞時(shí)隙E:空閑時(shí)隙S:成功時(shí)隙63特點(diǎn)當(dāng)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送時(shí)，信道以全速R傳輸。分散的：每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)沖突并獨(dú)立決定何時(shí)重傳；發(fā)送控制簡(jiǎn)單；有多個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)效率低。64三種可能的時(shí)隙沖突時(shí)隙C：出現(xiàn)幀沖突，被“浪費(fèi)”。空閑時(shí)隙E：所有活動(dòng)節(jié)點(diǎn)停止傳輸，被“浪費(fèi)”成功時(shí)隙S：只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸?shù)臅r(shí)隙。65效率（efficiency）當(dāng)有許多活動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，在發(fā)送的許多幀中，成功時(shí)隙所占的份額。最低效率情況：沒有任何訪問(wèn)控制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都在沖突之后立即重傳，效率為零。66效率計(jì)算假設(shè)：有N個(gè)節(jié)點(diǎn)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一幀（新幀或重傳幀）要發(fā)送，試圖在每個(gè)時(shí)隙以概率p傳輸。成功時(shí)隙的概率：即只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸而其他N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)不傳輸?shù)母怕剩?/p>

p(1-p)N-167時(shí)隙ALOHA的效率N個(gè)節(jié)點(diǎn)中，任意節(jié)點(diǎn)成功傳送的概率：

Np(1-p)N-1N趨于無(wú)窮時(shí)，取極限，最大效率為1/e=0.37即當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)都有幀要傳輸時(shí)，最多只有37%的時(shí)隙在成功傳輸，信道有效的傳輸速率是0.37Rb/s。類似可得出：剩余的時(shí)隙37%為空，26%有沖突。682、純ALOHAALOHA的最初形式。是一個(gè)非時(shí)隙、完全分散的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。時(shí)隙ALOHA：所有節(jié)點(diǎn)同步傳輸，知道時(shí)隙什么時(shí)候開始；純ALOHA：沒有時(shí)隙，節(jié)點(diǎn)間不同步，任何時(shí)刻都可能傳

（只要收到上層分組，就立即傳輸）工作過(guò)程：節(jié)點(diǎn)有幀要發(fā)，就立即傳輸。如果與其他幀產(chǎn)生沖突，在該沖突幀傳完之后以概率p立即重傳該幀；

否則等待一個(gè)幀的傳輸時(shí)間，再以概率p傳輸該幀，直到成功為止。69純ALOHA最大效率假設(shè)：幀的傳輸時(shí)間為一個(gè)時(shí)間單元。任何給定時(shí)間，某個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一幀的概率是p節(jié)點(diǎn)i

在時(shí)間t0開始傳輸幀，如圖所示。結(jié)果：在t0發(fā)送的幀會(huì)和其他節(jié)點(diǎn)在[t0-1,t0+1]發(fā)送的其它幀沖突。與i幀開始部分重疊與i幀結(jié)束部分重疊70保證i幀成功傳輸：在時(shí)間間隔[t0

-1，t0]中，不能有其他節(jié)點(diǎn)開始傳輸，概率是(1-p)N-1并且當(dāng)節(jié)點(diǎn)i傳輸時(shí)，在時(shí)間間隔[t0

,t0+1]中，也不能有其他節(jié)點(diǎn)開始傳輸，概率是(1-p)N-171純ALOHA效率P(給定節(jié)點(diǎn)成功傳送)=P(節(jié)點(diǎn)傳送)·P(沒有其他節(jié)點(diǎn)在[t0-1,t0]內(nèi)傳送)·P(沒有其他節(jié)點(diǎn)在[t0,t0+1]內(nèi)傳送)=p

.(1-p)N-1.(1-p)N-1

=p

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

取極限為1/(2e)=0.185

效率只有時(shí)隙ALOHA協(xié)議的一半。72ALOHA協(xié)議特點(diǎn)各節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)是相互獨(dú)立的。一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始傳輸時(shí)不知道是否有其他節(jié)點(diǎn)正在傳輸。發(fā)生沖突時(shí)不會(huì)停止傳輸。效率不高。733、改進(jìn)方法增加兩個(gè)規(guī)則。載波偵聽CS：某個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前，先監(jiān)聽信道。信道忙：有其他節(jié)點(diǎn)正發(fā)送幀，該節(jié)點(diǎn)隨機(jī)等待一段時(shí)間，然后再偵聽信道。信道空：該節(jié)點(diǎn)開始傳輸幀。沖突檢測(cè)CD：邊發(fā)送邊監(jiān)聽，即節(jié)點(diǎn)在傳輸同時(shí)偵聽信道。如果檢測(cè)到有其他節(jié)點(diǎn)也在傳輸幀，發(fā)生沖突，立即停止傳輸，并用某種方法來(lái)決定何時(shí)再重新傳輸。74兩種相應(yīng)的協(xié)議載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA（carriersensemultipleaccess）帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)CSMA/CD(CSMAwithcollisiondetection)75CSMA只增加“載波偵聽”規(guī)則?；驹恚簜魉颓皞陕犘诺篱e：傳送整個(gè)幀信道忙：延遲再偵聽特點(diǎn)：發(fā)前偵聽，可減少?zèng)_突。由于傳播時(shí)延的存在，仍有可能出現(xiàn)沖突，并造成信道浪費(fèi)。76例一個(gè)廣播總線依次連接4個(gè)節(jié)點(diǎn)(A、B、C、D)，傳輸?shù)臅r(shí)空?qǐng)D：節(jié)點(diǎn)空間分布

77時(shí)間t0：節(jié)點(diǎn)B偵聽到信道空，開始傳輸幀，沿著媒體傳播比特。時(shí)間t1

(t1t0)：節(jié)點(diǎn)D有幀要發(fā)送。B的傳輸信號(hào)未到D，D檢測(cè)到信道空，開始傳輸。很快，B的傳輸開始在D節(jié)點(diǎn)干擾D的傳輸（沖突）。傳輸過(guò)程78

信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳播到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所花費(fèi)的時(shí)間。傳播時(shí)延越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)不能偵聽到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)開始傳輸?shù)目赡苄栽酱?。端到端信道傳播時(shí)延79CSMA主要問(wèn)題節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行沖突檢測(cè)，發(fā)送后既使發(fā)生了沖突也不知道，節(jié)點(diǎn)仍繼續(xù)傳輸整個(gè)幀。該幀已經(jīng)被破壞、是無(wú)用的幀。浪費(fèi)信道傳輸時(shí)間。80帶沖突檢測(cè)的CSMA(CSMA/CD)增加“載波偵聽”和“沖突檢測(cè)”規(guī)則?；驹恚簜魉颓皞陕犘诺烂Γ貉舆t再偵聽信道閑：發(fā)送整個(gè)幀發(fā)送同時(shí)進(jìn)行沖突檢測(cè)：一旦檢測(cè)到?jīng)_突就立即停止傳輸，盡快重發(fā)?？煽s短無(wú)效傳送時(shí)間，提高信道的利用率81例兩個(gè)節(jié)點(diǎn)B、D在檢測(cè)到?jīng)_突之后很短的時(shí)間內(nèi)都放棄傳輸。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)采用CSMA/CD協(xié)議檢測(cè)到?jīng)_突，很快放棄傳輸825.3.3輪流協(xié)議多路訪問(wèn)協(xié)議的理想特性：只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)時(shí)，吞吐量R

bps；有N個(gè)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)時(shí)，吞吐量R/N

bps。信道劃分協(xié)議滿足第二個(gè)特性，不滿足第一個(gè)；隨機(jī)接入?yún)f(xié)議滿足第一個(gè)，但不滿足第二個(gè)。兩種輪流協(xié)議：1、輪詢協(xié)議2、令牌傳遞協(xié)議831、輪詢協(xié)議(pollingprotocol)指定一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，以循環(huán)的方式輪詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)。并告訴節(jié)點(diǎn)能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù)。輪詢順序：12……

n

主節(jié)點(diǎn)通過(guò)觀察信道上是否有信號(hào)來(lái)判斷節(jié)點(diǎn)是否完成了幀的發(fā)送，再詢問(wèn)下一節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)幀主節(jié)點(diǎn)1……2n輪詢幀84輪詢協(xié)議的特點(diǎn)消除了沖突和空時(shí)隙，效率高。有輪詢時(shí)延：活動(dòng)節(jié)點(diǎn)不能立即傳輸幀，要等待輪詢；如果主節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)信道都不能用。852、令牌傳遞協(xié)議(token-passingprotocol)沒有主節(jié)點(diǎn)，一般用于環(huán)形網(wǎng)和總線網(wǎng)。設(shè)置一個(gè)令牌T(token，小的專用幀)；令牌以固定順序循環(huán)傳遞，如：12……

n節(jié)點(diǎn)收到令牌，才有權(quán)發(fā)送：有幀要發(fā)送，傳輸，傳完后將令牌轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)否則，直接將令牌轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)。T86特點(diǎn)令牌傳遞是分散的，效率高。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的失效會(huì)使整個(gè)信道崩潰。一個(gè)節(jié)點(diǎn)忘記釋放令牌，必須恢復(fù)令牌到環(huán)中

相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：如FDDI和IEEE802.5令牌環(huán)協(xié)議。875.3.4局域網(wǎng)(LAN)LAN：是一個(gè)地理范圍小的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：地理范圍小：幾公里。如一棟樓，一所大學(xué)?？墒褂枚嗦吩L問(wèn)控制協(xié)議：如CSMA/CD。數(shù)據(jù)傳輸速率高：10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s一個(gè)單位擁有LAN只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層88局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形、環(huán)形、總線、樹形89局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍廣。典型應(yīng)用：?jiǎn)挝挥脩敉ㄟ^(guò)LAN接入因特網(wǎng)。用戶主機(jī)先組成LAN，LAN通過(guò)路由器接入因特網(wǎng)。90局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列。IEEE802委員會(huì)：電子和電氣工程師協(xié)會(huì)IEEE在1980年2月成立的一個(gè)分委員會(huì)，專門制訂局域網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。典型標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3：CSMA/CD以太網(wǎng)IEEE802.4：令牌總線網(wǎng)IEEE802.5：令牌環(huán)形網(wǎng)IEEE802.11：無(wú)線局域網(wǎng)915.4鏈路層編址

每個(gè)節(jié)點(diǎn)有網(wǎng)絡(luò)層地址和鏈路層地址。網(wǎng)絡(luò)層地址：如因特網(wǎng)中的IP地址。用于把IP數(shù)據(jù)報(bào)送到目的主機(jī)（通常位于其他網(wǎng)絡(luò)）。長(zhǎng)度為32比特（IPv4）。包括兩部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)：指明主機(jī)所在物理網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)。主機(jī)號(hào)：主機(jī)在物理網(wǎng)絡(luò)中的編號(hào)。鏈路層地址：如MAC地址。用于把數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)(同一網(wǎng)絡(luò)中)。長(zhǎng)度為48個(gè)比特。925.4.1MAC地址MAC地址（LAN地址、物理地址、硬件地址）：是一個(gè)全局地址，世界范圍惟一。是節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡所帶的、永久的地址（生產(chǎn)時(shí)固化在網(wǎng)卡的ROM里）。MAC地址長(zhǎng)度通常為6字節(jié)，共248個(gè)。6字節(jié)地址用16進(jìn)制表示，每個(gè)字節(jié)表示為一對(duì)16進(jìn)制數(shù)。如圖所示：93例1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN(有線的或無(wú)線的)適配器（網(wǎng)卡）在控制臺(tái)中使用ipconfig/all可查看94MAC地址的分配IEEE管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)分配前三個(gè)字節(jié)，后三個(gè)字節(jié)由設(shè)備廠商對(duì)設(shè)備網(wǎng)卡進(jìn)行分配。MAC地址是平面結(jié)構(gòu)：帶有同一網(wǎng)卡的節(jié)點(diǎn)，在任何網(wǎng)絡(luò)中都有同樣的MAC地址。IP地址是層次結(jié)構(gòu)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)的IP地址發(fā)生改變。其網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分指明所在網(wǎng)絡(luò)。字節(jié)向IEEE購(gòu)買廠家自行分配12345695MAC地址識(shí)別廣播信道中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀，信道上其他節(jié)點(diǎn)都能收到該幀。但大多數(shù)情況，幀的目的節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)。由“網(wǎng)卡”負(fù)責(zé)幀的MAC地址的封裝和識(shí)別：發(fā)送網(wǎng)卡：將目的MAC地址封裝到幀中，并發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)中所有其他網(wǎng)卡都會(huì)收到這個(gè)幀。接收網(wǎng)卡：檢查收到幀的目的MAC地址與自己MAC地址是否匹配：匹配：接收該幀，取出數(shù)據(jù)，并傳遞給上層。

不匹配：丟棄該幀。96特殊幀廣播幀：一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所在網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的幀。其目的地址為：MAC廣播地址如以太網(wǎng)和令牌傳遞LAN，其廣播地址是48個(gè)連續(xù)的1組成的字符串，即：

FF-FF-FF-FF-FF-FF97節(jié)點(diǎn)的3種不同地址應(yīng)用層的域名、網(wǎng)絡(luò)層的IP地址和鏈路層的MAC地址。實(shí)際在鏈路上傳輸時(shí)，根據(jù)MAC地址，確定相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-98

LAN237.196.7.23237.196.7.78237.196.7.14237.196.7.8871-65-F7-2B-08-5398地址之間的轉(zhuǎn)換通信時(shí)，需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換：

主機(jī)名IP地址MAC地址應(yīng)用層的DNS域名系統(tǒng)：將主機(jī)域名解析到IP地址。DNS為在因特網(wǎng)中任何地方的主機(jī)解析主機(jī)名。網(wǎng)絡(luò)層的ARP地址解析協(xié)議：將IP地址解析到MAC地址。ARP只為在同一個(gè)LAN上的節(jié)點(diǎn)解析IP地址。99為什么需要MAC地址MAC地址：“中立的地址”。使底層LAN能夠適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP、IPX），移到不同時(shí)不需重新配置。如果網(wǎng)卡用網(wǎng)絡(luò)層地址替代MAC地址：網(wǎng)絡(luò)層地址需存在網(wǎng)卡RAM中，每次移動(dòng)需要重新配置。如果網(wǎng)卡不用地址：網(wǎng)卡每收到的每一個(gè)LAN幀都交給主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)核對(duì)地址是否匹配，這不屬于網(wǎng)絡(luò)層的工作。保持各層獨(dú)立1005.5以太網(wǎng)Ethernet有線LAN技術(shù)：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI和ATM等到目前為止，以太網(wǎng)最流行。以太網(wǎng)成功的原因：是第一個(gè)廣泛使用的高速LAN；簡(jiǎn)單、便宜；版本不斷更新，數(shù)據(jù)速率更高、成本更低。101常用傳輸介質(zhì)表示<傳輸速率><信號(hào)類型><介質(zhì)類型/網(wǎng)段最大長(zhǎng)度(×100m)>

Base基帶信號(hào)Broad寬帶信號(hào)10Base2：細(xì)同軸電纜，速率10Mb/s，最大網(wǎng)段185m10Base5：粗同軸電纜，速率10Mb/s，最大網(wǎng)段500m100BaseT：雙絞線電纜，速率100Mb/s，最大網(wǎng)段100m常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)—總線采用同軸電纜：10Base2、10Base5103常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)—星型20世紀(jì)90年代后開始流行。連接設(shè)備：集線器或交換機(jī)集線器或交換機(jī)104本節(jié)內(nèi)容5.5.1以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)5.5.2CSMA/CD:以太網(wǎng)的多路訪問(wèn)協(xié)議5.5.3以太網(wǎng)技術(shù)1051、以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)CRC檢測(cè)范圍字節(jié)866246～15004前同步碼目的地址源地址類型數(shù)據(jù)CRC發(fā)送方：發(fā)送適配器將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成以太網(wǎng)幀，并傳遞到物理層。接收方：接收適配器從物理層收到該幀，取出數(shù)據(jù)，并傳遞給網(wǎng)絡(luò)層相應(yīng)協(xié)議。106各字段含義例，以太網(wǎng)中主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)。主機(jī)A適配器的MAC地址：

AA-AA-AA-AA-AA-AA主機(jī)B適配器的MAC地址：

BB-BB-BB-BB-BB-BB107源地址（6字節(jié)）發(fā)送適配器的MAC地址。如主機(jī)A的地址：AA-AA-AA-AA-AA-AA。108目的地址（6字節(jié)）目的適配器的MAC地址。如主機(jī)B的地址：BB-BB-BB-BB-BB-BB。適配器B只接收目的地址與其MAC地址匹配的幀或廣播幀，并將數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。否則，丟棄該幀。如果目的地址全1，則表示幀要在本網(wǎng)絡(luò)廣播109類型字段（2字節(jié)）作用：以太網(wǎng)可以為不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(如IP，ARP，IPX等)傳送數(shù)據(jù)。通過(guò)“類型”字段來(lái)區(qū)分。發(fā)送方網(wǎng)卡填入網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的“類型”編號(hào)；接收方網(wǎng)卡根據(jù)“類型”字段，將數(shù)據(jù)字段傳遞給對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。110數(shù)據(jù)字段(46～1500字節(jié))攜帶網(wǎng)絡(luò)層傳來(lái)的數(shù)據(jù)（如IP數(shù)據(jù)報(bào)或ARP分組）。以太網(wǎng)的最大傳輸單元MTU是1500字節(jié)：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)超過(guò)1500字節(jié)，必須分片。最小長(zhǎng)度是46字節(jié)：如果網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)小于46字節(jié)，必須填充為46字節(jié)。接收方網(wǎng)絡(luò)層去除填充內(nèi)容。111循環(huán)冗余檢測(cè)CRC（4字節(jié)）檢測(cè)幀是否出現(xiàn)比特差錯(cuò)。發(fā)送主機(jī)計(jì)算CRC：使整個(gè)幀(含CRC字段，但不含前同步碼)能夠被生成多項(xiàng)式整除，結(jié)果放入幀CRC字段。接收主機(jī)進(jìn)行CRC校驗(yàn)：接收主機(jī)對(duì)收到的幀除以相同的生成多項(xiàng)式，看是否能整除來(lái)判斷是否出錯(cuò)。112前同步碼（8字節(jié)）前7字節(jié)是0101010，最后一個(gè)字節(jié)是10101011使接收方和發(fā)送方的時(shí)鐘同步，接收方一旦收到連續(xù)的8字節(jié)前同步碼，可確定有幀傳過(guò)來(lái)。前同步碼是“無(wú)效信號(hào)”，接收方收到后直接刪除。CRC的校驗(yàn)范圍不包括前同步碼。1132、基帶傳輸和曼徹斯特編碼基帶傳輸：適配器直接給信道發(fā)送未調(diào)制的信號(hào)。調(diào)制：頻譜搬移和變換。寬帶傳輸：將信號(hào)調(diào)制到特定頻帶再傳輸。數(shù)字信號(hào)編碼(屬于物理層功能)不歸零編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼114不歸零編碼

直接用原始基帶數(shù)字信號(hào)傳輸。采用兩種不同電平，如：1--高電平；0--低電平

問(wèn)題：出現(xiàn)一連串“1”或“0”時(shí)，接收方無(wú)法確定一位的開始和結(jié)束。即收發(fā)不能同步。一般不直接用。1000100111基帶數(shù)字信號(hào)115曼徹斯特編碼每位信號(hào)的中間都有一個(gè)跳變，兩個(gè)作用：表示數(shù)據(jù)：根據(jù)跳變方向判斷數(shù)據(jù)如，高跳到低--1；低跳到高--0

做同步時(shí)鐘：接收方根據(jù)跳變來(lái)同步接收。1000100111基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼116差分曼徹斯特編碼每位信號(hào)的中間都有一個(gè)跳變，只做同步時(shí)鐘，不表示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表示：根據(jù)每位開始處是否有跳變來(lái)判斷。

如：無(wú)跳變--1；有跳變--0較好的抗干擾性能，復(fù)雜。信號(hào)編碼屬于物理層基帶數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼1173、不可靠的無(wú)連接服務(wù)

以太網(wǎng)向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。無(wú)連接服務(wù)：通信前，發(fā)送方網(wǎng)卡不需要和接收方網(wǎng)卡“握手”建立連接。不可靠的服務(wù)：接收到的幀可能包含比特差錯(cuò)。以太網(wǎng)有檢錯(cuò)(通過(guò)CRC字段)，但無(wú)確認(rèn)重發(fā)。收到正確幀，不發(fā)確認(rèn)幀；收到出錯(cuò)幀，丟棄該幀，不發(fā)否定確認(rèn)幀。發(fā)送網(wǎng)卡不會(huì)重發(fā)出錯(cuò)幀，傳遞到接收方網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)流可能有空隙。需要高層做相應(yīng)處理118高層的處理運(yùn)輸層使用UDP（不可靠服務(wù)）時(shí)：需要應(yīng)用程序本身實(shí)現(xiàn)確認(rèn)和重傳機(jī)制來(lái)保證可靠傳輸。運(yùn)輸層使用TCP（可靠服務(wù)）時(shí)：當(dāng)接收網(wǎng)卡將出錯(cuò)幀(封裝了TCP段)丟棄時(shí)，TCP不發(fā)確認(rèn)，由發(fā)送主機(jī)的TCP進(jìn)行超時(shí)重傳，并再次通過(guò)相同網(wǎng)卡傳輸。

底層以太網(wǎng)并不知道封裝的是新數(shù)據(jù)，還是重傳數(shù)據(jù)。1195.5.2CSMA/CD：以太網(wǎng)的

多路訪問(wèn)協(xié)議相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3協(xié)議。機(jī)制：未使用時(shí)隙：適配器可以在任何時(shí)刻開始傳輸；使用載波偵聽：當(dāng)適配器偵聽到有其他的適配器在傳輸，就不會(huì)傳輸幀；使用沖突檢測(cè)：當(dāng)檢測(cè)到其他適配器也在傳輸幀，就中止傳輸；重傳：沖突后，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，再重傳。120說(shuō)明偵聽和沖突檢測(cè)，由以太網(wǎng)適配器通過(guò)測(cè)量電壓等級(jí)來(lái)進(jìn)行。各適配器獨(dú)立運(yùn)行CSMA/CD協(xié)議，不需和其他適配器進(jìn)行協(xié)調(diào)。121CSMA/CD協(xié)議工作流程（1）封裝成幀：發(fā)送適配器獲得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)，封裝成以太網(wǎng)幀，放到緩沖區(qū)中；（2）適配器偵聽信道：空閑：即在96比特時(shí)間內(nèi)，沒有信號(hào)從信道進(jìn)入，開始傳輸該幀；忙：等待，直至連續(xù)96比特時(shí)間內(nèi)偵聽不到信號(hào)，開始傳輸該幀。（3）無(wú)沖突成功傳輸：幀傳輸期間未檢測(cè)到其他適配器的信號(hào)，該幀傳輸成功。122CSMA/CD協(xié)議工作流程（4）有沖突停止傳輸：幀傳輸時(shí)檢測(cè)到其他適配器的信號(hào)，就停止傳輸幀，并傳輸一個(gè)48比特的擁塞信號(hào)。（5）等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間再偵聽：傳輸擁塞信號(hào)后，適配器進(jìn)入指數(shù)后退階段，等待一段時(shí)間，并返回到第2步。當(dāng)重發(fā)若干次仍不能成功時(shí)，則丟棄該幀，并向高層報(bào)告。

123CSMA/CD流程圖N延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間(指數(shù)后退)NY沖突？傳輸幀Y偵聽，忙？發(fā)“擁塞信號(hào)”重發(fā)次數(shù)太多放棄發(fā)送成功從網(wǎng)絡(luò)層取數(shù)，成幀，送入緩沖區(qū)124擁塞信號(hào)作用

強(qiáng)化沖突信號(hào)，使其他的適配器都知道發(fā)生了沖突如：A開始傳輸一幀，在信號(hào)到達(dá)B之前，B開始傳輸。B很快發(fā)現(xiàn)沖突，并中止傳輸（只傳輸了幾個(gè)比特）。幾個(gè)比特傳播到A，不足以使A檢測(cè)到?jīng)_突。為確保A檢測(cè)到?jīng)_突，B需要傳輸48比特?fù)砣盘?hào)。AB125指數(shù)后退算法基本退讓時(shí)間：以512比特的傳輸時(shí)間為單位；第n次沖突后的退讓時(shí)間：K×512比特時(shí)間K是{0～2m-1}之間的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。

m=min(n，10)

第一次沖突：m=1，K從{0、1}中選擇；若K=0，傳完擁塞信號(hào)后，立刻跳到第2步。K=1，在返回到第2步之前要等待1×512比特時(shí)間

第二次沖突：m=2，K從{0、1、2、3}中選擇；126第三次沖突：m=3，K從{0、1、2、3、4、5、6、7}中選擇；……

第十次沖突：m=10，K從{0、1、2、…、1023}中選擇K的選擇集合的長(zhǎng)度隨著沖突的次數(shù)n呈指數(shù)增長(zhǎng)(直到n=10)當(dāng)重發(fā)若干次仍不能成功時(shí)，則丟棄該幀，并向高層報(bào)告。127例設(shè)有一個(gè)10Mb/s以太網(wǎng)。

一比特時(shí)間（傳輸單個(gè)比特所需的時(shí)間）是0.1s。512比特時(shí)間是51.2s。

第n次沖突后退讓時(shí)間：K×51.2s。128使用CSMA/CD的傳統(tǒng)以太網(wǎng)的效率效率：當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)有大量的幀要發(fā)送時(shí)，幀在信道中無(wú)沖突傳輸?shù)臅r(shí)間所占的份額。當(dāng)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，該節(jié)點(diǎn)能夠以最大速率（全速）傳輸。當(dāng)有很多節(jié)點(diǎn)都要發(fā)送時(shí)，信道的有效傳輸速率可能小的多。129近似公式：tprop：信號(hào)在任意兩個(gè)適配器之間的最大傳播時(shí)間ttrans：一個(gè)最大長(zhǎng)度的以太網(wǎng)幀的傳輸時(shí)間。以太網(wǎng)最大長(zhǎng)度的幀是1518字節(jié)，最小是64字節(jié)（不包括前同步碼）。對(duì)10Mb/s的以太網(wǎng)，ttrans約為1.2ms。當(dāng)tprop接近0時(shí)：效率接近1。

即如果傳播時(shí)延是0，沖突節(jié)點(diǎn)立即知道沖突，并中止傳輸而不會(huì)浪費(fèi)信道。

當(dāng)ttrans變得很大時(shí)：效率也接近于1。即若一個(gè)幀的傳輸占有信道很長(zhǎng)時(shí)間，代表信道一直在有效地工作。1518×8/10M130常用以太網(wǎng)技術(shù)10Base2：總線網(wǎng)，使用細(xì)同軸電纜，傳輸速率10Mb/s10Base5：總線網(wǎng)，使用粗同軸電纜，傳輸速率10Mb/s10BaseT：

星形網(wǎng)，使用雙絞銅線，傳輸速率10Mb/s100BaseT：星形網(wǎng)，使用雙絞銅線，傳輸速率100Mb/s1000BaseLX(1000BaseSX)：星形網(wǎng)，使用傳輸長(zhǎng)波激光(短波激光)的單模(多模)光纖，傳輸速率1Gb/s。

以太網(wǎng)技術(shù)由IEEE802.3工作組標(biāo)準(zhǔn)化。1311、10Base2和10Base5早期以太網(wǎng)，使用同軸電纜?？偩€結(jié)構(gòu)。組網(wǎng)費(fèi)用低。185m（和500m）必要時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器擴(kuò)展聯(lián)網(wǎng)距離。轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）：中繼器。物理層設(shè)備。從輸入端接收信號(hào)，輸出端將信號(hào)放大轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)器1322、10BaseT和100BaseT兩種技術(shù)相似，只是速率不同。100BaseT也稱為“快速以太網(wǎng)”或“百兆以太網(wǎng)”。特點(diǎn)：使用星形拓?fù)洌灰粋€(gè)中心設(shè)備：集線器(hub)，有多個(gè)接口；現(xiàn)在100BaseT使用交換機(jī)(switch)

100m每個(gè)接口通過(guò)兩對(duì)雙絞線與主機(jī)適配器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（發(fā)送/接收）適配器和集線器之間連接最長(zhǎng)100m任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最長(zhǎng)200m雙絞線集線器133集線器特點(diǎn)物理層設(shè)備：對(duì)比特操作而不是幀。

從一個(gè)端口收到一個(gè)比特，向所有其他接口轉(zhuǎn)發(fā)出去。不緩存幀：實(shí)際上是一個(gè)比特轉(zhuǎn)發(fā)器或中繼器。不實(shí)現(xiàn)CSMA/CD協(xié)議：CSMA/CD由每個(gè)適配器完成（偵聽信道、檢測(cè)沖突）提供網(wǎng)絡(luò)管理功能：檢測(cè)站點(diǎn)故障，收集信息并報(bào)告給相應(yīng)主機(jī)。134集線器組成的網(wǎng)絡(luò)物理上是星型，邏輯上是總線型。構(gòu)成一個(gè)大的共享沖突域：多個(gè)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)碰撞，造成發(fā)送失敗。所以需要CSMA/CD1353、吉比特以太網(wǎng)1000Mb/s，標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3z協(xié)議；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀格式，與10BaseT和100BaseT兼容允許點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和共享的廣播鏈路采用星形拓?fù)洌渲行氖且粋€(gè)集線器或交換機(jī)可作為主干互聯(lián)多個(gè)以太網(wǎng)使用光纖或5類UTP電纜。1364、10Gb/s以太網(wǎng)10吉比特以太網(wǎng)：

IEEE802.3ae協(xié)議，將以太網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展到了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)廣域網(wǎng)(WAN)鏈路。1375.6互聯(lián)：集線器和交換機(jī)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:集線器hub：中繼器（物理層）交換機(jī)switch：多端口網(wǎng)橋（鏈路層）5.6.1集線器5.6.2鏈路層交換機(jī)1385.6.1集線器多級(jí)集線器：集線器以層次方式排列，連成多級(jí)結(jié)構(gòu)。主干集線器與下層集線器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)不同LAN互聯(lián)。集線器集線器集線器主干集線器139說(shuō)明仍為一個(gè)LAN：其中每個(gè)集線器和其連接的主機(jī)稱為一個(gè)LAN網(wǎng)段。所有網(wǎng)段屬于同一個(gè)沖突域：各節(jié)點(diǎn)發(fā)的信息，會(huì)傳播到整個(gè)LAN。如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，會(huì)沖突，所以采用CSMA/CD。集線器集線器集線器主干集線器140優(yōu)點(diǎn)不同網(wǎng)段的主機(jī)可以互相通信；擴(kuò)展了節(jié)點(diǎn)之間的最大距離；主干集線器可以檢測(cè)故障集線器，并斷開。集線器集線器集線器主干集線器141通過(guò)集線器互聯(lián)的缺陷沖突域加大：由原有的各自獨(dú)立的沖突域變成一個(gè)大的公共的沖突域。如果各網(wǎng)段的以太網(wǎng)技術(shù)不同，不能用集線器互連。例如不同速率的LAN不能互聯(lián)。集線器本質(zhì)上是比特轉(zhuǎn)發(fā)器，并不緩沖幀。主機(jī)總數(shù)和地理范圍有限。受以太網(wǎng)技術(shù)約束。集線器集線器集線器主干集線器21世紀(jì)初，以太網(wǎng)的集線器被交換機(jī)取代1425.6.2鏈路層交換機(jī)交換機(jī)特點(diǎn)交換機(jī)互聯(lián)方式1、交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾2、自學(xué)習(xí)3、專用接入和全雙工4、交換方式5、交換機(jī)與集線器比較6、交換機(jī)和路由器的比較143交換機(jī)特點(diǎn)鏈路層的設(shè)備：對(duì)以太網(wǎng)幀進(jìn)行操作。根據(jù)目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀：從某個(gè)接口收到的幀，不向所有的其他接口轉(zhuǎn)發(fā)而是根據(jù)其目的MAC地址，只向目的接口轉(zhuǎn)發(fā)。全雙工工作方式具有自學(xué)習(xí)功能即插即用(plug-and-play)：不需人工配置。集線器也是。144交換機(jī)互聯(lián)整個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)LAN，其中交換機(jī)連接的各部分稱為L(zhǎng)AN網(wǎng)段。集線器集線器集線器交換機(jī)123145交換機(jī)互聯(lián)的特點(diǎn)不同網(wǎng)段的主機(jī)可以互相通信，且每個(gè)網(wǎng)段是一個(gè)獨(dú)立的沖突域?？梢曰ヂ?lián)不同的LAN技術(shù)。對(duì)LAN的大小沒有限制，理論上，可擴(kuò)展到全球。集線器集線器集線器交換機(jī)1231461、交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾過(guò)濾(filtering)：交換機(jī)判斷一個(gè)幀是應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到某接口還是直接丟棄。保證網(wǎng)段內(nèi)的幀不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他網(wǎng)段。轉(zhuǎn)發(fā)(forward)：交換機(jī)判斷一個(gè)幀應(yīng)該被導(dǎo)向哪個(gè)接口，并移送到該接口。過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)交換機(jī)表(switchtable)完成。交換機(jī)表：包含所在LAN上部分節(jié)點(diǎn)的表項(xiàng)。表項(xiàng)結(jié)構(gòu)：目的節(jié)點(diǎn)的MAC地址、轉(zhuǎn)發(fā)的交換機(jī)接口、本表項(xiàng)創(chuàng)建的時(shí)間。147例集線器集線器集線器交換機(jī)62-FE-F7-11-89-A31237C-BA-B2-B4-91-10148過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)的原理交換機(jī)從接口x收到一個(gè)幀；根據(jù)其目的MAC地址查表找到對(duì)應(yīng)項(xiàng)：確定轉(zhuǎn)發(fā)接口y，判斷：同段（x=y）：丟棄此幀（過(guò)濾）；保證網(wǎng)段內(nèi)通信的幀，不被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段去。不同段（xy）：將該幀放到接口y的輸出緩沖區(qū)（轉(zhuǎn)發(fā)）未找到：向接收接口以外的所有接口轉(zhuǎn)發(fā)（廣播），進(jìn)入自學(xué)習(xí)。

149例子節(jié)點(diǎn)A向B發(fā)幀：1#收到查表1#轉(zhuǎn)發(fā)同一網(wǎng)段，丟棄此幀（過(guò)濾）節(jié)點(diǎn)D向C發(fā)幀：2#收到查表1#轉(zhuǎn)發(fā)不同網(wǎng)段，從1#轉(zhuǎn)發(fā)集線器集線器集線器交換機(jī)ABCDEFGHI地址接口ABCD1112123150優(yōu)點(diǎn)交換機(jī)所連接的不同的網(wǎng)段是獨(dú)立的沖突域。不同網(wǎng)段的兩組節(jié)點(diǎn)同時(shí)通信時(shí)互不干擾網(wǎng)段內(nèi)的流量會(huì)被過(guò)濾隔離集線器集線器集線器交換機(jī)沖突域沖突域沖突域151典型應(yīng)用

各個(gè)部門內(nèi)部的流量被限制在本部門的以太網(wǎng)段內(nèi)toexternalnetworkrouterIPsubnetmailserverwebserverSwitch1525、交換機(jī)與集線器比較轉(zhuǎn)發(fā)：集線器：轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，將幀的比特向所有接口轉(zhuǎn)發(fā)。采用總線方式工作，可能會(huì)沖突。交換機(jī)：把幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的目的地接口，不會(huì)沖突。互聯(lián)：交換機(jī)：可互聯(lián)不同技術(shù)的以太網(wǎng)段、無(wú)地理范圍限制。集線器：不具備該特性。1532、自學(xué)習(xí)每個(gè)交換機(jī)具有一個(gè)交換機(jī)表交換機(jī)表中的內(nèi)容：節(jié)點(diǎn)MAC地址,接口,時(shí)間交換機(jī)表可以自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地建立（不需網(wǎng)絡(luò)管理員或配置協(xié)議的干預(yù)）。采用逆向擴(kuò)散式路徑學(xué)習(xí)法：通過(guò)收到幀的源地址來(lái)建立交換機(jī)表。154（1）交換機(jī)表初始為“空”。（2）收到一個(gè)目的地址不在表中的幀：將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收接口外的所有接口在表中記錄下發(fā)送節(jié)點(diǎn)信息該幀的源MAC地址、該幀進(jìn)入的接口、當(dāng)前時(shí)間（3）如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都發(fā)送了一幀，那么每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將被記錄在該表中。逆向擴(kuò)散式路徑學(xué)習(xí)法交換機(jī)ABC地址接口A1155逆向擴(kuò)散式路徑（4）收到一個(gè)目的地址在表中的幀：交換機(jī)將查表并轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的接口。（5）表自動(dòng)更新：如果一段時(shí)間(老化時(shí)間agingtime)內(nèi)沒有收到以表中的某個(gè)地址作為源地址的幀，將表中的相應(yīng)表項(xiàng)刪除。交換機(jī)ABC地址接口ABC123156例增加一個(gè)新的表項(xiàng)：設(shè)在時(shí)間9:39時(shí)，一幀從接口2到達(dá)，該目的地址不在交換機(jī)表中。集線器集線器集線器交換機(jī)123源地址：01-12-23-34-45-56157例：刪除表項(xiàng)若老化時(shí)間是60分鐘，9:32到10:32之間沒有源地址是62-FE-F7-11-89-A3的幀到達(dá)，交換機(jī)將其表項(xiàng)刪除。1583、專用接入和全雙工專用接入：主機(jī)和交換機(jī)通過(guò)兩對(duì)雙絞線直接連接。如圖。一臺(tái)交換機(jī)為6臺(tái)主機(jī)提供專用接入。交換機(jī)AA’BB’CC’159全雙工模式交換機(jī)在同一接口上可以同時(shí)發(fā)送和接收幀（上行和下行線）。多對(duì)主機(jī)同時(shí)通信不沖突：不需要CSMA/CD總吞吐量為多對(duì)之和。交換機(jī)AA’BB’CC’160例3對(duì)同時(shí)傳輸文件，A--A'、B--B'、C--C'。如果每臺(tái)主機(jī)都有一個(gè)10Mbps的適配器，則3個(gè)并行文件傳輸?shù)目偼掏铝渴?0Mbps。如果A和A'是100Mbps，其余是10Mbps，總吞吐量是120Mbps。交換機(jī)AA’BB’CC’1614、交換機(jī)的交換方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式(store-and-forwardswitching)先接收整個(gè)幀，保存到緩沖區(qū)，再轉(zhuǎn)發(fā)。類似于路由器。直通交換方式(cut-thoughswitching)幀在轉(zhuǎn)發(fā)之前不“存儲(chǔ)”。邊接收邊轉(zhuǎn)發(fā)：只要接收到幀頭中的目的地址，就立即查表轉(zhuǎn)發(fā)，不需保存整個(gè)幀。162存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通交換比較出鏈路的輸出緩沖區(qū)有其他幀排隊(duì)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通交換之間沒有區(qū)別。

出鏈路的輸出緩沖區(qū)無(wú)其他幀排隊(duì)（空）：直通交換不存儲(chǔ)，直接轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延很小。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延為L(zhǎng)/R（L是幀的長(zhǎng)度，R是入鏈路的傳輸速率）。163直通交換機(jī)可以減少分組的端到端時(shí)延：若以太網(wǎng)速率為10Mb/s，則最大存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大約是1.2ms；若以太網(wǎng)速率為100Mb/s，則最大存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大約是0.12ms；直通交換機(jī)的時(shí)延小(當(dāng)出鏈路輕載時(shí))，但價(jià)格貴。直通還是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，要根據(jù)不同情況來(lái)選擇。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通交換比較1646、交換機(jī)和路由器的比較路由器：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層地址轉(zhuǎn)發(fā)，是第三層的分組交換機(jī),維護(hù)選路表，實(shí)現(xiàn)選路算法。交換機(jī)：根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)，是第二層的分組交換機(jī),維護(hù)交換機(jī)表，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾、學(xué)習(xí)算法。交換機(jī)路由器165交換機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)即插即用：不需網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)較高的分組過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)速率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制為一棵生成樹：防止廣播幀循環(huán)可能產(chǎn)生“廣播風(fēng)暴”：

若某臺(tái)主機(jī)故障，不停地發(fā)送LAN廣播幀，交換機(jī)將轉(zhuǎn)發(fā)所有這些幀，導(dǎo)致整個(gè)LAN的崩潰。166路由器的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)尋址是層次的；無(wú)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制若網(wǎng)絡(luò)中存在冗余路徑，分組不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)尋找源和目的之間的最佳路徑為第二層的廣播風(fēng)暴提供防火墻保護(hù):LAN的廣播不能跨越路由器。缺點(diǎn)：非即插即用：路由器及主機(jī)都需配置IP地址分組的處理時(shí)間比交換機(jī)長(zhǎng)。小網(wǎng)絡(luò)（幾百臺(tái)主機(jī)）：采用交換機(jī)構(gòu)成LAN。交換機(jī)連接不同網(wǎng)段，仍屬于同一個(gè)LAN。大網(wǎng)絡(luò)（幾千臺(tái)主機(jī)）：先用交換機(jī)構(gòu)成多個(gè)LAN，再用路由器互聯(lián)。路由器連接不同網(wǎng)絡(luò)。167對(duì)比小結(jié)集線器 路由器交換機(jī)流量隔離無(wú)有

有即插即用有無(wú)

有優(yōu)化選路無(wú)有

無(wú)直通交換有無(wú)

有廣播隔離無(wú)有

無(wú)設(shè)備層次越高，越復(fù)雜，功能越強(qiáng)，但效率越低1685.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：一個(gè)發(fā)送方、一個(gè)接收方、一段鏈路無(wú)媒體訪問(wèn)控制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的協(xié)議：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP和高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC。PPP適用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：

串行的撥號(hào)電話線、SONET/SDH鏈路（光纖同步數(shù)字網(wǎng)）、X.25連接（公共分組交換網(wǎng)）或者ISDN電路（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）。Point-to-PointProtocol:169例家庭用戶通過(guò)PPP來(lái)?yè)芴?hào)連接ISP。170PPP的設(shè)計(jì)要求(待續(xù))成幀：發(fā)送方將網(wǎng)絡(luò)層分組封裝成幀再傳送。透明性：對(duì)網(wǎng)絡(luò)層分組的數(shù)據(jù)不做任何限制。任何網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)都可正確傳送。支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：如IP和DECnet。通過(guò)“協(xié)議”字段或類似機(jī)制區(qū)分。差錯(cuò)檢測(cè)：接收方必須檢測(cè)幀的差錯(cuò)。連接的活性：能夠檢測(cè)到鏈路級(jí)的故障，并向網(wǎng)絡(luò)層報(bào)告。171PPP的設(shè)計(jì)要求能運(yùn)行于多種鏈路：串行：一次傳輸一個(gè)比特。并行：并行傳輸若干比特。同步：時(shí)鐘信號(hào)與數(shù)據(jù)比特一起傳輸。其他：異步的、高速的、低速的、電的或光的鏈路等實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單：最重要。172不要求PPP實(shí)現(xiàn)的功能無(wú)差錯(cuò)糾正：PPP能夠檢測(cè)比特差錯(cuò)，但不糾正。無(wú)流量控制：不需PPP發(fā)送方降低傳輸速度，由較高層協(xié)議負(fù)責(zé)降低遞交給PPP的分組的速率。無(wú)順序交付：不要求按發(fā)送方發(fā)送的順序?qū)?shù)據(jù)交付給接收方。（指封裝的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)）不支持多點(diǎn)鏈路：

差錯(cuò)糾正、流量控制、按順序交付等都由較高層實(shí)現(xiàn)!173PPP組成在兩個(gè)通信的鏈路級(jí)對(duì)等體之間，交換含有網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)的PPP幀。成幀：在PPP幀中封裝數(shù)據(jù)、識(shí)別幀的開始和結(jié)束、檢測(cè)幀中差錯(cuò)。鏈路控制協(xié)議：初始化、維護(hù)和拆除PPP鏈路。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議：一個(gè)協(xié)議族，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。1745.7.1PPP數(shù)據(jù)成幀

數(shù)據(jù)幀格式：HDLC幀也類似標(biāo)志字段：特殊字節(jié)“01111110”標(biāo)志開始和結(jié)束。地址字段：一個(gè)字節(jié)“11111111”。控制字段：一個(gè)字節(jié)“00000011”。

可變長(zhǎng)度標(biāo)志標(biāo)志控制地址協(xié)議數(shù)據(jù)校驗(yàn)175協(xié)議字段：告訴接收方收到的幀的數(shù)據(jù)屬于上面哪類協(xié)議。如

0021H：IP協(xié)議

C021H：PPP鏈路控制協(xié)議數(shù)據(jù)字段：用于封裝上面協(xié)議要發(fā)送的分組。默認(rèn)最大長(zhǎng)度1500字節(jié)。校驗(yàn)和字段：2或4字節(jié)循環(huán)冗余碼?？勺冮L(zhǎng)度標(biāo)志標(biāo)志控制地址協(xié)議數(shù)據(jù)校驗(yàn)176傳輸“透明性”“標(biāo)志”字段使用“01111110”(7E)來(lái)表示幀的起始或結(jié)束。問(wèn)題：如果在分組中其他字段也出現(xiàn)“01111110”，接收方可能會(huì)誤認(rèn)為是幀的結(jié)束。采用字節(jié)填充技術(shù)解決，實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)摹巴该餍浴?。可變長(zhǎng)度標(biāo)志標(biāo)志控制地址協(xié)議數(shù)據(jù)校驗(yàn)177字節(jié)填充技術(shù)定義一個(gè)控制轉(zhuǎn)義字節(jié)“01111101”(7D)。發(fā)送方：在除標(biāo)志字段的其他字段中若出現(xiàn)01111110：在其前面增加一個(gè)轉(zhuǎn)義字節(jié)

如01111101

01111110

(7D7E)若出現(xiàn)01111101：在其前面增加一個(gè)轉(zhuǎn)義字節(jié)

如01111101

01111101

(7D7D)接收方：遇到無(wú)轉(zhuǎn)義字節(jié)的01111110，表示幀的開始與結(jié)束遇到轉(zhuǎn)義字節(jié)01111101就去掉，還原原始的數(shù)據(jù)178例數(shù)據(jù)中出現(xiàn)標(biāo)志模式在傳輸數(shù)據(jù)中標(biāo)志字節(jié)模式加上填充字節(jié)1795.7.2PPP鏈路控制協(xié)議用來(lái)完成PPP鏈路的初始化、維護(hù)、差錯(cuò)報(bào)告和關(guān)閉PPP協(xié)議在交換數(shù)據(jù)前，收發(fā)雙方要進(jìn)行鏈路配置PPP通信過(guò)程：分別建立三層連接

建立連接：建立物理連接建立鏈路連接建立網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)傳輸：釋放連接：釋放網(wǎng)絡(luò)連接釋放鏈路連接釋放物理連接180例：用戶撥號(hào)入網(wǎng)（1）建立物理連接用戶撥號(hào)呼叫ISP，ISP路由器的MODEM檢測(cè)到載波并確認(rèn)。（2）建立鏈路連接

鏈路創(chuàng)建。用戶PC機(jī)向路由器發(fā)若干含有LCP(LinkControlProtocol)的