第五章數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)

Chapter5

LinkLayerandLANsComputerNetworking:ATopDownApproachFeaturingtheInternet,

3rdedition.

JimKurose,KeithRoss

Addison-Wesley,July2004.

Anoteontheuseofthesepptslides:We’remakingtheseslidesfreelyavailabletoall(faculty,students,readers).They’reinPowerPointformsoyoucanadd,modify,anddeleteslides(includingthisone)andslidecontenttosuityourneeds.Theyobviouslyrepresentalotofworkonourpart.Inreturnforuse,weonlyaskthefollowing:Ifyouusetheseslides(e.g.,inaclass)insubstantiallyunalteredform,thatyoumentiontheirsource(afterall,we’dlikepeopletouseourbook!)Ifyoupostanyslidesinsubstantiallyunalteredformonawwwsite,thatyounotethattheyareadaptedfrom(orperhapsidenticalto)ourslides,andnoteourcopyrightofthismaterial.Thanksandenjoy!JFK/KWRAllmaterialcopyright1996-2004J.FKuroseandK.W.Ross,AllRightsReserved15:鏈路層和局域網(wǎng)第5章:數(shù)據(jù)鏈路層和局域網(wǎng)目的:

了解數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)及協(xié)議原理:差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)共享廣播信道：多址訪問協(xié)議鏈路層尋址可靠傳輸，流量控制各種鏈路層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)25:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1概述和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS35:鏈路層和局域網(wǎng)5.1鏈路層：概述和服務(wù)常用術(shù)語:節(jié)點(diǎn)：主機(jī)和路由器(包括網(wǎng)橋和交換機(jī))鏈路：沿著通信路徑連接相鄰節(jié)點(diǎn)的通信信道有線鏈路無線鏈路局域網(wǎng)數(shù)據(jù)幀：鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。封裝網(wǎng)絡(luò)層分組數(shù)據(jù)鏈路層的職責(zé)：將封裝分組的數(shù)據(jù)幀通過一個(gè)鏈路，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)洁徑牧硪粋€(gè)節(jié)點(diǎn)。“l(fā)ink”45:鏈路層和局域網(wǎng)鏈路層的特點(diǎn)分組傳輸可以經(jīng)過不同的鏈路使用不同的協(xié)議實(shí)現(xiàn):例如，最初的鏈路是以太網(wǎng)，然后是幀中繼，最后的是802.11每個(gè)鏈路協(xié)議提供不同的服務(wù)例如，可以在鏈路上提供或不提供可靠的傳輸傳輸類比從Princeton到Lausanne的旅途租車：Princeton到JFK飛機(jī)：JFK到Geneva大巴：Geneva到Lausanne旅客=數(shù)據(jù)包運(yùn)輸段=通信鏈路運(yùn)輸模式=鏈路層協(xié)議旅行社=路由算法55:鏈路層和局域網(wǎng)5.1.1鏈路層服務(wù)成幀（及拆幀）：把數(shù)據(jù)報(bào)加上頭和尾，封裝成幀幀頭中的用于標(biāo)識(shí)目的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)的‘物理地址’不同于IP地址鏈路（信道）訪問：介質(zhì)訪問控制（MediumAccessControl，MAC）協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路MAC協(xié)議比較簡(jiǎn)單多點(diǎn)共享介質(zhì)（多址訪問）的MAC協(xié)議比較復(fù)雜在鄰接節(jié)點(diǎn)間的可靠傳輸我們已經(jīng)在第三章學(xué)習(xí)了怎么做！在出錯(cuò)率很低的鏈路上很少用(光纖，雙絞線)無線鏈路：高出錯(cuò)率問題：為何鏈路層和端到端的層都要提供可靠性服務(wù)?65:鏈路層和局域網(wǎng)流量控制：在鄰接的發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)間的同步差錯(cuò)檢測(cè):差錯(cuò)由信號(hào)衰減和噪聲引起接收方檢測(cè)錯(cuò)誤：如果發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)

通知發(fā)送方重傳幀或丟幀差錯(cuò)糾正：接收方檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤，不需發(fā)送方重傳半雙工和全雙工半雙工，一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能同時(shí)發(fā)送和接收全雙工，節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)送和接收5.1.1鏈路層服務(wù)（續(xù)）75:鏈路層和局域網(wǎng)5.1.2適配器通信鏈路層在“適配器”(網(wǎng)卡)中實(shí)現(xiàn)

Ethernet卡，PCMCIA卡，802.11卡發(fā)送方：封裝分組成幀增加檢錯(cuò)位、可靠傳輸、流量控制等接收方檢測(cè)差錯(cuò)、可靠交付、流量控制等從幀提取分組，傳給接收節(jié)點(diǎn)適配器是半自治的鏈路層&物理層發(fā)送節(jié)點(diǎn)幀接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)幀適配器適配器鏈路層協(xié)議85:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)

5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS95:鏈路層和局域網(wǎng)錯(cuò)誤檢測(cè)EDC=ErrorDetectionandCorrectionbits(冗余)D=被EDC保護(hù)的數(shù)據(jù)，包括頭部字段

錯(cuò)誤檢測(cè)不是100%可靠！

協(xié)議有可能漏掉一些錯(cuò)誤，但很少

大的EDC域能提供更好的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力105:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.1奇偶校驗(yàn)單個(gè)奇偶位:檢測(cè)單個(gè)位的錯(cuò)誤二維偶校驗(yàn):檢測(cè)和糾正單個(gè)位的錯(cuò)誤,檢測(cè)任意組合的兩個(gè)錯(cuò)誤00一比特偶校驗(yàn)事實(shí)上，發(fā)生未檢測(cè)到錯(cuò)誤的概率為50%-->有必要深入研究115:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.2Internet校驗(yàn)和發(fā)送方:把報(bào)文段內(nèi)容看成16-bit的整數(shù)序列校驗(yàn)和：把報(bào)文段的16比特整數(shù)求和,再求1的補(bǔ)碼發(fā)送方把校驗(yàn)和放入U(xiǎn)DP的校驗(yàn)和域接收方：計(jì)算接收字段的校驗(yàn)和檢測(cè)計(jì)算的校驗(yàn)和與校驗(yàn)和域的值是否相等：NO–檢測(cè)到錯(cuò)誤YES–沒有檢測(cè)到錯(cuò)誤。但可能有錯(cuò)….目標(biāo):

檢測(cè)被傳輸報(bào)文段中的“錯(cuò)誤”

(注意:僅用于傳輸層)125:鏈路層和局域網(wǎng)5.2.3循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(CyclicRedundancyCheck)把數(shù)據(jù)D，看成d位二進(jìn)制數(shù)發(fā)送方與接收方商定一個(gè)r+1位模式(生成多項(xiàng)式),G

目標(biāo):選擇r位循環(huán)冗余位,R,將它們添加到D后面<D,R>的d+r位二進(jìn)制數(shù)使用模2運(yùn)算能被r+1位的二進(jìn)制數(shù)G整除接收方用G去除接收到的<D,R>的d+r位二進(jìn)制數(shù)，如果余數(shù)非零：錯(cuò)誤發(fā)生能檢測(cè)到少于r+1位的各種猝發(fā)錯(cuò)誤被廣泛使用(ATM,HDLC)135:鏈路層和局域網(wǎng)CRC例子想找到一個(gè)R，對(duì)于n有:D.2rXORR=nG兩邊都異或R:D.2r=nGXORR如果用G來除D.2r

，余數(shù)等于R:

R=remainder[]D.2rGP285例子，D=101110,G=1001，求R?145:鏈路層和局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了8-、16-、32-位生成多項(xiàng)式G；8-位CRC用于ATM頭部5字節(jié)的保護(hù)；32-CRC用于大量鏈路層IEEE協(xié)議。每個(gè)CRC標(biāo)準(zhǔn)能夠檢測(cè)少于r+1位的猝發(fā)錯(cuò)誤和任意的奇數(shù)個(gè)比特錯(cuò)誤……其他檢錯(cuò)和糾錯(cuò)方法不常用，故不作專門介紹校驗(yàn)和通常應(yīng)用于傳輸層，要求簡(jiǎn)單快速的軟件實(shí)現(xiàn)方式，而CRC通常應(yīng)用于鏈路層，可以適配器硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法。155:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS165:鏈路層和局域網(wǎng)兩種類型的“鏈路”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPP（用于撥號(hào)訪問）或HDLC在以太網(wǎng)交換機(jī)和主機(jī)間的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路廣播(有線或無線共享)傳統(tǒng)以太網(wǎng)802.11無線局域網(wǎng)175:鏈路層和局域網(wǎng)多址訪問鏈路（信道）與協(xié)議單個(gè)共享廣播鏈路（信道）兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸：沖突（碰撞）沖突（碰撞）：一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生沖突在某個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送成功信息多址訪問協(xié)議分布式算法決定各節(jié)點(diǎn)如何共享鏈路（信道），即決定節(jié)點(diǎn)什么時(shí)候可以傳送數(shù)據(jù)共享鏈路（信道）既要負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，又要負(fù)責(zé)分布式算法的控制信息的傳輸沒有帶外信道傳輸控制信息185:鏈路層和局域網(wǎng)理想的多址訪問協(xié)議速率為Rbps的廣播信道1.當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，它能以Rbps的速率發(fā)送.2.當(dāng)有M個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均發(fā)送速率為R/M3.完全分散:不需要主節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸不需要時(shí)鐘、時(shí)隙同步4.簡(jiǎn)單195:鏈路層和局域網(wǎng)MAC協(xié)議:分類3大類:鏈路（信道）劃分協(xié)議把信道劃分為小“片”(時(shí)隙，頻分，碼分)給節(jié)點(diǎn)分配專用的小“片”隨機(jī)訪問協(xié)議不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復(fù)”輪流協(xié)議通過輪流訪問信道避免沖突，要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)越多輪流時(shí)間越長(zhǎng)205:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－時(shí)分多路訪問:TDMATDMA:timedivisionmultipleaccess

巡回訪問信道在每個(gè)循環(huán)（幀時(shí)）中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)得到固定長(zhǎng)度的時(shí)隙時(shí)隙長(zhǎng)度通常為數(shù)據(jù)服務(wù)單元的發(fā)送時(shí)間未被使用的時(shí)隙空閑例子：6個(gè)站點(diǎn)的局域網(wǎng)，1,3,4被使用，2,5,6空閑215:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－頻分多路訪問:FDMAFDMA:frequencydivisionmultipleaccess

鏈路（信道）頻譜被分成不同頻段每個(gè)站點(diǎn)分配一個(gè)固定的頻段未被使用的頻段空閑例子：6個(gè)站點(diǎn)的局域網(wǎng)，1,3,4被使用，2,5,6空閑frequencybandstime225:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.1信道劃分協(xié)議－碼分多路訪問(CDMA)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)

每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的編碼每個(gè)節(jié)點(diǎn)用它唯一的編碼來對(duì)它發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)“共存”，信號(hào)可疊加，即可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)而無沖突(如果編碼

是“正交化”的)235:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.2隨機(jī)訪問協(xié)議節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)包（幀）發(fā)送以信道滿數(shù)據(jù)率R傳送節(jié)點(diǎn)間沒有協(xié)調(diào)者2個(gè)或更多的發(fā)送節(jié)點(diǎn)->“沖突collision”,隨機(jī)訪問MAC協(xié)議要求:

怎樣檢測(cè)沖突怎樣從沖突中恢復(fù)(例如：通過延時(shí)重傳)隨機(jī)訪問MAC協(xié)議實(shí)例：ALOHA時(shí)隙ALOHACSMA,CSMA/CD,CSMA/CA245:鏈路層和局域網(wǎng)1.時(shí)隙ALOHA協(xié)議原理：所有幀大小相同時(shí)間被劃分為相同大小的時(shí)隙，1個(gè)時(shí)隙=傳送1幀的時(shí)間節(jié)點(diǎn)只能在一個(gè)時(shí)隙的開始才能傳送幀節(jié)點(diǎn)需要時(shí)鐘同步如果一個(gè)時(shí)隙有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送，所有節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到?jīng)_突沒有沖突，節(jié)點(diǎn)可以在下一時(shí)隙發(fā)送新幀如果有沖突，節(jié)點(diǎn)在隨后的時(shí)隙以概率p重傳該幀，直到成功為止。255:鏈路層和局域網(wǎng)1.時(shí)隙ALOHA（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)單個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)可以持續(xù)以滿速率傳送幀具有高分散性，獨(dú)立檢測(cè)沖突和重傳簡(jiǎn)單缺點(diǎn)沖突，浪費(fèi)時(shí)隙空閑時(shí)隙節(jié)點(diǎn)只有在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)可能檢測(cè)到?jīng)_突需要節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步265:鏈路層和局域網(wǎng)時(shí)隙Aloha效率假設(shè)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)隙以概率p發(fā)送一個(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)隙成功傳送的概率=p(1-p)N-1任一節(jié)點(diǎn)傳送成功的概率=Np(1-p)N-1

為了得到N個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)的最大效率，必須找出使表達(dá)式Np(1-p)N-1

取最大值的p*為了得到大量活躍節(jié)點(diǎn)的最大效率，

我們求N趨近無窮時(shí)Np*(1-p*)N-1極限值，計(jì)算可知最大效率為1/e=0.37效率

：當(dāng)有很多節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有很多幀要發(fā)送時(shí)，成功時(shí)隙所占的百分比最佳:

信道有37%的有效傳輸275:鏈路層和局域網(wǎng)2.純(非時(shí)隙)ALOHA非時(shí)隙Aloha:簡(jiǎn)單，不需同步幀一到達(dá)

立即傳輸沖突概率增加:在t0發(fā)送的幀和在[t0-1,t0+1]的發(fā)送的其它幀沖突285:鏈路層和局域網(wǎng)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)

…選擇p值，然后求N->無窮時(shí)的極限...

=1/(2e)=0.18

worse!295:鏈路層和局域網(wǎng)3.載波偵聽多址訪問CSMA

(CarrierSenseMultipleAccess)

CSMA:

傳送前偵聽:如果信道閑：傳送整個(gè)幀如果信道忙：延遲傳送

類比人類行為：不打斷他人！305:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA沖突沖突還是可能發(fā)生:傳播延遲可能導(dǎo)致兩個(gè)節(jié)點(diǎn)沒偵聽到其它節(jié)點(diǎn)的傳送沖突:整個(gè)數(shù)據(jù)包傳送時(shí)間被浪費(fèi)節(jié)點(diǎn)的空間分布

注意:距離和傳播延時(shí)決定沖突概率315:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD(沖突檢測(cè))CSMA/CD:在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)沖突放棄沖突傳送，減少帶寬浪費(fèi)沖突檢測(cè):

在有線LANs中容易：測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，比較傳送和接收信號(hào)在無線LANs中困難:傳輸中接收方可能關(guān)閉人類行為：有禮貌的會(huì)談325:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CDcollisiondetection335:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議基本思想：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先監(jiān)聽信道，看是否有載波。如果信道空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)。如果信道忙，則繼續(xù)對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽（1－持續(xù)CSMA）。一旦發(fā)現(xiàn)空閑，便立即發(fā)送。如果在發(fā)送過程中檢測(cè)到碰撞，則停止自己的正常發(fā)送，轉(zhuǎn)而發(fā)送一短暫的干擾信號(hào)jam，強(qiáng)化沖突，使其它站點(diǎn)都能知道出現(xiàn)了沖突。發(fā)送了干擾信號(hào)后，退避一隨機(jī)時(shí)間，重新嘗試發(fā)送。34CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽35CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽網(wǎng)上有載波，等待36CSMA/CD協(xié)議討論我有數(shù)據(jù)要發(fā)送監(jiān)聽發(fā)生沖突，立即回退沖突了！我也有數(shù)據(jù)要發(fā)送375.3.3輪流協(xié)議分割信道MAC協(xié)議高負(fù)載效率高：該情況下信道共享公平高效低負(fù)載效率低：延遲訪問，如果只有一個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)只分配了1/N的帶寬隨機(jī)訪問MAC協(xié)議低負(fù)載效率高：?jiǎn)蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)可以獲得整個(gè)信道高負(fù)載效率低：沖突開銷大輪流協(xié)議兩者的折中!385:鏈路層和局域網(wǎng)輪流協(xié)議輪詢協(xié)議:

主節(jié)點(diǎn)輪流“邀請(qǐng)”從屬節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)關(guān)注：輪詢開銷延遲主節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)失效令牌傳遞協(xié)議：控制令牌從一個(gè)節(jié)點(diǎn)順序傳到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)令牌消息關(guān)注：令牌開銷延時(shí)令牌失效，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)失效

395:鏈路層和局域網(wǎng)MAC協(xié)議總結(jié)共享介質(zhì)信道分割：時(shí)間，頻率，代碼時(shí)分，碼分，頻分隨機(jī)分割(動(dòng)態(tài))

ALOHA,S-ALOHA,CSMA,CSMA/CD載波偵聽：有線網(wǎng)絡(luò)容易實(shí)現(xiàn)，無線網(wǎng)絡(luò)困難CSMA/CD用于以太網(wǎng)CSMA/CA用于無線網(wǎng)絡(luò)輪轉(zhuǎn)中心節(jié)點(diǎn)輪詢，令牌傳遞405:鏈路層和局域網(wǎng)5.3.3局域網(wǎng)多址訪問協(xié)議廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)基于隨機(jī)訪問的CSMA/CD廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)基于令牌傳遞技術(shù)的令牌環(huán)和FDDI在局域網(wǎng)技術(shù)中變得次要鏈路層技術(shù)的發(fā)展，局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的概念變得越來越模糊和不重要415:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS425:鏈路層和局域網(wǎng)5.4.1MAC地址32位IP地址網(wǎng)絡(luò)層地址用于把分組送到目的IP網(wǎng)絡(luò)(回憶IP網(wǎng)絡(luò)定義)MAC(或LAN

或物理或Ethernet)地址:鏈路層地址用于把數(shù)據(jù)幀從一個(gè)接口傳送到另一個(gè)接口(同一網(wǎng)絡(luò)中)48位MAC地址(大多數(shù)LANs)

固化在適配器的ROM435:鏈路層和局域網(wǎng)在局域網(wǎng)中的每一個(gè)適配器都有一個(gè)唯一的LAN地址廣播地址=FF-FF-FF-FF-FF-FF=適配器（網(wǎng)卡）1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN(wiredorwireless)局域網(wǎng)MAC地址445:鏈路層和局域網(wǎng)局域網(wǎng)MAC地址MAC地址由IEEE統(tǒng)一分配廠商購買一塊MAC地址空間(要保證唯一性)比較:(a)MAC地址:好像身份證號(hào)碼(b)IP地址:好像郵政地址MAC平面地址=>可移動(dòng)能從一個(gè)LAN移動(dòng)到另一個(gè)LANIP層次地址

依賴節(jié)點(diǎn)所依附的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的主機(jī)名，網(wǎng)絡(luò)層IP地址，鏈路層MAC地址。有利于保持各層獨(dú)立的原則。455:鏈路層和局域網(wǎng)每個(gè)在局域網(wǎng)上的IP節(jié)點(diǎn)(Host,Router)都有ARP表ARP表:局域網(wǎng)上一些節(jié)點(diǎn)的IP/MAC地址映射

<IPaddress;MACaddress;TTL>

TTL(TimeToLive):映射地址的失效時(shí)間(典型為20分鐘)問題：知道B的IP地址怎么知道它的MAC地址1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN38485.4.2地址解析協(xié)議ARP465:鏈路層和局域網(wǎng)A想發(fā)送分組給B，A知道B的IP地址假設(shè)B的MAC地址不在A的ARP表中A廣播包含B的IP地址的ARP查詢包

目的MAC地址=FF-FF-FF-FF-FF-FF在局域網(wǎng)上的所有機(jī)器都能收到ARP查詢B收到ARP包，單播響應(yīng)A一個(gè)帶有B的MAC地址的包發(fā)送給A關(guān)于B的MAC地址幀是一個(gè)單播幀A緩存IP-to-MAC地址對(duì)在ARP表中，直到信息過期(timeout)軟件規(guī)定:如果ARP表的信息在一定時(shí)間內(nèi)沒有刷新，則信息將過期。ARP是即插即用的:無需網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，節(jié)點(diǎn)就能創(chuàng)建ARP表1.地址解析協(xié)議ARP475:鏈路層和局域網(wǎng)回憶前面的路由討論7ABEA把IP分組發(fā)送給B:查找B的網(wǎng)絡(luò)地址，發(fā)現(xiàn)B和A在同一網(wǎng)絡(luò)中鏈路層發(fā)送分組給B，該分組包含在鏈路層幀中B’sMACaddrA’sMACaddrA’sIPaddrB’sIPaddrIPpayloaddatagramframeframedest,sourceaddressdatagramsource,destaddress485:鏈路層和局域網(wǎng)2.路由到其他局域網(wǎng)A通過R向B發(fā)送分組

假設(shè)A知道B的IP地址在路由器R中有兩個(gè)ARP表，每個(gè)針對(duì)一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)(LAN)InroutingtableatsourceHost,findrouter10InARPtableatsource,findMACaddressE6-E9-00-17-BB-4B,etcARB495:鏈路層和局域網(wǎng)A創(chuàng)建一個(gè)分組，源地址為A，目的地址為BA使用ARP得到R的10的MAC地址A創(chuàng)建一個(gè)鏈路層幀，該幀以R的MAC地址為目的地址，并包含A-to-B的IP數(shù)據(jù)包A的適配器發(fā)送幀R的適配器收到幀R從Ethernet幀中提取IP數(shù)據(jù)包，得知目的地址為BR使用ARP得到B的MAC地址R創(chuàng)建一個(gè)包含A-to-B的IP數(shù)據(jù)包的幀發(fā)送給BARB505:鏈路層和局域網(wǎng)5.4.3DHCP:動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議目標(biāo):

允許主機(jī)在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器動(dòng)態(tài)得到IP地址能夠在使用時(shí)續(xù)借地址租用允許重用地址(只是連接時(shí)擁有地址）支持準(zhǔn)備加入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶(更簡(jiǎn)單)DHCP概述:主機(jī)發(fā)現(xiàn)DHCP服務(wù)器：廣播“DHCPdiscover”報(bào)文DHCP服務(wù)器用“DHCPoffer”報(bào)文廣播響應(yīng)主機(jī)請(qǐng)求IP地址:廣播“DHCPrequest”報(bào)文DHCP服務(wù)器發(fā)送地址:廣播“DHCPack”報(bào)文515:鏈路層和局域網(wǎng)DHCP客戶服務(wù)器協(xié)議

7ABEDHCP

服務(wù)器

剛到達(dá)的DHCP客戶機(jī)需要這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址7ABEDHCP

服務(wù)器

剛到達(dá)的DHCP客戶機(jī)需要這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址525:鏈路層和局域網(wǎng)DHCP客戶服務(wù)器協(xié)議DHCP服務(wù)器:來到的客戶timeDHCPdiscoversrc:,68dest.:55,67yiaddr:transactionID:654DHCPoffersrc:,67dest:55,68yiaddrr:transactionID:654Lifetime:3600secsDHCPrequestsrc:,68dest::55,67yiaddrr:transactionID:655Lifetime:3600secsDHCPACKsrc:,67dest:55,68yiaddrr:transactionID:655Lifetime:3600secs535:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS545:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet：IEEE802.3

當(dāng)今主流的LAN技術(shù)價(jià)格便宜!例如20元/100M網(wǎng)卡第一個(gè)廣泛使用的LAN技術(shù)比令牌（環(huán)和總線）網(wǎng)絡(luò)和ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)單、便宜其速度可達(dá):10，100，1000Mbps，10Gbps1970s，MIT的Metcalfe博士論文首次提出并發(fā)明該技術(shù)，應(yīng)用到1990s中期，特別是10base-2/5，后來不斷發(fā)展演化為今天10/100/1G/10Gbase-TMetcalfe的以太網(wǎng)草圖555:鏈路層和局域網(wǎng)星型拓?fù)?0年代中期流行總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后期星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)盛行連接設(shè)備使用:以太網(wǎng)集線器hub或交換機(jī)switchhuborswitch565:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.1Ethernet幀結(jié)構(gòu)將IP分組(或其它網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包)封裝在Ethernet幀中Preamble:

前同步碼，8個(gè)字節(jié)前7個(gè)字節(jié)為10101010，最后一個(gè)為10101011用于發(fā)送和接收方的時(shí)鐘同步Addresses:MAC地址，6個(gè)字節(jié)如果適配器收到的幀的目的地址與之匹配或者是一個(gè)廣播地址（ARP查詢幀），就把幀中的數(shù)據(jù)交付網(wǎng)絡(luò)層否則，拋棄該幀575:鏈路層和局域網(wǎng)Type:

類型，2個(gè)字節(jié)，指明可以支持的高層協(xié)議，主要是IP協(xié)議，也可以是其他協(xié)議如：NovellIPX和AppleTalkCRC:循環(huán)冗余校驗(yàn)(幀校驗(yàn)序列)，4個(gè)字節(jié)。接收方檢測(cè)，如果有錯(cuò)，丟棄該幀5.5.1Ethernet幀結(jié)構(gòu)(續(xù))585:鏈路層和局域網(wǎng)不可靠的無連接服務(wù)無連接：發(fā)送方直接向接收方適配器發(fā)送數(shù)據(jù)幀，不需要“握手”

。不可靠：

接收適配器不向發(fā)送適配器發(fā)送確認(rèn)幀數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤由上層協(xié)議處理通常是由傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)可靠傳輸595:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.2CSMA/CD:以太網(wǎng)的多址訪問協(xié)議CSMA/CD的機(jī)制回顧：任何時(shí)刻開始傳輸，非時(shí)隙適配器檢測(cè)到有其它適配器發(fā)送的時(shí)候，就不會(huì)發(fā)送幀，即它采用了載波偵聽機(jī)制在發(fā)送過程中，適配器檢測(cè)到有其他適配器發(fā)送，它將中止發(fā)送，即它采用了沖突檢測(cè)機(jī)制在試圖重傳之前，適配器會(huì)等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間,這個(gè)時(shí)間一般比傳輸一幀的時(shí)間要短，即隨機(jī)回退重傳605:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet的CSMA/CD算法1.適配器從網(wǎng)絡(luò)層得到分組，創(chuàng)建幀2.如果適配器偵聽到信道空閑，開始發(fā)送幀。如果信道忙，

它會(huì)等到信道空閑才發(fā)送幀3.如果適配器傳送整個(gè)幀都沒有檢測(cè)到其他適配器發(fā)送，就完成該幀的發(fā)送4.如果適配器在發(fā)送中檢測(cè)到其它傳送，就放棄發(fā)送，并發(fā)送一個(gè)擁塞信號(hào)5.放棄發(fā)送后，適配器進(jìn)入指數(shù)回退階段，即該幀經(jīng)過n次沖突后，適配器在{0,1,2,…,2m-1}中隨機(jī)選取一個(gè)K值，其中m=min(n,10)，然后等待K*512比特時(shí)間后，回到第2步615:鏈路層和局域網(wǎng)Ethernet的CSMA/CD算法(續(xù))指數(shù)回退：目標(biāo)：適配器依據(jù)當(dāng)前負(fù)載情況重傳重負(fù)載：等待時(shí)間可能變長(zhǎng)第一次沖突：

在{0,1}中選k值；延遲Kx512比特時(shí)間傳送第二次沖突：在{0,1,2,3}中選k值…10次以后，在{0,1,2,3,4,…,1023}中選k值。擁塞信號(hào)：48比特，確保所有傳送者知道沖突發(fā)生比特時(shí)間：對(duì)于10MbpsEthernet

為0.1微秒/1比特，

當(dāng)K=1023，等待時(shí)間大約50毫秒。算法進(jìn)一步說明：625:鏈路層和局域網(wǎng)CSMA/CD效率tprop=在LAN中任兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳播所用最大時(shí)間ttrans=發(fā)送一個(gè)最大幀所用時(shí)間當(dāng)tprop接近0時(shí)，效率接近于1當(dāng)ttrans趨于無窮時(shí)，效率接近于1635:鏈路層和局域網(wǎng)5.5.3以太網(wǎng)技術(shù):10Base-T/F和100Base-T/F

10M以太網(wǎng)：IEEE802.3；100M以太網(wǎng)：IEEE802.3u

IEEE802.3：10base-T/F/2/5；IEEE802.3u：100Base-T/F

10Base-T和100Base-T分別為10和100Mbps速率T

表示雙絞線各節(jié)點(diǎn)連接到hub/Switch上，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在適配器與hub/Switch間最大距離為100米。

10Base-F和100Base-F分別為10和100Mbps速率F

表示光纖適配器與hub/Switch間最大距離最大可達(dá)500米-300公里，主要用于局域網(wǎng)間的主干路由器或交換機(jī)的互聯(lián)最大傳輸距離因單模/多模光纖及交換機(jī)光纖模塊的不同而不同。645:鏈路層和局域網(wǎng)Manchester編碼這是用于10Base-T/F/2/5物理層信號(hào)編碼技術(shù)!每個(gè)位都有一個(gè)跳變發(fā)送方和接收方可以彼此進(jìn)行時(shí)鐘同步不需要一個(gè)中央或全局時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)100Base-T/F使用4B/5B物理層編碼技術(shù)655:鏈路層和局域網(wǎng)GbitEthernet：IEEE802.3z和802.3ab

光纖雙絞線使用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet幀格式，確保兼容8B/10B編碼技術(shù)傳輸介質(zhì)-光纖和雙絞線允許點(diǎn)到點(diǎn)鏈路和共享廣播鏈路點(diǎn)到點(diǎn)鏈路使用交換機(jī)（目前普遍使用）共享鏈路使用CSMA/CD技術(shù)；必須限制節(jié)點(diǎn)間的最大距離，以確保效率。使用的集線器，被稱為“緩存分配器”（目前基本不使用）現(xiàn)在已經(jīng)有10Gbps以太網(wǎng)-IEEE802.3ae!傳輸介質(zhì)-光纖8B/10B和64B/66B編碼技術(shù)665:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS675:鏈路層和局域網(wǎng)互連局域網(wǎng)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中繼器:（物理層）轉(zhuǎn)換器：信號(hào)轉(zhuǎn)換的中繼器

如光電轉(zhuǎn)換,10base-2轉(zhuǎn)換到10BaseT集線器:（物理層）集線器是中繼器的一種形式，也稱為多端口中繼器。交換機(jī):（鏈路層）交換機(jī)是網(wǎng)橋的一種形式，也稱為多端口網(wǎng)橋。5.6集線器與交換機(jī)685:鏈路層和局域網(wǎng)工作原理：放大、再生二進(jìn)制位信號(hào)的功能廣播共享

把從端口接收到的所有二進(jìn)制位信號(hào)，無選擇的進(jìn)行放大再生，并把放大后的信號(hào)，通過廣播的方式向其他所有端口分發(fā)出去。

5.6.1集線器(Hub)HUBABCD695:鏈路層和局域網(wǎng)5.6.1集線器(Hub)功能特性：連接局域網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)段擴(kuò)展各節(jié)點(diǎn)間的最大距離但是把各網(wǎng)段的沖突域匯集成一個(gè)大的沖突域如果1個(gè)CS域的節(jié)點(diǎn)和1個(gè)EE域的節(jié)點(diǎn)同時(shí)通信：沖突透明性主機(jī)不關(guān)心集線器的存在即插即用（不需要被配置）支持網(wǎng)管705:鏈路層和局域網(wǎng)5.6.2Ethernet交換機(jī)本質(zhì)上是多口網(wǎng)橋鏈路層設(shè)備存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)幀檢查幀頭,并根據(jù)目的MAC地址有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)幀當(dāng)MAC幀被轉(zhuǎn)發(fā)到某一共享網(wǎng)段時(shí),需要使用CSMA/CD訪問該網(wǎng)段沖突隔離：隔離各個(gè)網(wǎng)段或沖突域透明性主機(jī)不關(guān)心交換機(jī)的存在即插即用,自學(xué)習(xí)交換機(jī)不需要被配置支持網(wǎng)管715:鏈路層和局域網(wǎng)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)原理交換機(jī)怎么確定將接收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)網(wǎng)段呢?

----這聽起來象是一個(gè)路由問題...hubhubhubswitch123725:鏈路層和局域網(wǎng)1.自學(xué)習(xí)交換機(jī)有一個(gè)交換表交換表的表項(xiàng):(MAC地址，接口，時(shí)間)交換表中過期的表項(xiàng)將被刪除(TTL可以是60分鐘)交換機(jī)學(xué)習(xí)哪一個(gè)主機(jī)屬于哪一個(gè)接口當(dāng)接收每個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，交換機(jī)獲取該幀的源MAC地址，學(xué)習(xí)發(fā)送者的位置（接口）在交換表中記錄發(fā)送者/位置（接口）對(duì)應(yīng)關(guān)系735:鏈路層和局域網(wǎng)2.轉(zhuǎn)發(fā)（過濾／轉(zhuǎn)發(fā)／廣播）當(dāng)交換機(jī)接收一數(shù)據(jù)幀時(shí):

根據(jù)接收幀的目的MAC地址匹配交換表if目的MAC地址的表項(xiàng)被發(fā)現(xiàn)

then{if如果MAC目的地址與源地址MAC在同一網(wǎng)段（接口）

then

丟棄該幀（過濾）

else

轉(zhuǎn)發(fā)該幀到指定的接口（轉(zhuǎn)發(fā)）

}

else

廣播（廣播）

向所有(除接收幀所在的接口外)其它接口轉(zhuǎn)發(fā)745:鏈路層和局域網(wǎng)交換機(jī)舉例假設(shè)C發(fā)送數(shù)據(jù)幀到D交換機(jī)接收來自C的數(shù)據(jù)幀源地址自學(xué)習(xí)，注意在交換表中C在交換機(jī)的接口1上轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)镈不在交換表中,交換機(jī)將轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀到接口2和3數(shù)據(jù)幀被D接收

hubhubhubswitchABCDEFGHIinterfaceABEGC11231123address755:鏈路層和局域網(wǎng)交換機(jī)舉例假設(shè)D回復(fù)數(shù)據(jù)幀給C.交換機(jī)接收來自D的數(shù)據(jù)幀源地址自學(xué)習(xí)，注意在交換表中D在交換機(jī)的接口2上轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)镃在交換表中,所以交換機(jī)只向接口1轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀被C接收hubhubhubswitchABCDEFGHIaddressinterfaceABEGCD112312765:鏈路層和局域網(wǎng)沖突隔離:幀轉(zhuǎn)發(fā)而非信號(hào)再生放大原理決定該特性交換機(jī)將一個(gè)子網(wǎng)劃分成若干個(gè)LAN網(wǎng)段交換機(jī)過濾數(shù)據(jù)幀:

同一LAN網(wǎng)段的數(shù)據(jù)幀傳輸不被轉(zhuǎn)發(fā)到其它LAN網(wǎng)段每個(gè)LAN網(wǎng)段變成一個(gè)獨(dú)立的沖突域hubhubhubswitchcollisiondomaincollisiondomaincollision

domain775:鏈路層和局域網(wǎng)交換機(jī):交換到桌面交換機(jī)具有大量接口主機(jī)可以直接連接到交換機(jī)構(gòu)成多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路，沒有沖突;全雙工模式運(yùn)行交換:A-到-A’和B-到-B’同時(shí)交換,沒有沖突785:鏈路層和局域網(wǎng)直通交換一種沒有太大實(shí)效，賺取眼球的交換技術(shù)。原理:幀從輸入端口轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口，不必等待整個(gè)幀的裝配輕微減少延時(shí)，只是在緩沖隊(duì)列空閑時(shí)發(fā)生作用不能真正有效提高轉(zhuǎn)發(fā)效率795:鏈路層和局域網(wǎng)InstitutionalnetworkhubhubhubswitchtoexternalnetworkrouterIPsubnetmailserverwebserver805:鏈路層和局域網(wǎng)交換機(jī)vs.路由器都是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備路由器:網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,目的IP地址匹配路由表,轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)交換機(jī):鏈路層設(shè)備,目的MAC地址匹配交換表,轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀路由器由路由算法維護(hù)路由表交換機(jī)由自學(xué)習(xí)算法維護(hù)交換表路由器可以隔離廣播信息交換機(jī)不能隔離廣播信息（交換機(jī)對(duì)某些幀廣播）switch815:鏈路層和局域網(wǎng)綜合比較流量隔離即插即用優(yōu)化路由直通交換825:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS835:鏈路層和局域網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路控制一個(gè)發(fā)送者,一個(gè)接收者,一條鏈路:較廣播鏈路簡(jiǎn)單沒有媒體訪問控制不需MAC尋址例如：撥號(hào)電話線,SONET/SDH鏈路,X.25連接,ISDN線路,ADSL線路流行的點(diǎn)到點(diǎn)DLC（數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議:PPP(point-to-pointprotocol)HDLC:Highleveldatalinkcontrol845:鏈路層和局域網(wǎng)PPP設(shè)計(jì)需求[RFC1557]分組成幀:

把網(wǎng)絡(luò)層分組封裝到數(shù)據(jù)鏈路層幀中可以同時(shí)承載任何網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元可以向上多路分解，服務(wù)于各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議位透明性:

在數(shù)據(jù)域中可以裝載任何位模式錯(cuò)誤檢測(cè)

（不糾錯(cuò)）面向連接連接的存活:

檢測(cè)鏈路層故障，并通知網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商:

通信雙方能獲知/配置各自網(wǎng)絡(luò)地址855:鏈路層和局域網(wǎng)PPP不需的功能無錯(cuò)誤糾正/恢復(fù)無流量控制無順序提交不支持多點(diǎn)鏈路錯(cuò)誤恢復(fù)，流量控制，數(shù)據(jù)排序都交給上層管理!865:鏈路層和局域網(wǎng)標(biāo)志域地址域控制域協(xié)議域信息域校驗(yàn)和標(biāo)志域011111101111111111111100協(xié)議信息校驗(yàn)和01111110標(biāo)識(shí)幀開始1個(gè)字節(jié)7E該字段目前無作用傳輸?shù)臄?shù)據(jù)標(biāo)識(shí)幀結(jié)束

1個(gè)字節(jié)7E標(biāo)識(shí)目的地址,不起作用上層協(xié)議，1/2字節(jié)：LCP-C021，IPCP-8021，IP-0021,DECnet-027,AppleTalk-0029差錯(cuò)檢查：16/32-CRC，5.7.1PPP數(shù)據(jù)幀875:鏈路層和局域網(wǎng)位透明性：字節(jié)填充

“數(shù)據(jù)透明性”需要：數(shù)據(jù)域可以包含標(biāo)志模式<01111110>問題:

如何知道<01111110>是數(shù)據(jù)還是標(biāo)志?解決:不讓傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)7E，因?yàn)閮蓚€(gè)7E字節(jié)之間正好是兩個(gè)幀的分界。具體實(shí)現(xiàn)如下：

發(fā)送方:

在每個(gè)<01111110>數(shù)據(jù)前增加1個(gè)填充字節(jié)<01111101>

在每個(gè)<01111101>數(shù)據(jù)前也增加1個(gè)填充字節(jié)<01111101>接受方:

遇到<01111101>

就去掉，接收后面的數(shù)據(jù)單個(gè)01111110:標(biāo)志字節(jié)885:鏈路層和局域網(wǎng)字節(jié)填充舉例標(biāo)志域地址域控制域協(xié)議域信息域校驗(yàn)和標(biāo)志域011111101111111111111100協(xié)議信息校驗(yàn)和011111100111111011111111111111000010000101111110校驗(yàn)和01111110011111101111111111111100001000010111110101111110校驗(yàn)和01111110字節(jié)填充發(fā)送前發(fā)送數(shù)據(jù)011111101111111111111100001000010111110101111110校驗(yàn)和011111100111111011111111111111000010000101111110校驗(yàn)和01111110接收數(shù)據(jù)處理895:鏈路層和局域網(wǎng)5.7.2PPP數(shù)據(jù)控制協(xié)議在交換網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)之前，數(shù)據(jù)鏈路對(duì)等端必須建立/配置PPP鏈路LCP鏈路控制協(xié)議

協(xié)商最大幀長(zhǎng)，身份認(rèn)證獲知/配置網(wǎng)絡(luò)層配置信息IPCP網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議用來配制/學(xué)習(xí)IP地址PPP實(shí)際上是一組協(xié)議的統(tǒng)稱，包括PPP、LCP、IPCP等協(xié)議。905:鏈路層和局域網(wǎng)第5章大綱：5.1引言和服務(wù)5.2差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)技術(shù)5.3多址訪問協(xié)議和局域網(wǎng)5.4鏈路層編址和ARP5.5以太網(wǎng)5.6集線器和交換機(jī)5.7PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議*5.8鏈路虛擬化：網(wǎng)絡(luò)作為鏈路層ATMMPLS915:鏈路層和局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源的虛擬化:系統(tǒng)工程中的一個(gè)強(qiáng)有力的抽象:計(jì)算實(shí)例:虛擬內(nèi)存,虛擬設(shè)備虛擬機(jī):例如,java1960’s/70’s的IBMVMos抽象的層次:不關(guān)心更低層的細(xì)節(jié)，只抽象處理更低層925:鏈路層和局域網(wǎng)TheInternet:網(wǎng)絡(luò)虛擬化1974:多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)ARPAnetdata-over-cablenetworkspacketsatellitenetwork(Aloha)packetradionetwork…不同在于:地址規(guī)范包格式差錯(cuò)恢復(fù)路由ARPAnetsatellitenet"AProtocolforPacketNetworkIntercommunication",V.Cerf,R.Kahn,IEEETransactionsonCommunications,May,1974,pp.637-648.935:鏈路層和局域網(wǎng)TheInternet:網(wǎng)絡(luò)虛擬化網(wǎng)際互聯(lián)層(IP):

地址:為低層異構(gòu)的局域網(wǎng)提供統(tǒng)一的編址方式，讓互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)統(tǒng)一的整體實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)/路由器:

在本地網(wǎng)絡(luò)包格式中嵌入或提取IP分組在IP層，路由分組到下一個(gè)網(wǎng)關(guān)/路由器ARPAnetsatellitenetgateway945:鏈路層和局域網(wǎng)Cerf&Kahn的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)什么是虛擬化?或者說是隧道化？?jī)蓚€(gè)地址層次:互聯(lián)網(wǎng)和本地網(wǎng)新的層次(IP)使所有的網(wǎng)絡(luò)在IP層同構(gòu)低層的本地網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電纜衛(wèi)星56K電話調(diào)制解調(diào)器今天的:ATM,MPLS…低層的本地網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)層“不可見的”，對(duì)于IP來說就象是鏈路層技術(shù)!955:鏈路層和局域網(wǎng)ATM和MPLSATM,MPLS用它們自己的方式劃分網(wǎng)絡(luò)具有與Internet不同的服務(wù)模型、地址和路由從Internet的觀點(diǎn)來看，它們作為連接IP路由器的邏輯鏈路就象撥號(hào)鏈路一樣，實(shí)際上是電話網(wǎng)絡(luò)的組成部分ATM和MPSL的技術(shù)細(xì)節(jié)都集中在它們自己的技術(shù)領(lǐng)域965:鏈路層和局域網(wǎng)5.8.1異步傳輸模式:ATM90年代的高速網(wǎng)絡(luò)(155Mbps到622Mbps或更高)標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)于寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)BISDN體系結(jié)構(gòu)目標(biāo):

綜合的、端到端的傳輸聲音、視頻、數(shù)據(jù)滿足聲音、視頻的實(shí)時(shí)/QoS需求(與Internetbest-effort模型相對(duì))“下一代”技術(shù):該技術(shù)源于電話系統(tǒng)分組交換(包大小固定,被稱為“cells”)，采用虛電路975:鏈路層和局域網(wǎng)ATM體系結(jié)構(gòu)ATM適配層:

在ATM網(wǎng)絡(luò)的邊緣數(shù)據(jù)分割和重組類似Internet的傳輸層ATM層:“網(wǎng)絡(luò)”層信元(Cell)交換,路由ATM物理層:處理物理介質(zhì)上的電壓、比特定時(shí)、成幀。985:鏈路層和局域網(wǎng)ATM適配層(AAL)ATM適配層

(AAL):“適配”上層(IP或ATM應(yīng)用)到下面的ATM層AAL出現(xiàn)在端系統(tǒng)中，不在交換機(jī)中AAL層的報(bào)文段(頭部/尾部，數(shù)據(jù))被分割到多個(gè)ATM的信元里類似:TCP報(bào)文段被分割到多個(gè)IP包里995:鏈路層和局域網(wǎng)ATM適配層(AAL)[續(xù)]不同的ATM服務(wù)有不同版本的AAL層:AAL1:

用于恒定比特率(CBR)服務(wù)，例如：電路仿真AAL2:用于可變比特率(VBR)服務(wù)，例如：MPEG視頻AAL5:用于數(shù)據(jù)傳輸，例如：IP數(shù)據(jù)報(bào)AAL1支持CBR/UBR，AAL2-VBR/UBR，AAL5-所有類型。

AALPDUATMcellUserdata匯聚子層拆裝子層1005:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層服務(wù):

通過ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸信元和IP網(wǎng)絡(luò)層相比較，提供完全不同的服務(wù)NetworkArchitectureInternetATMATMATMATMServiceModelbesteffortCBRVBRABRUBRBandwidthnoneconstantrateguaranteedrateguaranteedminimumnoneLossnoyesyesnonoOrdernoyesyesyesyesTimingnoyesyesnonoCongestionfeedbackno(inferredvialoss)nocongestionnocongestionyesnoGuarantees?1015:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層:虛電路虛電路傳輸:

信元從源到目的在虛電路上傳輸數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條虛電路每個(gè)包需要包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)（不是目的標(biāo)識(shí)）源到目的路徑上的每個(gè)交換機(jī)都要維護(hù)每個(gè)傳輸連接的狀態(tài)為了得到類似電路的性能，鏈路、交換資源（帶寬和緩沖）可能被分配給虛電路永久VCs(PVCs)長(zhǎng)期持續(xù)的連接典型:IP路由器之間的永久路由交換VCs(SVC):為每個(gè)請(qǐng)求動(dòng)態(tài)建立的連接1025:鏈路層和局域網(wǎng)ATMVCsATMVC的優(yōu)點(diǎn):能提供QoS性能保證(帶寬，時(shí)延，時(shí)延抖動(dòng))ATMVC缺點(diǎn):支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)效率低下在源和目的之間建立的PVC的數(shù)量不成比例(N個(gè)入口和N個(gè)出口需要N*N條連接)SVC引入請(qǐng)求建立虛電路的延時(shí)，對(duì)于短連接開銷過大1035:鏈路層和局域網(wǎng)ATM層:ATM信元5字節(jié)ATM信元頭部48字節(jié)負(fù)載Why?:小負(fù)載->為數(shù)字音頻縮短創(chuàng)建信元時(shí)的延遲

在32和64間的折中信元頭-5B負(fù)載-48BSARPDU1045:鏈路層和局域網(wǎng)ATM信元頭部VCI:

虛通道標(biāo)識(shí)從一個(gè)鏈路到另一個(gè)鏈路VCI會(huì)發(fā)生變化PT:

負(fù)載類型CLP:信元丟失優(yōu)先級(jí)比特CLP=1意味著是低優(yōu)先級(jí)信元，如果擁塞可以丟棄HEC:

首部差錯(cuò)控制字節(jié)循環(huán)冗余校驗(yàn)（8-CRC）1055:鏈路層和局域網(wǎng)ATM物理層2個(gè)子層:傳輸匯聚子層(TCS):

使ATM層能適配下面的PMD子層物理介質(zhì)相關(guān)子層(PMD):

依賴所用的物理介質(zhì)TCS功能:信元流和比特流的轉(zhuǎn)換包括速率適配、信元定界與同步、傳輸幀的產(chǎn)生與恢復(fù)對(duì)于無結(jié)構(gòu)的PMD子層，當(dāng)沒有信元被發(fā)送時(shí)，TCS要傳輸空閑信元1065:鏈路層和局域網(wǎng)ATM物理層物理介質(zhì)相關(guān)子層(PMD)單模光纖上的SONET/SDH幀結(jié)構(gòu)收發(fā)雙方建立比特同步的幀結(jié)構(gòu);帶寬分割(TDM);幾種速率:OC1=51.84Mbps;OC3=155.52Mbps;OC12=622.08Mbps;OC48=2.45Gbps,OC192=9.6Gbps。光纖、微波、銅線上的TI/T3幀結(jié)構(gòu):

速率:T1=1.5Mbps/T3=45Mbps無幀結(jié)構(gòu):

只有信元傳輸，接收方時(shí)鐘從傳輸信號(hào)中獲得這里所謂的“幀”的概念與TDM中相同。是指“幀時(shí)”，若干時(shí)隙組成的“幀時(shí)”,用來組織比特發(fā)送。1075:鏈路層和局域網(wǎng)ATM網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)全貌

用戶數(shù)據(jù)高層協(xié)議ATM適配層ATM層物理層用戶數(shù)據(jù)高層協(xié)議ATM適配層ATM層物理層ATM層物理層ATM主機(jī)ATM主機(jī)ATM交換機(jī)1085:鏈路層和局域網(wǎng)5.8.2ATM上傳輸IP(IP-Over-ATM)傳統(tǒng)IP

3個(gè)“網(wǎng)絡(luò)”(例如:LAN網(wǎng)段)MA