004-數(shù)據鏈路層課件

第4章數(shù)據鏈路層一二請在這里輸入您的主要敘述內容整體概述三請在這里輸入您的主要敘述內容請在這里輸入您的主要敘述內容掌握數(shù)據鏈路層的功能掌握CSMA/CD和以太網基本原理掌握基本的交換技術掌握數(shù)據鏈路層協(xié)議課程目標學習完本課程，您應該能夠：數(shù)據鏈路層概述以太網基礎數(shù)據鏈路層設備數(shù)據鏈路層協(xié)議目錄數(shù)據鏈路層概述數(shù)據鏈路層是OSI參考模型的第二層，在物理層基礎上向網絡層提供服務數(shù)據鏈路層為物理鏈路上提供可靠的數(shù)據傳輸局域網的數(shù)據鏈路層協(xié)議有以太網、令牌環(huán)網等廣域網數(shù)據鏈路層協(xié)議有PPP、HDLC、FrameRelay等數(shù)據鏈路層功能

幀同步功能差錯控制功能流量控制功能鏈路管理功能1物理層2數(shù)據鏈路層4傳輸層3網絡層5會話層7應用層6表示層幀同步功能幀同步是指能夠從接收到的比特流中明確地區(qū)分出數(shù)據幀的起始與終止的地方常見幀同步的方法有：字節(jié)計數(shù)法字符填充的首尾定界符法比特填充的首尾定界符法違法編碼法差錯控制常見差錯控制的方法有：檢錯重發(fā)（CRC）超時重發(fā)（Timeout）流量控制和鏈路管理流量控制功能不是只有數(shù)據鏈路層才提供流量控制功能是控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據的速率鏈路管理是指數(shù)據鏈路層連接的建立、維持和釋放LAN數(shù)據鏈路層分為兩個子層：LLC：LogicalLinkControlMAC：MediaAccessControlLAN數(shù)據鏈路層標準IEEE802制定了系列局域網標準IEEE802.3：以太網IEEE802.4：令牌總線IEEE802.5：令牌環(huán)IEEE802.11：無線局域網IEEE802標準涵蓋了物理層和數(shù)據鏈路層WAN數(shù)據鏈路層標準WAN服務通常由電信運營商提供WAN數(shù)據鏈路層標準包括：HDLCPPPLAPBFrameRelay以太網基礎802.3相關電纜802.3MAC子層協(xié)議IEEE802.2標準:LogicLinkControl（LLC）常用以太網連接方式快速以太網簡介參考資料IEEE802.3IEEE802.2IEEE802.3uIEEE802.3z以太網簡介以太網由Xerox公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出xIc以太電纜分接器接口電纜收發(fā)器站點接口控制器終端器802.3線纜名稱線纜最大傳輸距離10BASE-5粗同軸電纜500m10BASE-2細同軸電纜200m10BASE-T雙絞線100m10BASE-F光纖2000m802.3幀PRE:先導字節(jié),7個10101010SFD:幀開始標志,10101011DA:目的MAC地址SA:源MAC地址LEN:LLC幀長度DATA:數(shù)據字段PAD:填充字段CRC:校驗字段716622or34LLC幀64到1518字節(jié)字節(jié)CRCPADDATALLC控制信息LENSADASFDPREMAC與802.2標準LLCMAC數(shù)據鏈路層物理層LLC的位置網絡層協(xié)議格式分組網絡MAC頭LLC頭分組MACLLC頭分組MAC/物理地址廠商編號序列號24bits24bits00e0.fc01.2345RomRamMAC地址有48位，前3個字節(jié)用于標識不同的廠家。三種802.3連接方式10Base510Base210BaseT收發(fā)器夾子收發(fā)器電纜芯連接器雙絞線集線器802.3u標準名稱線纜最大傳輸距離優(yōu)點100Base-T4雙絞線100m使用3類線100Base-Tx雙絞線100m100Mbps全雙工100Base-F光纖2000m100Mbps全雙工CSMA/CD傳輸之前先偵聽，傳輸過程中檢測，沖突之后的重傳交換技術局域網交換技術局域網交換機邏輯模型交換機輸入輸出接口配置交換機局域網交換技術Hub沖突域Switch沖突域1沖突域2LANSwitch邏輯模型三層及三層以上LLCMAC物理層橋協(xié)議實體轉發(fā)邏輯輸入輸出輸入輸出LANSwitch轉發(fā)邏輯MAC地址表MAC地址端口號學習邏輯學習邏輯過濾/轉發(fā)邏輯接口接口LANSwitch輸入輸出接口

上行接口LANSwitchLANSwitch10Base-T鏈路100Base-Fx全雙工鏈路接入接口現(xiàn)代局域網模型外部網絡三層交換機交換機交換機交換機交換機交換機交換機數(shù)據鏈路層設備網橋交換機中繼器中繼器是一種信號放大設備單個HUBHub連接的設備共享一個沖突域Hub連接的設備共享一個廣播域HUBA向B發(fā)送時，C向D不能發(fā)送，否則產生沖突ABCDHUB級連Hub限制的網絡的可擴展性HUBHUBHUB不能發(fā)送A向B發(fā)送時，E向D不能發(fā)送同一沖突域AFEDCB以太網交換機數(shù)據幀的轉發(fā)以太網交換機沖突域局限于交換機一個端口上100MHUB一個沖突域10M交換機B10M100M100M10M10M100M10M10M100M交換機A10M一個沖突域一個沖突域一個沖突域一個沖突域MAC地址表交換機內部都有一張MAC地址表E0/3E0/5E0/7E0/16MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC2PC4PC3MAC地址學習最初交換機的MAC地址表為空MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號E0/3E0/5E0/7E0/16PC2PC1PC3PC4MAC地址學習MAC地址表沒有記錄，數(shù)據幀從其它所有端口轉發(fā)出去識別數(shù)據幀的源MAC地址，學習MAC地址和端口對應關系MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號E0/3E0/5E0/7E0/16M1E0/3PC2PC1PC4PC3MAC地址學習通過MAC地址表實現(xiàn)數(shù)據幀的單點轉發(fā)MAC地址表的維護MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4E0/3E0/5E0/7E0/16目的MAC地址發(fā)送端口號M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC4PC3PC2廣域網數(shù)據鏈路層廣域網的數(shù)據傳輸方式廣域網數(shù)據傳輸方式點到點方式分組交換方式廣域網交換機HDLC簡介面向比特的規(guī)程HDLC：高級數(shù)據鏈路控制有三種常用操作方式：正常響應方式NRM異步響應方式ARM異步平衡方式ABMPPP協(xié)議簡介PPP協(xié)議是在SLIP的基礎上發(fā)展起來的PPP協(xié)議提供點到點鏈路傳輸物理層可以是同步電路或異步電路接入服務器PPP封裝PPP協(xié)議主要由鏈路控制協(xié)議（LCP）、網絡控制協(xié)議族（NCPs）和用于網絡安全方面的驗證協(xié)議族（PAP和CHAP）組成。PPP協(xié)議組成PPP協(xié)議棧物理介質（同步/異步）驗證；其他選項LCP

IPCPIPXCP其他NCP網絡控制協(xié)議

IPIPX其他網絡協(xié)議物理層數(shù)據鏈路層網絡層PPP協(xié)商流程PPP鏈路的建立需要通過鏈路層特性的協(xié)商PAP驗證PAP是兩次握手驗證協(xié)議，口令以明文傳送，被驗證方首先發(fā)起驗證請求。被驗證方主驗證方用戶名＋密碼通過/拒絕CHAP驗證CHAP是三次握手驗證協(xié)議，不發(fā)送口令，主驗證方首先發(fā)起驗證請求，安全性比PAP高。被驗證方主驗證方主機名＋加密后報文通過/拒絕主機名＋隨機報文MultiLinkPPP簡介在LCP階段協(xié)商是否使用MP然后對PPP進行驗證，得到對方的用戶名，根據用戶名找到為該用戶指定的虛擬接口模板協(xié)商參數(shù)包括：MRRU、SSNHF、終端描述符用于綁定的標志有兩個：用戶名和終端描述符ppppppppppppBundleinterfacePPPoE簡介PPPoE提供以太網用戶寬帶遠程接入PPPoE可實現(xiàn)對以太網用戶的控制、認證和計費等功能PPPoE運行在網絡層和以太網數(shù)據鏈路層之間X.25協(xié)議分層結構物理層數(shù)據鏈路層網絡層傳輸層應用層會話層表示層

物理層數(shù)據鏈路層分組層物理層數(shù)據鏈路層分組層高層協(xié)議

DCEDTE與遠程DTE之間的高層協(xié)議X.25X.25協(xié)議概述X.25協(xié)議是數(shù)據終端設備（DTE）和數(shù)據電路終接設備（DCE）之間的接口規(guī)程。其主要功能是描述如何在DTE和DCE之間建立虛電路、傳輸分組、建立鏈路、傳輸數(shù)據、拆除鏈路、拆除虛電路，同時進行差錯控制、流量控制、情況統(tǒng)計等。DCEDCEDTEDTEX.25公共網X.25X.25X.25網絡模型DTE數(shù)據終端設備（DataTerminal）DCE數(shù)據電路終端設備（DataCircuit-terminatingEquipment）PSE分組交換設備（PacketSwitchingEquipment）PSN分組交換網（PacketSwitchingNetwork）DTEDTEPSNDTEDCEPSEPSEDCEDCEPSEIP包通過X.25網絡傳送幀頭IP頭用戶數(shù)據IP包分組頭X.25packet幀尾X.25網絡X.25的鏈路層協(xié)議LAPB在DTE和DCE之間有效地傳輸數(shù)據確保接收器和發(fā)送器之間信息的同步檢測和糾正傳輸中產生的差錯識別并向高層協(xié)議報告規(guī)程性錯誤向分組層通知鏈路層的狀態(tài)鏈路層的主要功能如下：X.25的虛電路統(tǒng)計時分復用SVC（交換虛電路）和PVC（永久虛電路）一個接口最多可以配置4095條虛電路幀中繼協(xié)議棧物理層數(shù)據鏈路層網絡層傳輸層應用層會話層表示層物理層幀中繼幀中繼協(xié)議是在X.25分組交換技術的基礎上發(fā)展起來的一種快速分組交換技術幀中繼的特點幀中繼協(xié)議以幀的形式傳遞數(shù)據信息幀中繼傳送數(shù)據基于虛電路采用物理層和鏈路層兩級結構在鏈路層完成統(tǒng)計復用、幀透明傳輸和錯誤檢測，但不提供發(fā)現(xiàn)錯誤后的重傳操作預約的最大幀長度至少要達到1600字節(jié)/幀，適合封裝局域網的數(shù)據單元提供一套合理的帶寬管理和防止擁塞的機制幀中繼采用面向連接的交換技術幀中繼網絡DTE和DCE間的接口成為用戶－網絡接口（UNI）網絡和網絡間接口稱為NNI幀中繼虛電路用數(shù)據鏈路連接標識DLCI來區(qū)分LMI用于建立和維護DTE和DCE之間的連接FRDLCIDLCIDCEDTEDTE數(shù)據鏈路連接標識DLCIDLCI：數(shù)據鏈路連接標識DLCI只具有本地意義幀中繼UNI接口最多可支持1024條虛電路DLCI21DLCI22DLCI23DLCI32DLCI33DLCI31FrameRelayswitch幀中繼DLCI的分配DLCI48FrameRelayswitch從幀中繼網絡服務商處得到分配的DLCIs每個DLCI只有本地意義映射對端的網絡地址到DLCIs172.16.11.2172.16.11.3DLCI48NetworkAddress172.16.11.3TokenRing用于網絡發(fā)現(xiàn)的InverseARPInverseARP自動發(fā)現(xiàn)目的路由器的網絡地址，從而簡化了幀中繼的配置Switch通知DLCI48Switch通知DLCI66RouterB向DCLI66通知IP172.16.11.2RouterA向DLCI48通知IP172.16.11.3FRDCEDCE172.16.11.2DLCI48DLCI66172.16.11.3RouterBRouterA提