資料鏈結(jié)層在封包的前面加上標(biāo)頭課件

乙太網(wǎng)路與資料封裝第2章第七版乙太網(wǎng)路與資料封裝第2章第七版2乙太網(wǎng)路(Ethernet)乙太網(wǎng)路採(cǎi)用競(jìng)爭(zhēng)式媒介存取法,由網(wǎng)路上的所有主機(jī)共享鏈路上的頻寬乙太網(wǎng)路使用資料鏈結(jié)層與實(shí)體層的規(guī)格碰撞網(wǎng)域單一裝置在網(wǎng)段上傳送封包，以迫使相同實(shí)體網(wǎng)段上所有其他裝置都注意到它的一種網(wǎng)路情境廣播網(wǎng)域在同一網(wǎng)段中，會(huì)聆聽在網(wǎng)段上傳送之所有廣播的一組裝置乙太網(wǎng)路使用CSMA/CD－要克服不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸封包時(shí)所發(fā)生的碰撞問題2乙太網(wǎng)路(Ethernet)乙太網(wǎng)路採(cǎi)用競(jìng)爭(zhēng)式媒介存取法,3CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)協(xié)定傳輸前先檢查線路上是否有信號(hào)無信號(hào)傳輸，則開始傳輸並持續(xù)傾聽其它裝置亦同如線路上同時(shí)存有2個(gè)以上信號(hào)則發(fā)生碰撞碰撞後發(fā)出壅塞信號(hào)告知所有節(jié)點(diǎn)暫停傳輸，等待隨機(jī)時(shí)間後傾聽再重傳3CSMA/CD(CarrierSenseMultipl4CSMA/CD（續(xù)）乙太網(wǎng)路碰撞時(shí)的處理方式以堵塞信號(hào)通知所有裝置有碰撞發(fā)生這樣的碰撞會(huì)呼叫隨機(jī)的backoff演算法乙太網(wǎng)路網(wǎng)段上的每部裝置會(huì)暫停傳輸一小段時(shí)間,直到計(jì)時(shí)終了當(dāng)計(jì)時(shí)截止時(shí),每部主機(jī)都有相同的優(yōu)先權(quán)來傳送資料CSMA/CD網(wǎng)路承受大量碰撞時(shí),可能會(huì)有以下的效應(yīng)產(chǎn)生：(連續(xù)16次碰撞，節(jié)點(diǎn)就會(huì)傳送逾時(shí))延遲低產(chǎn)出壅塞4CSMA/CD（續(xù)）乙太網(wǎng)路碰撞時(shí)的處理方式5半雙工與全雙工乙太網(wǎng)路半雙工使用一對(duì)線路，全雙工乙太網(wǎng)路則是使用兩對(duì)線路，分別用來進(jìn)行資料的傳輸與接收，所以全雙工的資料傳輸比半雙工快自動(dòng)偵測(cè)(auto-detect)機(jī)制會(huì)先決定交換能力，亦即先檢查看是要以10、100或1000Mbps運(yùn)作；然後再檢查是否能以全雙工方式運(yùn)作(否則自動(dòng)降為半雙工)下列6種情境都可以使用全雙工乙太網(wǎng)路：由交換器連到主機(jī)由交換器連到交換器透過交叉式(crossover)纜線由主機(jī)連到主機(jī)透過crossover纜線由交換器連到路由器透過crossover纜線由路由器連到路由器透過crossover纜線由路由器連到主機(jī)5半雙工與全雙工乙太網(wǎng)路半雙工使用一對(duì)線路，全雙工乙太網(wǎng)路則6半雙工與全雙工乙太網(wǎng)路的重點(diǎn)總結(jié)全雙工模式因?yàn)橘Y料的傳送與接收是位於不同組的線路，所以不會(huì)互相碰撞每個(gè)全雙工節(jié)點(diǎn)要有專屬的交換埠，每個(gè)通訊埠有各自的碰撞網(wǎng)域主機(jī)的網(wǎng)路卡和交換埠同時(shí)都要能夠在全雙工的模式下運(yùn)作任何裝置都可使用全雙工，但集線器例外6半雙工與全雙工乙太網(wǎng)路的重點(diǎn)總結(jié)全雙工模式因?yàn)橘Y料的傳送與7乙太網(wǎng)路的資料鏈結(jié)層每片乙太網(wǎng)路介面卡(networkinterfacecard,NIC)中的媒介存取控制(MediaAccessControl)位址負(fù)責(zé)乙太網(wǎng)路的定址,通常稱為硬體位址或MAC位址MAC位址：48位元(6位元組)，16進(jìn)位格式

如00：60：f5：00：1f：27負(fù)責(zé)從網(wǎng)路層接收訊框,並且準(zhǔn)備透過乙太網(wǎng)路的競(jìng)爭(zhēng)式媒介存取方法在區(qū)域網(wǎng)路上傳送7乙太網(wǎng)路的資料鏈結(jié)層每片乙太網(wǎng)路介面卡(networki8乙太網(wǎng)路定址I/G位元值為0時(shí),就可以假設(shè)該位址確實(shí)是某裝置的MAC位址,值為1時(shí),則可以假設(shè)該位址是乙太網(wǎng)路的廣播或多點(diǎn)傳播位址G/L位元設(shè)為0時(shí),代表這是由IEEE統(tǒng)籌管理的位址；設(shè)為1時(shí),則代表這是本地管理的位址(例如DECnet習(xí)慣的做法)I/G：individual/groupG/L：Global/Local(又稱U/L)OUI(OrganizationallyUniqueIdentifier)8乙太網(wǎng)路定址I/G：individual/groupOUI9二進(jìn)位與十進(jìn)位的轉(zhuǎn)換4個(gè)位元稱半位元組(nibble)其二進(jìn)位值為84218個(gè)位元稱位元組(byte)其二進(jìn)位值為12864321684219二進(jìn)位與十進(jìn)位的轉(zhuǎn)換4個(gè)位元稱半位元組(nibble)十六進(jìn)位值二進(jìn)位值十進(jìn)位值000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019A101010B101111C110012D110113E111014表2.3十六進(jìn)位轉(zhuǎn)換成二進(jìn)位與十進(jìn)位的列表Cisco喜歡在字元前放0x如0x6A

即代表十六進(jìn)位01101010十六進(jìn)位值二進(jìn)位值十進(jìn)位值0000001000112001011乙太網(wǎng)路訊框資料鏈結(jié)層要負(fù)責(zé)將位元(bit)組合成位元組(byte)，並且將位元組組合成訊框(frame)；資料鏈結(jié)層使用訊框來封裝從網(wǎng)路層傳下來的封包，以便在某種媒介存取中傳輸。在不同類型的訊框內(nèi)封裝訊框，稱為隧道技術(shù)(tunneling)72~1526Bytes46~1500Bytes11乙太網(wǎng)路訊框資料鏈結(jié)層要負(fù)責(zé)將位元(bit)組合成位元組12乙太網(wǎng)路訊框（續(xù)）Preamble7個(gè)位元組﹐交錯(cuò)的1、0模式,供接收裝置用來鎖定進(jìn)入的位元流(101010101010101010101010…)SFD/Synch10101011,其中最後一對(duì)1讓那些從中途進(jìn)入交錯(cuò)之1、0模式的接收端能夠達(dá)到同步,並且偵測(cè)到資料的開始DA目的位址﹐可能是單機(jī)位址,或是廣播或多點(diǎn)傳播的MAC位址SA來源位址﹐此欄位中不得使用廣播與多點(diǎn)傳播的位址格式長(zhǎng)度或類型欄位在802.3是長(zhǎng)度欄位,但是在Ethernet_II中則是類型欄位,藉以辨識(shí)網(wǎng)路層協(xié)定802.3無法辨識(shí)上層協(xié)定,必須在專屬LAN(例如IPX)中使用資料從網(wǎng)路層向下送給資料鏈結(jié)層的封包,長(zhǎng)度可能從64到1500位元組FCS位於訊框結(jié)尾,用來儲(chǔ)存循環(huán)冗餘查核CRCSFD：StartFrameDelimiterDA：DestinationAddressSA：SourceAddressFCS：FrameCheckSequenceCRC：CyclicRedundancyCheck12乙太網(wǎng)路訊框（續(xù)）Preamble7個(gè)位元組﹐交13乙太網(wǎng)路訊框範(fàn)例範(fàn)例一（利用類型欄位來辨別網(wǎng)路層協(xié)定）範(fàn)例二（廣播位址）範(fàn)例三（使用IPv6v協(xié)定）Cisco通常表示成0x800使用OmniPeek網(wǎng)路分析儀捕捉的訊框當(dāng)使用IPv4協(xié)定時(shí)，協(xié)定欄位是0x080013乙太網(wǎng)路訊框範(fàn)例範(fàn)例一（利用類型欄位來辨別網(wǎng)路層協(xié)定）C14乙太網(wǎng)路的實(shí)體層IEEE802.3與最初的乙太網(wǎng)路實(shí)體層規(guī)格IEEE將802.3延伸為802.3u(FastEthernet)、802.3ab(類別5上的GigabitEthernet)與802.3ae(光纖與同軸電纜上的10Gbps)包括100BaseTX、100BaseFX、1000BaseCX、1000BaseT、1000BaseSX、1000BaseLX、1000BaseZX、10GBaseT、10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-ER、10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW14乙太網(wǎng)路的實(shí)體層IEEE802.3與最初的乙太網(wǎng)路實(shí)15乙太網(wǎng)路的實(shí)體層(續(xù))EIA/TIA所指定的每種乙太網(wǎng)路纜線都有本身的衰減率,以dB為單位佈線是以類別(category)來衡量；越高品質(zhì)的纜線會(huì)具有較高的類別等級(jí)和較低的衰減率。產(chǎn)生的串音也較少。所謂串音(crosstalk),就是纜線中相鄰電線所造成之有害的信號(hào)干擾每種802.3標(biāo)準(zhǔn)都有定義AUI,能夠一次將一個(gè)位元從資料鏈結(jié)媒介存取方法傳送到實(shí)體層。這可以讓MAC維持不變,但是意味著實(shí)體層要能夠支援任何現(xiàn)有與新的技術(shù)。最初的AUI界面是15接腳的接頭但AUI界面(可一次將1位元從資料鏈結(jié)媒介存取方法傳送到實(shí)體層)無法支援高頻率的100Mbps乙太網(wǎng)路,因此100BaseT需要新的界面－定義在802.3u規(guī)格中,稱為MII(一次4個(gè)位元)。Gigabit使用GMII(8位元)EIA(ElectronicIndustriesAssociation)TIA(TelecommunicationsIndustryAlliance)AUI(AttachmentUnitInterface)MII(MediaIndependentInterface)15乙太網(wǎng)路的實(shí)體層(續(xù))EIA/TIA所指定的每種乙16乙太網(wǎng)路的纜線類型每個(gè)網(wǎng)段或纜線只能有一臺(tái)主機(jī)200基頻：ㄧ個(gè)時(shí)間只能傳送一個(gè)訊號(hào)(MultiModeFiber)(UnshieldedTwistedPair)16乙太網(wǎng)路的纜線類型每個(gè)網(wǎng)段或纜線只能有一臺(tái)主機(jī)200基頻17乙太網(wǎng)路的纜線類型（續(xù)）(MultiModeFiber)(SingleModeFiber)17乙太網(wǎng)路的纜線類型（續(xù)）(MultiModeFiber18乙太網(wǎng)路的纜線類型（續(xù)）(SynchronousOpticalNetworking)

18乙太網(wǎng)路的纜線類型（續(xù)）(SynchronousOpt19直穿式(straight-through)纜線用來連結(jié)：主機(jī)到交換器或集線器路由器到交換器或集線器(接腳)

(接腳)

這種佈線只能用在乙太網(wǎng)路而不能用在語音或其它LAN或WLAN等技術(shù)中。19直穿式(straight-through)纜線用來連結(jié)：20交叉式(crossover)纜線用來連結(jié)：交換器到交換器集線器到集線器主機(jī)到主機(jī)集線器到交換器路由器直接連到主機(jī)路由器透過快速乙太網(wǎng)路埠連到路由器20交叉式(crossover)纜線用來連結(jié)：21滾製式(rolled)纜線用來將主機(jī)連到路由(交換)器控制臺(tái)的com埠(啟動(dòng)HyperTerminal，建立控制臺(tái)連線，設(shè)定裝置組態(tài)，如次頁)21滾製式(rolled)纜線用來將主機(jī)連到路由(交換)器控22設(shè)定HyperTerminal使用滾製式纜線組態(tài)的設(shè)定如下：1.開啟HyperTerminal、輸入連線名稱)2.(選擇通訊埠，COM1或COM2)3.(設(shè)定通訊埠)Cisco(如下數(shù)值)(任一名稱與圖樣)預(yù)設(shè)值(2400bps,無流量控制硬體)不適用22設(shè)定HyperTerminal使用滾製式纜線1.開啟H23纜線練習(xí)一交叉式纜線23纜線練習(xí)一交叉式纜線24纜線練習(xí)二交叉式纜線滾製式纜線直穿式纜線直穿式纜線直穿式纜線V.35WANSerialV.35［OSI］V系列35號(hào)文件［又稱RS-499，定義使用RS-422信號(hào)之介面標(biāo)準(zhǔn)］24纜線練習(xí)二交叉式纜線滾製式纜線直穿式纜線直穿式纜線直穿式25資料封裝(encapsulation)(ProtocolDataUnit)

(segment)

(packetordatagram)

(frame)

(bits)

FCS：FrameCheckSequenceData封裝是當(dāng)資料往OSI堆疊的下層走時(shí),對(duì)資料進(jìn)行編碼的流程.每一協(xié)定層要溝通與交換資訊必須使用協(xié)定資料單元PDU

(ProtocolDataUnit)

25資料封裝(encapsulation)(Protocol封裝(encapsulation)方式1.轉(zhuǎn)換使用者資訊，成為網(wǎng)路上傳輸?shù)馁Y料。2.將資料轉(zhuǎn)換成資料段，並且在傳輸主機(jī)與接收主機(jī)間建立可靠的連線。3.將資料段轉(zhuǎn)換成封包，並且將邏輯位址放在標(biāo)頭中，讓每個(gè)封包能夠在互連網(wǎng)路中繞送。4.將封包轉(zhuǎn)換成訊框，在本地網(wǎng)路上傳輸，使用硬體(乙太網(wǎng)路)位址作為本地網(wǎng)段各主機(jī)的唯一識(shí)別碼。5.將訊框轉(zhuǎn)換成位元，並且使用數(shù)位編碼與時(shí)脈結(jié)構(gòu)。26封裝(encapsulation)方式1.轉(zhuǎn)換使用者資訊，成CCNA考題Refertothefollowinglist.Choosethecorrectorderofdataencapsulationwhenadevicesendsinformation.

1.segments

2.bits

3.packets

4.data

5.frames

()A：1-3-5-4-2

()B：2-1-3-5-4

()C：2-4-3-5-1

()D：4-3-1-2-5

()E：4-1-3-5-2

()F：3-5-1-2-4CCNA考題解封裝(deencapsulation)將訊框(0與1的邏輯組合)放到網(wǎng)路上，首先必須將它放入數(shù)位訊號(hào)中。由實(shí)體層負(fù)責(zé)將這些數(shù)字編碼為數(shù)位訊號(hào)，供位於同一網(wǎng)路上的裝置讀取。接收的裝置會(huì)對(duì)數(shù)位訊號(hào)取得同步，並且從中擷取(解碼)出0與1。此時(shí)，這些裝置會(huì)建立訊框，執(zhí)行循環(huán)冗餘查核，然後將其結(jié)果與訊框FCS欄位比對(duì)。如果結(jié)果相符，則從訊框中取出封包，並且丟棄訊框的其餘部分。封包會(huì)傳給網(wǎng)路層檢查位址；如果符合，則自封包中取出資料段，並且丟棄訊框的其餘部分。資料段是在傳輸層處理，由它重建資料串流，並且傳送確認(rèn)給傳輸端工作站，表示資料已經(jīng)收到。最後傳輸層資料就可以將資料串流傳給上層應(yīng)用。28解封裝(deencapsulation)將訊框(0與1的邏輯29資料封裝（續(xù)）傳輸層接收資料串流，將它們分成資料段，並且藉由產(chǎn)生虛擬電路來建立可靠的會(huì)談。然後對(duì)每個(gè)資料段編號(hào)，並進(jìn)行確認(rèn)與流量控制。虛擬電路是靠來源埠定義的，主機(jī)會(huì)從1024開始，往上遞增來源埠的號(hào)碼(0到1023

well-known)。當(dāng)接收主機(jī)重建資料串流時(shí)，利用目的埠號(hào)來定義處理串流的上層程序(應(yīng)用程式)。如FTP(21)、Telnet(23)、SMTP(25)、HTTP(80)、POP(110)..省略預(yù)設(shè)值為80。傳輸層利用埠號(hào)來定義虛擬電路與上層的程序片段的資料一旦加上傳輸層標(biāo)頭之後，就成為資料段(segment)，並和IP位址一起往下傳給網(wǎng)路層(IP位址是上層連同資料串流一起往下送給傳輸層的，它是透過一種上層的名稱解析方法來尋找的—可能是DNS。)29資料封裝（續(xù)）傳輸層接收資料串流，將它們分成資料段，並且30資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互連網(wǎng)路中繞送。(TCP/UDP)

(邏輯位址)

網(wǎng)路層要負(fù)責(zé)找出目的硬體位址，利用位址解析協(xié)定(ARP)決定封包應(yīng)該要往區(qū)域網(wǎng)路上的何處送。

網(wǎng)路層的IP協(xié)定會(huì)檢視目的IP位址，並與它自己的來源IP位址及子網(wǎng)路遮罩進(jìn)行比較。如果是區(qū)域網(wǎng)路的請(qǐng)求，則透過ARP請(qǐng)求找出區(qū)域主機(jī)的硬體位址。如果封包目的地是遠(yuǎn)端主機(jī)，則尋找預(yù)設(shè)閘道(路由器)的IP位址。網(wǎng)路層傳輸層資料鏈結(jié)層實(shí)體層30資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互31資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互連網(wǎng)路中繞送。(TCP/UDP)

(硬體位址)

網(wǎng)路層將封包和目的區(qū)域主機(jī)或預(yù)設(shè)閘道的硬體位址，一起往下交給資料鏈結(jié)層。資料鏈結(jié)層在封包的前面加上標(biāo)頭(尾)，與資料片段結(jié)合成訊框。訊框使用Ether-Type的欄位描述來自網(wǎng)路層的那個(gè)協(xié)定的封包，而且會(huì)對(duì)整個(gè)訊框執(zhí)行循環(huán)冗餘查核(CRC)，並將答案放在訊框標(biāo)尾中的訊框查核序列(FrameCheckSequence,FCS)欄位。網(wǎng)路層傳輸層資料鏈結(jié)層實(shí)體層(邏輯位址)

31資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互32資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互連網(wǎng)路中繞送。(TCP/UDP)

(硬體位址)

訊框?qū)⒁淮我粋€(gè)位元往下傳給實(shí)體層。實(shí)體層會(huì)使用位元的計(jì)時(shí)規(guī)則，將資料編碼成數(shù)位信號(hào)。網(wǎng)段上的每部裝置乃利用時(shí)脈進(jìn)行同步，從數(shù)位信號(hào)中擷取0與1，並且建構(gòu)出訊框。重建訊框後，就執(zhí)行CRC，確定該訊框沒有問題。如果一切都沒問題，主機(jī)就會(huì)檢查目的位址，看訊框是否就是要給它的。網(wǎng)路層傳輸層資料鏈結(jié)層實(shí)體層(邏輯位址)

32資料封裝（續(xù)）第八章會(huì)詳細(xì)解說資料如何封裝，以及如何在互33Cisco邏輯性的三層式階層模型(鉦鈦公司為例)(Corelayer)骨幹功能(distributionlayer)繞送功能(accesslayer)交換功能容錯(cuò)高可靠性速度-延遲小收斂時(shí)間短的繞送協(xié)定收斂時(shí)間（convergence）是指將拓?fù)涞漠悇?dòng)資訊傳送到互聯(lián)網(wǎng)路的每個(gè)路由器，其整個(gè)過程所要的時(shí)間。繞送協(xié)定目標(biāo)最佳化（Optimality）。

(workgrouplayer)繞送與協(xié)定間的重分送工具、封包過濾與佇列實(shí)做安全與網(wǎng)路政策實(shí)做VLAN與其他群組間繞送廣播與多點(diǎn)傳播網(wǎng)域(desktoplayer)延續(xù)自分送層的存取控制建立獨(dú)立碰撞網(wǎng)域(網(wǎng)路分割)連結(jié)工作群組與分送層負(fù)責(zé)可靠