計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-教案 數(shù)據(jù)鏈路層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第5版）

數(shù)據(jù)鏈路層

課件制作人：謝希仁

第1章數(shù)據(jù)鏈路層

1.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

1.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

1.1.2三個(gè)基本問題

1.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

1.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)

1.2.2PPP協(xié)議的幀格式

1.2.1PPP協(xié)議的工作狀態(tài)

課件制作人：謝希仁

第1章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）

111局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

1.1.2CSMA/CD協(xié)議

1.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

1.4.1使用集線器的星形拓?fù)?/p>

142以太網(wǎng)的信道利用率

1.4.1以太網(wǎng)的MAC層

課件制作人：謝希仁

第1章數(shù)據(jù)鏈路層（續(xù)）

1.5擴(kuò)展的以太網(wǎng)

1.5.1在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

1.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)

1.6高速以太網(wǎng)

1.6.1100BASE-T以太網(wǎng)

1.6.2吉比特以太網(wǎng)

1.6.110吉比特以太網(wǎng)

1.6.4使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入

1.7其他類型的高速局域網(wǎng)接口

課件制作人：謝希仁

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：

*點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。

*廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因

此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此

必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)

發(fā)

課件制作人：謝希仁

數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型

主機(jī)?向嗑發(fā)送數(shù)據(jù)

路由器R

主機(jī)H

課件制作人：謝希仁

主機(jī)H1向嗑發(fā)送數(shù)據(jù)

路由器R

主機(jī)H

%僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng)

應(yīng)用層/亞用層

運(yùn)輸層/Ri亙輸層

網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層

鏈路層,■路層鏈路連路層

物理層,理層物理

課件制作人：謝希仁

1.1使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路和幀

*鏈路(link)是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒

有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。

*一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。

*數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有

通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這

些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)

據(jù)鏈路。

*現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器(即網(wǎng)卡)來實(shí)現(xiàn)這

些協(xié)議的硬件和軟件。

*一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的

功能。

課件制作人：謝希仁

結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B

網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)報(bào)

數(shù)據(jù)

鏈路層

物理層1010.SZ..011C

鏈路

⑻

結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B

數(shù)據(jù)0舉接收二

鏈路層幀㈡祕(mì)|二＞

鏈路

數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道

*常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個(gè)數(shù)字管道,

而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。

課件制作人：謝希仁

1.1.23個(gè)基本問題

⑴封裝成幀

（2）透明傳輸

⑴差錯(cuò)控制

課件制作人：謝希仁

1.寸裝成幀

*封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分

別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個(gè)幀。

確定幀網(wǎng)界限0____丁______________

幀開始田尾IP數(shù)據(jù)報(bào)，貞定幀結(jié)束

發(fā)彥幀首部幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部

“-----------------<MTU------------------>

課件制作人：謝希仁*-------------------------------數(shù)據(jù)鏈路層的幀長------------

用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例

幀開始符

SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分EOT

-----------------------幀

發(fā)送在前

課件制作人：謝希仁

2.透明傳輸

出現(xiàn)了“EOT”

--------—完整的幀一

發(fā)送卜-------\-數(shù)據(jù)部分

SOHEOTEOT

被接收端被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄

誤認(rèn)為是一個(gè)幀

課件制作人：謝希仁

解決透明傳輸問題

米發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”

或“EOT”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六

進(jìn)制編碼是

1B)O

求字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(character

stuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)

絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。

*如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符

前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)

轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。

課件制作人：謝希仁

用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}

幀開始符幀結(jié)束符?

原始數(shù)據(jù)

SOHEOTSOHSOHEOT

字節(jié)填免/字節(jié)填充;字節(jié)填充''字書填充

SOHEOTSOHEOT

經(jīng)過字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)

發(fā)送

愛前

課件制作人：謝希仁

1.差錯(cuò)檢測(cè)

*在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1可能會(huì)變

成0而0也可能變成1o

*在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特

總數(shù)的比率稱為誤碼率BER(BitErrorRate)-

*誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。

*為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳

輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施。

課件制作人：謝希仁

循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原壬

*在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC

的檢錯(cuò)技術(shù)o

*在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個(gè)比特。

*假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。我們?cè)?/p>

M的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的n位冗余碼一起發(fā)送。

課件制作人：謝希仁

冗余碼的計(jì)算

*用二進(jìn)制的模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于

在M后面添加n個(gè)0。

*得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長度為(n+1)

位的除數(shù)P,得出商是Q而余數(shù)是R,余數(shù)R比除數(shù)

P少1位，即R是n位。

課件制作人：謝希仁

冗余碼的計(jì)算舉例

*現(xiàn)在k=6,M=10100I0

*設(shè)n=1,除數(shù)P=1101,

米被除數(shù)是2nM=101001000c

*模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=110101,

余數(shù)R=ooio

*把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送

出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM+R

即：101001001,共（k+n）位。

課件制作人：謝希仁

循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說明

001-R（余數(shù)），作為FCS

課件制作人：謝希仁

幀檢驗(yàn)序列FCS

*在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列FCS.

(FrameCheckSequence)。

求循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。

*CRC是一種常用的檢錯(cuò)方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面

的冗余碼。

*FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得

FCS的唯一方法。

課件制作人：謝希仁

接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)

*。)若寫出的余數(shù)R二。，則判定這個(gè)幀沒有差錯(cuò),

就接受(accept)。

*(2)若余數(shù)Rw。，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟

棄。

*但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪

幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。

*只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除

數(shù)P,那么出現(xiàn)檢測(cè)不到的差錯(cuò)的概率就很小

很小。

課件制作人：謝希仁

應(yīng)當(dāng)注意

*僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到

無差錯(cuò)接受（accept）o

*“無差錯(cuò)接受”是指：“凡是接受的幀（即不

包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于1的

概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯(cuò)”。

*也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀

郡沒有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)的幀就丟棄而不接

受）。

*要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）

就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。

課件制作人：謝希仁

1.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

1.2.1PPP協(xié)議的特點(diǎn)

*多在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)

議

PPP(Point-to-PointProtocol)o

*用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP

協(xié)議。

課件制作人：謝希仁

用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議

—

r

已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)

申請(qǐng)到一批IP地址

用

接入網(wǎng)至因特網(wǎng)

二ISP

、

尸

PPP協(xié)議

課件制作人：謝希仁

1.ppp協(xié)議應(yīng)滿足的需求

*簡單—這是首要的要求

*封裝成幀

*透明性

*多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

*多種類型鏈路

*差錯(cuò)檢測(cè)

*檢測(cè)連接狀態(tài)

*最大傳送單元

*網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商

*數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商

課件制作人：謝希仁

2.PPP協(xié)議不需耍的功能

*糾錯(cuò)

*流量控制

*序號(hào)

*多點(diǎn)線路

*半雙工或單工鏈路

課件制作人：謝希仁

1.ppp協(xié)議的組成

*1992年制訂了PPP協(xié)議。經(jīng)過1991年和1994年的修訂，

現(xiàn)在的PPP協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)(RFC1661］。

*PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分

*一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。

*鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)o

*網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)o

課件制作人：謝希仁

1.2.2PPP協(xié)議的幀格式

*標(biāo)志字段F=OX7E（符號(hào)“ox”表示后面的字符是用十

六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的7E的二進(jìn)制表示是01111110）。

*地址字段A只置為OXFF。地址字段實(shí)際上并不起作用。

*控制字段C通常置為0X01。

*PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。

課件制作人：謝希仁

字節(jié)1112不超過1500字節(jié)21

■<----------------------------------PPP幀-------------------------?

*PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。

*當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是

IP數(shù)據(jù)報(bào)。

*若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。

*若為0x8021,則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

課件制作人:謝希仁

透明傳輸問題

*當(dāng)ppp用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完

成比特填充（和HDLC的做法一樣）。

*當(dāng)「「「用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充

法。

課件制作人：謝希仁

字符填充

*將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)PX7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序

列(OX7D,0X5E)O

*若信息字段中出現(xiàn)一個(gè)0X7D的字節(jié)，則將其轉(zhuǎn)變成為2

字節(jié)序列(0X7D,0X5D)O

*若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符(即數(shù)值小于

0X20的字符)，則在該字符前面要加入一個(gè)0X7D字節(jié),

同時(shí)將該字符的編碼加以改變。

課件制作人：謝希仁

零比特填充

*PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時(shí)，是使用同步傳輸

（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時(shí)PPP協(xié)議采用零比

特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸。

*在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)1,則立即填入一個(gè)。。

接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1

時(shí)，就把這5個(gè)連續(xù)1后的一個(gè)0刪除，

課件制作人：謝希仁

零比特填充

信息字段中出現(xiàn)了和01001111110001010

<______)

標(biāo)志字段F完全一樣V

的8比特組合會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段F

010011111^10001010

發(fā)送端在5個(gè)連1之后

填入0比特再發(fā)送出去

發(fā)送端填入0比特

010011111010001010

在接收端把5個(gè)連1

之后的0比特刪除

接收端刪除填入的0比特

不提供使用序號(hào)和確認(rèn)

的可靠傳輸

*PPP協(xié)議之所以不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮:

*在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡單的

PPP協(xié)議較為合理。

*在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報(bào)。

數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠

的。

*幀檢驗(yàn)序列FCS字段可保證無差錯(cuò)接受。

課件制作人：謝希仁

1.2.1PPP協(xié)議的工作狀態(tài)

*當(dāng)用戶撥號(hào)接入ISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)

撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。

*PC機(jī)向路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多

個(gè)PPP幀）。

*這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP參數(shù)，和進(jìn)行網(wǎng)

絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC抗分配一人臨時(shí)的

IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。

*通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分

配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連

接。最后釋放的是物理層的連接。

課件制作人：謝希仁

鏈路靜止設(shè)備之間無鏈路

I

LCP配置物理層連接建立

LCP鏈路協(xié)商失敗

終止I__鏈路建立物理鏈路

LCP配置協(xié)商

鑒別失敗

—鏈路終止y

鏈路故障或

關(guān)閉請(qǐng)求

1.1使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

1.1.1局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

———'~~-

*局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且

地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有P或

*局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：

*具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問全網(wǎng)。局

域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟

件資源。

*便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活

調(diào)整和改變。

*提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。

課件制作人：謝希仁

環(huán)形網(wǎng)樹形網(wǎng)

媒體共享技術(shù)

*靜態(tài)劃分信道

*頻分復(fù)用

*時(shí)分復(fù)用

*波分復(fù)用

*碼分復(fù)用

*動(dòng)態(tài)媒體接入控制(多點(diǎn)接入)

*隨機(jī)接入

*受控接入，如多點(diǎn)線路探詢(polling),或輪詢。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

*DIXEthernetV2是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）

的規(guī)約。

*IEEE的802.1標(biāo)準(zhǔn)。

*DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)與IEEE的802.1標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差

另U，因此可以將802.1局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。

*嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIXEthernetV2

標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)

課件制作人：謝希仁

數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層

*為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802委

員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：

*邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層

*媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。

*與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC

子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì)

LLC子層來說都是透明的

課件制作人：謝希仁

局域網(wǎng)對(duì)LLC子層

是透明的

LLC子層著不見

下面的局域網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

LLCLLC

邏輯鏈路控制數(shù)據(jù)

媒體接入控制MAC局域網(wǎng)＞MAC鏈路層

物理層物理層

站點(diǎn)1站點(diǎn)2

課件制作人：謝希仁

以后一般不考慮LLC子層

*由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)

是DIXEthernetV2而不是802.1標(biāo)

準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在802

委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層

LLC（即8。2.2標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不

大了。

*很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有

MAC協(xié)議而沒有LLC協(xié)議。

課件制作人：謝希仁

2.適配器的作用

*網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡

NIC(NetworkInterfaceCard),或“網(wǎng)。

*適配器的重要功能：

*進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。

*對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。

*在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

*實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

課件制作人：謝希仁

計(jì)算機(jī)通過適配器

和局域網(wǎng)進(jìn)行通信

IP地址硬件地址

計(jì)算機(jī)

至局域網(wǎng)

串行矗

生成發(fā)送的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)

處理收到的數(shù)據(jù)從局域網(wǎng)接收幀

課件制作人：謝希仁

1.1.2CSMA/CD協(xié)議

*最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總

線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠,

因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。

ABCDE

不接受〔B向D「不接受||接受|［不接受

發(fā)送數(shù)據(jù)-------------------

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送

*總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到B發(fā)

送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

*由于只有計(jì)算機(jī)D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的

地址一致，因此只有D才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。

*其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測(cè)到不是

發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀

而不能夠收下來。

*具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。

課件制作人：謝希仁

為了通信的簡便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施

*采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立

連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。

*以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方

發(fā)回確認(rèn)。

*這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量

產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。

課件制作人：謝希仁

*以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力

的交付。

*當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他

什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。

*如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太

網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的

數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用

曼徹斯特(Manchester)編碼

-----------

碼元100010i1

基帶數(shù)字信號(hào)IL

1

1

1

曼徹斯特編碼JFLIu1rLrLr

出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換ttTtt

課件制作人：謝希仁

載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)

CSMA/CD

*CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccess

withCollisionDetectiono

*“多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方

式連接在一根總線上。

*“載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先

要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)

據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生

碰撞。

*總線上并沒有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)

聽”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒有其他計(jì)

算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

課件制作人：謝希仁

碰撞檢測(cè)

*“碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道

上的信號(hào)電壓大小。

*當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的

信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。

*當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的

門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在

發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。

*所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢

測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。

課件制作人：謝希仁

檢測(cè)到碰撞后

*在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失

真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。

*每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了

碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源,

然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。

課件制作人：謝希仁

電磁波在總線上的

有限傳播速率的影響

*當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正

是空閑的?！?/p>

*人向8發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到B。

*B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀（因?yàn)檫@

時(shí)B的載波監(jiān)聽檢測(cè)不到A所發(fā)送的信息），則必然要

在某個(gè)時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。

*碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無用。

課件制作人：謝希仁

傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽的影響

r-u*二［Bg送數(shù)據(jù)J

___碰撞［

.［A檢測(cè)到發(fā)生碰撞］

扭"-f=T

單程端到端

f=2T-8—＞分［B檢測(cè)到發(fā)生碰撞

\________________/傳播時(shí)延記為r

重要特性

*使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能

進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信“[

*每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞

的可能性。

*這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以

太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。

課件制作人：謝希仁

爭(zhēng)用期

*最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時(shí)間2/

（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭

受了碰撞。

*以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延27稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。

*經(jīng)過爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)

送不會(huì)發(fā)生碰撞。

課件制作人：謝希仁

:進(jìn)制指數(shù)類型退避算法(truncated

binaryexponentialtype)

*發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨

機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。

*確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期2冊(cè)

*定義重傳次數(shù)k,/<<10,即

k=Min［重傳次數(shù)，10］

*從整數(shù)集合［0,1,…，（2k-1）］中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為幾重

傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間。

*當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。

課件制作人：謝希仁

*對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit,即64字

-下F4-O

*以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后

續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。

課件制作人：謝希仁

最短有效幀長

*如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。

*由于一檢測(cè)到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的

數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。

*以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為64字節(jié)，凡長度小于64字

節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。

課件制作人：謝希仁

*再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)(jammingsignal),以便

讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。

課件制作人：謝希仁

B也能夠檢測(cè)到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接

著就發(fā)送干擾信號(hào)。這里為了簡單起見，只畫出A

發(fā)送干擾信號(hào)的情況。

1.4使用廣播信道的以太網(wǎng)

1.4.1使用集線器的星形拓?fù)?/p>

*傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進(jìn)到使用比較

便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙

*這種以太網(wǎng)采用星形拓?fù)?，在星形的中心則增加了一種可

靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)

課件制作人：謝希仁

使用集線器的雙絞線以太網(wǎng)

課件制作人：謝希仁

星形網(wǎng)10BASE-T

*不用電纜而使用無屏蔽雙絞線具每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，

分別用于發(fā)送和接收。

*集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的

可靠性已大大提高了。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位

*10BASE-T的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過

womo

*這種10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了

成本，又提高了可靠性。

*10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非

常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了

牢固的基礎(chǔ)。

課件制作人：謝希仁

集線器的一些特點(diǎn)

*集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整

個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。

*使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站

使用的還是CSMA/CD協(xié)議，并共享邏輯上的總線。

*集線器很像一個(gè)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。

課件制作人：謝希仁

l有三個(gè)接口的集線器

課件制作人：謝希仁

1.4.2以太網(wǎng)的信道利用率

*以太網(wǎng)的信道被占用的情況：

*爭(zhēng)用期長度為22,即端到端傳播時(shí)延的兩倍。檢測(cè)到碰撞后

不發(fā)送干擾信號(hào)。

*幀長為L(bit),數(shù)據(jù)發(fā)送速率為。(b/s),因而幀的發(fā)送時(shí)間

為L/C=To(s)。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)的信道利用率

*一個(gè)幀從開始發(fā)送，經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后，將再

重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑（即再經(jīng)過

時(shí)間C使得信道上無信號(hào)在傳播）時(shí)為止，是發(fā)送

一幀所需的平均時(shí)間。

-------發(fā)生碰撞-------十------占用期------->

:爭(zhēng)用期1爭(zhēng)用期，…，爭(zhēng)用期I發(fā)送成功一

*—2———2—><-2—I------------------

<------------發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間---------->

課件制作人：謝希仁

*要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小r

與T。之比。在以石典史您義了參數(shù)a,它岸2,

以太網(wǎng)單程端到端儕錠戶與幀的發(fā)送時(shí)間%’

之比.o

?a:0表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測(cè)出來,

并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。

?a越大，表明爭(zhēng)用期所占的比例增大，每發(fā)

生一次碰撞就浪費(fèi)許多信道資源，使得信道

利用率明顯降低。

課件制作人：謝希仁

對(duì)以太網(wǎng)參數(shù)的要求

J

*當(dāng)數(shù)據(jù)率一定時(shí)，以太網(wǎng)的連線的長度受到限制，

否則7的數(shù)值會(huì)太大。

*以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則T。的值會(huì)太小，使a

值太大。

課件制作人：謝希仁

信道利用率的最大值Smax

*在理想化的情況下，以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會(huì)產(chǎn)生

碰撞（這顯然已經(jīng)不是CSMA/CD,而是需要使用一種特

殊的調(diào)度方法），即總線一旦空閑就有某一個(gè)站立即發(fā)送

及據(jù)。

*發(fā)送一幀占用線路的時(shí)間是T。+了，而幀本身的發(fā)送時(shí)間

是T0o于是我們可計(jì)算出理想情況下的極限信道利用率

Smax為：

1

(1-1)

Jmax1+〃

課件制作人：謝希仁

1.4.1以太網(wǎng)的MAC層

1.MAC層的硬件地址

*在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或MAC地址。

*802標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名

字”或標(biāo)識(shí)符。

*但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位的“名字”稱為

“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法

并不太嚴(yán)格。

課件制作人：謝希仁

48位的MAC地力

*IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三

個(gè)字節(jié)（即高位24位）。

*地址字段中的后三個(gè)字節(jié)（即低位24位）由廠家自行指派，

稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。

*一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種48位地址稱

為MAC-48,它的通用名稱是EUI-48。

*“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符EUI-

48。

課件制作人：謝希仁

適配器檢查MAC地力

*適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè)MAC幀就首先用硬件檢查

MAC幀中的MAC地址.

*如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。

*否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。

*“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀：

*單播(unicast)幀(一對(duì)一)

*廣播(broadcast)幀(一對(duì)全體)

*多播(multicast)幀(一對(duì)多)

課件制作人：謝希仁

2.MAC幀的格式

*常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn):

*DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn)

*IEEE的802.1標(biāo)準(zhǔn)

*最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)的MAC幀格式

前同步碼幀開始

定界符

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，

以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。

■類型字段2字節(jié)

IP數(shù)據(jù)報(bào)IP層

字節(jié)66\2*46-15004

星型數(shù)V據(jù)

目的地址源地址FCS

MAC幀物理層

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC客戶數(shù)據(jù)字段

|最小長度64字節(jié)-18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長度

—

數(shù)據(jù)字段46~1500字節(jié)

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為1x10-8時(shí)，

MAC子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于1x10-14。

FCS字段4字節(jié)

當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時(shí)，

應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段,

課件制作人：謝希仁以保證以太網(wǎng)的MAC幀長不小于64字節(jié)。

以太網(wǎng)V2的MAC幀格式

在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個(gè)字段共7個(gè)字節(jié)，

是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步。

B第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。

IP數(shù)據(jù)報(bào)IP層

字節(jié)66246~15004

目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCSMAC層

=F=

8字節(jié)MAC幀物理層

7字節(jié)一一」寶芭為了達(dá)到比特同步，

10101010101010...10101010101010101011在傳輸媒體上實(shí)際傳送的

顧開始

課件制作人：謝希仁刖同步碼定算符要比MAC幀還多8個(gè)字節(jié)

無效的MAC幀

*數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；

*幀的長度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；

*用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯(cuò)；

*數(shù)據(jù)字段的長度不在46~15。。字節(jié)之間。

*有效的MAC幀長度為64T518字節(jié)之間。

*對(duì)于檢查出的無效MAC幀就簡單地丟棄。以太

網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。

課件制作人：謝希仁

幀間最小間隔

*幀間最小間隔為9.6RS,相當(dāng)于96bit的發(fā)送時(shí)

間。

*一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，還要等待9.6

即才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。

*這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩

存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。

課件制作人：謝希仁

1.5擴(kuò)展的局域網(wǎng)

1.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

*主機(jī)使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線

器-----

以太網(wǎng)

光纖

身

光纖光纖

調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器

課件制作人：謝希仁

用多個(gè)集線器可連成更大的局域快

*某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng)

三個(gè)獨(dú)立的碰撞域

碰撞域碰撞域碰撞域

課件制作人：謝希仁

用集線器組成更大的局域網(wǎng)

都在一個(gè)碰撞域中

課件制作人：謝希仁

用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)

*優(yōu)點(diǎn)J

*使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行

跨碰撞域的通信。

*擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。

*缺點(diǎn)

*碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。

*如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用

集線器將它們互連起來。

課件制作人：謝希仁

1.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

*在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。

*網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的

地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

米網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí),

并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此

幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到

哪一個(gè)接口

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋

網(wǎng)日A|二I網(wǎng)罩B]

②I③I-@|⑤|⑥I

\\-----------------------------------------------------------t

使用網(wǎng)橋帶來的好處

*過濾通信量。J

*擴(kuò)大了物理范圍。

*提高了可靠性。

*可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率

（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為

隔離開的碰撞域

課件制作人：謝希仁

使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)

*存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。J

*在MAC子層并沒有流量控制功能。

*具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更

大。

*網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多（不超過幾百個(gè)）和通

信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過

多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的

廣播風(fēng)暴。

課件制作人：謝希仁

站1兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路站2

用戶層maE

IP

MAC

物理層

?

??

網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同

*集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。

*網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。

*若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。

課件制作人：謝希仁

2.透明網(wǎng)橋

*目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent

bridge)o

東“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送

的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f

是看不見的。

*透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE

802.1D0

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法

處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表

*若從A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個(gè)接口

出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到Ao

*網(wǎng)橋每收到一個(gè)幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，

作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個(gè)項(xiàng)目。

*在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一

欄的下面。

*在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)

的。這時(shí)就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目

的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。

課件制作人：謝希仁

轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例

地址接口地址

■

A-BA1A—BA

F—CF2F—CF2

…

B-AB1二

■■■■■■

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中

登記以下三個(gè)信息

--------

*在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接

口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。

*這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會(huì)發(fā)生變化,

站點(diǎn)也可能會(huì)更換適配器（這就改變了站點(diǎn)

的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總

是接通電源的。

*把每個(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來，就可以

在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。

這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)

的最新拓?fù)錉顟B(tài)。

課件制作人：謝希仁

網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀

的步驟歸納

*網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到

幀的源地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表

中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如

有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。

*轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹

配的項(xiàng)目。

*如沒有，則通過所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)

行轉(zhuǎn)發(fā)。

*如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

*若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這

個(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。

課件制作人：謝希仁

透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法

*這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地

兜圈子。

??

網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀IA網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀

F2

——局域網(wǎng)2

?

不停地

網(wǎng)橋網(wǎng)橋2

1兜圈子

A曾網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了

局域網(wǎng)1

-------1F

A發(fā)出的幀

課件制作人：謝希仁

生成樹的得出

*互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能

找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集。在這個(gè)子

集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在

任何兩個(gè)站之間只有一條路徑。

*為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈

子。

*為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)的生

成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還

要對(duì)生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。

課件制作人：謝希仁

*透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。

*源路由(sourceroute)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由

信息放在幀的首部中。

*源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀,

每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。

*發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源

站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出

一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的

首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。

課件制作人：謝希仁

4.多接口網(wǎng)橋----以太網(wǎng)交換機(jī)

*199°年問世的交換式集線器(switchinghub),可明

顯地提高局域網(wǎng)的性能。一

*交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二

層交換機(jī)(表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層)。

*以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)接口。因此，以太

網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見交

換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。

課件制作人：謝希仁

以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)

*以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)接口都直接與主機(jī)相連，并

且一般都工作在全雙工方式。

*交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互

通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰

撞地傳輸數(shù)據(jù)。

*以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，

其交換速率就較高。

課件制作人：謝希仁

獨(dú)占傳輸媒體的帶寬

*對(duì)于普通1。Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個(gè)用

戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬（1。

Mb/s）的N分之一。

*使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)接口到主機(jī)的

帶寬還是10Mb/s,但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)

占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，

因此對(duì)于擁有N對(duì)接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹xw

Mb/So這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。

課件制作人：謝希仁

用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)

萬維網(wǎng)■

服務(wù)器100Mb/s路由器至因特網(wǎng)

以太網(wǎng)100Mb/s

100Mb/s交換機(jī)

電子郵件匚

服務(wù)器