3.1-數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ)

課件制作人：謝希仁計算機網(wǎng)絡(luò)（第6版）第3章數(shù)據(jù)鏈路層課件制作人：謝希仁第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀 3.1.2三個基本問題3.2局域網(wǎng)和以太網(wǎng) 3.2.1局域網(wǎng)基礎(chǔ) 3.2.2以太網(wǎng)基礎(chǔ) 3.2.3CSMA/CD協(xié)議 3.2.4擴展的局域網(wǎng)3.3虛擬局域網(wǎng) 3.3.1虛擬局域網(wǎng)基礎(chǔ) 3.3.2VLAN配置基礎(chǔ) 3.3.3VLANTrunk 3.3.4VTP 3.3.5STP(選學(xué))課件制作人：謝希仁第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層基礎(chǔ) 3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀 3.1.2三個基本問題3.2局域網(wǎng)和以太網(wǎng) 3.2.1局域網(wǎng)基礎(chǔ) 3.2.2以太網(wǎng)基礎(chǔ) 3.2.3CSMA/CD協(xié)議 3.2.4擴展的局域網(wǎng)3.3虛擬局域網(wǎng) 3.3.1虛擬局域網(wǎng)基礎(chǔ) 3.3.2VLAN配置基礎(chǔ) 3.3.3VLANTrunk 3.3.4VTP 3.3.5STP(選學(xué))課件制作人：謝希仁3.1使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1.1數(shù)據(jù)鏈路和幀

鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。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。傳輸數(shù)據(jù)的單位叫做幀。

課件制作人：謝希仁適配器的作用網(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)卡”。課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有點對點信道和廣播信道兩種類型：（1）點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式?，F(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用PPP協(xié)議。PPP協(xié)議于1992年制訂，經(jīng)過1993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)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議

LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP(NetworkControlProtocol)。

課件制作人：謝希仁用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機構(gòu)申請到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層（2）廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜，其典型代表是局域網(wǎng)，我們將在后面專門講解。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機的數(shù)據(jù)發(fā)送。課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機

H1主機

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動課件制作人：謝希仁數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機

H1主機

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動課件制作人：謝希仁3.1.2三個基本問題(1)封裝成幀(2)透明傳輸(3)差錯控制課件制作人：謝希仁（1）封裝成幀封裝成幀(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)成了一個幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。

幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部

MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始課件制作人：謝希仁用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOTStartofHeadingEndofTransmission課件制作人：謝希仁（2）透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前透明傳輸是指不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送。當(dāng)所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰巧與某一個控制信息完全一樣時，就必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使接收方不會將這樣的數(shù)據(jù)誤認(rèn)為是某種控制信息。這樣才能保證數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是透明的。課件制作人：謝希仁解決透明傳輸問題如果發(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”，則需在其前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。例如需要發(fā)送的字符串為“微軟EOT字體”，如果發(fā)送時編碼為“SOH微軟EOT字體EOT”，則對方只能接收到“微軟”。由于字符串中出現(xiàn)了控制字符EOT，所以正確的編碼應(yīng)該在EOT之前插入轉(zhuǎn)義字符“ESC”，即“SOH微軟ESCEOT字體EOT”。課件制作人：謝希仁SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}SOH課件制作人：謝希仁（3）差錯檢測在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1可能會變成0而0也可