【正文】 1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 ? 局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。 ? 目前最常用的局域網(wǎng)絡 —— 以太網(wǎng) (Ether) 2 數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層 ? 為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應多種局域網(wǎng)標準，802 委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層： – 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 – 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 ? 與接入到傳輸媒體有關的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的 3 IEEE802系列標準 4 LLC SAP ? 當一個 LLC子層有多個服務訪問點時，不同的用戶使用不同的服務訪問點就可做不同的事情。 ? 這些不同類型的用戶 ? 同時使用同一個站的 LLC層的服務，并在一個局域網(wǎng)上互相不干擾地同時工作著。這也就是 LLC層的復用功能。應當注意，一個用戶可同時使用多個服務訪問點，但一個服務訪問點在一個時間只能為一個用戶使用。 5 網(wǎng)絡中的尋址要分兩步走 ? 第一步是用 MAC幀的地址信息找到網(wǎng)絡中的某 — 個主機 ? 第二步是用 LLC幀的地址信息找到該主機中的某一個服務訪問點 SAP。 6 LLC子層所提供的服務 ? ● 操作類型 l—— 即 LLCl， 不確認的無連接服務 ? ● 操作類型 2—— 即 LLC2， 面向連接服務； ? ● 操作類型 3—— 即 LLC3， 帶確認的無連接服務 7 局域網(wǎng)對 LLC 子層是透明的 局 域 網(wǎng) 網(wǎng)絡層 物理層 站點 1 網(wǎng)絡層 物理層 邏輯鏈路控制 LLC LLC 媒體接入控制 MAC MAC 數(shù)據(jù) 鏈路層 站點 2 LLC 子層看不見 下面的局域網(wǎng) 8 （ 2）局域網(wǎng)的拓撲 —— 廣播信道 匹配電阻 集線器 干線耦合器 總線網(wǎng) 星形網(wǎng) 樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng) 9 （ 3）媒體共享技術 —— 廣播信道 ? 傳輸介質(zhì)： 同軸電纜 雙絞線 光纖 ? 靜態(tài)劃分信道 – 頻分復用 – 時分復用 – 波分復用 – 碼分復用 ? 動態(tài)媒體接入控制（ 多點接入 ） – 隨機接入 —— 碰撞檢測 – 受控接入 —— 如令牌或輪詢 10 （ 4）適配器的作用 ? 網(wǎng)絡接口板又稱為 通信適配器 (adapter)或 網(wǎng)絡接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“ 網(wǎng)卡 ”。 11 ? 適配器的重要功能： – 進行串行 /并行轉(zhuǎn)換。 – 對數(shù)據(jù)進行緩存，速率匹配。 – 安裝設備驅(qū)動程序，通過操作系統(tǒng)與存儲器等設備協(xié)調(diào)工作。 – 實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 硬件地址 至局域網(wǎng) 適配器 （網(wǎng)卡） 串行通信 CPU 和 存儲器 生成發(fā)送的數(shù)據(jù) 處理收到的數(shù)據(jù) 把幀發(fā)送到局域網(wǎng) 從局域網(wǎng)接收幀 計算機 IP 地址 Bus 并行 通信 12 ① RJ45接口 ② Transformer（隔離變壓器） ③ PHY芯片 ④ MAC芯片 ⑤ EEPROM ⑥ BOOTROM插槽 ⑦ WOL接頭 ⑧晶振 ⑨電壓轉(zhuǎn)換芯片 ⑩ LED指示燈 13 ? MAC 地址 —— 48 位 ? 前 三個字節(jié) —— IEEE 的 注冊管理機構(gòu) RA 分配給廠家。 – 如： 00000C (hex) CISCO SYSTEMS, INC. ； – 000102 (hex) 3COM CORPORATION； – 001882 (hex) Huawei Technologies Co. ? 后 三個字節(jié) —— 由廠家自行指派，稱為 擴展標識符 ，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復地址。 （ 6） MAC 層的硬件地址 ?“ MAC地址” =適配器地址 =硬件地址 =物理地址 14 ? 當?shù)?8位 bit為 0時，表示一個單播地址； ? 為 1時，表示組播地址； ? 所有位全為 1時，表示廣播地址； 15 （ 7）以太網(wǎng) —— 兩個標準 ? DIX Ether V2 是世界上第一個以太網(wǎng)的規(guī)約 1982。 （梅特卡夫、包交換網(wǎng)絡形式、 CSMA/CD） ? IEEE 的 標準 1983。 ? 嚴格說來，“以太網(wǎng)”應當是指符合 DIX Ether V2 標準的局域網(wǎng)。 ? 二者只有很小的差別，因此可以將 局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。 16 廣播通信 ? 最早的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。 ? 總線的特點： 當一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的所有計算機都能檢測到這個數(shù)據(jù)。這是 廣播通信 方式。 ? 如何實現(xiàn) 一對一通信 ： ? 每一臺計算機擁有一個與其他計算機都不同的地址 。 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時 ， 在幀的首部寫明接收站的地址 。 ? 當數(shù)據(jù)幀中的目的地址與收到數(shù)據(jù)幀的計算機的地址一致時 ，該計算機才能接收這個數(shù)據(jù)幀 ， 適配器對不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)幀就丟棄 。 17 一對一通信 C D A E 匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號） 匹配電阻 不接受 不接受 不接受 接受 B 只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù) 主機 B要和主機 D通信 18 無連接工作方式 ? 為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 : 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)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認。 – 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)生差錯的概率是很小的。 19 以太網(wǎng)提供的服務 ? 以太網(wǎng)提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。 ? 有 檢錯的功能 ， 當目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯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)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 20 曼徹斯特編碼 (Manchester)編碼 基帶數(shù)字信號 曼徹斯特編碼 碼元 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 出現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 缺點：所占用的帶寬比原始的基帶信號增加了一倍，因為每秒傳送的碼元數(shù)加倍了。 21 CSMA/CD協(xié)議 ? 如何協(xié)調(diào)總線上各計算機的工作？ ? 總線上只要有一臺計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線上的傳輸資源就被占用。 ? 在同一時間只能允許一臺計算機發(fā)送信息 ，否則各計算機之間就會互相干擾，結(jié)果大家的數(shù)據(jù)都無法正常發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 以太網(wǎng)的協(xié)調(diào)方法是使用一種特殊的協(xié)議CSMA/CD，它是 載波監(jiān)聽多點接入 /碰撞檢測 。 22 CSMA/CD協(xié)議 ? CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，載波監(jiān)聽多點接入 /碰撞檢測。 ? “ 多點接入 ” ：說明這是總線型網(wǎng)絡， 許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。 ? “ 載波監(jiān)聽 ” 是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(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”就是用電子技術檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 23 CSMA/CD協(xié)議 ? “ 碰撞檢測 ” 就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓的變化情況，以判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)時其他站是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。 ? 當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(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”也稱為“沖突檢測”。 24 檢測到碰撞后 ? 在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復出有用的信息來。 ? 每一個正在發(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)浪費網(wǎng)絡資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。 25 CSMA/CD協(xié)議 ? 當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 ? 因為電磁波在總線上的有限傳播速率的影響。 ? A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到 B。 ? B 若在 A 發(fā)送的信息到達 B 之前發(fā)送自己的幀 (因為這時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息 )，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。 ? 碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用 。 26 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 1 km A B t 碰撞 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? t = 0 單程端到端 傳播時延記為 ? 27 1 km A B