【正文】 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： ? 點對點信道 。 ? 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。 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 EOT 課件制作人：謝希仁 2. 透明傳輸 SOH EOT 出現(xiàn)了“ EOT” 被接收端當作無效幀而丟棄 被接收端 誤認為是一個幀 數(shù)據(jù)部分 EOT 完整的幀 發(fā)送 在前 課件制作人：謝希仁 解決透明傳輸問題 ? 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”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ ESC”(其十六進制編碼是 1B)。 課件制作人：謝希仁 循環(huán)冗余檢驗的原理 ? 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 CRC 的檢錯技術(shù)。 ? 設(shè) n = 3, 除數(shù) P = 1101， ? 被除數(shù)是 2nM = 101001000。 課件制作人：謝希仁 接收端對收到的每一幀進行 CRC 檢驗 ? (1) 若得出的余數(shù) R = 0， 則判定這個幀沒有差錯 ， 就 接受 (accept)。 課件制作人：謝希仁 點對點協(xié)議 PPP PPP 協(xié)議的特點 ? 現(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 (PointtoPoint Protocol)。十六進制的 7E 的二進制表示是 01111110）。 ? 若為 0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 ? 在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有 5 個連續(xù) 1，則立即填入一個 0。 ? 這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數(shù)，和進行網(wǎng)絡(luò)層配置， NCP 給新接入的 PC機分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為因特網(wǎng)上的一個主機。 ? 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 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 (Network Interface Card)，或“ 網(wǎng)卡 ”。 ? 由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。差錯的糾正由高層來決定。 ? 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）。 ? 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。 課件制作人：謝希仁 二進制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type) ? 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 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)。每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。 課件制作人：謝希仁 具有三個接口的集線器 集 線 器 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 雙絞線 課件制作人：謝希仁 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 以太網(wǎng)的信道被占用的情況： ? 爭用期長度為 2?，即端到端傳播時延的兩倍。 ? 以太網(wǎng)的幀長不能太短，否則 T0 的值會太小，使 a 值太大。 ? 一個地址塊可以生成 224個不同的地址。 當數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時， 應在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段， 以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 ? 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 ?s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。 ? 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多 (不超過幾百個 )和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。 2. 透明網(wǎng)橋 課件制作人：謝希仁 ? 若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。 ? 把每個幀到達網(wǎng)橋的時間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓撲的 最新狀態(tài)信息 。 ? 如沒有，則通過所有其他接口（但進入網(wǎng)橋的接口除外）按進行轉(zhuǎn)發(fā)。 生成樹的得出 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。 ? 以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個接口。 獨占傳輸媒體的帶寬 課件制作人：謝希仁 用以太網(wǎng)交換機擴展局域網(wǎng) 一系 三系 二系 10BASET 至因特網(wǎng) 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s 萬維網(wǎng) 服務器 電子郵件 服務器 以太網(wǎng) 交換機 路由器 課件制作人：謝希仁 ? 虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組 。 虛擬局域網(wǎng)使用的 以太網(wǎng)幀格式 MAC 幀 字節(jié) 6 6 2 46 ~ 1500 4 MAC 幀 目地地址 源地址 長度 /類型 數(shù) 據(jù) FCS 長度 /類型 = 標記類型 標記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié) 2 字節(jié) 插入 4 字節(jié)的 VLAN 標記 4 用戶優(yōu)先級 CFI 課件制作人：謝希仁 高速以太網(wǎng) 100BASET 以太網(wǎng) ? 速率達到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng) 。 課件制作人：謝希仁 三種不同的物理層標準 ? 100BASETX ? 使用 2 對 UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 課件制作人：謝希仁 吉比特以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路 吉比特 交換 集線器 百兆比特或吉比特集線器 100 Mb/s 鏈路 中央服務器 課件制作人：謝希仁 10 吉比特以太網(wǎng) ? 10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s， 100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。 ? 為了使 10 吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC192/STM64 幀的有效載荷中，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為 Gb/s。 課件制作人：謝希仁 使用高速以太網(wǎng) 進行寬帶接入 ? 以太網(wǎng)已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆蓋的地理范圍也擴展到了城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，因此現(xiàn)在人們正在嘗試使用以太網(wǎng)進行寬帶接入。 ? 采用以太網(wǎng)接入可實現(xiàn)端到端的以太網(wǎng)傳輸，中間不需要再進行幀格式的轉(zhuǎn)換。 ? 這種工作方式的好處是： ? 成熟的技術(shù) ? 互操作性很好 ? 在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時價格便宜。 ? 10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。 ? 100BASET4 ? 使用 4 對 UTP 3 類線或 5 類線。 100BASET 以太網(wǎng)又稱為 快速以太網(wǎng) (Fast Ether)。 ? 每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標識符 ， 指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。 4. 多接口網(wǎng)橋 ——以太網(wǎng)交換機 課件制作人：謝希仁 ? 以太網(wǎng)交換機的每個接口都直接與主機相連，并且一般都工作在 全雙工方式 。 ? 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 ? 若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進入網(wǎng)橋的接口，則應丟棄這個幀（因為這時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進行轉(zhuǎn)發(fā)）。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中 登記以下三個信息 課件制作人：謝希仁 網(wǎng)橋的自學習和轉(zhuǎn)發(fā)幀 的步驟歸納 ? 網(wǎng)橋收到一幀后先進行 自學習 。 ? 在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點 課件制作人：謝希仁 用戶層 IP MAC 站 1 用戶層 IP MAC 站 2 物理層 網(wǎng)橋 1 網(wǎng)橋 2 A B ? ? ? ? ? ? ? ? ? 用戶數(shù)據(jù) IPH MACH MACT DLH DLT ? ? ? ? ? ? ? ? ? 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 LAN LAN 兩個網(wǎng)橋之間還可使用一段點到點鏈路 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 ? 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進行檢測。 ? 擴大了物理范圍。 幀間最小間隔 課件制作人：謝希仁 擴展的局域網(wǎng) 在物理層擴展局域網(wǎng) ? 主機使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器 以太網(wǎng) 集線器 光纖 光纖 調(diào)制解調(diào)器 光纖 調(diào)制解調(diào)器 課件制作人：謝希仁 ? 某大學有三個系，各自有一個局域網(wǎng) 用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng) 三個獨立的碰撞域 一系 二系 三系 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) 都在一個碰撞域中 一系 三系 二系 主干集線器 一個更大的碰撞域 碰撞域 課件制作人：謝希仁 ? 優(yōu)點 ? 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。 第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是 MAC 幀。 ? “ MAC地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符 EUI48。 ? 發(fā)送一幀占用線路的時間是 T0 + ?， 而幀本身的發(fā)送時間是 T0。 ? 幀長為 L (bit)， 數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 C (b/s)， 因而幀的發(fā)送時間為 L/C = T0 (s)。 課件制作人：謝希仁 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位 ? 10BASET 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。 ? 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 。 ? 定義重傳次數(shù) k ， k ? 10，即 k = Min[重傳次數(shù) , 10] ? 從整數(shù)集合 [0,1,…, (2 k ?1)]中隨機地取出一個數(shù)，記為 r。 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 ? 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 1 km A B t 碰