【正文】 撞 t = ? ? ? B 檢測到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) t = ? ? ? / 2 發(fā)生碰撞 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 = ? A B A B A B t = 0 A 檢測到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) A B t = 0 t = ? B 檢測到發(fā)生碰撞 停止發(fā)送 STOP t = 2? ? ? A 檢測到 發(fā)生碰撞 STOP A B 單程端到端 傳播時延記為 ? 課件制作人：謝希仁 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）。 ? 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。 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 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 課件制作人：謝希仁 載波監(jiān)聽多點接入 /碰撞檢測 CSMA/CD ? CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 ? 具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。 ? 對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 課件制作人：謝希仁 以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn) ? DIX Ether V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。接著， LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個連續(xù) 1時，就把這 5 個連續(xù) 1 后的一個 0 刪除， 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 信息字段中出現(xiàn)了和 標(biāo)志字段 F 完全一樣 的 8 比特組合 發(fā)送端在 5 個連 1 之后 填入 0 比特再發(fā)送出去 在接收端把 5 個連 1 之后的 0 比特刪除 會被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F 發(fā)送端填入 0 比特 接收端刪除填入的 0 比特 零比特填充 課件制作人：謝希仁 不提供使用序號和確認(rèn) 的可靠傳輸 ? PPP 協(xié)議之所以不使用序號和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮： ? 在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，使用比較簡單的 PPP 協(xié)議較為合理。 ? 當(dāng) PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的 字符填充法 。地址字段實際上并不起作用。 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(jī)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 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 ? 差錯檢測 ? 檢測連接狀態(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)議不需要的功能 ? 糾錯 ? 流量控制 ? 序號 ? 多點線路 ? 半雙工或單工鏈路 課件制作人：謝希仁 3. PPP 協(xié)議的組成 ? 1992 年制訂了 PPP 協(xié)議。 ? 但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯 。 ? 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。假定每組 k 個比特。 ? 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轉(zhuǎn)義字符。 IP 數(shù)據(jù)報 1010… …0110 幀 取出 數(shù)據(jù) 鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路 結(jié)點 A 結(jié)點 B 物理層 數(shù)據(jù) 鏈路層 結(jié)點 A 結(jié)點 B 幀 (a) (b) 發(fā)送 幀 接收 鏈路 IP 數(shù)據(jù)報 1010… …0110 幀 裝入 數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是 幀 課件制作人：謝希仁 數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道 ? 常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(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 。 ? 廣播信道 。 ? 一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。 結(jié)點 結(jié)點 幀 幀 課件制作人：謝希仁 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。 ? 在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為 誤碼率 BER (Bit Error Rate)。 課件制作人：謝希仁 冗余碼的計算 ? 用二進(jìn)制的模 2 運算進(jìn)行 2n 乘 M 的運算，這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個 0。 ? 循環(huán)冗余檢驗 CRC 和幀檢驗序列 FCS并不等同。 ? “ 無差錯接受 ” 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 ” 。 ? 鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。 課件制作人：謝希仁 PPP 協(xié)議的幀格式 ? PPP 有一個 2 個字節(jié)的協(xié)議字段。 ? 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 0x7D 字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。 ? 幀檢驗序列 FCS 字段可保證無差錯接受。 ? 局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點： ? 具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)。 ? 嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ether V2 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。 課件制作人：謝希仁 計算機(jī)通過適配器 和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 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(jī) IP 地址 并行 通信 課件制作人：謝希仁 ? 最初的以太網(wǎng)是將許多計算機(jī)都連接到一根總線上。 ? 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。 ? 總線上并沒有什么“載波”。 ? 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(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時間后再次發(fā)送。 課件制作人：謝希仁 爭用期 ? 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)過時間 2? （兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。 課件制作人：謝希仁 爭用期的長度 ? 以太網(wǎng)取 ?s 為爭用期的長度。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。 課件制作人：謝希仁 集線器的一些特點 ? 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。在以太網(wǎng)中定義了參數(shù) a，它是以太網(wǎng)單程端到端時延 ? 與幀的發(fā)送時間 T0 之比： 0Ta??0Ta ??(32) ? a→0 表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測出來， 并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。 ? 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。 ? “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： ? 單播 (unicast)幀（一對一） ? 廣播 (broadcast)幀（一對全體） ? 多播 (multicast)幀（一對多） 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) ： ? DIX Ether V2 標(biāo)準(zhǔn) ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn) ? 最常用的 MAC 幀是 以太網(wǎng) V2 的格式 。 ? 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。 ? 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。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 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 B2 B1 碰撞域 碰撞域 碰撞域 A B C D E F 課件制作人：謝希仁 ? 存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 課件制作人：謝希仁 ? 目前使用得最多的網(wǎng)橋是 透明網(wǎng)橋 (transparent bridge)。 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 課件制作人：謝希仁 地址 接口 轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例 B2 B1 A B C D E F 1 2 1 2 地址 接口 … … … … B 1 B → A A → B A 1 F → C F 2 A → B A 1 F → C F 2 課件制作人：謝希仁 ? 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 時間 。如有，則把原有的項目進(jìn)行更新。在這個子集里，整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即 在任何兩個站之間只有一條路徑 。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。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點 課件制作人：謝希仁 ? 對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬 (10 Mb/s)的 N 分之一。 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 A1, A2 和 C1 都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 ? MAC 幀格式仍然是 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。 ? 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是 Gb/s。 ? 靈活的（多種傳輸媒體、全 /半雙工、共享 /交換