【正文】 10 吉比特以太網(wǎng) 使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入 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 。 ? 首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行 幀定界 。 課件制作人：謝希仁 冗余碼的計(jì)算舉例 ? 現(xiàn)在 k = 6, M = 101001。 ? 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 。 ? 若為 0xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。 ? 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）。 ? 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。 ? 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。 ? A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到 B。 ? 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。 ? 集線器很像一個(gè)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 ? 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。 無效的 MAC 幀 課件制作人：謝希仁 ? 幀間最小間隔為 ?s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時(shí)間。 ? 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。 ? 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。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 ? 幀間時(shí)間間隔從原來的 ?s 改為現(xiàn)在的 ?s。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“ Gb/s”的 SONET/SDH（即 OC192/STM64）相連接。這就提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和降低了傳輸?shù)某杀尽? ? 10 吉比特以太網(wǎng) 只工作在全雙工方式 ，因此沒有爭(zhēng)用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 課件制作人：謝希仁 100BASET 以太網(wǎng)的特點(diǎn) ? 可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。 ? 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)。 課件制作人：謝希仁 ? 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。 ? 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。 ? 提高了可靠性。 為了達(dá)到比特同步， 在傳輸媒體上實(shí)際傳送的 要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié) 課件制作人：謝希仁 ? 數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致； ? 幀的長(zhǎng)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(zhǎng)度不在 46 ~ 1500 字節(jié)之間。 于是我們可計(jì)算出 理想情況下 的極限信道利用率 Smax為： 信道利用率的最大值 Smax aTTS????1100m a x ?(33) 課件制作人：謝希仁 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 。 ? 這種 10 Mb/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。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本退避時(shí)間。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。 課件制作人：謝希仁 為了通信的簡(jiǎn)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)。 ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)。 ? 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)。 ? 控制字段 C 通常置為 0x03。 ? 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 。 ? 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M = 101001（現(xiàn)在 k = 6）。 ? 早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作 通信規(guī)程(procedure)。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(jiǎn)單模型 局域網(wǎng) 廣域網(wǎng) 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 電話網(wǎng) 局域網(wǎng) 主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù) 鏈路層 應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 物理層 鏈路層 應(yīng)用層 運(yùn)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 R1 R2 R3 H1 H2 從層次上來看數(shù)據(jù)的流動(dòng) 課件制作人：謝希仁 數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型( 續(xù)） 局域網(wǎng) 廣域網(wǎng) 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 電話網(wǎng) 局域網(wǎng) 主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù) 鏈路層 應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 物理層 鏈路層 應(yīng)用層 運(yùn)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 R1 R2 R3 H1 H2 僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng) 課件制作人：謝希仁 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)。 課件制作人：謝希仁 SOH SOH EOT SOH ESC ESC EOT ESC SOH ESC ESC ESC SOH 原始數(shù)據(jù) EOT EOT 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(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 1。 課件制作人：謝希仁 110101 ← Q (商 ) P (除數(shù) ) → 1101 101001000 ← 2nM (被除數(shù) ) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 ← R (余數(shù) )，作為 FCS 循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說明 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 (Frame Check Sequence)。 ? 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。 ? 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)。 設(shè)備之間無鏈路 鏈路靜止 鏈路建立 鑒別 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 鏈路打開 鏈路終止 物理鏈路 LCP 鏈路 已鑒別的 LCP 鏈路 已鑒別的 LCP 鏈路 和 NCP 鏈路 物理層連接建立 LCP 配置協(xié)商 鑒別成功或無需鑒別 NCP 配置協(xié)商 鏈路故障或 關(guān)閉請(qǐng)求 LCP 鏈路 終止 鑒別失敗 LCP 配置 協(xié)商失敗 課件制作人：謝希仁 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 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)目均有限。 ? 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 ? “ 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。 ? 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。 ? TJ 人為干擾信號(hào) A B TB t ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) A 檢測(cè) 到?jīng)_突 開始沖突 信 道 占 用 時(shí) 間 A 發(fā)送數(shù)據(jù) 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)。 發(fā) 送 成 功 爭(zhēng)用期 爭(zhēng)用期 爭(zhēng)用期 τ 2 τ 2 τ 2 T0 τ t 占用期 發(fā)生碰撞 發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間 … 課件制作人：謝希仁 參數(shù) a ? 要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小 ? 與 T0 之比。 ? 否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。 ? 缺點(diǎn) ? 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。 ? 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。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）。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。 利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地 實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng) 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