三虚倒、數(shù)據(jù)鏈路層

3.1 數(shù)據(jù)鏈路層功能

數(shù)據(jù)鏈路層在物理層的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)美侦，主要作用是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特流的功能，并將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改為邏輯上無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路魂奥，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無(wú)差錯(cuò)的鏈路菠剩。

3.1.1 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)

1. 無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)：原機(jī)器發(fā)送幀不需要先建立鏈路連接，目的機(jī)器收到時(shí)不需發(fā)回確認(rèn)耻煤。丟失的幀不在本層重發(fā)而是由上層處理具壮。適用于實(shí)時(shí)通信或誤碼率較低的網(wǎng)絡(luò)信道，如以太網(wǎng)

2. 有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)：原機(jī)器發(fā)送幀不提前建立網(wǎng)絡(luò)連接哈蝇，目的機(jī)器收到時(shí)必須發(fā)回確認(rèn)棺妓。若規(guī)定時(shí)間沒(méi)有收到確認(rèn)則重發(fā)丟失的幀來(lái)提高可靠性，用于誤碼率較高的通信信道炮赦，如無(wú)線通信怜跑。

3. 有確認(rèn)的面向連接服務(wù)：幀傳輸分為三個(gè)階段：建立數(shù)據(jù)鏈路、傳輸幀吠勘、釋放數(shù)據(jù)鏈路性芬。目的機(jī)器對(duì)每一幀的收到都給出確認(rèn)，收到后才發(fā)送下一幀看幼，因而可靠性最高批旺。適用于對(duì)于通信可靠性和實(shí)時(shí)性較高的場(chǎng)合幌陕。

有連接就一定要確認(rèn)诵姜，因此沒(méi)有無(wú)確認(rèn)的有連接服務(wù)

3.1.2 鏈路管理

數(shù)據(jù)鏈路層的建立、維持搏熄、釋放過(guò)程稱作鏈路管理棚唆，主要用于面向連接的服務(wù)。

當(dāng)鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信前心例，必須首先確認(rèn)對(duì)方處于就緒狀態(tài)宵凌，并交換一些必要信息來(lái)初始化幀的序號(hào)。在傳輸過(guò)程中需要維持連接止后，而傳輸完畢后則需要釋放連接瞎惫。

此外溜腐，鏈路層管理還包括在多個(gè)站點(diǎn)共享同一物理信道的情況下（如局域網(wǎng)）如何在要求通信的站點(diǎn)間分配和管理信道。

3.1.3 幀定界瓜喇、幀同步挺益、透明傳輸

兩個(gè)工作站之間傳輸信息時(shí)，必須將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝成幀乘寒，再以幀的格式進(jìn)行傳送望众。

將一段數(shù)據(jù)的前后分別添加頭部和尾部就狗哼了幀。首部和尾部中包含很多控制信息伞辛，用于確定幀的界限烂翰，即幀定界。

幀同步指接收方應(yīng)從接收到的二進(jìn)制比特流中區(qū)分出起始和終止蚤氏。例如HDLC通信規(guī)程甘耿，用標(biāo)志位F（0111110）來(lái)表示幀的開(kāi)始和結(jié)束。通信過(guò)程中讀到F表示開(kāi)始瞧捌，再次讀到表示結(jié)束棵里。

如果數(shù)據(jù)中恰好包括幀同步的比特組合，則可能會(huì)被誤認(rèn)為結(jié)束而丟棄后續(xù)數(shù)據(jù)姐呐。因此需要采取透明傳輸來(lái)解決該問(wèn)題：不管所傳的數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合殿怜，都應(yīng)當(dāng)能在鏈路上傳送。

3.1.4 流量控制

由于手發(fā)放的工作速率和緩存空間差異曙砂，可能出現(xiàn)發(fā)送能力大于接受能力的情況头谜，造成幀“淹沒(méi)”，從而丟失出錯(cuò)鸠澈。流量控制實(shí)際就是控制發(fā)送方的流量柱告。

控制過(guò)程需要范庫(kù)機(jī)制使得發(fā)送方能知道接收方是否跟得上，也就是確定什么時(shí)候可以發(fā)送下一幀笑陈。許多高層協(xié)議也提供此功能际度，區(qū)別在于控制的對(duì)象不同。（數(shù)據(jù)鏈路層：相鄰節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)鏈路的流量涵妥；運(yùn)輸層：源端到目的端的流量）

3.1.5 差錯(cuò)控制

錯(cuò)誤分為兩種：位錯(cuò)乖菱、幀錯(cuò)

• 位錯(cuò)：幀中某些位出現(xiàn)了差錯(cuò)，
  • 通常采用循環(huán)冗余校驗(yàn)蓬网，CRC 方式發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)窒所。
  • 通過(guò)自動(dòng)重傳請(qǐng)求 Automatic Repeat reQuest，ARQ 來(lái)重傳出錯(cuò)的幀帆锋。具體做法：將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀附加一定的CRC冗余檢錯(cuò)碼一并發(fā)送吵取，接收方則根據(jù)檢錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則丟棄锯厢，發(fā)送方接受反饋超時(shí)皮官，從而重傳數(shù)據(jù)幀脯倒。特點(diǎn)是僅返回很少的控制信息，進(jìn)行有效確認(rèn)捺氢。
• 幀錯(cuò)：幀的丟失盔憨、重復(fù)、失序
  • 在數(shù)據(jù)鏈路層引入定時(shí)器和編號(hào)機(jī)制讯沈，可以保證每一幀最終都能有且僅有一次正確交付給目的結(jié)點(diǎn)郁岩。

3.2 組幀

鏈路層將比特組合為幀是為了在出錯(cuò)時(shí)只發(fā)送錯(cuò)誤的幀，發(fā)送方需要將網(wǎng)絡(luò)層的分組依靠某些規(guī)則封裝為幀缺狠，稱為組幀

組幀主要解決幀定界问慎、幀同步、透明傳輸的問(wèn)題挤茄。

3.2.1 字符計(jì)數(shù)法

在幀頭部使用一個(gè)計(jì)數(shù)字段標(biāo)明幀內(nèi)字符數(shù)（提供的字節(jié)數(shù)包括自身占用的一個(gè)字節(jié)）如叼，當(dāng)目的結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路層收到字節(jié)計(jì)數(shù)值就知道后面跟隨的字節(jié)數(shù)，從而確定結(jié)束位置穷劈。

問(wèn)題在于計(jì)數(shù)字段錯(cuò)誤會(huì)造成連鎖出錯(cuò)：無(wú)法確定后續(xù)計(jì)數(shù)笼恰。

3.2.2 字符填充的首位定界符法

使用特定字符定界一幀的開(kāi)始（DLE STX）和結(jié)束（DLE ETX）。

為了使信息位中出現(xiàn)的特殊字符不被誤判為定界符歇终，可以在特殊字符前填充一個(gè)轉(zhuǎn)義字符DLE作為區(qū)分（DLE是ASCII中的一個(gè)特定字符）社证，來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。

如果在傳輸中又出現(xiàn)DLE字符评凝，則發(fā)送端在其之前再插入一個(gè)DLE字符標(biāo)明僅僅在透明傳輸追葡，而接收端則將兩個(gè)連續(xù)的DLE轉(zhuǎn)為一個(gè)。

3.2.3 比特填充的首尾標(biāo)志法

用一個(gè)特定比特標(biāo)志01111110標(biāo)志一幀的開(kāi)始和結(jié)束奕短，在傳輸中途每出現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的1宜肉，發(fā)送端就在后面插入一個(gè)0，接收端則執(zhí)行你操作翎碑，避免提前結(jié)束谬返。可以由硬件實(shí)現(xiàn)日杈，性能優(yōu)于字符填充遣铝。

3.2.4 違規(guī)編碼法

曼徹斯特編碼中，每個(gè)比特都用中間跳變的碼元表示达椰，可以將不進(jìn)行跳變的（違規(guī)編碼）作為起始和終止翰蠢。不采用任何填充项乒，但只適用于采用冗余編碼的特殊編碼環(huán)境啰劲。

目前最常用的是比特填充法和違規(guī)編碼法。

3.3 差錯(cuò)控制

差錯(cuò)包括兩部分：

• 信道固有的檀何、持續(xù)存在的隨機(jī)熱噪聲（可通過(guò)提高信噪比減少）
• 外界特定短暫原因造成的沖擊噪聲（不能避免蝇裤，是主要的差錯(cuò)原因）

通常利用編碼技術(shù)進(jìn)行差錯(cuò)控制：

• 自動(dòng)重傳請(qǐng)求（Automatic Retransmission reQuest廷支，ARQ）：數(shù)據(jù)幀附加CRC，接收端檢測(cè)到錯(cuò)誤則丟棄引起超時(shí)栓辜，實(shí)現(xiàn)重發(fā)恋拍；
• 前向糾錯(cuò)（Forward Error Correction，FEC）：接收端同時(shí)可以確定二進(jìn)制碼的錯(cuò)誤位置并予以糾正

差錯(cuò)控制分為：檢錯(cuò)編碼（Error-Detecting Code）和糾錯(cuò)編碼（Error-Correcting Code）

3.3.1 檢錯(cuò)編碼

采用了冗余編碼技術(shù)藕甩，在有效數(shù)據(jù)發(fā)送前先按某種關(guān)系附上一定的冗余位施敢，構(gòu)成一個(gè)符合某一規(guī)則的碼字進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送的有效數(shù)據(jù)變化時(shí)狭莱，相應(yīng)的冗余位也會(huì)變化僵娃。接受端根據(jù)收到的碼字是否符合規(guī)則判斷是否出錯(cuò)。

1.奇偶校驗(yàn)碼

由n-1位信息元和1位校驗(yàn)元組成腋妙。若是奇校驗(yàn)碼默怨，則在附加上一個(gè)校驗(yàn)元后，碼長(zhǎng)為n的碼字中骤素，1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)匙睹；若是偶校驗(yàn)碼，則在附加上一個(gè)校驗(yàn)元后济竹，碼長(zhǎng)為n的碼字中痕檬，1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。

還可分為：垂直奇偶校驗(yàn)送浊、水平奇偶校驗(yàn)袄友、水平垂直奇偶校驗(yàn)撒会。

2.循環(huán)冗余碼

Cyclic Redundancy Code，CRC。又稱為多項(xiàng)式碼乐埠，任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可以和一個(gè)只含有0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.3.2 糾錯(cuò)編碼

海明編碼將碼字內(nèi)的位從左到右依次編號(hào)為1静盅，2究流，3...n，編號(hào)為2的冪的位（1榆纽，2仰猖，4...）是校驗(yàn)位，其余位填入m為數(shù)據(jù)奈籽，每個(gè)校驗(yàn)位的取值應(yīng)使得包括自己在內(nèi)的一些位的集合服從規(guī)定的奇偶性饥侵。

3.4 流量控制、可靠傳輸機(jī)制

3.4.1 流量控制衣屏、可靠傳輸躏升、窗口滑動(dòng)

流量控制：對(duì)鏈路上的幀發(fā)送速率的控制，以使得接收方有足夠的緩沖空間接受每一個(gè)幀狼忱。

如在面向幀的自動(dòng)重傳系統(tǒng)中膨疏，待確認(rèn)的幀增加時(shí)一睁，有可能超出緩沖存儲(chǔ)空間而過(guò)載。

流量控制的基本方法是接收方控制發(fā)送方的速率佃却。常見(jiàn)方式有：

• 停止-等待協(xié)議
• 滑動(dòng)窗口協(xié)議

1.停止-等待

• 發(fā)送方每發(fā)送一幀都需要等待應(yīng)答信號(hào)者吁。之后才發(fā)送下一幀。
• 接收方每接收一幀饲帅，如果接收方一直不反饋應(yīng)答信號(hào)复凳，則發(fā)送方一直等待。
• 每次只允許發(fā)送一幀之后等待灶泵，造成效率降低染坯。

滑動(dòng)窗口流量控制

任意時(shí)刻發(fā)送方維護(hù)一組連續(xù)的允許發(fā)送的幀的序號(hào)，稱為發(fā)送窗口丘逸；接收方也維持一組連續(xù)的允許接收的幀的序號(hào)单鹿，稱為接收窗口。發(fā)送窗口用來(lái)對(duì)發(fā)送方進(jìn)行流量控制深纲，而發(fā)送窗口的大小WT代表還在沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)的情況下還可以發(fā)送多少幀仲锄，在接收方只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許收下，否則丟棄湃鹊。

發(fā)送端：每收到一個(gè)確認(rèn)儒喊，窗口向下一個(gè)位置滑動(dòng)一個(gè)幀的位置，當(dāng)發(fā)送窗口沒(méi)有可發(fā)送的幀币呵，停止發(fā)送直到收到接收方發(fā)送的端確認(rèn)幀怀愧，使窗口移動(dòng)。

接收端：收到數(shù)據(jù)幀后窗口向下一個(gè)位置移動(dòng)一個(gè)幀的位置余赢，并發(fā)回確認(rèn)幀芯义。

特性：

• 只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才可能向前移動(dòng)（收到后則一定向前移動(dòng)）
• 停止-等待協(xié)議妻柒、后退N幀協(xié)議和選擇重傳協(xié)議只在窗口大小上有所差別：
  • 停止-等待：發(fā)送=1扛拨，接受=1
  • 后退N幀：發(fā)送>1, 接受=1（只確認(rèn)一組幀的最后一個(gè)，錯(cuò)誤則回退N幀）
  • 選擇重傳：發(fā)送>1举塔，接受>1
• 當(dāng)接收窗口大小為1才可能有序接收
• 滑動(dòng)窗口協(xié)議中绑警，窗口大小在傳輸過(guò)程中是固定的（不同于傳輸層的滑動(dòng)窗口協(xié)議）。

3. 可靠傳輸機(jī)制

兩種實(shí)現(xiàn)機(jī)制：確認(rèn)央渣、超時(shí)重傳

• 確認(rèn)：無(wú)數(shù)據(jù)的控制幀计盒，使得接收方可以讓發(fā)送方知道哪些內(nèi)容被正確接收，可將確認(rèn)攜帶在一個(gè)恢復(fù)真中芽丹，稱為捎帶確認(rèn)
• 超時(shí)重傳：發(fā)送方在發(fā)送某個(gè)數(shù)據(jù)幀后開(kāi)啟一個(gè)計(jì)時(shí)器北启，一定時(shí)間內(nèi)若沒(méi)有接受到確認(rèn)幀則重新發(fā)送直到成功。

自動(dòng)重傳請(qǐng)求（Auto Repeat reQuest）分為三種

• 停等式（Stop and Wait）
• 后退N幀（Go Back to N）
• 選擇性重傳（Selective Repeat）
  后兩種是滑動(dòng)窗口和請(qǐng)求重發(fā)的結(jié)合，由于窗口尺寸足夠大時(shí)幀在線路上是連續(xù)流動(dòng)的暖庄，從而稱為連續(xù)ARQ協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路層中的流量控制機(jī)制和可靠傳輸機(jī)制是交織在一起的

3.4.2 單幀滑動(dòng)窗口和停止-等待協(xié)議

停止-等待協(xié)議中楼肪，還可能出現(xiàn)差錯(cuò)：

• 數(shù)據(jù)幀丟失（收不到）-等待重發(fā)
• 到達(dá)的幀已遭破壞（收到錯(cuò)的）- 發(fā)送后發(fā)送端的計(jì)時(shí)器開(kāi)始培廓，若一段時(shí)間未收到則再次發(fā)送直到成功到達(dá)
• 數(shù)據(jù)幀正確而確認(rèn)幀被破壞（回不去）：發(fā)送方重傳，接收方收到同樣數(shù)據(jù)后會(huì)丟棄春叫，并重傳確認(rèn)幀肩钠。發(fā)送幀交替使用0和1標(biāo)識(shí)，肯定確認(rèn)則分別用ACK0和ACK1來(lái)表示暂殖。

停止-等待的實(shí)現(xiàn)步驟：
從發(fā)送節(jié)點(diǎn)看：

1. 從主機(jī)選取數(shù)據(jù)幀价匠，交給發(fā)送緩存
2. V(s) <- 0 發(fā)送狀態(tài)變量V(S)初始化
3. N(S) <- V(S) 將發(fā)送狀態(tài)變量值寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)N(S)
4. 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去（副本仍然保存在發(fā)送緩存中）
5. 設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器（選擇適當(dāng)?shù)某瑫r(shí)重傳時(shí)間tout）
6. 等待（7或8）
7. 收到確認(rèn)幀ACKn，若n=1-V(S)呛每，則表示被接受幀確認(rèn)踩窖；
   去一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀放入發(fā)送緩存，使得V(S)<-[1-V(S)]（更新發(fā)送狀態(tài)變量）晨横，再次進(jìn)入步驟4洋腮。否則丟棄這個(gè)確認(rèn)幀，轉(zhuǎn)到6.
8. 若接收計(jì)時(shí)器時(shí)間到手形，檢測(cè)到超時(shí)啥供，轉(zhuǎn)到4重發(fā)

從接收節(jié)點(diǎn)看：

1. V(R)<-0 接收狀態(tài)變量初始化，值為將接收的發(fā)送幀的序號(hào)
2. 等待
3. 收到數(shù)據(jù)幀库糠，用CRC等方式檢錯(cuò)伙狐，無(wú)錯(cuò)則轉(zhuǎn)到2接收下一個(gè)；有錯(cuò)則丟棄后轉(zhuǎn)2
4. 若N(S) = V(R) 執(zhí)行后續(xù)算法（已經(jīng)收到正確的數(shù)據(jù)幀）瞬欧，弱不正確則丟棄后轉(zhuǎn)到7（丟棄的是重復(fù)幀）
5. 將收到的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)部分交給主機(jī)
6. V(R)<-[1-V(R)]（更新接收狀態(tài)變量）
7. 發(fā)送確認(rèn)幀ACKn并轉(zhuǎn)到2接收下一個(gè)（n=V(R)）

由于每次只發(fā)送一個(gè)贷屎，有兩個(gè)狀態(tài)變量值交替發(fā)送即可，因此編號(hào)只需要1bit艘虎。連續(xù)出現(xiàn)相同發(fā)送序號(hào)表示超時(shí)重傳豫尽；連續(xù)出現(xiàn)相同接受序號(hào)表示接收端收到重復(fù)幀。

兩端都需要一個(gè)緩沖區(qū)來(lái)保留副本顷帖，保證出差錯(cuò)后進(jìn)行重傳美旧。只有接收方的ACKn正確被發(fā)送端接收后才更新緩沖區(qū)。

3.4.3 多幀滑動(dòng)窗口與后退N幀協(xié)議（GBN）

在后退N幀的ARQ中贬墩，發(fā)送方不需要在接收到上一個(gè)ACK后才發(fā)送下一個(gè)榴嗅，而是連續(xù)發(fā)送。

收到錯(cuò)誤：接收方檢測(cè)出失序的信息幀后陶舞，要求發(fā)送方重發(fā)最后一個(gè)正確接收的信息幀之后所有未被確認(rèn)的幀嗽测。接收方只允許按順序接受幀。

確認(rèn)超時(shí)：當(dāng)發(fā)送方發(fā)送N個(gè)幀后發(fā)現(xiàn)N個(gè)幀的前一個(gè)幀在計(jì)時(shí)器超時(shí)后仍未返回確認(rèn)信息，則該幀被判丟失或者出錯(cuò)唠粥，發(fā)送方重傳出錯(cuò)幀和之后的N個(gè)幀疏魏。

發(fā)送端每發(fā)送完一幀就為這個(gè)幀設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，確認(rèn)幀需要指明要確認(rèn)的發(fā)送幀晤愧。為了減少開(kāi)銷(xiāo)大莫，可以在接收到N個(gè)連續(xù)正確的幀后才發(fā)送確認(rèn)幀，或者只在接收方需要給發(fā)送方發(fā)送消息時(shí)才捎帶一個(gè)確認(rèn)幀官份，稱為捎帶確認(rèn)只厘。

每次收到ACKn表示之前的n-1幀全部正確，從而釋放前面的緩存和計(jì)時(shí)器舅巷。接收端即使在錯(cuò)誤后接收到正確幀也要全部丟棄羔味，直到接收到回退后的重發(fā)的正確數(shù)據(jù)。此外钠右，接收方需要重發(fā)最后一次發(fā)送的確認(rèn)幀（防止已經(jīng)發(fā)送過(guò)的確認(rèn)幀丟失）

后退N幀協(xié)議的接收窗口為1赋元，可以保證按序接受。如果采用n比特為幀編號(hào)飒房，則需要發(fā)送窗口的尺寸小于2^n-1们陆，否則無(wú)法區(qū)分新幀和舊幀。

信道傳輸質(zhì)量很差時(shí)情屹，重傳效率極低坪仇。

3.4.4 多幀滑動(dòng)窗口與選擇重傳協(xié)議（SR）

3.5 介質(zhì)訪問(wèn)控制

介質(zhì)訪問(wèn)控制要完成的主要任務(wù)是為使用介質(zhì)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)隔離來(lái)自同一信道上其他節(jié)點(diǎn)所傳的信號(hào)來(lái)協(xié)調(diào)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳輸。

用來(lái)決定信道中分配的協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層的子層垃你，稱為介質(zhì)訪問(wèn)控制（Medium Access Control, MAC）子層椅文。

尤其在廣播信道的通信方式，節(jié)點(diǎn)共享廣播信道惜颇，當(dāng)某兩個(gè)發(fā)生通信皆刺，另外兩個(gè)也進(jìn)行通信，不加控制可能因?yàn)榛ハ嗟母蓴_而失敗凌摄。

常用方式：

• 信道劃分（靜態(tài)劃分）
• 隨機(jī)訪問(wèn)（動(dòng)態(tài)分配）

3.5.1 信道劃分介質(zhì)訪問(wèn)控制

信道劃分介質(zhì)訪問(wèn)控制將使用介質(zhì)的每個(gè)設(shè)備與來(lái)自同一通信信道的其他設(shè)備的通信隔離開(kāi)來(lái)羡蛾，將時(shí)域和頻域的資源合理分配給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

多路復(fù)用：當(dāng)傳輸介質(zhì)帶寬超過(guò)了傳輸單個(gè)信號(hào)的帶寬锨亏，在同一條介質(zhì)同時(shí)攜帶多個(gè)傳輸信號(hào)來(lái)提高利用率痴怨。

1. 頻分多路復(fù)用（FDM）

將多路基帶信號(hào)調(diào)制到不同頻率載波疊加為復(fù)合的新信號(hào)。將介質(zhì)帶寬分割為多個(gè)帶寬相同的子信道器予。

充分利用了帶寬浪藻、技術(shù)成熟、實(shí)現(xiàn)容易乾翔。

2. 時(shí)分多路復(fù)用（TDM）

一條物理信道分為多個(gè)時(shí)間片爱葵，輪流給多個(gè)信號(hào)使用。但是由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)普遍有突發(fā)性，單個(gè)用戶對(duì)分配到的子信道的利用率不高萌丈。

統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM赞哗，又稱異步時(shí)分多路復(fù)用）是TDM的改進(jìn)，采用STDM幀不固定分配時(shí)間片辆雾，而是動(dòng)態(tài)分配，提高了利用率乾颁。

3. 波分多路復(fù)用（WDM）

就是光的頻分多路復(fù)用艺栈。在光纖中傳輸多種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，各自互不干擾诅妹。由于光的頻譜都處于高頻段毅人，帶寬極低，可以實(shí)現(xiàn)很多路的復(fù)用划煮。

4. 碼分多路復(fù)用（CDM）

依靠不同編碼區(qū)分各路原始信號(hào)缔俄。同時(shí)共享信道的頻率和時(shí)間±兀可以理解為用一輛車(chē)運(yùn)送多種物資（頻分是不同的路運(yùn)送不同物資蟹略，只共享時(shí)間；而時(shí)分是一次只運(yùn)送一種物資遏佣，只共享頻率）

碼分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）是一種碼分復(fù)用的方式挖炬，將每個(gè)比特時(shí)間分為m個(gè)時(shí)間槽稱為Chip，通常每個(gè)bit具有64或128個(gè)Chip状婶。

每個(gè)站點(diǎn)指定一個(gè)唯一的m位的代碼或Chip序列意敛，當(dāng)需要發(fā)送1時(shí)站點(diǎn)發(fā)送該序列，發(fā)送0時(shí)發(fā)送序列的反碼膛虫。如編號(hào)為00011011的站點(diǎn)中空闲，00011011表示1，11100100表示0走敌。

將chip中的0表示為-1碴倾，多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送則數(shù)據(jù)在信道線性相加。由于多個(gè)站點(diǎn)的Chip無(wú)論正反都相互正交，與其他Chip的內(nèi)積為0跌榔，而與自身的內(nèi)積為1异雁，與自身反碼的內(nèi)積為-1。因此可以直接分離出指定站點(diǎn)傳送的信息僧须。

3.5.2 隨機(jī)訪問(wèn)介質(zhì)訪問(wèn)控制

不采用集中控制纲刀，所有用戶都可以隨機(jī)發(fā)送信息。由于總線只允許一個(gè)用戶占用全部速率担平，當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送信息示绊，會(huì)發(fā)生碰撞導(dǎo)致所有消息都失效。因此從用戶方著手解決暂论，規(guī)定了每個(gè)用戶按一定規(guī)則重傳它的幀面褐，直到順利通過(guò)。

常用的協(xié)議有：ALOHA匪傍、CSMA役衡、CSMA/CD、CSMA/CD等柑船，核心思想都是勝利者占有信道并獲得發(fā)送權(quán)鞍时。因此又稱爭(zhēng)用協(xié)議。

1. ALOHA協(xié)議

Additive Link On-line HAwaii system锐极，分為

• 純ALOHA：任何站點(diǎn)可以不進(jìn)行檢測(cè)直接發(fā)送灵再，若沒(méi)有收到確認(rèn)則等待一段時(shí)間再發(fā)送直到成功栋猖。吞吐量很低
• 時(shí)隙ALOHA：將各站的時(shí)間進(jìn)行同步蒲拉，并且劃分等長(zhǎng)的時(shí)隙（Slot）規(guī)定在每個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)才發(fā)送一個(gè)幀，避免了用戶發(fā)送的隨意性锦援，提高利用率雨涛。效率是上者的兩倍凉泄。

2. CSMA

載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)胀糜，Carrier Sense Multiple Access
每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送前先偵聽(tīng)公用信道教藻，發(fā)現(xiàn)空閑才發(fā)送括堤。

1. 1-堅(jiān)持CSMA（1-persistent CSMA）：偵聽(tīng)到忙則繼續(xù)偵聽(tīng)悄窃，直到信道空閑立即發(fā)送，由于傳輸延遲横媚，對(duì)下游不利灯蝴。
2. 非堅(jiān)持CSMA（Non-persistent CSMA）：當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才偵聽(tīng)信道弧蝇，忙則放棄看疗，在一定時(shí)間后重復(fù)過(guò)程两芳。
3. p-堅(jiān)持CSMA（p-persistent CSMA）：持續(xù)監(jiān)聽(tīng)信道，若發(fā)現(xiàn)空閑則以概率p進(jìn)行發(fā)送竖螃，即概率1-p為推遲到下個(gè)時(shí)間。

3. CSMA/CD

載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/碰撞檢測(cè)（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）

工作流程：“先聽(tīng)后發(fā)腻格、邊聽(tīng)邊發(fā)菜职，沖突停發(fā)，隨機(jī)重發(fā)”

1. 獲得網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)宪睹，準(zhǔn)備一個(gè)以太網(wǎng)幀鹅很，放入適配器緩沖區(qū)
2. 若偵聽(tīng)到信道空閑邮屁，開(kāi)始傳輸此幀佑吝，如果忙則繼續(xù)幀聽(tīng)
3. 傳輸中適配器檢測(cè)來(lái)自其他適配器的信號(hào)，如果未完成而檢測(cè)到碰撞疾棵，則停止傳輸并傳送一個(gè)48比特的擁塞信號(hào)
4. 中止（傳輸擁塞信號(hào)）后殉了，適配器采用截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法等待一段時(shí)間薪铜，返回步驟2

假設(shè)A和B向?qū)Ψ竭M(jìn)行發(fā)送，設(shè)τ為單程傳播時(shí)延暴匠，t=0時(shí)A進(jìn)行發(fā)送，B檢測(cè)到空閑窒典，在t=τ-δ時(shí)瀑志，A發(fā)送端數(shù)據(jù)沒(méi)有到達(dá)B但B開(kāi)始發(fā)送，再經(jīng)過(guò)δ/2即t=τ-δ/2時(shí)战得，二者產(chǎn)生碰撞浇冰，但二者都不知道。直到t=τ時(shí)（傳過(guò)整個(gè)距離的時(shí)間）B才知道碰撞并停止發(fā)送漂佩。再經(jīng)過(guò)τ-δ，即t=2τ-δ時(shí)A才能檢測(cè)到碰撞墓拜。該方式不能進(jìn)行全雙工通信，只能半雙工涌韩。

發(fā)送幀在最多2τ之后（δ->0）就能知道是否碰撞臣樱，因此將此時(shí)間稱為爭(zhēng)用期（沖突窗口或碰撞窗口）。

為了保證發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)檢測(cè)到可能存在的沖突棚放，需要在發(fā)送完幀之前就能收到自己發(fā)送出去的數(shù)據(jù)，即幀的傳輸延時(shí)至少兩倍于信號(hào)在總線的傳播時(shí)延局骤。因此所有數(shù)據(jù)幀必須有一個(gè)最小幀長(zhǎng)的下限。任何站點(diǎn)收到小于該下限長(zhǎng)度的幀都要丟棄穴店。

最小幀長(zhǎng)=總線傳播時(shí)延*數(shù)據(jù)傳輸速率*2

如果已經(jīng)發(fā)送了最小幀長(zhǎng)的數(shù)據(jù)而未沖突忧风，則表示已經(jīng)搶占信道，則后續(xù)的信息都不會(huì)發(fā)生沖突。

如果發(fā)送的幀小于該長(zhǎng)度贴硫，則需要在MAC子層在數(shù)據(jù)字段后加入一個(gè)填充字段伊者，保證長(zhǎng)度大于最小幀長(zhǎng)英遭。

沖突后不能緊接著讓兩方重新發(fā)送，否則容易無(wú)休止的沖突亦渗。一般利用二進(jìn)制指數(shù)退避算法：

1. 確定基本退避時(shí)間挖诸，一般是2τ，即爭(zhēng)用期長(zhǎng)度
2. 定義參數(shù)k法精，值等于min(k多律，重傳次數(shù))
3. 從整數(shù)集合[0,1,2...2^k-1]隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)狼荞，重傳所需的退避時(shí)間就是r個(gè)基本退避時(shí)間此再，即2τr逛裤。
4. 重傳16次都不成功，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)擁擠永遠(yuǎn)無(wú)法發(fā)出，拋棄此幀并向高層報(bào)告

4. CSMA/CA協(xié)議

CSMA/CD 成功用于有線連接的局域網(wǎng)前普，但無(wú)線連接的環(huán)境下不適用，尤其是碰撞檢測(cè)部分，由于：

• 接收信號(hào)的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于發(fā)送信號(hào)懈息，硬件上實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)的開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大
• 無(wú)線通信存在“隱蔽站”闺阱，不一定能檢測(cè)到所有站點(diǎn)

因此绵咱，用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的CSMA并非CD（Collision Detection）而是CA（Collision Avoidance）秆吵，即碰撞避免腋粥，不保證完全不發(fā)生碰撞，但是盡量減少概率已脓。

CSMA/CA同樣適用二進(jìn)制指數(shù)退避算法霹购，當(dāng)信號(hào)從忙變?yōu)榭臻e時(shí)，任何一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀都需要等待一個(gè)時(shí)間間隔俩由，并且需要進(jìn)入爭(zhēng)用窗口汰翠，計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間一遍再次重新試圖接入信道存炮，以減少發(fā)生碰撞的概率倒源。當(dāng)且僅當(dāng)信道空閑且數(shù)據(jù)幀是要發(fā)送的第一個(gè)幀，才不用退避算法丘薛。

實(shí)現(xiàn)碰撞避免的方式：預(yù)約信道边苹、ACK幀桩警、RTS/CTS幀

• 預(yù)約信道：發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的同事向其他站點(diǎn)通知需要的時(shí)間長(zhǎng)度判帮。
• ACK幀：所有站點(diǎn)在正確接受到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)幀（除了廣播幀局嘁、組播幀）后向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)ACK幀，若接受失敗則不進(jìn)行任何行動(dòng)晦墙。若發(fā)送方在規(guī)定時(shí)間沒(méi)有收到ACK幀則說(shuō)明發(fā)送失敗悦昵，進(jìn)行重發(fā)直到收到或者超出次數(shù)。
• RTS/CTS幀：主要用于解決隱蔽站：發(fā)送方等待一個(gè)DIFS后晌畅，先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求發(fā)送（Ready To Send）幀但指，接收方收到RTS后在一個(gè)SIFS之后回應(yīng)一個(gè)準(zhǔn)許發(fā)送（Clear To Send）幀申請(qǐng)占用信道。雙方完成握手后再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞踩麦。

前兩項(xiàng)必須在CA中實(shí)現(xiàn)枚赡，而第三項(xiàng)可選。

CA和CD的區(qū)別：

• CA可檢測(cè)但不避免谓谦，CA發(fā)送同時(shí)不能檢測(cè)沖突贫橙。
• CD用于總線式以太網(wǎng)，CA多用于無(wú)線局域網(wǎng)（802.11a/b/g/n）
• 檢測(cè)方式不同反粥，CD檢測(cè)介質(zhì)中電壓卢肃，CA是能量檢測(cè)疲迂、載波檢測(cè)、混合檢測(cè)
• 在本節(jié)點(diǎn)處有沖突不代表接收處有沖突莫湘，反之本節(jié)點(diǎn)無(wú)沖突不代表接收處無(wú)沖突

3.5.3 輪詢?cè)L問(wèn)介質(zhì)訪問(wèn)控制：令牌傳遞協(xié)議

用戶不能隨機(jī)發(fā)送信息尤蒿，而是通過(guò)一個(gè)集中控制的監(jiān)控站，循環(huán)輪詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)幅垮，再?zèng)Q定信道分配腰池。典型協(xié)議是令牌傳遞協(xié)議，使用在令牌環(huán)局域網(wǎng)中忙芒。

令牌傳遞協(xié)議中示弓，一個(gè)令牌在各節(jié)點(diǎn)以某個(gè)固定次序交換。令牌是一組特殊的比特組合成的幀呵萨，環(huán)上的一個(gè)站點(diǎn)需要發(fā)送幀時(shí)必須等待令牌奏属，收到后才發(fā)送幀，包括目的站地址來(lái)表示接收方潮峦。在環(huán)上的所有節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)囱皿，直到發(fā)送端幀回到始發(fā)站并由始發(fā)站撤銷(xiāo)。

幀的目的轉(zhuǎn)發(fā)幀后同時(shí)維持一個(gè)幀的副本忱嘹，并通過(guò)在幀尾部設(shè)置“響應(yīng)比特”來(lái)表示已經(jīng)收到嘱腥，當(dāng)發(fā)送方收到并撤銷(xiāo)此幀后需要釋放令牌。

物理上不必成環(huán)德谅，但邏輯上的令牌傳輸和幀傳輸路徑必須成環(huán)爹橱。

適合負(fù)載很大的廣播信道。既不共享時(shí)間也不共享空間窄做，幾乎屬于隨機(jī)介質(zhì)訪問(wèn)愧驱。

3.6 局域網(wǎng)

3.6.1 基本概念、體系結(jié)構(gòu)

局域網(wǎng)特點(diǎn)：

• 一個(gè)單位共有椭盏，地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目有限
• 所有站共享較高的總帶寬
• 較低的時(shí)延组砚、誤碼率
• 各站平等，而非主從
• 可以廣播掏颊、組播

特定的三要素：

• 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星形糟红、環(huán)形、總線形乌叶、星形+總線形
• 傳輸介質(zhì)：雙絞線盆偿、銅纜、光纖
• 介質(zhì)訪問(wèn)控制方式：CSMA/CD（總線形）准浴，令牌總線和令牌環(huán)（環(huán)形）

三種特殊拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)：

• 以太網(wǎng)：邏輯是總線事扭，物理是星或拓展星
• 令牌環(huán)（IEEE 802.5）：邏輯為總線型，物理是星形
• FDDI（光纖分布數(shù)字接口乐横，IEEE 802.8）：邏輯環(huán)形求橄，物理雙環(huán)

IEEE802都用于OSI的物理和數(shù)據(jù)鏈路層今野，并將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制LLC、媒體（介質(zhì)）訪問(wèn)控制MAC

• MAC子層有從接入到傳輸媒體有關(guān)的所有內(nèi)容罐农。向上屏蔽對(duì)物理層訪問(wèn)的差異条霜，提供對(duì)物理層的統(tǒng)一訪問(wèn)接口，主要功能：組幀涵亏、比特傳輸差錯(cuò)檢測(cè)宰睡、透明傳輸。物理MAC地址即用于媒體接入控制層的物理地址溯乒。

• LLC與傳輸媒體無(wú)關(guān)夹厌，僅面向網(wǎng)絡(luò)層提供無(wú)確認(rèn)連接、面向連接裆悄、待確認(rèn)無(wú)連接、高速傳送四種服務(wù)類(lèi)型臂聋。

• 目前的網(wǎng)卡大多只裝有MAC協(xié)議而沒(méi)有LLC協(xié)議光稼。

3.6.2 以太網(wǎng)和IEEE 802.3

802.3是一種基帶總線型局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，描述物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層的實(shí)現(xiàn)方法孩等。

以太網(wǎng)邏輯上采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)艾君，以太網(wǎng)所有計(jì)算機(jī)共享一條總線，信息以廣播方式發(fā)送肄方。使用了CSMA/CD方式冰垄。通過(guò)以下方式簡(jiǎn)化通信：

• 采用無(wú)連接工作方式
• 不對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀編號(hào)，不要求接收方發(fā)送確認(rèn)

即：盡最大努力交付权她，提供不可靠服務(wù)虹茶，差錯(cuò)糾正由高層完成。

以太網(wǎng)嚴(yán)格上為DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)隅要，但和802.3區(qū)別不大

1.以太網(wǎng)的介質(zhì)和網(wǎng)卡

網(wǎng)卡出廠具有唯一的介質(zhì)訪問(wèn)控制地址（MAC）地址蝴罪，數(shù)據(jù)鏈路的所有設(shè)備都使用此地址。網(wǎng)卡控制著主機(jī)對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)步清，因此也工作在物理層要门，但只關(guān)注比特，不關(guān)注任何地址和高層協(xié)議廓啊。

2.MAC幀

MAC地址為6字節(jié)欢搜，分為6個(gè)16進(jìn)制數(shù)（都是兩位數(shù)），高24bit是廠商代碼谴轮，低24bit是網(wǎng)卡序列號(hào)炒瘟。如02-60-8c-e4-b1-21

• 物理層：[[前同步碼]7B+[幀開(kāi)始定界符]1B]+[MAC幀]
• MAC層：[MAC幀] = [[目的地址]6B+[源地址]6B+[類(lèi)型]2B+[數(shù)據(jù)(IP數(shù)據(jù)報(bào))]46B-1500B+[FCS(幀檢查序列)]4B]

46B:規(guī)定最小幀長(zhǎng)為64B，減去其他部分得到书聚；
1500B：規(guī)定如此

3.6.3 IEEE 802.11

無(wú)線局域網(wǎng)的一系列標(biāo)準(zhǔn)唧领，包括802.11a/b等藻雌。指定了MAC層協(xié)議并運(yùn)行在物理層標(biāo)準(zhǔn)上。采用CSMA/CA

• 有固定基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)（Basic Service Set斩个，BSS）：一個(gè)基本服務(wù)集包括一個(gè)基站胯杭、若干移動(dòng)站，基站稱為接入點(diǎn)（Access Point受啥，AP）做个，作用類(lèi)似網(wǎng)橋」鼍郑基本服務(wù)集可以孤立居暖，也可以通過(guò)AP連到主干分配系統(tǒng)（Distribution System，DS）然后接入另一個(gè)基本服務(wù)集構(gòu)成擴(kuò)展服務(wù)集（Extended Service Set藤肢，ESS）太闺，ESS還可以通過(guò)門(mén)橋（Portal）向無(wú)線用戶提供到非802.11無(wú)線局域網(wǎng)的接入。
• 無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)（Ad Hoc Network嘁圈，AHN）：沒(méi)有AP而是通過(guò)平等的移動(dòng)站之間相互通信組成臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)省骂，各點(diǎn)的地位平等。

3.6.4 令牌環(huán)網(wǎng)基本原理 802.5

令牌環(huán)網(wǎng)的每一站通過(guò)電纜與環(huán)接口干線耦合器（TCU）連接最住，TCU的主要作用是傳遞所有經(jīng)過(guò)的幀钞澳，為接入站發(fā)送和接收數(shù)據(jù)提供接口。TCU的兩個(gè)狀態(tài)：收聽(tīng)狀態(tài)涨缚、發(fā)送狀態(tài)轧粟。數(shù)據(jù)總是在TCU之間順序依次傳送。每個(gè)TCU重新產(chǎn)生并重新傳輸每一比特脓魏。

步驟如下：

1. 網(wǎng)絡(luò)空閑：只有Token幀在循環(huán)傳遞
2. 有站點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)兰吟，獲取Token后修改Token的標(biāo)志位，并在令牌附加自己的數(shù)據(jù)轧拄，將令牌變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送
3. 數(shù)據(jù)幀沿著環(huán)路發(fā)送揽祥，中間站點(diǎn)一邊轉(zhuǎn)發(fā)一邊查看目的地址，如果和自己的地址相同檩电，則復(fù)制數(shù)據(jù)幀拄丰，準(zhǔn)備后續(xù)處理
4. 數(shù)據(jù)幀繼續(xù)傳輸直到達(dá)到源節(jié)點(diǎn)，結(jié)束轉(zhuǎn)發(fā)俐末，發(fā)送方檢驗(yàn)返回的數(shù)據(jù)幀是否有錯(cuò)料按，有錯(cuò)則重傳
5. 原站點(diǎn)傳送完后重新產(chǎn)生一個(gè)令牌，交出媒體訪問(wèn)權(quán)限

令牌環(huán)網(wǎng)在物理上是星形卓箫，但是邏輯上是環(huán)形载矿。

3.7 廣域網(wǎng)

3.7.1 廣域網(wǎng)基本概念

覆蓋范圍很廣的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)。是因特網(wǎng)的核心部分，各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路都是高速鏈路闷盔。不等于互聯(lián)網(wǎng)弯洗，

• 互聯(lián)網(wǎng)可以連接不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，通常使用路由器逢勾。
• 廣域網(wǎng)由節(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組牡整，主要協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層。強(qiáng)調(diào)資源共享
• 局域網(wǎng)：主要協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路層溺拱。強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸

PPP協(xié)議和HDLC協(xié)議是最常用的廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層控制協(xié)議逃贝。

3.7.2 PPP協(xié)議

PPP（Point-to-Point Protocol）是使用串行線路通信的面向字節(jié)的協(xié)議，此協(xié)議應(yīng)用在直接連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路上迫摔，主要用來(lái)通過(guò)撥號(hào)或?qū)＞€建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接發(fā)送數(shù)據(jù)沐扳，使其成為各種主機(jī)、網(wǎng)橋句占、路由之間簡(jiǎn)單連接的一種共同解決方案沪摄。

組成部分：

• 鏈路控制協(xié)議LCP：建立、配置辖众、測(cè)試卓起、管理數(shù)據(jù)鏈路
• 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP：每個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議用一個(gè)相應(yīng)的NCP進(jìn)行配置。
• 將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法凹炸。收到最大傳輸單元MTU的限制

3.7.3 HDLC協(xié)議

高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-Level Data Link Control）

3.8 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備

3.8.1 網(wǎng)橋概念、基本原理

兩個(gè)或多個(gè)以太網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)橋連接昼弟，成為一個(gè)范圍更大的以太網(wǎng)啤它。原來(lái)的以太網(wǎng)稱為網(wǎng)段。

網(wǎng)橋工作在MAC子層舱痘，使各網(wǎng)段成為隔離開(kāi)的碰撞域变骡。如果將網(wǎng)橋換為工作在物理層的轉(zhuǎn)發(fā)器，就沒(méi)有過(guò)濾功能芭逝。網(wǎng)橋處理對(duì)象是幀塌碌；中繼器和放大器處理對(duì)象是信號(hào)。

每個(gè)網(wǎng)段數(shù)據(jù)量為10MBps旬盯，如果使用網(wǎng)橋台妆，則三個(gè)網(wǎng)段的最大吞吐量為30MBps，如果使用轉(zhuǎn)發(fā)器胖翰，則是同一個(gè)碰撞域接剩，使得最大吞吐量依然是10MBps。

網(wǎng)橋的基本特點(diǎn)：

• 必須具備尋址和路徑選擇能力萨咳，確定幀的傳輸方向
• 從源網(wǎng)絡(luò)接受幀懊缺，以目的網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)控制協(xié)議向目的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)此幀
• 在不同或相同類(lèi)型的LAN之間存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)幀，必要時(shí)進(jìn)行鏈路層的協(xié)議轉(zhuǎn)換（兩個(gè)網(wǎng)段可以使用不同協(xié)議）
• 對(duì)接收到的幀不作任何修改培他，或只對(duì)封裝格式做很小修改
• 可以通過(guò)幀翻譯連接不同類(lèi)型局域網(wǎng)

優(yōu)點(diǎn)：過(guò)濾通信量鹃两、擴(kuò)大物理范圍遗座、使用不同物理層、互聯(lián)不同類(lèi)型局域網(wǎng)俊扳、提高可靠性途蒋、提高性能

缺點(diǎn)：增加時(shí)延、MAC子層不能流量控制（沒(méi)有LLC的編號(hào)機(jī)制）拣度、不同MAC子層的網(wǎng)段橋接時(shí)的幀格式轉(zhuǎn)換碎绎、廣播風(fēng)暴

網(wǎng)橋分類(lèi)：

• 透明網(wǎng)橋（不選擇最佳路由）：接受與之連接的LAN的每一幀，到達(dá)幀的路由選擇過(guò)程取決于源LAN和目的LAN：二者相同則丟棄抗果，否則轉(zhuǎn)發(fā)筋帖。若目的LAN未知?jiǎng)t擴(kuò)散此幀 。網(wǎng)橋按照自學(xué)習(xí)算法處理收到的幀冤馏，采用無(wú)環(huán)生成樹(shù)算法日麸。
• 源路由網(wǎng)橋（選擇最佳路由）：路由選擇由發(fā)送數(shù)據(jù)幀的源站負(fù)責(zé)，網(wǎng)橋只根據(jù)數(shù)據(jù)真正的路由信息對(duì)幀進(jìn)行接受和轉(zhuǎn)發(fā)逮光。對(duì)主機(jī)不頭領(lǐng)代箭，主機(jī)必須知道網(wǎng)橋的標(biāo)識(shí)和網(wǎng)段位置，為了找到最佳路由涕刚，先廣播一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀（Discovery Frame）進(jìn)行探測(cè)嗡综，目的站點(diǎn)也廣播一個(gè)應(yīng)答幀原路返回，源站借此選擇最佳路由（未必是最短杜漠，而是最小時(shí)延）极景。之后，選定源站到目的站的幀的首部必須包含一樣的最佳路由信息驾茴。

3.8.2 局域網(wǎng)交換機(jī)

1.基本

就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋盼樟，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)沖突域锈至，為每個(gè)站點(diǎn)提供更高帶寬

交換機(jī)對(duì)工作站是透明的晨缴，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加、移動(dòng)峡捡、網(wǎng)路變化击碗。可以方便的實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)（VLAN）

2.原理

檢測(cè)從以太端口來(lái)的數(shù)據(jù)幀和目的地MAC地址棋返，然后與系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)查找表對(duì)比延都，若不在則加入，并發(fā)送給相應(yīng)目的端口

3. 特點(diǎn)

• 每個(gè)端口與單個(gè)主機(jī)相連 （網(wǎng)橋是連接到以太網(wǎng)的一個(gè)網(wǎng)段）睛竣，全雙工工作
• 同時(shí)連通許多對(duì)的端口晰房，每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能無(wú)碰撞傳輸數(shù)據(jù)
• 即插即用，內(nèi)部幀的轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)自學(xué)習(xí)
• 專用交換結(jié)構(gòu)芯片提高了交換速率
• 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬

4.兩種交換模式

• 直通式：只檢查幀的目的地址，接收后馬上傳出去殊者。缺乏智能性与境、安全性
• 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式：現(xiàn)將接收到的幀緩存到高速緩存，檢查正確后才查表轉(zhuǎn)為輸出端口發(fā)送幀猖吴。錯(cuò)誤則丟棄摔刁。