數(shù)據(jù)鏈路層基本概念
數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型
數(shù)據(jù)鏈路層的信道類型
- 數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下倆種類型:
1疮茄、點(diǎn)對點(diǎn)信道:這種信道使用一對一的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式
2、廣播信道:這種信道使用一對多的廣播通信方式根暑,因此過程比較復(fù)雜剔氏,廣播信道連接的主機(jī)很多抵知,因此必須使用專用的共享信道協(xié)議協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送
鏈路與數(shù)據(jù)鏈路
- 鏈路:是一條點(diǎn)對點(diǎn)的物理線路段爹凹,中間沒有任何其他的交換節(jié)點(diǎn)
一條鏈路只是一條通路的一個組成部分 - 數(shù)據(jù)鏈路:除了數(shù)據(jù)鏈路外煞烫,還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸响疚,若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上秆剪,就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路
**1衩侥、現(xiàn)最常用的方法是使用適配器(即網(wǎng)卡)來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件
2茫藏、一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這倆層的功能
幀
-
數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀
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數(shù)據(jù)鏈路層要解決的三個基本問題
1民鼓、封裝成幀
- 封裝成幀就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部薇芝,然后構(gòu)成了一個幀,確定了幀的界限
-
首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界
計算機(jī)A到計算機(jī)B有一根網(wǎng)線丰嘉,計算機(jī)A會發(fā)送很多數(shù)據(jù)包到計算機(jī)B夯到,如果這些數(shù)據(jù)包沒有開頭和結(jié)尾標(biāo)志,計算機(jī)B接收就會發(fā)生混亂
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2饮亏、透明傳輸(用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴})
- 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(jìn)制編碼是1B)
- 字節(jié)填充或字符填充——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)移字符
-
如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中耍贾,那么應(yīng)在轉(zhuǎn)移字符前插入一個轉(zhuǎn)義字符,當(dāng)接收端收到連續(xù)倆個轉(zhuǎn)義字符時路幸,就刪除其中前面的一個
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3荐开、差錯檢測
- 傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯:1變成0,而0也會變成1简肴,在一段時間內(nèi)晃听,傳輸錯誤得比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率BER
- 誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系
- 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕谟嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時砰识,必須采用各種差錯檢測措施
- 數(shù)據(jù)鏈路層只能保證不出錯能扒,不能糾錯,數(shù)據(jù)鏈路層只能保證無差錯的接收辫狼,可靠性傳輸有錯要求重發(fā)是傳輸層的事
循環(huán)冗余檢驗(yàn)的計算過程
幀檢驗(yàn)序列FCS
- 在數(shù)據(jù)后面加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列FCS初斑,循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同
1、CRC是一種常用的檢錯方法膨处,而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼
2越平、FCS可以用CRC這種方法得出频蛔,但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法
接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)
- 檢驗(yàn):
1、若得出的余數(shù)R=0秦叛,則判定這個幀沒有差錯晦溪,就接受
2、若余數(shù)R不等于0挣跋,則判定這個幀有差錯三圆,就丟棄 - 特點(diǎn):
1、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
2避咆、只要經(jīng)過嚴(yán)格的篩選舟肉,并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)P,那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小
點(diǎn)到點(diǎn)通信數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP(大部分為廣域網(wǎng)之間)
-
大家用ADSL撥號上網(wǎng)查库,家里的貓到電信設(shè)備中間只有一根線連接路媚,這就是點(diǎn)到點(diǎn)通信,它們之間使用的協(xié)議就是ppp協(xié)議樊销,這是點(diǎn)到點(diǎn)之間的協(xié)議整慎,ppp協(xié)議是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議
image.png - 現(xiàn)在全世界使用的最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對點(diǎn)(Point-to-Point)
- 用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時,一般都是使用ppp協(xié)議
PPP協(xié)議應(yīng)該滿足的要求
1围苫、簡單--這是首要的要求
2裤园、封裝成幀
3、透明性
4剂府、多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
5拧揽、多種類型鏈路
6、差錯檢測
7腺占、檢測連接狀態(tài)
8淤袜、最大傳送單元
9、網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商
10衰伯、數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商
PPP協(xié)議不需要滿足的要求
1铡羡、糾錯
2、流量控制
3嚎研、序號
4蓖墅、多點(diǎn)線路
5、半雙工或者單工鏈路
PPP協(xié)議的組成
- 1992年制訂了ppp協(xié)議临扮,經(jīng)過了1993年和1994年的修訂论矾,現(xiàn)在的ppp協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)(所有設(shè)備都可以使用,不是廠家專有的協(xié)議)
-
PPP協(xié)議有三個組成部分
1杆勇、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議可以用于異步串行或同步串行介質(zhì)
2贪壳、他使用LCP(鏈路控制協(xié)議)建立并維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路連接
3、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)允許在點(diǎn)到點(diǎn)連接上使用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議蚜退,如圖所示
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PPP協(xié)議的幀格式
- 標(biāo)志字段F = 0x7E(符號0x表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示闰靴,十六進(jìn)制的7E的二進(jìn)制表示是01111110)
- 地址字段A只置為0xFF彪笼,地址字段實(shí)際上并不起作用
- 控制字段c通常置為0x03
- ppp是面向字節(jié)的,所有得ppp幀的長度都是整數(shù)字節(jié)
字節(jié)填充
- 問:
信息字段中出現(xiàn)了標(biāo)志性的值蚂且,可能會被誤認(rèn)為是“標(biāo)志”配猫,怎么辦? -
答:
1杏死、將信息字段中出現(xiàn)的每個0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D泵肄,0x5E)
2、若信息字段中出現(xiàn)0x7D的子節(jié)淑翼,則將其轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)的序列(0x7D腐巢,0x5E)
3、若信息字段中出現(xiàn)ASCLL碼的控制字符(即數(shù)值小于0x20的字符)玄括,則在該字符前面要加入一個0x7D字節(jié)冯丙,同時將該字符的編碼加以改變
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零比特填充方法
- ppp協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時,是使用同步傳輸(一連串的比特連續(xù)傳送)遭京,這是ppp協(xié)議采用零比特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸
- 在發(fā)送端胃惜,只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)的1,則立即填入一個0洁墙,接收端對幀中的比特流進(jìn)行掃描蛹疯,每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)的1時戒财,就把這5個連續(xù)1后的一個0刪除
不適用序號和 確認(rèn)機(jī)制
- 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:
1热监、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
2饮寞、在因特網(wǎng)環(huán)境下孝扛,ppp的信息字段放入的數(shù)據(jù)是ip數(shù)據(jù)報,數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的
3幽崩、幀檢驗(yàn)序列FCS字段可保證無差錯接收
PPP協(xié)議的工作狀態(tài)
廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層(大部分為局域網(wǎng)之間)
局域網(wǎng)的拓?fù)?/h6>
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局域網(wǎng)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)
- 局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是:網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有苦始,且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限
- 局域網(wǎng)具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
1、具有廣播功能慌申,從一個站點(diǎn)可很方便的訪問全網(wǎng)陌选,局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源
2、便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變蹄溉,各設(shè)備的位置可靈活的調(diào)整和改變
3咨油、提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性柒爵、生存性
共享通信媒體
- 就是一堆計算機(jī)共享線路的話役电,如何實(shí)現(xiàn)這種通訊
靜態(tài)劃分信道
- 頻分復(fù)用
- 時分復(fù)用
- 波分復(fù)用
- 碼分復(fù)用
動態(tài)媒體接入控制
- 隨機(jī)接入(主要被以太網(wǎng)采用)
- 受控接入,如多點(diǎn)線路探尋或輪詢(目前不被采用)
認(rèn)識以太網(wǎng)
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- 總線上的每一個工作的計算機(jī)都能檢測到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號棉胀,由于只有計算機(jī)D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致法瑟,因此只有D才接收這個數(shù)據(jù)幀
- 其他所有的計算機(jī)都檢測到不是給他們的數(shù)據(jù)幀冀膝,因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來
- 具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對一的通信
載波接聽多點(diǎn)接入/ 碰撞檢測,以太網(wǎng)使用CSMA/CD協(xié)議
- “多點(diǎn)接入”表示許多計算機(jī)以多點(diǎn)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(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)霎挟,如果有窝剖,則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù),以免發(fā)生碰撞
- “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號
碰撞檢測
- “碰撞檢測”就是計算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小
1酥夭、當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時枯芬,總線上的信號電壓擺動值將會增大(互相疊加)
2、當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過了一定的門限值時采郎,就認(rèn)為總線上至少有倆個站在同時發(fā)送數(shù)據(jù)千所,表明產(chǎn)生了碰撞
3、所謂“碰撞”蒜埋,就是發(fā)生了沖突淫痰,因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”
-
檢測到碰撞后
1、在發(fā)生碰撞時整份,總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真待错,無法從中恢復(fù)出有用的信息來
2、每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站烈评,一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞火俄,就要立刻停止發(fā)送免得繼續(xù)浪費(fèi)資源,然后等待一段隨機(jī)時間后再次發(fā)送
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傳播時延對載波偵聽的影響
什么是以太網(wǎng)
- DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品(以太網(wǎng))的規(guī)約
- IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn):DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)與IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別讲冠,因此可以將802.3局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”
- 嚴(yán)格來說瓜客,“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)(只要滿足載帶沖突檢測的波偵聽多路訪問技術(shù)(CSMA/CD)的都算是以太網(wǎng))
以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)鏈路層的倆個子層
- 為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好的適應(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)鏈路層拆成倆個子層:
1竿开、邏輯鏈路控制LLC子層
2谱仪、媒體接入控制MAC 子層
- 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層,而LLC子層則與傳輸媒體無關(guān)否彩,不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對LLC子層都是透明的
- 由于TCP/IP體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是DIX Ethernet V2而不是802.3標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)疯攒,因此現(xiàn)在802委員會制定的邏輯鏈路子層LLC的作用已經(jīng)不大了
- 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
以太網(wǎng)提供的服務(wù)
- 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付,即盡最大努力的交付
- 當(dāng)接收站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀列荔,其他什么也不做敬尺,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(jìn)行重傳,但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀贴浙,而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送
以太網(wǎng)的拓?fù)洌ㄐ切屯負(fù)洌?/h6>
- 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜砂吞,后來 演進(jìn)到細(xì)同軸電纜,最后發(fā)展為使用更便宜更靈活的雙絞線悬而,不用電纜而使用無屏蔽雙絞線呜舒,每個站需要用倆對雙絞線,分別用于發(fā)送和接收
-
這種以太網(wǎng)采用星型拓?fù)浔康欤谛切偷闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備袭蝗,叫做集線器
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集線器的一些特點(diǎn)
- 集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜的工作唤殴,因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行,集線器使用了大規(guī)模的集成電路芯片到腥,因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已經(jīng)大大提高了
- 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)朵逝,各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議,并共享邏輯上的總線
-
集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器乡范,工作在物理層
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10Base-T
- 國際互聯(lián)網(wǎng)組織把這個用集線器連接的以太網(wǎng)規(guī)定了一個標(biāo)準(zhǔn)10Base-T(一般都是基帶信號配名,就是數(shù)字信號)
- 10Base-T的通信距離稍短,每個站到集線器的距離不超過100m晋辆,這種10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星型網(wǎng)的出現(xiàn)渠脉,即降低了成本,又提高了可靠性
- 10Base-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)瓶佳,是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑芋膘,它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)
以太網(wǎng)的信道利用率
-
一個幀從開始發(fā)送,經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后霸饲,將再重傳數(shù)次为朋,到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑(即再經(jīng)過時間t使得信道上無信號在傳播)時為止,是發(fā)送一幀所需的平均時間
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以太網(wǎng)幀格式
MAC層的硬件地址(MAC地址)
- 在局域網(wǎng)中厚脉,硬件地址又稱為物理地址或mac地址
- 802標(biāo)準(zhǔn)所說的'地址'嚴(yán)格來說應(yīng)當(dāng)是每一站的”名字“或標(biāo)識符
- 但鑒于大家都已經(jīng)習(xí)慣了將這種48位的"名字"稱為地址习寸,所以沿用這種不規(guī)格的說法
1、IEEE的注冊管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)(即高位24位)
2傻工、地址字段中的后三個字節(jié)(即地位24位)由廠家自行分配霞溪,稱為擴(kuò)展標(biāo)識符,必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址
3精钮、一個地址快可以生成2的24次方個不同的地址威鹿,這種48位地址稱為MAC-48剃斧,它的通用名稱是EUI-48
4轨香、“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48
適配器檢查MAC地址
- 適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址
1、如果是發(fā)往本站的幀則收下幼东,然后再進(jìn)行其他的處理
2臂容、否則就將此幀丟棄,不在進(jìn)行其他的處理
- 發(fā)往本站的幀包括以下三種幀:
1根蟹、單播(一對一)
2脓杉、廣播(一對全體)
3、多播(一對多)
MAC幀格式
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常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有倆種標(biāo)準(zhǔn):
1简逮、DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)
2球散、IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)
最常用的MAC幀是以太網(wǎng)v2格式
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無效的MAC幀
- 幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)
- 用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯
- 數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間
- 有效的MAC幀 長度為64~1518字節(jié)之間
對于檢查出的無效幀MAC幀就簡單的丟棄,以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀
擴(kuò)展以太網(wǎng)
距離擴(kuò)展 100M 光纖
在物理層考慮擴(kuò)展
1、具有廣播功能慌申,從一個站點(diǎn)可很方便的訪問全網(wǎng)陌选,局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源
2、便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變蹄溉,各設(shè)備的位置可靈活的調(diào)整和改變
3咨油、提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性柒爵、生存性
靜態(tài)劃分信道
動態(tài)媒體接入控制
1酥夭、當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時枯芬,總線上的信號電壓擺動值將會增大(互相疊加)
2、當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過了一定的門限值時采郎,就認(rèn)為總線上至少有倆個站在同時發(fā)送數(shù)據(jù)千所,表明產(chǎn)生了碰撞
3、所謂“碰撞”蒜埋,就是發(fā)生了沖突淫痰,因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”
檢測到碰撞后
1、在發(fā)生碰撞時整份,總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真待错,無法從中恢復(fù)出有用的信息來
2、每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站烈评,一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞火俄,就要立刻停止發(fā)送免得繼續(xù)浪費(fèi)資源,然后等待一段隨機(jī)時間后再次發(fā)送
1竿开、邏輯鏈路控制LLC子層
2谱仪、媒體接入控制MAC 子層
- 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜砂吞,后來 演進(jìn)到細(xì)同軸電纜,最后發(fā)展為使用更便宜更靈活的雙絞線悬而,不用電纜而使用無屏蔽雙絞線呜舒,每個站需要用倆對雙絞線,分別用于發(fā)送和接收
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這種以太網(wǎng)采用星型拓?fù)浔康欤谛切偷闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備袭蝗,叫做集線器
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集線器的一些特點(diǎn)
- 集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜的工作唤殴,因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行,集線器使用了大規(guī)模的集成電路芯片到腥,因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已經(jīng)大大提高了
- 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)朵逝,各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議,并共享邏輯上的總線
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集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器乡范,工作在物理層
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10Base-T
- 國際互聯(lián)網(wǎng)組織把這個用集線器連接的以太網(wǎng)規(guī)定了一個標(biāo)準(zhǔn)10Base-T(一般都是基帶信號配名,就是數(shù)字信號)
- 10Base-T的通信距離稍短,每個站到集線器的距離不超過100m晋辆,這種10Mb/s速率的無屏蔽雙絞線星型網(wǎng)的出現(xiàn)渠脉,即降低了成本,又提高了可靠性
- 10Base-T雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)瓶佳,是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑芋膘,它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)
以太網(wǎng)的信道利用率
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一個幀從開始發(fā)送,經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后霸饲,將再重傳數(shù)次为朋,到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑(即再經(jīng)過時間t使得信道上無信號在傳播)時為止,是發(fā)送一幀所需的平均時間
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以太網(wǎng)幀格式
MAC層的硬件地址(MAC地址)
- 在局域網(wǎng)中厚脉,硬件地址又稱為物理地址或mac地址
- 802標(biāo)準(zhǔn)所說的'地址'嚴(yán)格來說應(yīng)當(dāng)是每一站的”名字“或標(biāo)識符
- 但鑒于大家都已經(jīng)習(xí)慣了將這種48位的"名字"稱為地址习寸,所以沿用這種不規(guī)格的說法
1、IEEE的注冊管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié)(即高位24位)
2傻工、地址字段中的后三個字節(jié)(即地位24位)由廠家自行分配霞溪,稱為擴(kuò)展標(biāo)識符,必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址
3精钮、一個地址快可以生成2的24次方個不同的地址威鹿,這種48位地址稱為MAC-48剃斧,它的通用名稱是EUI-48
4轨香、“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48
適配器檢查MAC地址
- 適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個MAC幀就首先用硬件檢查MAC幀中的MAC地址
1、如果是發(fā)往本站的幀則收下幼东,然后再進(jìn)行其他的處理
2臂容、否則就將此幀丟棄,不在進(jìn)行其他的處理 - 發(fā)往本站的幀包括以下三種幀:
1根蟹、單播(一對一)
2脓杉、廣播(一對全體)
3、多播(一對多)
MAC幀格式
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常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有倆種標(biāo)準(zhǔn):
1简逮、DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)
2球散、IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)
最常用的MAC幀是以太網(wǎng)v2格式
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無效的MAC幀
- 幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)
- 用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯
- 數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間
- 有效的MAC幀 長度為64~1518字節(jié)之間
對于檢查出的無效幀MAC幀就簡單的丟棄,以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀
擴(kuò)展以太網(wǎng)
距離擴(kuò)展 100M 光纖
在物理層考慮擴(kuò)展
例:某大學(xué)有三個系散庶,各自有一個局域網(wǎng)
- 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)
1蕉堰、使原來屬于不同局域網(wǎng)上的計算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信
2凌净、擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍 - 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)缺點(diǎn)
1、碰撞域增大了屋讶,但總的吞吐量并未提高
2冰寻、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
在數(shù)據(jù)鏈路層考慮擴(kuò)展
- 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋
- 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層皿渗,它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)
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網(wǎng)橋具有過濾幀的功能斩芭,當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時,并不是向所有得接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀乐疆,而是先檢查此幀的目的mac地址划乖,然后再確定將幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口
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如上圖所示:
在倆個集線器之間接入一個網(wǎng)橋,網(wǎng)橋的作用就是學(xué)習(xí)并記錄MAC地址挤土,例迁筛,當(dāng)ma要像mb發(fā)送數(shù)據(jù),ma會將數(shù)據(jù)發(fā)給所有設(shè)備耕挨,包括網(wǎng)橋细卧,網(wǎng)橋這時候也不知道m(xù)b是接口哪側(cè)的,所以就發(fā)給了接口右側(cè)筒占,并且記錄并保存了ma的mac地址贪庙,知道m(xù)a是接口左側(cè)的,當(dāng)有左側(cè)有數(shù)據(jù)發(fā)給ma時翰苫,網(wǎng)橋不會再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到右側(cè)了止邮,因?yàn)樗續(xù)a是左側(cè)的,以此類推奏窑,網(wǎng)橋會知道所有計算機(jī)的mac地址并連通倆個集線器导披,使沖突變小,效率變高
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如上圖所示:
當(dāng)網(wǎng)橋的口有很多時埃唯,它的接口將不會再連集線器撩匕,會直接連計算機(jī)
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如上圖所示:
此時的網(wǎng)橋就不叫做網(wǎng)橋了,叫做交換機(jī)墨叛,具有和網(wǎng)橋相同的功能止毕,使計算機(jī)通信變成了一對一,并且交換機(jī)是有緩從的漠趁,先過來的數(shù)據(jù)先存扁凛,存了再發(fā),就不存在沖突了闯传,能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信
優(yōu)化以太網(wǎng)
- 優(yōu)化以太網(wǎng)谨朝,網(wǎng)橋設(shè)備,交換機(jī),端口帶寬獨(dú)享字币,安全荚孵,基于MAC地址轉(zhuǎn)發(fā),通過學(xué)習(xí)構(gòu)建MAC地址表
小結(jié):自學(xué)習(xí)與幀轉(zhuǎn)發(fā)
- 網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)纬朝,查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的原地址有無相匹配的項目收叶,如沒有,就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項目(原地址共苛,進(jìn)入的接口和時間)判没,如有,則把原有的項目進(jìn)行更新
- 轉(zhuǎn)發(fā)幀隅茎,查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項目
1澄峰、如沒有,則通過 所有其他接口辟犀,(但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外)按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)
2俏竞、如有,則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)
3堂竟、若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口魂毁,則應(yīng)丟棄這個幀(因?yàn)檫@時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))