計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)微課堂的筆記整理
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3.1敬锐、數(shù)據(jù)鏈路層概述

概述

鏈路是從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)的一段物理線路巡雨，數(shù)據(jù)鏈路則是在鏈路的基礎(chǔ)上增加了一些必要的硬件（如網(wǎng)絡(luò)適配器）和軟件（如協(xié)議的實(shí)現(xiàn)）

網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)后添、路由器等都必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層

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局域網(wǎng)中的主機(jī)逗柴、交換機(jī)等都必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層

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從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)

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僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng)

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主機(jī)H1 到主機(jī)H2 所經(jīng)過(guò)的網(wǎng)絡(luò)可以是多種不同類型的

注意：不同的鏈路層可能采用不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道

數(shù)據(jù)鏈路層屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的低層兑巾。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

• 廣播信道

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局域網(wǎng)屬于數(shù)據(jù)鏈路層

局域網(wǎng)雖然是個(gè)網(wǎng)絡(luò)刊苍。但我們并不把局域網(wǎng)放在網(wǎng)絡(luò)層中討論。這是因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)層要討論的是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連的問(wèn)題诅挑，是討論分組怎么從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)庶香，通過(guò)路由器甲棍，轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

而在同一個(gè)局域網(wǎng)中赶掖，分組怎么從一臺(tái)主機(jī)傳送到另一臺(tái)主機(jī)感猛，但并不經(jīng)過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)。從整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)看奢赂，局域網(wǎng)仍屬于數(shù)據(jù)鏈路層的范圍

三個(gè)重要問(wèn)題

數(shù)據(jù)鏈路層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是幀

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陪白，然后就構(gòu)成了一個(gè)幀。

• 首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界膳灶。

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差錯(cuò)控制

在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1 可能會(huì)變成 0咱士， 而 0 也可能變成 1序厉。

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可靠傳輸

接收方主機(jī)收到有誤碼的幀后，是不會(huì)接受該幀的常拓，會(huì)將它丟棄

如果數(shù)據(jù)鏈路層向其上層提供的是不可靠服務(wù)叹誉，那么丟棄就丟棄了璧亮，不會(huì)再有更多措施

如果數(shù)據(jù)鏈路層向其上層提供的是可靠服務(wù)缴饭，那就還需要其他措施暑劝，來(lái)確保接收方主機(jī)還可以重新收到被丟棄的這個(gè)幀的正確副本

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以上三個(gè)問(wèn)題都是使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層來(lái)舉例的

如果使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層除了包含上面三個(gè)問(wèn)題外，還有一些問(wèn)題要解決

如圖所示颗搂，主機(jī)A担猛，B，C丢氢，D毁习，E通過(guò)一根總線進(jìn)行互連，主機(jī)A要給主機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)卖丸，代表幀的信號(hào)會(huì)通過(guò)總線傳輸?shù)娇偩€上的其他各主機(jī)，那么主機(jī)B盏道，D稍浆，E如何知道所收到的幀不是發(fā)送給她們的，主機(jī)C如何知道發(fā)送的幀是發(fā)送給自己的

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可以用編址（地址）的來(lái)解決

將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸

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還有數(shù)據(jù)碰撞問(wèn)題

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隨著技術(shù)的發(fā)展猜嘱，交換技術(shù)的成熟衅枫，

在 有線（局域網(wǎng)）領(lǐng)域 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和鏈路層交換機(jī)的交換式局域網(wǎng)取代了共享式局域網(wǎng)

在無(wú)線局域網(wǎng)中仍然使用的是共享信道技術(shù)

3.2、封裝成幀

介紹

封裝成幀是指數(shù)據(jù)鏈路層給上層交付的協(xié)議數(shù)據(jù)單元添加幀頭和幀尾使之成為幀

• 幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息

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發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層將上層交付下來(lái)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元封裝成幀后朗伶，還要通過(guò)物理層弦撩，將構(gòu)成幀的各比特，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)交給傳輸媒體论皆，那么接收方的數(shù)據(jù)鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個(gè)個(gè)的幀益楼？

答：需要幀頭和幀尾來(lái)做幀定界

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但比不是每一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的幀都包含有幀定界標(biāo)志，例如下面例子

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前導(dǎo)碼

• 前同步碼：作用是使接收方的時(shí)鐘同步

• 幀開(kāi)始定界符：表明其后面緊跟著的就是MAC幀

另外以太網(wǎng)還規(guī)定了幀間間隔為96比特時(shí)間点晴，因此感凤，MAC幀不需要幀結(jié)束定界符

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透明傳輸

透明

指某一個(gè)實(shí)際存在的事物看起來(lái)卻好像不存在一樣。

透明傳輸是指數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)上層交付的傳輸數(shù)據(jù)沒(méi)有任何限制粒督，好像數(shù)據(jù)鏈路層不存在一樣

幀界定標(biāo)志也就是個(gè)特定數(shù)據(jù)值陪竿，如果在上層交付的協(xié)議數(shù)據(jù)單元中， 恰好也包含這個(gè)特定數(shù)值屠橄，接收方就不能正確接收

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所以數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)該對(duì)上層交付的數(shù)據(jù)有限制族跛，其內(nèi)容不能包含幀定界符的值

解決透明傳輸問(wèn)題

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• 解決方法：面向字節(jié)的物理鏈路使用字節(jié)填充 (byte stuffing) 或字符填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實(shí)現(xiàn)透明傳輸

• 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(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)锐墙。

• 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)義字符礁哄。

• 如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)在數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符 ESC贮匕。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)姐仅，就刪除其中前面的一個(gè)。

幀的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度

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總結(jié)

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3.3、差錯(cuò)檢測(cè)

介紹

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奇偶校驗(yàn)

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循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(Cyclic Redundancy Check)

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例題

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總結(jié)

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循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC 是一種檢錯(cuò)方法掏膏，而幀校驗(yàn)序列 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼

3.4劳翰、可靠傳輸

基本概念

下面是比特差錯(cuò)

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其他傳輸差錯(cuò)

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• 分組丟失

路由器輸入隊(duì)列快滿了，主動(dòng)丟棄收到的分組

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• 分組失序

數(shù)據(jù)并未按照發(fā)送順序依次到達(dá)接收端

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• 分組重復(fù)

由于某些原因馒疹，有些分組在網(wǎng)絡(luò)中滯留了佳簸，沒(méi)有及時(shí)到達(dá)接收端，這可能會(huì)造成發(fā)送端對(duì)該分組的重發(fā)颖变，重發(fā)的分組到達(dá)接收端生均，但一段時(shí)間后，滯留在網(wǎng)絡(luò)的分組也到達(dá)了接收端腥刹，這就造成分組重復(fù)的傳輸差錯(cuò)

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三種可靠協(xié)議

• 停止-等待協(xié)議SW

• 回退N幀協(xié)議GBN

• 選擇重傳協(xié)議SR

這三種可靠傳輸實(shí)現(xiàn)機(jī)制的基本原理并不僅限于數(shù)據(jù)鏈路層马胧，可以應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各層協(xié)議中

停止-等待協(xié)議

停止-等待協(xié)議可能遇到的四個(gè)問(wèn)題

確認(rèn)與否認(rèn)

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超時(shí)重傳

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確認(rèn)丟失

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既然數(shù)據(jù)分組需要編號(hào)，確認(rèn)分組是否需要編號(hào)衔峰？

要佩脊。如下圖所示

確認(rèn)遲到

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注意，圖中最下面那個(gè)數(shù)據(jù)分組與之前序號(hào)為0的那個(gè)數(shù)據(jù)分組不是同一個(gè)數(shù)據(jù)分組

注意事項(xiàng)

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停止-等待協(xié)議的信道利用率

假設(shè)收發(fā)雙方之間是一條直通的信道

• TD：是發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)分組所耗費(fèi)的發(fā)送時(shí)延

• RTT：是收發(fā)雙方之間的往返時(shí)間

• TA：是接收方發(fā)送確認(rèn)分組所耗費(fèi)的發(fā)送時(shí)延

TA一般都遠(yuǎn)小于TD垫卤，可以忽略威彰，當(dāng)RTT遠(yuǎn)大于TD時(shí)，信道利用率會(huì)非常低

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像停止-等待協(xié)議這樣通過(guò)確認(rèn)和重傳機(jī)制實(shí)現(xiàn)的可靠傳輸協(xié)議穴肘，常稱為自動(dòng)請(qǐng)求重傳協(xié)議ARQ(Automatic Repeat reQuest)歇盼，意思是重傳的請(qǐng)求是自動(dòng)進(jìn)行，因?yàn)椴恍枰邮辗斤@式地請(qǐng)求评抚，發(fā)送方重傳某個(gè)發(fā)送的分組

回退N幀協(xié)議GBN

為什么用回退N幀協(xié)議

在相同的時(shí)間內(nèi)豹缀，使用停止-等待協(xié)議的發(fā)送方只能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)分組，而采用流水線傳輸?shù)陌l(fā)送方盈咳，可以發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)分組

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回退N幀協(xié)議在流水線傳輸?shù)幕A(chǔ)上耿眉，利用發(fā)送窗口來(lái)限制發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)分組的個(gè)數(shù)

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無(wú)差錯(cuò)情況流程

發(fā)送方將序號(hào)落在發(fā)送窗口內(nèi)的0~4號(hào)數(shù)據(jù)分組，依次連續(xù)發(fā)送出去

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他們經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸正確到達(dá)接收方鱼响，就是沒(méi)有亂序和誤碼鸣剪，接收方按序接收它們，每接收一個(gè)丈积，接收窗口就向前滑動(dòng)一個(gè)位置筐骇，并給發(fā)送方發(fā)送針對(duì)所接收分組的確認(rèn)分組，在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸正確到達(dá)了發(fā)送方

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發(fā)送方每接收一個(gè)江滨、發(fā)送窗口就向前滑動(dòng)一個(gè)位置铛纬，這樣就有新的序號(hào)落入發(fā)送窗口，發(fā)送方可以將收到確認(rèn)的數(shù)據(jù)分組從緩存中刪除了唬滑，而接收方可以擇機(jī)將已接收的數(shù)據(jù)分組交付上層處理

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累計(jì)確認(rèn)

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累計(jì)確認(rèn)

優(yōu)點(diǎn):

• 即使確認(rèn)分組丟失告唆，發(fā)送方也可能不必重傳

• 減小接收方的開(kāi)銷

• 減小對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用

缺點(diǎn)：

• 不能向發(fā)送方及時(shí)反映出接收方已經(jīng)正確接收的數(shù)據(jù)分組信息

有差錯(cuò)情況

例如

在傳輸數(shù)據(jù)分組時(shí)棺弊，5號(hào)數(shù)據(jù)分組出現(xiàn)誤碼，接收方通過(guò)數(shù)據(jù)分組中的檢錯(cuò)碼發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤

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于是丟棄該分組擒悬，而后續(xù)到達(dá)的這剩下四個(gè)分組與接收窗口的序號(hào)不匹配

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接收同樣也不能接收它們模她，講它們丟棄，并對(duì)之前按序接收的最后一個(gè)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行確認(rèn)懂牧，發(fā)送ACK4侈净，每丟棄一個(gè)數(shù)據(jù)分組，就發(fā)送一個(gè)ACK4

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當(dāng)收到重復(fù)的ACK4時(shí)僧凤，就知道之前所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組出現(xiàn)了差錯(cuò)畜侦，于是可以不等超時(shí)計(jì)時(shí)器超時(shí)就立刻開(kāi)始重傳，具體收到幾個(gè)重復(fù)確認(rèn)就立刻重傳躯保，根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)決定

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如果收到這4個(gè)重復(fù)的確認(rèn)并不會(huì)觸發(fā)發(fā)送立刻重傳旋膳，一段時(shí)間后。超時(shí)計(jì)時(shí)器超時(shí)途事，也會(huì)將發(fā)送窗口內(nèi)以發(fā)送過(guò)的這些數(shù)據(jù)分組全部重傳

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若WT超過(guò)取值范圍溺忧，例如WT=8，會(huì)出現(xiàn)什么情況盯孙？

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習(xí)題

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總結(jié)

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• 回退N幀協(xié)議在流水線傳輸?shù)幕A(chǔ)上利用發(fā)送窗口來(lái)限制發(fā)送方連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)分組的數(shù)量，是一種連續(xù)ARQ協(xié)議

• 在協(xié)議的工作過(guò)程中發(fā)送窗口和接收窗口不斷向前滑動(dòng)祟滴，因此這類協(xié)議又稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議

• 由于回退N幀協(xié)議的特性振惰，當(dāng)通信線路質(zhì)量不好時(shí)骑晶，其信道利用率并不比停止-等待協(xié)議高

選擇重傳協(xié)議SR

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具體流程請(qǐng)看視頻

習(xí)題

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總結(jié)

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3.5、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

• 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

• PPP協(xié)議是因特網(wǎng)工程任務(wù)組IEIF在1992年制定的仔雷。經(jīng)過(guò)1993年和1994年的修訂，現(xiàn)在的PPP協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)[RFC1661惕稻，RFC1662]

• 數(shù)據(jù)鏈路層使用的一種協(xié)議竖共，它的特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單；只檢測(cè)差錯(cuò)俺祠，而不是糾正差錯(cuò)公给；不使用序號(hào)借帘，也不進(jìn)行流量控制；可同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

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• PPPoE 是為寬帶上網(wǎng)的主機(jī)使用的鏈路層協(xié)議

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幀格式

必須規(guī)定特殊的字符作為幀定界符

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透明傳輸

必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍?/p>

實(shí)現(xiàn)透明傳輸?shù)姆椒?/p>

• 面向字節(jié)的異步鏈路：字節(jié)填充法（插入“轉(zhuǎn)義字符”）

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• 面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入“比特0”）

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差錯(cuò)檢測(cè)

能夠?qū)邮斩耸盏降膸M(jìn)行檢測(cè)淌铐，并立即丟棄有差錯(cuò)的幀肺然。

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工作狀態(tài)

• 當(dāng)用戶撥號(hào)接入 ISP 時(shí)狰挡，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)它匕，并建立一條物理連接。

• 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）。

• 這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP 給新接入的 PC 機(jī)

• 分配一個(gè)臨時(shí)的 IP 地址巫财，使 PC 機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)葵礼。

• 通信完畢時(shí)园担，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接湖雹，收回原來(lái)分配出去的 IP 地址纵装。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接滤祖。最后釋放的是物理層的連接俏让。

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可見(jiàn)糙俗，PPP 協(xié)議已不是純粹的數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議格二，它還包含了物理層和網(wǎng)絡(luò)層的內(nèi)容。

3.6纲菌、媒體接入控制（介質(zhì)訪問(wèn)控制）——廣播信道

媒體接入控制（介質(zhì)訪問(wèn)控制）使用一對(duì)多的廣播通信方式

Medium Access Control翻譯成媒體接入控制冬骚，有些翻譯成介質(zhì)訪問(wèn)控制

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；

  • 地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。

• 局域網(wǎng)具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

  • 具有廣播功能，從一個(gè)站點(diǎn)可很方便地訪問(wèn)全網(wǎng)丧诺。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呵晚。

  • 便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變沮脖，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。

  • 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性奈应。

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數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)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)惩妇，IEEE 802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：

1. 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層氓皱；

2. 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)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(wú)關(guān)。 不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)，對(duì) LLC 子層來(lái)說(shuō)都是透明的。

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基本概念

為什么要媒體接入控制（介質(zhì)訪問(wèn)控制）绝淡？

共享信道帶來(lái)的問(wèn)題

若多個(gè)設(shè)備在共享信道上同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則會(huì)造成彼此干擾垫释，導(dǎo)致發(fā)送失敗。

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隨著技術(shù)的發(fā)展酬诀，交換技術(shù)的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和鏈路層交換機(jī)的交換式局域網(wǎng)在有線領(lǐng)域已完全取代了共享式局域網(wǎng)，但由于無(wú)線信道的廣播天性，無(wú)線局域網(wǎng)仍然使用的是共享媒體技術(shù)

靜態(tài)劃分信道

信道復(fù)用

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頻分復(fù)用FDM (Frequency Division Multiplexing)

• 將整個(gè)帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。

• 頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。

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時(shí)分復(fù)用TDM (Time Division Multiplexing)

• 時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。

• 每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長(zhǎng)度）的。

• TDM 信號(hào)也稱為等時(shí) (isochronous) 信號(hào)。

• 時(shí)分復(fù)用的所有用戶在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度羹幸。

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波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)

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波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用，使用一根光纖來(lái)同時(shí)傳輸多個(gè)光載波信號(hào)

光信號(hào)傳輸一段距離后悔衰減，所以要用 摻鉺光纖放大器 放大光信號(hào)

碼分復(fù)用 CDM (Code Division Multiplexing)

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動(dòng)態(tài)接入控制

受控接入

受控接入在局域網(wǎng)中使用得較少歌逢，本書(shū)不再討論

隨機(jī)接入

重點(diǎn)

隨機(jī)接入（CSMA/CD協(xié)議）

總線局域網(wǎng)使用協(xié)議：CSMA/CD

基本概念

最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上潦匈。易于實(shí)現(xiàn)廣播通信。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠葵陵，因?yàn)榭偩€上沒(méi)有有源器件杠袱。

以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)瞧栗。IEEE組織的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)（Ethernet）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

以太網(wǎng)采用無(wú)連接的工作方式，對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。目的站收到有差錯(cuò)幀就把它丟棄，其他什么也不做

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多址接入MA

表示許多主機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。

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載波監(jiān)聽(tīng)CS

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)洪燥，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)磷瘤，以免發(fā)生碰撞扳抽。

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總線上并沒(méi)有什么“載波”楞陷。因此赌渣， “載波監(jiān)聽(tīng)”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

碰撞檢測(cè)CD

• “碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。

• 當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。

• 當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞州刽。

• 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。

• 在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息來(lái)。

• 每一個(gè)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(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。

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為什么要進(jìn)行碰撞檢測(cè)？ 因?yàn)樾盘?hào)傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽(tīng)產(chǎn)生了影響

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A 需要單程傳播時(shí)延的 2 倍的時(shí)間，才能檢測(cè)到與 B 的發(fā)送產(chǎn)生了沖突

CSMA/CD 協(xié)議工作流程

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CSMA/CD 協(xié)議工作——爭(zhēng)用期（碰撞窗口）

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CSMA/CD 協(xié)議工作——最小幀長(zhǎng)

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CSMA/CD 協(xié)議工作——最大幀長(zhǎng)

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CSMA/CD 協(xié)議工作——截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法

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CSMA/CD 協(xié)議工作——信道利用率

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CSMA/CD 協(xié)議工作——幀接收流程

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CSMA/CD 協(xié)議的重要特性

• 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）点骑。

• 每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)袁辈，存在著遭遇碰撞的可能性荞彼。

• 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)率滋觉。

CSMA/CD協(xié)議曾經(jīng)用于各種總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)和雙絞線以太網(wǎng)的早起版本中。

現(xiàn)在的以太網(wǎng)基于交換機(jī)和全雙工連接，不會(huì)有碰撞，因此沒(méi)有必要使用CSMA/CS協(xié)議

隨機(jī)接入（CSMA/CA協(xié)議）

無(wú)線局域網(wǎng)使用的協(xié)議：CSMA/CA

為什么無(wú)線局域網(wǎng)要使用CSMA/CA協(xié)議

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幀間間隔IFS（InterFrame Space）

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CSMA/CA協(xié)議的工作原理

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源站為什么在檢測(cè)到信道空閑后還要再等待一段時(shí)間DIFS荞估？

• 考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級(jí)的幀要發(fā)送。若有，就要讓高優(yōu)先級(jí)幀先發(fā)送

目的站為什么正確接收數(shù)據(jù)幀后還要等待一段時(shí)間SIFS才能發(fā)送ACK幀？

• SIFS是最短的幀間間隔铃诬，用來(lái)分隔開(kāi)屬于一次對(duì)話的各幀，在這段時(shí)間內(nèi)，一個(gè)站點(diǎn)應(yīng)當(dāng)能夠從發(fā)送方式切換到接收方式

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信道由忙轉(zhuǎn)為空閑且經(jīng)過(guò)DIFS時(shí)間后笙瑟，還要退避一段隨機(jī)時(shí)間才能使用信道？

防止多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)而產(chǎn)生碰撞

使用退避算法的時(shí)機(jī)

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CSMA/CA協(xié)議的退避算法

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退避算法的示例

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CSMA/CA協(xié)議的信道預(yù)約和虛擬載波監(jiān)聽(tīng)

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虛擬載波監(jiān)聽(tīng)機(jī)制能減少隱蔽站帶來(lái)的碰撞問(wèn)題的示例

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3.7、MAC地址膝舅、IP地址以及ARP協(xié)議

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MAC地址

• 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層不需要使用地址

• 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層必須使用地址來(lái)區(qū)分各主機(jī)

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廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層必須使用地址（MAC）

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MAC地址又稱為硬件地址或物理地址。請(qǐng)注意：不要被 “物理” 二字誤導(dǎo)認(rèn)為物理地址屬于物理層范疇，物理地址屬于數(shù)據(jù)鏈路層范疇

IEEE 802局域網(wǎng)的MAC地址格式

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組織唯一標(biāo)識(shí)符OUI

• 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的廠商，需要向IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)一個(gè)或多個(gè)OUI

網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)識(shí)符

• 由獲得OUI的廠商自行隨意分配

EUI-48

• 48是這個(gè)MAC地址的位數(shù)

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對(duì)于使用EUI-48空間的應(yīng)用程序搭盾，IEEE的目標(biāo)壽命為100年（直到2080年）蝌以，但是鼓勵(lì)采用EUI-64作為替代

關(guān)于無(wú)效的 MAC 幀

• 數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致碍彭；

• 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。

• 有效的 MAC 幀長(zhǎng)度為 64 ~ 1518 字節(jié)之間。

對(duì)于檢查出的無(wú)效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀掏父。

IEEE 802局域網(wǎng)的MAC地址發(fā)送順序

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單播MAC地址舉例

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主機(jī)B給主機(jī)C發(fā)送單播幀何什，主機(jī)B首先要構(gòu)建該單播幀组哩，在幀首部中的目的地址字段填入主機(jī)C的MAC地址，源地址字段填入自己的MAC地址处渣，再加上幀首部的其他字段罐栈、數(shù)據(jù)載荷以及幀尾部，就構(gòu)成了該單播幀

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主機(jī)B將該單播幀發(fā)送出去，主機(jī)A和C都會(huì)收到該單播幀

主機(jī)A的網(wǎng)卡發(fā)現(xiàn)該單播幀的目的MAC地址與自己的MAC地址不匹配但骨，丟棄該幀

主機(jī)C的網(wǎng)卡發(fā)現(xiàn)該單播幀的目的MAC地址與自己的MAC地址匹配，接受該幀

并將該幀交給其上層處理

廣播MAC地址舉例

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假設(shè)主機(jī)B要發(fā)送一個(gè)廣播幀屈留，主機(jī)B首先要構(gòu)建該廣播幀，在幀首部中的目的地址字段填入廣播地址盗誊，也就是十六進(jìn)制的全F陕壹，源地址字段填入自己的MAC地址，再加上幀首部中的其他字段躁垛、數(shù)據(jù)載荷以及幀尾部，就構(gòu)成了該廣播幀

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主機(jī)B講該廣播幀發(fā)送出去箱季，主機(jī)A和C都會(huì)收到該廣播幀，發(fā)現(xiàn)該幀首部中的目的地址字段的內(nèi)容是廣播地址于购，就知道該幀是廣播幀，主機(jī)A和主機(jī)C都接受該幀殊鞭，并將該幀交給上層處理

多播MAC地址舉例

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假設(shè)主機(jī)A要發(fā)送多播幀給該多播地址。將該多播地址的左起第一個(gè)字節(jié)寫成8個(gè)比特，第一個(gè)字節(jié)的最低比特位是1张肾，這就表明該地址是多播地址荆虱。

快速判斷地址是不是多播地址蚊锹，就是上圖所示箭頭所指的第十六進(jìn)制數(shù)不能整除2（1,3,5,7,9,B,D,F），則該地址是多播地址

假設(shè)主機(jī)B楼咳，C和D支持多播铐然，各用戶給自己的主機(jī)配置多播組列表如下所示

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主機(jī)B屬于兩個(gè)多播組，主機(jī)C也屬于兩個(gè)多播組存捺，而主機(jī)D不屬于任何多播組

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主機(jī)A首先要構(gòu)建該多播幀，在幀首部中的目的地址字段填入該多播地址揍移，源地址點(diǎn)填入自己的MAC地址，再加上幀首部中的其他字段斋日、數(shù)據(jù)載荷以及幀尾部，就構(gòu)成了該多播幀

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主機(jī)A將該多播幀發(fā)送出去，主機(jī)B第晰、C币叹、D都會(huì)收到該多播幀

主機(jī)B和C發(fā)現(xiàn)該多播幀的目的MAC地址在自己的多播組列表中蠢莺，主機(jī)B和C都會(huì)接受該幀

主機(jī)D發(fā)現(xiàn)該多播幀的目的MAC地址不在自己得多播組列表中，則丟棄該多播幀

給主機(jī)配置多播組列表進(jìn)行私有應(yīng)用時(shí)限寞，不得使用公有的標(biāo)準(zhǔn)多播地址

IP地址

IP地址屬于網(wǎng)絡(luò)層的范疇养铸，不屬于數(shù)據(jù)鏈路層的范疇

下面內(nèi)容講的是IP地址的使用刻恭，詳細(xì)的IP地址內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)層中介紹

基本概念

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從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)看IP地址與MAC地址

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數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中IP地址與MAC地址的變化情況

圖上各主機(jī)和路由器各接口的IP地址和MAC地址用簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)符來(lái)表示

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如何從IP地址找出其對(duì)應(yīng)的MAC地址梳码？

ARP協(xié)議

ARP協(xié)議

如何從IP地址找出其對(duì)應(yīng)的MAC地址隐圾？

ARP（地址解析協(xié)議）

流程

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ARP高速緩存表

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當(dāng)主機(jī)B要給主機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)首先在自己的ARP高速緩存表中查找主機(jī)C的IP地址所對(duì)應(yīng)的MAC地址掰茶，但未找到暇藏，因此，主機(jī)B需要發(fā)送ARP請(qǐng)求報(bào)文濒蒋，來(lái)獲取主機(jī)C的MAC地址

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ARP請(qǐng)求報(bào)文有具體的格式盐碱，上圖的只是簡(jiǎn)單描述

ARP請(qǐng)求報(bào)文被封裝在MAC幀中發(fā)送，目的地址為廣播地址

主機(jī)B發(fā)送封裝有ARP請(qǐng)求報(bào)文的廣播幀沪伙，總線上的其他主機(jī)都能收到該廣播幀

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收到ARP請(qǐng)求報(bào)文的主機(jī)A和主機(jī)C會(huì)把ARP請(qǐng)求報(bào)文交給上層的ARP進(jìn)程

主機(jī)A發(fā)現(xiàn)所詢問(wèn)的IP地址不是自己的IP地址瓮顽，因此不用理會(huì)

主機(jī)C的發(fā)現(xiàn)所詢問(wèn)的IP地址是自己的IP地址，需要進(jìn)行相應(yīng)

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動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的區(qū)別

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ARP協(xié)議只能在一段鏈路或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上使用围橡，而不能跨網(wǎng)絡(luò)使用

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ARP協(xié)議的使用是逐段鏈路進(jìn)行的

總結(jié)

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ARP表中的IP地址與MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄暖混，是會(huì)定期自動(dòng)刪除的，因?yàn)镮P地址與MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系不是永久性的

3.8翁授、集線器與交換機(jī)的區(qū)別

集線器-在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

概念

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• 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜拣播，后來(lái)演進(jìn)到使用比較便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線收擦。

• 采用雙絞線的以太網(wǎng)采用星形拓?fù)渲洌谛切蔚闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器 (hub)塞赂。

• 集線器是也可以看做多口中繼器泪勒，每個(gè)端口都可以成為一個(gè)中繼器，中繼器是對(duì)減弱的信號(hào)進(jìn)行放大和發(fā)送的設(shè)備

• 集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是個(gè)總線網(wǎng)减途，需要使用CSMA/CD協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)各主機(jī)爭(zhēng)用總線酣藻，只能工作在半雙工模式，收發(fā)幀不能同時(shí)進(jìn)行

集線器HUB在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)

使用集線器擴(kuò)展：將多個(gè)以太網(wǎng)段連成更大的鳍置、多級(jí)星形結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)

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• 優(yōu)點(diǎn)

1.  使原來(lái)屬于不同碰撞域的以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信辽剧。
    
    
2.  擴(kuò)大了以太網(wǎng)覆蓋的地理范圍。

• 缺點(diǎn)

1.  碰撞域增大了税产，但總的吞吐量并未提高怕轿。
    
    
2.  如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率偷崩，那么就不能用集線器將它們互連起來(lái)。

碰撞域

• 碰撞域（collision domain）又稱為沖突域撞羽，是指網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的幀會(huì)與其他站點(diǎn)發(fā)出的幀產(chǎn)生碰撞或沖突的那部分網(wǎng)絡(luò)阐斜。

• 碰撞域越大，發(fā)生碰撞的概率越高诀紊。

以太網(wǎng)交換機(jī)-在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)

概念

• 擴(kuò)展以太網(wǎng)更常用的方法是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行谒出。

• 早期使用網(wǎng)橋，現(xiàn)在使用以太網(wǎng)交換機(jī)邻奠。

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網(wǎng)橋

• 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層笤喳。

• 它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾。

• 當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)碌宴，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀杀狡，而是先檢查此幀的目的MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口贰镣，或把它丟棄呜象。

交換機(jī)

• 1990 年問(wèn)世的交換式集線器 (switching hub) 可明顯地提高以太網(wǎng)的性能。

• 交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī) (switch) 或第二層交換機(jī) (L2 switch)碑隆，強(qiáng)調(diào)這種交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層恭陡。

• 以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋

集線器HUB與交換機(jī)SWITCH區(qū)別

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使用集線器互連而成的共享總線式以太網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)，要給另一個(gè)主機(jī)發(fā)送單播幀干跛，該單播幀會(huì)通過(guò)共享總線傳輸?shù)?strong>總線上的其他各個(gè)主機(jī)

使用交換機(jī)互連而成的交換式以太網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)子姜，要給另一個(gè)主機(jī)發(fā)送單播幀，該單播幀進(jìn)入交換機(jī)后楼入，交換機(jī)會(huì)將該單播幀轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機(jī)，而不是網(wǎng)絡(luò)中的其他各個(gè)主機(jī)

這個(gè)例子的前提條件是忽略ARP過(guò)程牧抽，并假設(shè)交換機(jī)的幀交換表已經(jīng)學(xué)習(xí)或配置好了

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以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式

• 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式

*   把整個(gè)數(shù)據(jù)幀**先緩存**后再進(jìn)行處理嘉熊。

• 直通 (cut-through) 方式

*   接收數(shù)據(jù)幀的同時(shí)就**立即按數(shù)據(jù)幀的目的 MAC 地址決定該幀的轉(zhuǎn)發(fā)接口**，因而提高了幀的轉(zhuǎn)發(fā)速度扬舒。
    
    
*   **缺點(diǎn)**是它不檢查差錯(cuò)就直接將幀轉(zhuǎn)發(fā)出去阐肤，因此有可能也將一些無(wú)效幀轉(zhuǎn)發(fā)給其他的站。

這個(gè)例子的前提條件是忽略ARP過(guò)程讲坎，并假設(shè)交換機(jī)的幀交換表已經(jīng)學(xué)習(xí)或配置好了

對(duì)比集線器和交換機(jī)

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多臺(tái)主機(jī)同時(shí)給另一臺(tái)主機(jī)發(fā)送單播幀

集線器以太網(wǎng)：會(huì)產(chǎn)生碰撞孕惜，遭遇碰撞的幀會(huì)傳播到總線上的各主機(jī)

交換機(jī)以太網(wǎng)：會(huì)將它們緩存起來(lái)，然后逐個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機(jī)晨炕，不會(huì)產(chǎn)生碰撞

這個(gè)例子的前提條件是忽略ARP過(guò)程衫画，并假設(shè)交換機(jī)的幀交換表已經(jīng)學(xué)習(xí)或配置好了

集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)和交換機(jī)擴(kuò)展以太網(wǎng)區(qū)別

單播

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廣播

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多個(gè)單播

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廣播域（broadcast domain）：指這樣一部分網(wǎng)絡(luò)，其中任何一臺(tái)設(shè)備發(fā)出的廣播通信都能被該部分網(wǎng)絡(luò)中的所有其他設(shè)備所接收瓮栗。

總結(jié)

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工作在數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)交換機(jī)削罩，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工作在物理層的集線器瞄勾，而且價(jià)格并不貴，這就使得集線器逐漸被市場(chǎng)淘汰

3.9弥激、以太網(wǎng)交換機(jī)自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的流程

概念

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自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的例子

以下例子假設(shè)各主機(jī)知道網(wǎng)絡(luò)中其他各主機(jī)的MAC地址（無(wú)需進(jìn)行ARP）

A -> B

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1. A 先向 B 發(fā)送一幀进陡。該幀從接口 1 進(jìn)入到交換機(jī)

2. 交換機(jī)收到幀后，先查找（圖中左邊）交換表微服。沒(méi)有查到應(yīng)從哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀給 B

3. 交換機(jī)把這個(gè)幀的源地址 A 和接口 1 寫入（圖中左邊）交換表中

4. 交換機(jī)向除接口 1 以外的所有的接口廣播這個(gè)幀

5. 接口 4到接口 2趾疚，先查找（圖中右邊）交換表。沒(méi)有查到應(yīng)從哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀給 B

6. 交換機(jī)把這個(gè)幀的源地址 A 和接口 1 寫入（圖中右邊）交換表中

7. 除B主機(jī)之外與該幀的目的地址不相符以蕴，將丟棄該幀

8. 主機(jī)B發(fā)現(xiàn)是給自己的幀盗蟆，接受該幀

B -> A

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1. B 向 A 發(fā)送一幀。該幀從接口 3 進(jìn)入到交換機(jī)

2. 交換機(jī)收到幀后舒裤，先查找（圖中左邊）交換表喳资。發(fā)現(xiàn)（圖中左邊）交換表中的 MAC 地址有 A，表明要發(fā)送給A的幀應(yīng)從接口1轉(zhuǎn)發(fā)出去腾供。于是就把這個(gè)幀傳送到接口 1 轉(zhuǎn)發(fā)給 A仆邓。

3. 主機(jī) A 發(fā)現(xiàn)目的地址是它，就接受該幀

4. 交換機(jī)把這個(gè)幀的源地址 B 和接口 3 寫入（圖中左邊）交換表中

E -> A

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1. E 向 A發(fā)送一幀

2. 交換機(jī)收到幀后伴鳖，先查找（圖中右邊）交換表节值。發(fā)現(xiàn)（圖中右邊）交換表中的 MAC 地址有 A，表明要發(fā)送給A的幀應(yīng)從接口2轉(zhuǎn)發(fā)出去榜聂。于是就把這個(gè)幀傳送到接口 2 轉(zhuǎn)發(fā)給 接口 4搞疗。

3. 交換機(jī)把這個(gè)幀的源地址 E 和接口 3 寫入（圖中右邊）交換表中

4. 接口 4 到 左邊的交換機(jī)，先查找（圖中左邊）交換表须肆。發(fā)現(xiàn)（圖中左邊）交換表中的 MAC 地址有 A匿乃，表明要發(fā)送給A的幀應(yīng)從接口1轉(zhuǎn)發(fā)出去。于是就把這個(gè)幀傳送到接口 1 轉(zhuǎn)發(fā)給 A豌汇。

5. 交換機(jī)把這個(gè)幀的源地址 E 和接口 4 寫入（圖中左邊）交換表中

6. 主機(jī) A 發(fā)現(xiàn)目的地址是它幢炸，就接受該幀

G -> A

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主機(jī) A、主機(jī) G拒贱、交換機(jī) 1的接口 1就共享同一條總線（相當(dāng)于總線式網(wǎng)絡(luò)宛徊，可以想象成用集線器連接了）

1. 主機(jī) G 發(fā)送給 主機(jī) A 一個(gè)幀

2. 主機(jī) A 和 交換機(jī)接口 1都能接收到

3. 主機(jī) A 的網(wǎng)卡收到后，根據(jù)幀的目的MAC地址A逻澳，就知道是發(fā)送給自己的幀闸天，就接受該幀

4. 交換機(jī) 1收到該幀后，首先進(jìn)行登記工作

5. 然后交換機(jī) 1對(duì)該幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)斜做，該幀的MAC地址是A苞氮，在（圖中左邊）交換表查找MAC 地址有 A

6. MAC 地址為 A的接口號(hào)是1，但是該幀正是從接口 1 進(jìn)入交換機(jī)的陨享，交換機(jī)不會(huì)再?gòu)脑摻涌?1 講幀轉(zhuǎn)發(fā)出去葱淳，因?yàn)檫@是沒(méi)有必要钝腺，于是丟棄該幀

隨著網(wǎng)絡(luò)中各主機(jī)都發(fā)送了幀后，網(wǎng)絡(luò)中的各交換機(jī)就可以學(xué)習(xí)到各主機(jī)的MAC地址赞厕，以及它們與自己各接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系

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考慮到可能有時(shí)要在交換機(jī)的接口更換主機(jī)艳狐，或者主機(jī)要更換其網(wǎng)絡(luò)適配器，這就需要更改交換表中的項(xiàng)目皿桑。為此毫目，在交換表中每個(gè)項(xiàng)目都設(shè)有一定的有效時(shí)間。過(guò)期的項(xiàng)目就自動(dòng)被刪除诲侮。

以太網(wǎng)交換機(jī)的這種自學(xué)習(xí)方法使得以太網(wǎng)交換機(jī)能夠即插即用镀虐，不必人工進(jìn)行配置，因此非常方便沟绪。

總結(jié)

交換機(jī)自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的步驟歸納

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3.10刮便、以太網(wǎng)交換機(jī)的生成樹(shù)協(xié)議STP

如何提高以太網(wǎng)的可靠性

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生成樹(shù)協(xié)議STP

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• IEEE 802.1D 標(biāo)準(zhǔn)制定了一個(gè)生成樹(shù)協(xié)議 STP (Spanning Tree Protocol)。

• 其要點(diǎn)是：不改變網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際拓?fù)湔来龋谶壿嬌蟿t切斷某些鏈路恨旱，使得從一臺(tái)主機(jī)到所有其他主機(jī)的路徑是無(wú)環(huán)路的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，從而消除了兜圈子現(xiàn)象坝疼。

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3.11搜贤、虛擬局域網(wǎng)VLAN

為什么要虛擬局域網(wǎng)VLAN

廣播風(fēng)暴

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分割廣播域的方法

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為了分割廣播域，所以虛擬局域網(wǎng)VLAN技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生

概念

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• 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) VLAN (Virtual LAN)钝凶。

• IEEE 802.1Q 對(duì)虛擬局域網(wǎng) VLAN 的定義： 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(wú)關(guān)的邏輯組仪芒，而這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符耕陷，指明發(fā)送這個(gè)幀的計(jì)算機(jī)是屬于哪一個(gè) VLAN掂名。

• 同一個(gè)VLAN內(nèi)部可以廣播通信，不同VLAN不可以廣播通信

• 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)啃炸，而并不是一種新型局域網(wǎng)铆隘。

• 由于虛擬局域網(wǎng)是用戶和網(wǎng)絡(luò)資源的邏輯組合，因此可按照需要將有關(guān)設(shè)備和資源非常方便地重新組合南用，使用戶從不同的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)中存取所需的資源。

虛擬局域網(wǎng)VLAN的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

虛擬局域網(wǎng)VLAN技術(shù)是在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)的掏湾，需要交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能

• 能夠處理帶有VLAN標(biāo)記的幀——IEEE 802.1 Q幀

• 交換機(jī)的各端口可以支持不同的端口類型裹虫，不同端口類型的端口對(duì)幀的處理方式有所不同

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Access端口

交換機(jī)與用戶計(jì)算機(jī)之間的互連

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同一個(gè)VLAN內(nèi)部可以廣播通信，不同VLAN不可以廣播通信

Truck端口

交換機(jī)之間或交換機(jī)與路由器之間的互連

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小例題

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華為交換機(jī)私有的Hybrid端口類型

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總結(jié)

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虛擬局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)

虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1. 改善了性能

2. 簡(jiǎn)化了管理

3. 降低了成本

4. 改善了安全性