第三章数据链路层

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1、 主站主站A次站次站B命令（命令（B）响应（响应（B）命令（命令（B）或（）或（C）响应（响应（B）响应（响应（C）主站主站A次站次站B次站次站C命令（命令（B） 响应（响应（B）命令（命令（A）响应（响应（A）复合站复合站A复合站复合站B用户主机用户主机ModemModem区域网络区域网络LAN ISP 网络电话网路由器路由器路由器路由器专线专线DDN访问服务器访问服务器v成帧成帧/拆帧，差错检测拆帧，差错检测v提供提供“链路控制协议链路控制协议”LCP，用来建立、配置和测，用来建立、配置和测试数据链路的连接试数据链路的连接v提供提供“网络控制协议网络控制协议”NCP，支持多种不同的网络，支

2、持多种不同的网络层协议，如层协议，如IP，IPX，DECnet等等PPP是一种具有多协议装帧机制的数据链路层协议，适是一种具有多协议装帧机制的数据链路层协议，适用于用于DDN专线、专线、SONET光纤高速线路。光纤高速线路。PPP的帧格的帧格式如：式如：F7EAFFC03协议标识信息部分FCSF7EIP数据报字节字节1112MTU1500字节12协议字段：协议字段：0 x0021-分组是网络层下交数据；分组是网络层下交数据； 0 xC021用于协商本层控制协议用于协商本层控制协议LCP和和NCP产生的数据。产生的数据。SOHEOTv双方交换装载双方交换装载LCP分组的帧，用于协商链路参数；分组

3、的帧，用于协商链路参数；v双方交换装载双方交换装载NCP分组的帧，用于配置网络层；分组的帧，用于配置网络层；v主机成为因特网上的临时主机，接收或发送数据；主机成为因特网上的临时主机，接收或发送数据；v双方交换装载双方交换装载NCP分组的帧，用于释放网络层的配置；分组的帧，用于释放网络层的配置；v双方交换装载双方交换装载LCP分组的帧，用于释放链路连接；分组的帧，用于释放链路连接；v双方释放双方释放1、纯、纯ALOHA 问题：网络通信量较小，用户自由发送数据问题：网络通信量较小，用户自由发送数据产生冲突的概率不大，通过协议较好地处理冲突。产生冲突的概率不大，通过协议较好地处理冲突。 工作原理：各

4、站自由发送数据帧，冲突后等工作原理：各站自由发送数据帧，冲突后等待一段随机时间后重发；若再发生冲突，则再等待一段随机时间后重发；若再发生冲突，则再等待一段随机时间，直到重发成功。待一段随机时间，直到重发成功。 2、时隙、时隙ALOHA（S-ALOHA）ALOHA纯ALOHA ： 连续 Smax=0.184时隙ALOHA ：离散 Smax=0.368共享信道AEDCBn什么是CSMAnCSMA的三种策略n非坚持的CSMAn1-坚持的CSMAnp -坚持的CSMAnCSMA/CD及其工作原理什么是CSMAn目的：减少冲突，提高吞吐量nCSMA（Carrier Sense Multiple Acce

5、ss）：载波监听多路访问n来源：由ALOHA改进而产生的一种协议n改进：附加了硬件装置每个站都能在发送数据前监听信道是否空闲n什么是CSMAnCSMA的三种策略n非坚持的CSMAn1-坚持的CSMAnp -坚持的CSMAnCSMA/CD及其工作原理n 非坚持的CSMAu若监测到信道空闲：立即发送；u若监测到信道忙：放弃监听一段随机时间n1-坚持的CSMAn若监测到信道空闲：立即发送；n若监测到信道忙：坚持监听np -坚持的CSMAn若监测到信道空闲：以概率p发送；n若监测到信道忙：坚持监听n什么是CSMAnCSMA的三种策略n非坚持的CSMAn1-坚持的CSMAnp -坚持的CSMAnCSMA

6、/CD及其工作原理CSMA/CD及其工作原理n 先听后发n 边听边发，冲突停止，发阻塞信号n 随机延迟后重发CSMA/CD（ Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）: 带有冲突检测的载波监听多路访问AB 先听后发问题：多节点同时发送数据引起冲突。 先听后发解决方案：传输前监听电缆上是否有信号存在 （检测电缆电压）。组装帧组装帧开始传输帧开始传输帧电缆忙吗？电缆忙吗？先听后发先听后发是是否否AB 边听边发，冲突停止，发阻塞信号问题：传输时延可能导致冲突。信道空闲!监听 边听边发，冲突停止，发阻塞信号 解决方案：边发送边监听，

7、若有冲突，冲突双 方停止发送，发阻塞信号。l冲突检测时间2：为端到端的传输时延l最小帧长：区分有效帧和短的无效帧。开始传输帧开始传输帧产生冲突吗？产生冲突吗？传输阻塞传输阻塞边听边发是 随机延迟后重发问题：冲突停止后，如何避免重传的再次冲突？ 随机延迟后重发解决方案：各站根据一定的退避算法，随机延迟 一段时间。传输阻塞传输阻塞增加重传次数增加重传次数等待退避时间等待退避时间实现退避算法实现退避算法重传太多吗？重传太多吗？传输终止：传输终止：冲突超过限度冲突超过限度试图重发是否T: 已冲突I次的数据帧再发送的延迟时间I: 冲突次数，每冲突一次，I值加12：数据在电缆上传输往返一次所需时间二进制退

8、避算法T = 2 2 I-1帧排队帧排队组装帧组装帧电缆忙吗？电缆忙吗？否传输完了吗？传输完了吗？开始传输帧开始传输帧 产生冲突吗？产生冲突吗？否否传输终止，冲突传输终止，冲突超过限度。超过限度。是传输阻塞传输阻塞增加重传次数增加重传次数重传太多吗？重传太多吗？是传输终止，传输终止，冲突超过限度冲突超过限度是实现退避算法实现退避算法等待退避时间等待退避时间否试图重发是 总结n低负载时网络基本无时延，高负载时网络效率下降很多。n算法简单，易于实现1、IEEE 802参考模型参考模型 80年年2月，月，IEEE制定和公布局域网标准制定和公布局域网标准IEEE 802 ，ANSI接收为美国标准，接收

9、为美国标准，ISO作为国际标准。作为国际标准。 802.2逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLC802.1局域网体系结构及网络互连局域网体系结构及网络互连802.3802.4802.5802.6802.9802.11802.8802.7v HUBCPU计算机计算机存储器高速缓存网络接口卡（网卡）串行通信串行通信至局域网至局域网I/O总线总线并行通信并行通信以太网媒体接入控制MAC10BASE5粗缆粗缆10BASE2细缆细缆10BASE-T双绞线双绞线10BASE-F光缆光缆主机箱+网卡DB-15连接器连接器MAUMDI粗缆粗缆AUI电缆电缆收发器主机箱+网卡BNC连接器插口连接器插口BNC-T

10、接头接头细缆细缆主机箱+网卡RJ-45接头接头集线器集线器双绞线双绞线RJ-45接头接头用户层用户层IPMAC物理层物理层用户层用户层IPMAC物理层物理层DLMAC物理层物理层物理层物理层MACDL物理层物理层物理层物理层RRLANLAN站站1站站2网桥网桥1网桥网桥2 VLAN VLAN的作用：的作用： VLANVLAN用于划分虚拟子网用于划分虚拟子网 广播仅在子网中进行广播仅在子网中进行 对于第二层对于第二层VLANVLAN，如果没有桥接，网段之间，如果没有桥接，网段之间 的节点无法通讯的节点无法通讯 对于第三层对于第三层VLANVLAN，如果没有路由器，子网之，如果没有路由器，子网之

11、间的节点无法通讯间的节点无法通讯1、高速局域网：传输速率达到或超过、高速局域网：传输速率达到或超过100Mb/s的的局域网。局域网。v100BASE-T技术：双绞线传输技术：双绞线传输100Mb/s基带基带信号的星形以太网，又称快速以太网。采用信号的星形以太网，又称快速以太网。采用802.3标准。标准。v100VG-AnyLAN技术：使用集线器，集中了技术：使用集线器，集中了以太网和令牌环的特点的无冲突局域网，支持以太网和令牌环的特点的无冲突局域网，支持多媒体传输。采用多媒体传输。采用802.12标准，同时可支持标准，同时可支持802.3和和802.5的数据帧。的数据帧。vFDDI技术：以光纤

12、为传输媒体的令牌环网。技术：以光纤为传输媒体的令牌环网。采用采用802.5的的MAC协议和协议和802.2的的LLC协议，协议，所以与所以与802局域网兼容。局域网兼容。v千兆比以太网：又称吉比特网（千兆比以太网：又称吉比特网（Gb/s）。采）。采用用802.3z标准，运用两种成熟技术（以太网和标准，运用两种成熟技术（以太网和光纤通道）和分组突发功能。光纤通道）和分组突发功能。FDDI3、无线局域网、无线局域网v有固定基础设施有固定基础设施v无固定基础设施无固定基础设施 固定基础设施：预先建立起来的、能够覆盖一固定基础设施：预先建立起来的、能够覆盖一定地理范围的一批固定基站。定地理范围的一批固

13、定基站。有固定基础设施的无线局域网有固定基础设施的无线局域网802.11规定其最小构件为基本服务集规定其最小构件为基本服务集BSS每个每个BSS包括一个基站包括一个基站AP和若干个移动站和若干个移动站一个一个BSS覆盖的范围成为基本服务区覆盖的范围成为基本服务区BSA有固定基础设施的无线局域网有固定基础设施的无线局域网IEEE802.11的基本服务集的基本服务集BSS与扩展服务集与扩展服务集ESS扩展的服务集扩展的服务集ESS分配系统分配系统DS基本服务集基本服务集BSS基本服务集基本服务集BSS门桥门桥门桥门桥802.x局域网局域网Internet接入点接入点AP接入点接入点APAB无固定基

14、础设施的无线局域网无固定基础设施的无线局域网 又称为自组网络（又称为自组网络（ad hoc network），由一些），由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。BAFCDGE自组网络自组网络源结点源结点转发结点转发结点转发结点转发结点转发结点转发结点目的结点目的结点无线局域网标准：包括三个部分无线局域网标准：包括三个部分（1）802 .11的物理层三种实现的物理层三种实现跳频扩频跳频扩频FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）：）：2.4GHz的的ISM频段，频段，79个信道可以个信道可以跳频使

15、用。当使用二元高斯移频键控跳频使用。当使用二元高斯移频键控GFSK，接入速，接入速率为率为1Mb/s。直接序列扩频直接序列扩频DSSS（ Direct Sequence Spread Spectrum ）：类似）：类似FHSS。红外线红外线IR（InfraRed）：用于室内数据传输，接入）：用于室内数据传输，接入速率为速率为12Mb/s。 无线局域网标准：包括三个部分无线局域网标准：包括三个部分（2）802 .11a的物理层工作在的物理层工作在5GHz频带，不频带，不采用扩频技术，采用正交频分复用技术采用扩频技术，采用正交频分复用技术OFDM，可使用的数据率为，可使用的数据率为6，9，12，18，24，36，48和和56Mb/s。（3） 802 .11b的物理层工作在的物理层工作在2.4GHz频带，频带，采用直接序列扩频技术，可使用的数据率为采用直接序列扩频技术，可使用的数据率为5.5和和11Mb/s。4、802.11标准中的标准中的MAC层层 CSMA/CA：具有碰撞避免功能的：具有碰撞避免功能的CSMA。RTS帧（帧（Request To Send）CTS帧（帧（Clear To Send）BACDRTSRTSBACDCTSCTS