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資料鏈路層

資料鏈路層使用的通道

  • 點對點通道
  • 廣播通道

1.使用點對點通道的資料鏈路層

資料鏈路和幀
1.鏈路是一個結點到相鄰結點的一段物理線路,資料鏈路則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體(如網路介面卡)和軟體(如協議的實現)
資料鏈路層傳送的協議資料單元是幀
三個基本問題
  1. 封裝成幀
  2. 透明傳輸
  3. 差錯檢測
點對點協議PPP
PPP協議的特點
  • 簡單
  • 封裝成幀
  • 透明性
  • 多種網路層協議
  • 多種型別鏈路
  • 差錯檢測
  • 檢測連線狀態
  • 最大傳輸單元MTU
  • 網路層地址協商
  • 資料壓縮協商
PPP協議的幀格式
三個組成部分:
  • 將IP資料包封裝到序列鏈路的方法
  • 鏈路控制協議LCP
  • 網路控制協議NCP
各欄位的意義
首部(4欄位) 可變長度 尾部(2欄位)
位元組填充
零位元填充
PPP協議的工作狀態

2.使用廣播通道的資料鏈路層

區域網的資料鏈路層
區域網的特點:網路為一個單位所擁有,且地理範圍和站點數目均有限
區域網優點:具有廣播功能,從一個站點可以很方便地訪問全網;便於系統的擴充套件和逐步演變;提高了系統的可靠性
乙太網的兩個標準
介面卡的作用
計算機與外界區域網的通訊要通過通訊介面卡(或網路介面卡),它又稱為網路連線口或網絡卡。計算機的硬體地就在介面卡的ROM中
共享通訊媒體資源
靜態劃分通道(各種複用技術)
動態媒體接入控制(多點接入)
CSMA/CD協議

———-載波監聽多點接入/碰撞檢測

要點
  • 多點接入
  • 載波監聽
  • 碰撞檢測
乙太網採用的協議是具有衝突檢測的載波監聽多點接入CSMA/CD。協議的要點是:傳送前先監聽,邊傳送邊監聽,一旦發現匯流排上出現了碰撞,就以及停止傳送。然後按照退避演算法等待一段隨機事件後再傳送。因此,每一個站在自己傳送資料之後的一小段時間內,存在著遭遇碰撞的可能性。乙太網上個站點都平等地爭用乙太網通道。
截斷二進位制指數退避演算法

對於10Mbit/s乙太網,在爭用期內可傳送512bit,即64位元組,也可以說爭用期是512位元時間。

使用集線器的星形拓撲

特點
使用集線器的乙太網在邏輯上仍是一個匯流排網,各站共享邏輯上的匯流排,使用的還是CSMA/CD協議,在同一時刻至多隻允許一個站發生資料
  • 一個集線器有許多介面
  • 集線器工作在物理層
  • 堆疊式集線器

乙太網的通道利用率
通道利用率公式

a=t/T

乙太網的MAC層
MAC層的硬體地址
乙太網的硬體地址,即MAC地址實際上就是介面卡地址或介面卡識別符號,與主機所在的地點無關。源地址和目的地址都是48位長
介面卡過濾功能
  • 單播幀
  • 廣播幀
  • 多播幀

MAC幀的格式
兩種標準
DIX Ethernet V2標準
目的地址 源地址 型別 資料 FCS
IEEE的802.3標準
無效的MAC幀
  • 幀的長度不是整數個位元組
  • 用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯
  • 收到的幀的MAC客戶資料欄位的長度不在46~1500位元組之間

乙太網採用的是無連線的工作方式,對傳送的資料幀不進行編號,也不要求對方發回確認。目的站收到有差錯的幀就把它丟棄,其他什麼也不做。
擴充套件的乙太網
這種擴充套件的乙太網在網路層看來仍然是一個網路
使用集線器可以在物理層擴充套件乙太網
在資料鏈路層擴充套件乙太網
使用交換式集線器(乙太網交換機),這種交換機工作在資料鏈路層
乙太網交換機特點
  • 多介面的網橋
  • 獨佔傳輸媒體,無碰撞的傳輸資料
  • 即插即用裝置,其內部的幀交換表(地址表)是通過自學習演算法建立的

乙太網交換機的自學習功能
從匯流排乙太網到新型乙太網
匯流排乙太網使用CSMA/CD協議,以半雙工方式工作
乙太網交換機不使用共享匯流排,沒有碰撞問題,因此不使用CSMA/CD協議,以全雙工方式工作
虛擬區域網
高速乙太網

100BASE-T乙太網
使用CSMA/CD協議被稱為快速乙太網
吉位元乙太網
  • 允許在1Gbit/s下以全雙工和半雙工兩種方式工作
  • 使用IEEE802.3協議規定的幀格式
  • 在半雙工方式下使用CSMA/CD協議,在全雙工協議下不使用該協議
  • 與10BASE-T和100BASE-T技術向後相容
10吉位元乙太網和更快的乙太網
10GE只工作在全雙工方式,因此不存在爭用問題,故不適用CSMA/CD協議
使用乙太網進行寬頻接入