第5章链路层和局域网

数据链路差错检测和纠错多 协链路层以太互联PPP：点对点年月 ..术数据链路层的主要年月 数据链路层的简单主机H1向H2发送

路由器路由器 局域 广域

路由器

年月 数据链路层的简单主机H1向H2发送数

路由器路由器

路由器

层年月年月

层理理 年月 链路层提供的帧头部用MAC地址标识源和目的（不同于IP地址很少用于误码率低的链路（光纤、双绞线链路用于误码率高的链路（无线链路年年月 ..链路层提供的年月 ..适配器查找错误,可靠交付年月 差错检差错检D’D’中的所特正确检测到差d数据比易出现比特差错的EDCErrorDetectionandCorrectionbits 年月

二维奇偶校验

行校d d列列校校校验无差无差校验可纠正单比特差年月 因特网检将数据段的内容作为16比特的整数序校验和累加求和，计算和的1发 得到的校验和值放入PDU校验和字检查计算出的校验和与校验和字段中的值是否相同NOYES年月 循循环冗d选择r＋1比特模式(生成多项式)，表示为目标：选择r个CRC比特，R，以接收方已知G，用G去除<D,R，若余数非0，则检测到 数学公年月数学公 D*2rXORR=D*2r=nGXOR即年月 多 协两种链802.11无线年月 多 协广播链路的多 协年月 多 协理想的多 协议需满足假定：信道为速率为Rb/s年月 多 协多 协议分将信道划分成小的“片”（时隙、频率、编码随 年月 多 协信道划分协TDMA(TimeDivisionMultiple 例如：6-LAN时隙1,3,4有数据发送2,5,6的年月 多 协统计时分复用用aa统计aa ①adccbba tadccbba tcc tcc

d④d 3STDM年月 多 协信道划分协FDMA(FrequenceDivisionMultiple年月 多 协随 协随 协议解 协议例CSMA,CSMA/CD,年月 多 协ALOHA乃AdditiveLinkOn-LineHAwaiisystem简写，ALOHA恰好因群岛位置的散为节省费用和易于组由于采用无线电信道，考虑到无法申 的频率点，因而所有点都使用统一的频率站 站 站n- 站

总线信 接ALOHA系统的一般模 多 协纯1站1发送成功1

冲 重站站N站1

冲 重352冲 重3524发送成功4

6再重发6t7发送成功7tt7tT

纯ALOHA系统的工作原理 多 协纯ALOHA的工作P(给定节点成功概率P(给定节点传送.(1-p)N-1.(1-p)N-=p.(1-p)2(N-…选择最合适p,n趋于无穷，取极限=1/(2e)= 多 协时隙重帧到

帧到帧到 帧到年月 多 协时隙ALOHA的工作效P(给定节点成功概率P(给定节点传送=p.(1-p)N-选择最合适p,n趋于无穷，取极限=1/e=年月 多 协CSMA(CarrierSenseMultiple为人处事的规则之一不要打断别人的发言年月 .多址CSMA分一旦到信道忙（即发现有其他站在发送数据），就不后重新再。若进行载波时发现信道空闲，则将准年月 .多址CSMA分1坚持到信道空闲时，便将数据送出。若发生，站点就等待P坚持 年月 多 协CSMA比1坚持：容易在上述这段时间产生。年月 多 协在无线LANs中比 :传输 是关闭年月 t= AA检测到发生

1

Bt=t=t=碰t=2碰

B检测到发生碰

年月 t= AA检测到发生t=2发送发送

1碰碰B检测到发生碰

Bt=t=t=AA信道ABt=B检测到信道空发送ABt=2AB检测到发生碰停止A日B发ABABABt=/AB发生t= 多 协信号(jammingsignal)，以便让所有用户都知道现在年月 A发送数 B发送数 开 A检 占用 间 B也能够检测到，并立即停止发送数据帧，接着就发送干扰信号。这里为了简单起见，只画出A发送干扰信号的情年月 多 协2（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据 年月 在重负荷下在重负荷下 多 协轮流协 随 协 多 协关注:轮询开销、等待时间、单点失效(主节点年月 多 协对于共享介质能做什么ALOHA,S-ALOHA,CSMA,载波侦听:有线“易行”、无线 CSMA/CD年年月 .MAC.MAC地前24bit由IEEE分配管理——OUI后24bit由厂商自行分年月 MAC地址在不同的网络间迁移时，不会改年月 .地址解析协议根据目.地址解析协议年月 ..主机主机主机主机主机广 建立ARP请求 目 目 02-60-8C-01-02-03197.15.22.126

年月 目 02-60-8C-01-02-0308-00-02-89-90-

目 197.15.22.33

.目的.目的197.15.22.126接收到该ARP请求包自己MAC地址的ARP应答包（请注意，应答包址是我的MAC址是197.15.22.33更新ARP高速缓年月 知道主机209.0.0.6的硬件地主机A我是知道主机209.0.0.6的硬件地主机AARP请ARPARP请ARP请 A

ARP请 BB向A

我是硬件地址是08-00-2B-00-EE- A

B 00-C0-15-AD-

08-00-2B-00-EE- ..广路由 路由路由 路由 主 主..主机主机路由器路由器网络网络12路由器 目标MAC地址目标IP 路由器 ..以太网20世纪70年代由BobMatcalfe和DavidBoggs 以太网匹配电阻（用来吸收总线 的信号 匹配电B发送的数只B发送的数A不接

B向发送

接接 .以.以太网的帧 类前同目的址数..地址6 目的前同步 目的前同步 源址类数..以太网提供的若应用使用TCP，间隙会被填 以太网使用的即它中止自己的传输即机 适配器在等待K·512比特时间后，返回第2步....目的:适配器重传时试图估计正确的负重载第一次碰撞{0,1}中选择KK·512第二次碰撞后{0,1,23}中选择第十次碰撞后从012341023中选择.. 51.2s10Mb/s以太网，在争用期内可发送5126464字节的帧都是由 而异常中止的无效帧 传统以太网的物理以太以太接入粗细粗细双绞10BASE-光10BASE- 10BaseTand10、100代表速T代表双绞线（Twisted节点连接到集线器“星形拓扑”在节点和集线器之间的最大距离为100米twisted 粗同轴电缆，可靠性好 能力收发器:发送/接收 检测,电AUI连接件单元接

Vampire总线型用于网络骨干

AUI两站点间最小距2.5

网络最大2.8 细同轴电缆，可靠性稍总线型用

BNC 信号编曼 01010011010

01010011010差分曼..集线..吉比特以共享信道时使用CSMA/CD为了得到可接受的❑现在已经达到10❑现在已经达到10Gbps..集线器（或转发器）互不能将10BaseT100BaseT 网桥互 221 221111122 软

端口 端口端口网段

网段

MAC1MAC2 MAC4MAC5 不 各端口是否有信收到无差错的帧则缓存，反之将差错帧网桥不转发同一网段内通信网桥不修改所转发的帧的源 过滤通扩大了局域网的物理提高了可 由于要接收和转发，不太大的局域网，否则有时会因过多广播信息而 件 ①从端口x收到帧，有差错则丢弃，否则在站表中查找目的站MAC地址②找到有，则取出相应的端口d③如果所给MAC地址的端口d=x，则丢弃此帧（不需要转发）口d转发此到⑤向网桥除x以外的所有端口转发此帧（可保证找到目的站⑥如源站不在站表中，则将源站MAC地址写入站表的 和时间，设置计时器，然后转⑧。否则转⑦更新计时器（由于网络拓扑经常变化，因此，超时记录要删除，以 网桥1转发的

网桥2转发的

网桥②F②F 以太网交换机——多端以太网交换机——多端口网 直通交换 的、10/100/1000Mbps接口的结 以太网交换机vs路由两者都 转发设路由 交换 交换表，实现MAC地址过滤、学习算 集线vs以太网交换vs无有有有无有无有无有无有5.7PPP点到点数据链路控没 控PPP(point-to-pointHDLC:Highleveldatalinkcontrol(数据链路被认为 5.7PPPPPP设计要求[RFC网络层地址协商端点能获知/配置相互通信的5.75.7PPPPPP不要求实错误恢复，流量控制，数据