数据链路层与局域网

1、计算机网络数据链路层与局域网内 容一、数据链路层的基本概念二、停止等待协议三、连续 ARQ 协议四、面向比特的链路层协议 HDLC五、因特网的点对点协议 PPP六、局域网概述七、传统以太网八、虚拟局域网 九、无线局域网一 数据链路层的基本概念 n链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。n一条链路只是一条通路的一个组成部分。n数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。n现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。n一般的适配器都包括了数据

2、链路层和物理层这两层的功能。 数据链路层像个数字管道 n常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。n早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。 结点结点帧帧数据链路层的主要功能(1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制(4) 差错控制 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输 (7) 寻址 二、停止等待协议n2.1 完全理想化的数据传输n先研究一下数据链路层的模型。数据链路层的简单模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2

3、 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动数据链路层的简单模型( 续）局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动2.1 完全理想化的数据传输数据链路层主机 A缓存主机 B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧完全理想化的数据传输所基于的两个假

4、定 n假定 1： 链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。n假定 2： 不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。n这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。 2.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议n现在去掉上述的第二个假定。但是，仍然保留第一个假定，即主机 A 向主机 B传输数据的信道仍然是无差错的理想信道。然而现在不能保证接收端向主机交付数据的速率永远不低于发送端发送数据的速率。n由收方控制发方的数据流，乃是计算机网络中流量控制的一个基本方法。 具有最简单流量控制的数据链路层协议算法在发送结点： (1

5、) 从主机取一个数据帧。 (2) 将数据帧送到数据链路层的发送缓存。 (3) 将发送缓存中的数据帧发送出去。 (4) 等待。 (5) 若收到由接收结点发过来的信息(此信息 的格式与内容可由双方事先商定好)，则 从主机取一个新的数据帧，然后转到(2)。具有最简单流量控制的数据链路层协议算法（续）在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧， 则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一信息，表示数据帧已 经上交给主机。 (5) 转到(1)。两种情况的对比（传输均无差错）ABDATADATADATADATA送主机 B送主机

6、 B送主机 B送主机 BABDATA送主机 BDATA送主机 B时间不需要流量控制需要流量控制2.3 实用的停止等待协议时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a) 正常情况ABDATA0DATA0送主机ACK(c) 数据帧丢失重传tout丢失 ！ABDATA0送主机ACKDATA0丢弃ACK(d) 确认帧丢失重传tout丢失 ！ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b) 数据帧出错重传出错四种情况超时计时器的作用n结点A发送完一个数据帧时，就启动一个超时计时器(timeout timer)。n计时器又称为定时器。n若到了超时计时器所设置的重传时间 tout而仍收不到结点

7、B 的任何确认帧，则结点 A 就重传前面所发送的这一数据帧。n一般可将重传时间选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。 解决重复帧的问题 n使每一个数据帧带上不同的发送序号。每发送一个新的数据帧就把它的发送序号加 1。 n若结点 B 收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧。这时应丢弃重复帧，因为已经收到过同样的数据帧并且也交给了主机 B。n但此时结点 B 还必须向 A 发送确认帧 ACK，因为 B 已经知道 A 还没有收到上一次发过去的确认帧 ACK。 帧的编号问题 n任何一个编号系统的序号所占用的比特数一定是有限的。因此，经过一段时间后，发送序号就会重复。 n序号占用的比

8、特数越少，数据传输的额外开销就越小。 n对于停止等待协议，由于每发送一个数据帧就停止等待，因此用一个比特来编号就够了。n一个比特可表示 0 和 1 两种不同的序号。 帧的发送序号 n数据帧中的发送序号 N(S) 以 0 和 1 交替的方式出现在数据帧中。n每发一个新的数据帧，发送序号就和上次发送的不一样。用这样的方法就可以使收方能够区分开新的数据帧和重传的数据帧了。 可靠传输 n虽然物理层在传输比特时会出现差错，但由于数据链路层的停止等待协议采用了有效的检错重传机制，数据链路层对上面的网络层就可以提供可靠传输的服务。 2.4 循环冗余检验的原理 n在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验

9、 CRC 的检错技术。n假设待传送的数据 M = 1010001101（共k bit）。我们在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码一起发送。 冗余码的计算 n用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。n得到的 (k + n) bit 的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) bit 的数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 至少要少1 个比特。 冗余码的计算举例 n设 n = 5, P = 110101，模 2 运算的结果是：商 Q = 1101010110， 余数R = 01110。n将余数 R 作为冗余码添加在数

10、据 M 的后面发送出去，即发送的数据是101000110101110，或 2nM + R。 1101010110 Q 商 除数 P 110101 101000110100000 2nM 被除数 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 R 余数循环冗余检验的原理说明 帧检验序列 FCS n在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。n循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。nCRC 是一种常用的检错方法，而 F

11、CS 是添加在数据后面的冗余码。nFCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的惟一方法。 检测出差错 n只要得出的余数 R 不为 0，就表示检测到了差错。n但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。n一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。n只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。 2.5 停止等待协议的算法n这里不使用否认帧（实用的数据链路层协议大都是这样的），而且确认帧带有序号 n。n按照习惯的表示法，ACKn 表示“第 n 1 号帧已经收到，现在期望接收第 n 号帧”。nACK1 表示“0 号

12、帧已收到，现在期望接收的下一帧是 1 号帧”；nACK0 表示“1 号帧已收到，现在期望接收的下一帧是 0 号帧”。 在发送结点 (1) 从主机取一个数据帧，送交发送缓存。(2) V(S)0。 (3) N(S)V(S)。(4) 将发送缓存中的数据帧发送出去。 (5) 设置超时计时器。(6) 等待。 等待以下(7)和(8)这两个事件中最先出现的一个(7) 收到确认帧 ACKn， 若 n = 1 V(s)，则： 从主机取一个新的数据帧，放入发送缓存； V(S)1 V(S)，转到 (3)。 否则，丢弃这个确认帧，转到(6)。 (8) 若超时计时器时间到，则转到(4)。在接收结点 (1) V(R)0。

13、(2) 等待。(3) 收到一个数据帧； 若 N(S) = V(R)，则执行(4)； 否则丢弃此数据帧，然后转到(6)。(4) 将收到的数据帧中的数据部分送交上层软件 （也就是数据链路层模型中的主机）。(5) V(R)1 V(R)。(6) nV(R)； 发送确认帧 ACKn，转到(2)。 三、连续 ARQ 协议3.1 连续 ARQ 协议的工作原理 n在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。n如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。n由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。 连续 ARQ 协议的工作原理 DATA0DATA1DATA2D

14、ATA3DATA4DATA5重传 DATA2重传 DATA3ACK1ACK2ACK1 确认 DATA0ACK2 确认 DATA1DATA2 出错，丢弃DATA3 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA4 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA5 不按序，丢弃，重传 ACK2ACK3ACK3 确认 DATA2ACK4 确认 DATA3ACK4重传 DATA5重传 DATA4超时重传时间ABtout送交主机送交主机?ACK2ACK2ACK23.2 滑动窗口的概念n发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口 。n发送窗口用来对发送端进行流量控制。n发送窗口的大小 WT 代表在还没有收到对方确认信息的情况下

15、发送端最多可以发送多少个数据帧。 01234567012发送窗口WT不允许发送这些帧允许发送 5 个帧(a)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 4 个帧WT已发送(b)01234567012不允许发送这些帧WT已发送(c)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 3 个帧WT已发送 已发送并已收到确认(d)接收端设置接收窗口 n在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。 n若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。 n在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小 WR = 1。n只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃

16、它。n每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。 不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 0 号帧(a)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 1 号帧已收到(b)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 4 号帧已收到(c)滑动窗口的重要特性n只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。n收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。n当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就是停止等待协议。 发送窗口的最大值 n当用 n 个比特进行编号时，若接收窗口

17、的大小为 1，则只有在发送窗口的大小 WT 2n 1时，连续 ARQ 协议才能正确运行。n例如，当采用 3 bit 编码时，发送窗口的最大值是 7 而不是 8。 四、面向比特的链路控制规程 HDLC4.1 HDLC 协议概述n1974年，IBM 公司推出了面向比特的规程SDLC (Synchronous Data Link Control)。n后来 ISO 把 SDLC 修改后称为 HDLC (High-level Data Link Control)，译为高级数据链路控制，作为国际标准ISO 3309。nCCITT 则将 HDLC 再修改后称为链路接入规程 LAP (Link Access

18、Procedure)。不久，HDLC 的新版本又把 LAP 修改为 LAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以 LAPB 叫做链路接入规程(平衡型)。 4.2 HDLC 的帧结构n标志字段 F (Flag) 为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。 比特888可变168信息 Info标志 F标志 F地址 A控制 C帧检验序列 FCS透明传输区间FCS 检验区间零比特填充法 nHDLC 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。n在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0

19、。n在接收帧时，先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流。 零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将 5 个连 1 之后的 0 比特删除，恢复原样在此位置删除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0

20、透明传输 n采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，或者说，就可实现数据链路层的透明传输。n当连续传输两个帧时，前一个帧的结束标志字段 F 可以兼作后一帧的起始标志字段。n当暂时没有信息传送时，可以连续发送标志字段，使收端可以一直和发端保持同步。 其他字段 n地址字段 A 是 8 bit。 n帧检验序列 FCS 字段共 16 bit。所检验的范围是从地址字段的第一个比特起，到信息字段的最末一个比特为止。 n控制字段 C 共 8 bit，是最复杂的字段。HDLC 的许多重要功能都靠控制字段来实现。 五、因特网的点对点协议 PPP5.1 PPP 协议的工作原理n现在全世界使用得最多的数据链路层协

21、议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。n用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。 用户拨号入网的示意图 路由器调制解调器调制解调器因特网服务提供者(ISP)用户家庭拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP 连接使用 TCP/IP 的 客户进程路由选择 进程至因特网PC 机PPP 协议 n1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标准RFC 1661。 nPPP协议有三个组成部分 n一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。n链路控制协议 LCP (Link Con

22、trol Protocol)。n网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 5.2 PPP 协议的帧格式nPPP 的帧格式和 HDLC 的相似。 n标志字段 F 仍为 0 x7E （符号“0 x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 01111110）。n地址字段 A 只置为 0 xFF。地址字段实际上并不起作用。n控制字段 C 通常置为 0 x03。nPPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。 PPP 协议的帧格式nPPP 有一个 2 个字节的协议字段。n当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是

23、IP 数据报。n若为 0 xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。n若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据。 IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部透明传输问题 n当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。 n当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。 字符填充法 n将信息字段中出现的每一个 0 x7E 字节转变成为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5E)。 n若信息字段中出现一个 0 x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序

24、列(0 x7D, 0 x5D)。n若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0 x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0 x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。 不提供使用序号和确认的可靠传输 nPPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出于以下的考虑：n在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。n在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。n帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。 5.3 PPP 协议的工作状态 n当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨

25、号做出确认，并建立一条物理连接。nPC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。n这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。n通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。 PPP 协议的状态图 建立失败失败NCP 配置鉴别成功通信结束载波停止检测到 载波双方协商一些选项鉴别网络打开终止静止六、局域网概述n局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 n局域

26、网具有如下的一些主要优点：n能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。n便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。n提高了系统的可靠性、可用性和残存性。局域网技术的发展历程802参考模型与OSI参考模型的对应关系 57IEEE 802协议结构（1） 58IEEE 802协议结构（2） 局域网的拓扑 匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网60802.3协议结构与实际10BASE-5结构的比较 61Ethernet协议结构 62发送流程与接收流程图 63CSMA/CD的结点工作状态图 64Ethernet网卡电路结构 65Ethernet网卡

27、66计算机接入局域网的结构67Ethernet帧结构的比较媒体共享技术n静态划分信道n频分复用n时分复用n波分复用n码分复用 n动态媒体接入控制（多点接入）n随机接入n受控接入 ，如多点线路探询(polling)，或轮询。 七 传统以太网7.1 以太网的工作原理 n1. 两个标准 nDIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。nIEEE 的 802.3 标准。nDIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。n严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准

28、的局域网 数据链路层的两个子层 n为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：n逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层n媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。n与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的 局域网对 LLC 子层是透明的 局 域 网网络层物理层站点 1网络层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点 2以后一般不考虑 LLC 子层 n由于TCP/I

29、P 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。n很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。 7.2 网卡的作用 n网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。 n网卡的重要功能：n进行串行/并行转换。n对数据进行缓存。n在计算机的操作系统安装设备驱动程序。n实现以太网协议。 计算机通过网卡和局域网进行通信 CPU高速缓存存储器I/O 总线计算

30、机至局域网网络接口卡（网卡）串行通信并行通信n最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。 7.3 CSMA/CD 协议 B向 D发送数据 C D A E匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据7.3 CSMA/CD 协议 以太网的广播方式发送 n总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 n由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。 n其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个

31、数据帧而不能够收下来。n具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。 载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CDnCSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。n“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 n总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 碰撞检测n“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电

32、压大小。n当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。n当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。n所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。检测到碰撞后n在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。n每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)n发生碰撞的站在停止发送数据后，

33、要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。n确定基本退避时间，一般是取为争用期 2。n定义重传次数 k ，k 10，即 k = Min重传次数, 10n从整数集合0,1, (2k 1)中随机地取出一个数，记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。n当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。 强化碰撞 n当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。 7.4 传统以太网的连接方法 n传统以太网可使用的传输媒体有四种：n铜缆（粗缆或细缆）n铜线（双绞线

34、）n光缆n这样，以太网就有四种不同的物理层。 10BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制 MAC铜缆或铜线连接到以太网的示意图 主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNC T 型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC 连接器插口RJ-45插头以太网的最大作用距离 250 m750 m500 m500 m500 m50 m50 m50 m网段 1转发器网段 2网段 3转发器转发器转发器细缆以太网 10BASE2 n用更便宜的直径为 5 mm 的细同轴电缆(特性阻抗仍为 50 W)，可代替粗同

35、轴电缆。 n将媒体连接单元 MAU 和媒体相关接口 MDI都安装在网卡上，取消了外部的 AUI电缆。 n细缆直接用标准 BNC T 型接头连接到网卡上的 BNC 连接器的插口。 网卡的功能 n数据的封装与解封 发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。 n链路管理 主要是 CSMA/CD 协议的实现。 n编码与译码 即曼彻斯特编码与译码。 星形网 10BASE-T n不用电缆而使用无屏蔽双绞线。每个站需要用两对双绞线，分别用于发送和接收。n在星形网的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。 n集线器使用了大规模

36、集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。 以太网在局域网中的统治地位n10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。n这种 10 Mb/s 速率的无屏蔽双绞线星形网的出现，既降低了成本，又提高了可靠性。 n10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。 集线器的一些特点 n集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 n使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。 n集线

37、器很像一个多端口的转发器，工作在物理层。 具有三个端口的集线器 集线器网卡工作站网卡工作站网卡工作站双绞线n虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。n这些网段具有某些共同的需求。n每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。n虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。 八、虚拟局域网8.1 虚拟局域网的概念以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 以太网

38、交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。 以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VL

39、AN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。 n虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。 8.2 虚拟局域网使用的以太网帧格式 802.3MAC 帧字节66246 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型 = 802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

40、0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI计算机网络高级教程98n无线网络包括：无线局域网与无线城域网无线网络包括：无线局域网与无线城域网 n无线局域网技术与无线局域网技术与IEEE 802.11标准标准 n无线无线Ad hoc网络技术网络技术 n蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术 n无线应用协议无线应用协议WAP技术技术 九、无线局域网9.1 无线局域网的组成99无线局域网技术发展的过程100 无线传输标准 n802.11a : 5GHz波段（速率波段（速率54Mbps）n802.11b : 2.4GHz波段（速率波段（速率11Mbps）n802.11g : 5GHz波段（速率波段（速率100Mbps）101典型的无线局域网结构 9.1 无线局域网的组成n有固定基础设施的无线局域网基本服务集 BSS扩展的服务集 ESS基本服务集 BSSAB漫游接入点 AP接入点 AP分配系统 DS门桥门桥802.x局域网因特网n有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集 ESS基本服务集BSSAB接入点 AP接入点