计算机网络：Chapter 5-Data Link Layer数据链路层

1、Data Link Layer数据链路层Chapter 5内容提要数据链路层的基本功能组帧差错控制检错编码纠错编码介质访问控制信道划分 频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用随机访问 ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议、CSMA/CA协议轮流协议令牌传递协议轮询协议局域网局域网的基本概念与体系结构局域网寻址与ARP协议以太网与IEEE 802.3无线局域网(IEEE 802.11)令牌环网广域网广域网的基本概念点对点协议PPPHDLC协议数据链路层设备网桥局域网交换机5: Data Link Layer2ContentsFunctions of data link

2、 layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing an

3、d ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer3ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedi

4、um Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring net

5、works(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer45: Data Link Layer5Functions of the data link layerSome terminology术语:hosts and routers are nodes节点communication channels that connect adjacent nodes along communication path a

6、re links链路wired 有线 linkswireless 无线 linksLANs局域网layer-2 packet is a frame帧, encapsulates datagram封装数据报Data link layer has responsibility of transferring datagram from one node to adjacent node over a link将数据报从一个节点经过一条链路传输到相邻节点5: Data Link Layer6Functions of the data link layer (2)Framing组帧, link acc

7、ess链路访问: encapsulate datagram into frame, adding header, trailer将数据报封装进帧，加上首部和尾部channel access if shared medium 如果共享媒体，控制信道接入“MAC” addresses used in frame headers to identify source, dest 使用帧首部中的“MAC”地址标识源和目的地different from IP address!不同于IP地址reliable delivery between adjacent nodes相邻节点间的可靠交付we learn

8、ed how to do this already (chapter 3)!第3章已讲述seldom used on low bit-error link (fiber, some twisted pair)在比特差错率低的链路很少使用 (光纤、某些双绞线)wireless links: high error rates高差错率5: Data Link Layer7Functions of the data link layer (3)flow control流量控制: pacing between adjacent sending and receiving nodes使相邻的发送节点与接收

9、节点间的步调一致error detection检错: errors caused by signal attenuation信号衰减, noise噪声. receiver detects presence of errors由接收方检测是否有差错: signals sender for retransmission or drops frame通知发送方重传或丢弃(有错误的)帧error correction纠错: receiver identifies and corrects bit error(s) without resorting to retransmission接收方识别并纠正比

10、特差错，而不需要重传half-duplex半双工 and full-duplex全双工with half duplex, nodes at both ends of link can transmit, but not at same time链路的两端节点能够传输，但不能同时5: Data Link Layer8Where is the data link layer implemented?in each and every hostData link layer implemented in “adaptor适配器” (aka network interface card 网络接口卡NI

11、C)Ethernet card, PCMCI card, 802.11 cardNIC implements data link layer and physical layerattaches into hosts system buses与主机的系统总线相连combination of hardware, softwarecontrollerphysicaltransmissioncpumemoryhost bus (e.g., PCI)network adaptercardhost schematicapplicationtransportnetworkdata linkdata lin

12、kphysicalContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic con

13、cepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer910Framing组帧Problem description: A sequence of bits is sent from

14、node A to node B. The network adaptor on node B must recognize exactly what set of bits constitutes a frame, that is, it must determine where the frame begins and ends 节点B(接收节点)的适配器要判断帧的开始和结束的位置. 组帧是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 5: Data Link Layer帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部数据链路层的帧长开始发送帧开始Me

15、thods for framing组帧的方法Character count字符计数法Flag bytes with byte stuffing 带字节填充的标记字节定界法Starting and ending flags with bit stuffing 带位填充的首尾标记定界法Physical layer coding violations 物理层编码违例法115: Data Link LayerFraming- Character count字符计数法在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响601234012345679656789890123459

16、帧1帧2帧3帧4601234012345679756789890123459帧1帧2错误错误的字符计数12Framing- Flag bytes with byte stuffing带字节填充的标记字节定界法(a) A frame delimited by flag bytes.(b) Four examples of byte sequences before and after stuffing.135: Data Link LayerStarting and ending flags with bit stuffing 带位填充的首尾标记定界法帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111

17、110”，称为标记(flag)“0”比特插入删除技术:连续的5个1后面插入0处理简单，可用硬件完成011011111111111111110010发送方接收方011011111 11111 11111 100100111111001111110000填充“0”比特011011111 11111 11111 10010011111100111111000001101111111111111111001014Framing-Physical layer coding violations物理层编码违例法Only applicable to networks in which the encodin

18、g on the physical medium contains some redundancy只适用于物理层编码有冗余的网络802 LAN：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码用high-low pair/low-high pair表示1/0，high-high/low-low不表示数据，可以用来做定界符155: Data Link LayerContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel

19、PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wi

20、de Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer16Error Control差错控制Error Detection检错Allow the receiver to deduce that an error occurred, but not which error, and have it request a retransmission 接收方能够推断发生了错误，但不知道错误在哪里，要求(发送方)重传highly reliable channel

21、用于高可靠的信道, e.g., fiber光纤Single Bit Parity Checking单比特奇偶校验, Internet checksum因特网校验和, Cyclic Redundancy Check循环冗余校验Error Correction纠错Enable the receiver to deduce what the transmitted data must have been 接收方能够推断发送过来的原始数据是什么Error prone channel用于易出错的信道, e.g., wireless linkTwo Dimensional Parity Checking二

22、维奇偶校验, Hamming codes海明码175: Data Link Layer5: Data Link Layer18Error Control (2)EDC= Error Detection and Correction bits(redundancy) 检错和纠错位(冗余)D = Original Data protected by error control 原始数据 Error detection and Correction not 100% reliable! protocol may miss some errors, but rarely larger EDC fiel

23、d yields better detection and correctionContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLo

24、cal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer195: Data Link Layer20Error Detect

25、ion CodesSingle Bit Parity Checking单比特奇偶校验奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中“1”的个数恒为奇数或偶数的编码方法Single Bit Parity can detect single bit errors单比特奇偶校验能够检测单(奇数)个比特差错分为垂直奇偶校验和水平奇偶校验5: Data Link Layer21Error Detection Codes Internet checksum参考第3章的UDP校验和计算方法Error Detection Codes-Cyclic Redundancy Check 检错编码循环冗余校验思想：任何一个

26、由二进制数位串组成的代码都可以和一个只含0和1两个系数的多项式建立一一对应的关系。k位信息对应于一个k-1次多项式K(x)，r位冗余位对应于一个r-1次多项式R(x)，生成的n=k+r位码字则对应于一个n-1次多项式T(x)。生成方法：发送方和接收方依据事先约定的r次生成多项式G(x)（最高项xr和最低项的系数为1），用G(x)去除xrK(x)得到的余式就是R(x)，即得冗余位。22循环冗余校验举例设信息位为1010001，即K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1（对应的代码为10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4（对应的代码为10100010000），则二

27、进制模2除法： 减法不借位、加法不进位，本质是异或运算所以冗余位为1101， R(x)= x3+x2+1。 T(X)= x4 K(x)+ R(x)= x10+x8+x4 + x3+x2+1 对应的发送代码为：10100011101循环冗余校验检测方法检测方法：用发送端发送时采用的生成多项式G(x)来除接收到的码字多项式，若余式不为0，则传输有差错；否则，认为传输无差错，去掉尾部的r个冗余位，得到原始信息。循环冗余校验的实现25ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Co

28、rrecting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802

29、.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer265: Data Link Layer27Error Correction CodesTwo Dimensional Parity Checking二维奇偶校验Two Dimensional Parity can detect and correct single bit errors二维奇偶校验能够检测并纠正单比

30、特差错00Error Correcting CodesHamming codes285: Data Link Layer295: Data Link Layer3: Transport Layer30计算机网络主要采用自动反馈重发Automatic Repeat reQuest ARQ纠错方法 接收方通过检错码检查所接受的数据是否正确，如果检测到错误，就向发送方发送NAK信息，要求发送方重传该数据，否则就向发送方发送ACK信息。差错控制机制ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesE

31、rror-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-I

32、EEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer315: Data Link Layer32Data Link Layer Links数据链路层链路Two types of “links”数据链路层有两类“链路”:point-to-point点对点：使用一对一的点对点通信方式PPP for dial-up access用于拨号接入的PPPpoint-

33、to-point link between Ethernet switch and host以太网交换机与主机之间的点对点链路Broadcast广播 (shared medium共享媒体)：使用一对多的广播通信方式，广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的介质访问控制协议来协调这些主机的数据发送。old-fashioned Ethernet 传统以太网upstream HFC HFC的上行链路802.11 wireless LAN 无线局域网5: Data Link Layer33Medium Access Control Protocol : a taxonomy介质访问控制协议的分类T

34、hree broad classes:Channel Partitioning信道划分divide channel into smaller “pieces” (time slots, frequency, code)将信道划分为较小的“片” (时隙，频率，编码)allocate piece to node for exclusive use为节点分配专用的片Random Access随机访问channel not divided, allow collisions不划分信道，允许冲突“recover” from collisions从“冲突”中恢复Taking turns轮流访问nodes

35、take turns, but nodes with more to send can take longer turns节点轮流发送，但有更多信息要发送的节点能够占用更长的时间ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns

36、 protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5:

37、Data Link Layer3435时分多点接入TDMATDMA: time division multiple access 将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。例子： 有6个结点的LAN, 频带1、3、4 有分组, 频带2、5、6 空闲 134134有6个时隙的TDM帧36频分多点接入FDMAFDMA: frequency division multiple access 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自

38、始至终都占用这个频带。所有用户在同一时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。例子： 有6个结点的LAN, 频带1、3、4 有分组, 频带2、5、6 空闲 频带时间FDM cable37波分多点接入WDMAWDMA: wavelength division multiple access 波分多点接入就是光纤上的频分多点接入。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553

39、nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km光调制器光解调器38码分多点接入CDMACDMA: Code Division Multiple Access用于几种无线广播信道中(蜂窝, 卫星等)为每个用户分配唯一的码型。所有用户共享相同的频率，但每个用户用自己的码片序列对数据进行编码。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，不易被敌人发现。(要求码片序列两两正交) 编码信号 = (原始数据) X (码片序列 )解码 = 编码信号和码片序列的内积码片序列(chip sequen

40、ce) 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。发送比特 1 时，就发送序列 00011011，发送比特 0 时，就发送序列 11100100。S 站的码片序列表示为向量(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 39码片序列的正交关系 令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inn

41、er product)都是 0：令向量 S 为(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量 T 为(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 这两个码片序列是正交的。 40CDMA 的工作原理 S 站的码片序列 S110ttttttm 个码片tS 站发送的信号 SxT 站发送的信号 Tx总的发送信号 Sx + Tx规格化内积 S Sx规格化内积 S Tx数据码元比特发送端接收端41ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium

42、 Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring netwo

43、rks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer425: Data Link Layer5-43Random Access Protocols随机访问协议When node has packet to send当站点有分组要发送transmit at full channel data rate R以信道全速率R传输no a priori coordination among nodes节点间无优先权协

44、调two or more transmitting nodes “collision” 两个或更多传输节点 “冲突”random access MAC protocol specifies: how to detect collisions如何检测冲突how to recover from collisions如何从冲突中恢复 (e.g., retransmissions)Examples of random access MAC protocols:slotted ALOHA 时隙ALOHA,pure ALOHA 纯ALOHACSMA, CSMA/CD, CSMA/CA44时隙ALOHA假设

45、所有帧有相同长度时间划分为等长时隙，能够传输1个帧结点仅在时隙开始时开始传输帧如果2个或多个结点同时传输，所有结点都能检测到冲突工作原理如果结点有新帧，将在下一个时隙中传输如果无冲突，结点能够在下一个时隙中发送新帧如果有冲突，结点在每个后继时隙中以概率p重传帧，直到成功45时隙ALOHA的效率效率是当有许多结点，且每个都有许多帧要发送时，成功时隙与总时隙的比值。假定N个有许多帧要发送结点，每个时隙以概率p发送，一个给定结点在一个时隙中成功发送的概率= p(1-p)N-1，任一结点成功发送的概率= Np(1-p)N-1为使效率最大化，求p* ，使得Np(1-p)N-1最大化当N趋近无穷大，取Np

46、*(1-p*)N-1 极限, 得到该协议的最大效率为37%！46纯(非时隙)ALOHA非时隙ALOHA: 更简单，无同步要求当帧到达，立即传输若有冲突，则等待一段随机时间后重发该帧碰撞的概率增加:在t0 发送的帧与在t0-1,t0+1发送的其他帧冲突纯ALOHA协议的最大效率为18%将于i帧起始部分重叠将于i帧结束部分重叠47CSMA (Carrier Sense Multiple Access)载波侦听多路访问在传输前侦听:如果侦听到信道空闲: 传输整个帧如果侦听到信道忙: 推迟传输1-坚持CSMA：如果信道忙，就等待信道空闲非坚持CSMA：如果信道忙，就等待随机长的一段时间，然后再侦听p-

47、坚持CSMA：如果信道忙，就等待信道空闲，然后以概率p发送帧 传播时延造成的冲突当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。 A 向 B 发出的信息要经过一定的时间后才能传送到 B。B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生冲突。冲突的结果是两个帧都变得无用。 481 kmABt冲突t = 2 t = B 发送数据 t = t = 0单程端到端传播时延记为 传输时延与传播时延传输时延：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最

48、后一个比特发送完毕所需的时间。传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传输时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）4950CSMA/CD (Collision Detection)载波侦听多路访问/冲突检测使用CSMA协议进行数据发送结点在发送过程中一直侦听信道(冲突检测collision detection)测量信号强度，比较传输的信号与接收到的信号的强度变化如果检测到冲突，则立即停止发送，并发出强化信号，等待一段随机时间，再侦听1 kmABt碰撞t

49、= B 检测到信道空闲发送数据t = / 2发生冲突t = 2 A 检测到发生冲突 t = B 发送数据B 检测到发生冲突 t = ABABAB t = 0 A 检测到信道空闲发送数据ABt = 0t = B 检测到发生冲突停止发送STOPt = 2 A 检测到发生冲突STOPAB单程端到端传播时延记为 51争用期/冲突窗口每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇冲突的可能性。 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2 （端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了冲突。端到端往返时延 2 称为争用期，或冲突窗口。经过争用期这段时间还没有检测到冲突，才能肯定这次发送不会发生冲

50、突。 525: Data Link Layer53CSMA/CA (Collision Avoidance)载波侦听多路访问/冲突避免IEEE 802.11 MAC ProtocolIEEE 802.11无线局域网所使用的多路访问协议参考后续无线局域网的相关章节ContentsFunctions of data link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom acc

51、ess ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDL

52、CData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer5455轮流协议令牌传递Token passing 令牌传递Token passing:控制令牌从一个结点顺序地传递到下一个得到令牌的结点可以发送数据需要关注的问题轮询开销时延单点故障(令牌) Tdata(nothingto send)T56轮流协议轮询Polling轮询Polling: 主结点“邀请”从结点依次传输需要关注的问题:轮询时延单点故障(主结点)主结点从结点polldatadataContentsFunctions of data link layerFramingEr

53、ror ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressing and ARPEthernet a

54、nd IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer575: Data Link Layer58Local Area Network局域网LAN: a computer network concentrated in a geographical area集中在一个地理区域中的计算机网络

55、such as in a building or on a university campus.Many LANs use broadcast channel广播信道, so MAC protocols are used in conjunction with LANs介质访问控制协议与局域网密切相关.LANs three characteristics:Restricted in Size 范围限制Transmission technology 传输技术 (media介质, rate速率)Topology 拓扑结构(Bus总线型, Ring环型, Star星型, Mesh网状型)拓扑结构：总

56、线型、星型、环型传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波介质访问控制方式：CSMA/CD、令牌环、令牌总线局域网的关键技术59IEEE 802参考模型IEEE 802参考模型只相当于OSI参考模型的最低两层。LLC子层保证结点之间数据传输的正确性；MAC子层负责解决多个结点对共享信道的访问问题。60网络层数据链路层物理层逻辑链路控制 LLC媒体访问控制 MAC 高层 OSI IEEE 802物理层PHYIEEE的802系列局域网标准IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准；IEEE 802标准之间的关系 ContentsFunctions of data

57、 link layerFramingError ControlError-Detecting CodesError-Correcting CodesMedium Access ControlChannel PartitioningTDMA、FDMA、WDMA、CDMARandom access ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CATaking turns protocolToken passing protocolPolling protocolLocal Area Network (LAN)Basic concepts and architectureLAN addressi

58、ng and ARPEthernet and IEEE 802.3Wireless LAN (WiFi-IEEE 802.11)Token ring networks(IEEE 802.5, FDDI)Wide Area Network (WAN)Basic conceptsPPPHDLCData Link Layer DeviceBridgeLAN Switch5: Data Link Layer625: Data Link Layer63MAC Address/LAN AddressMAC地址/LAN地址32-bit IP address: network-layer addressuse

59、d to get datagram to destination IP subnet 用于将数据报传送到目的IP子网 MAC (or LAN or physical or hardware) address MAC地址=LAN地址/物理地址/硬件地址 function: get frame from one interface to another physically-connected interface (same network) 将数据报从一个接口传送到物理上相互连接的另一个接口(同一个网络内) 48 bit MAC address (for most LANs) burned in

60、 NIC ROM固化在适配器ROM中64IP 地址与硬件地址 TCP 报文IP 数据报MAC 帧应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上 使用 IP 地址IP 地址5: Data Link Layer65ARP: Address Resolution ProtocolARP:地址解析协议IP 地址物理地址ARP物理地址IP 地址RARP66地址解析协议 ARP不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地