数据链路层__

文章目录

  • 数据链路层
    • 基本概念
    • (1)链路管理:面向连接的服务
    • (2)帧同步:成帧
      • 1、字符计数法
      • 2、字符填充法(带填充的首尾界符法)
      • 3、带填充的首位标志法
      • 4、物理层编码违例法
    • (3)流量控制
      • 1、停止等待ARQ
      • 2、连续ARQ(Go-back-N ARQ)
      • 3、选择重传ARQ协议
      • 滑动窗口
    • (4)差错控制
      • 海明距离
      • 纠错码
      • 检错码
    • (7)寻址
    • HDLC(High-level Data Link Control),高级数据链路控制协议
      • 1、HDLC线路配置
      • 2、响应方式
      • 3、帧结构
        • 零比特填充
        • 地址与校验字段
        • 控制字段
    • PPP(Point-to-Point Protocol),因特网的点对点协议
      • 特点
      • 帧结构
      • 零比特填充
      • 工作状态
    • MAC子层
      • CSMA/CD协议
        • ALOHA(随机多路访问)
          • 纯ALOHA( P-ALOHA )
          • 分槽-ALOHA( S-ALOHA )
        • CSMA(载波监听多路访问)
          • 1坚持CSMA
          • 非坚持型CSMA
          • p- 坚持型CSMA
          • CSMA/CD
      • MAC帧
    • 网桥和交换机
      • 网桥
        • 透明网桥:
        • 源路由网桥
        • 网桥转发表
    • 交换机
    • 广播信道的数据链路层
      • 局域网的数据链路层:
      • 局域网优点:
      • 局域网的拓补:
      • 局域网中的媒体共享技术
      • 前继、后继、本结点
    • 虚拟局域网 VLAN

数据链路层

基本概念

  • 链路:无源的点到点间的物理线路
  • 无源:即在传输中不改变数据,也不对数据进行处理(没有交换)。
  • 数据链路:链路+实现规程(控制传输)的软硬件
  • 数据链路层的基本功能
    1. 链路管理:面向连接的服务
    2. 帧同步:成帧
    3. 流量控制
    4. 差错控制
    5. 控制信息和数据分开
    6. 透明传输:传输过程对用户不可见
    7. 寻址
      (1)~(6)用一句话总结就是在不可靠的物理线路上保证数据的正确传输,或总结为差错控制。

实现点到点的可靠通信

(1)链路管理:面向连接的服务

参考第一章服务类型

(2)帧同步:成帧

不成帧的通信,误码率 10 − 3 10^{-3} 103,即线路上理论上无法可靠传输超过1kbit的数据

1、字符计数法

原理:在头部的一个域指定该帧中的字符数
问题:出错后的帧无法同步

2、字符填充法(带填充的首尾界符法)

分析:字符计数法失去帧同步后,恢复很难。原因是很难区分计数的字符和数据字符。

原理:使用特殊的字符作为帧的开始和结束标志

新的问题:如果负载中出现了FLAG了怎么办?使用转义字节技术,在数据FLAG前加ESC表示后面数据位正常数据,不是特殊字符。ESC的处理也一样,在ESC前加ESC表示后面的ESC位正常数据。

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3、带填充的首位标志法

分析:字符填充法必须紧紧依赖于8位字符模式,非8位字符模式,需要转换为8位字符模式才能顺利传输。
在这里插入图片描述

4、物理层编码违例法

原理:使用非数据编码信号来表示帧的边界。
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(3)流量控制

发送方的速度超过了接受方能够接受这些帧的速度
基本处理方法:

  • 基于反馈的流控制:定义规则,规范发送者什么时候可以发送帧。
  • 基于速率的流控制:限制发送方的速率。

完全理想化的数据传输基于两个假定
1、链路是理想的传输信道,所传输的数据不会出差错也不会丢失
2、不管发方用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
上述为理想的协议,实际中后者是由收方控制发放的数据流保证的

1、停止等待ARQ

具有最简单流量控制的数据链路层协议算法,确认帧ACK
步骤:

  • 在发送结点:
    1. 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)。
  • 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)。

在这里插入图片描述
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  • 超时计时器的作用:若到了超时计时器所设置的重传时间 tout而仍收不到结点 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。

  • 对于停等协议,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。

  • 停等协议ARQ的优缺点
    优点:比较简单
    缺点:通信信道的利用率不高,信道还远远没有被数据比特填满。(因此产生了连续ARQ和选择重发ARQ)

2、连续ARQ(Go-back-N ARQ)

工作原理: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。
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。减少了等待时间,吞吐量提高了。

步骤:

  • 接收端:
    成功接收DATAn返回ACK(n+1)ACK(n+1) 表示确认n号,并期望下次收到DATA(n+1)
    只按序接收数据帧。出现乱序则丢弃之后所有数据包,并不断重传最后一个ACK(以防ACK丢失)
  • 发送端:
    不断发送数据包DATA,不论是否接收到ACK
    每发送完一个DATAn时都要设置该帧的超时计时器。如果在所设置的超时时间内收到ACK(n+1), 就立即将超时计时器清零。但若在所设置的超时时间到了而未收到ACK(n+1),就要重传相应的数据帧(仍需重新设置超时计时器)。
    由于DATAn超时或者重复收到ACKn这说明DATAn的接收出了问题,则从DATAn重新开始发送。

以上讲述的仅仅是连续 ARQ 协议的工作原理。协议 在具体实现时还有许多的细节。例如,用一个计时器 就可实现相当于 N 个独立的超时计时器的功能。

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3、选择重传ARQ协议

加大接收窗口,可以接受发送序号不连续但仍在接收窗口范围内的数据帧,等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。缺哪个数据帧就重发哪个数据帧。

当用n个比特进行编号时,接收窗口为1,则发送窗口最大为 W T < = 2 n − 1 W_T<=2^n-1 WT<=2n1,若用n比特进行编号,接收窗口最大值: W R < = 2 n − 1 W_R<=2^{n-1} WR<=2n1

滑动窗口

滑动窗口有三个形式:停止等待、后退N、选择重传

  • 发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口 。
  • 发送窗口用来对发送端进行流量控制。
  • 发送窗口的大小 W T W_T WT 代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。
  • 在未收到确认ACK信号下,最多只能发送 W T W_T WT,在发送过程中如果接收到ACK信号,则窗口往后移动,移动到ACK表明的帧的后面,表示可以再发后 W T W_T WT个帧。

在这里插入图片描述

  • 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。

  • 若接收到的数据帧落在接收窗口之外,则一律将其丢弃。

  • 在连续 ARQ 协议中,接收窗口的大小 WR = 1。

  • 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,就丢弃它。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

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(4)差错控制

错误:凡是接收到的数据和发送的数据不一致,错误数据、丢失数据、数据乱序。
基本措施:

  • 纠错(错误纠正):就是将不一致的数据恢复到一致
  • 检错(错误发现):检查数据中是否存在不一致,然而不作为

在发送的数据中包含冗余信息,以便接收者可以推断出数据中肯定有哪些内容。

海明距离

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海明距离用来度量最少出错的位数
纠正d位错误的编码的海明距离大于2d+1
检测d位错误的编码的海明距离大于d+1

纠错码

纠错原理:用接收的数据和每一个码字计算海明距离,取最小的海明距离,即最接近该码字,则判定此数据位该码字。
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检错码

原理:在发送的数据中包含冗余信息,以便接收者可以推断出数据中是否发生了错误。

  • 奇偶检错方案——检测单个错误
    检错原理:在数据后面加上一个奇偶位,如果码字中的“1”的位为偶数,则填0,如果是奇数,则填1。
    针对突发性长错误,可采用交错奇偶校验位来处理。

  • ==校验和(Checksum) ==
    TCP/IP协议中使用的一种校验方法。

  • 循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC),也称多项式编码(Polynomial Code)。

(7)寻址

数据链路层分为LLC子层与MAC子层

LLC逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC):差错控制

MAC媒体接入控制(Medium Access Control):寻址。

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HDLC(High-level Data Link Control),高级数据链路控制协议

1、HDLC线路配置

非平衡配置方式(主站和从站)
平衡配置方式(复合站)
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2、响应方式

1.正常响应方式(NRM)
适用于非平衡链路结构,特点是当次战被主站查询才能进行信息传送
2.异步响应方式(ARM)
适用于平衡型和非平衡型的点点链路结构,主站允许次站不经过查询就能发送信息
3.异步平衡方式(ABM)
用于平衡型链路结构

3、帧结构

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零比特填充

零比特填充:五个连续1,后填充一个0;接收时对比特流进行扫描,五个连续1,删除后面一个0
采用零比特填充:一帧中两个 F字段(标志字段)之间不会出现 6 个连续 1。在发送端:5个连续1时,就填入一个 0。在接收帧时:先找到F字段(标志字段)以确定帧的边界,再比特流发现5个连续1时,就删除后一个0。
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
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。
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采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流,就可实现数据链路层的透明传输(对上层保证发送数据和接收是一样的)。

地址与校验字段
  • 地址字段 A 是 8 bit。写入应答地址。
  • 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。
控制字段

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PPP(Point-to-Point Protocol),因特网的点对点协议

用户使用拨号电话线接入因特网时,一般都是使用 PPP 协议。

特点

要求:

  • 简单(这是首要的要求)
  • 封装成帧
  • 透明性
  • 多种网络层协议
  • 多种类型链路
  • 差错检测 (但不处理)
  • 检测连接状态
  • 最大传送单元(很重要!由链路状态决定)
  • 网络层地址协商 (分配地址)
  • 数据压缩协商 (头部压缩)

PPP协议有三个组成部分

  • 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
  • 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
  • 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。

帧结构

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协议字段:
当协议字段为 0x0021 时,PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。
若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。
若为 0x8021,则表示这是网络控制数据。

零比特填充

PPP 用在同步传输链路( SONET/SDH 链路)时,协议规定采用硬件来完成零比特填充(和 HDLC 的做法一样)。
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:

  • 将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。
  • 若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转 变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。
  • 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符(即数值 小于 0x20 的字符),则在该字符前面要加入一 个 0x7D 字节,同时将该字符的编码加以改变。

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工作状态

当用户拨号接入 ISP 时,路由器的调制解调器对 拨号做出确认,并建立一条物理连接。
PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组(封装成 多个 PPP 帧)。
链路选项(提出选项及确认,如 最大帧长,是否头部压缩等)和鉴别。
NCP进行网络层配置。分配一个临时的IP地址。
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。

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MAC子层

这里的CSMA/CD协议是在数据链路层的MAC子层,但是和PPP、HDLC不同,这两个协议虽在数据链路层,但看不到常见的数据链路层的结构(LLC、MAC子层)、是独立的数据链路层协议。而且应用场景也不同,PPP、HDLC都需要连接状态比较固定

为了通信的简便,以太网采取了两种重要的措施:

  • 采用较为灵活的无连接的工作方式,即不必先建立连接就可以直接发送数据。
  • 以太网对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。

这样做的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率是很小的。

以太网提供的服务:不可靠交付即尽最大努力交付

  • 目的站收到有差错数据帧直接丢弃,其他什么都不做
  • 高层发现丢失数据需要重传,以太网不知道这是重传帧,而是当做一个新数据帧来发送

CSMA/CD协议

竞争MAC方式:多个节点通过竞争机制随机接入信道,而非预先分配固定资源。这种方式适用于动态变化的网络环境

ALOHA(随机多路访问)
纯ALOHA( P-ALOHA )

随机抢占信道,冲突等待一段随机时间后重发。

基本思想:用户有数据要发送时, 可以直接发至信道;然后监听信道看是否产生冲突, 若产生冲突,则等待一段随机的时间重。

在P-ALOHA系统中,任何时间有一用户要发送信息时,立即以定长信息包形式,将欲发送出去的信息送上信道。即用户以随机方式抢占信道。因为信道是广播式的,如果没有冲突出现,则认为是成功发射; 若通信用户和其它用户发生冲突,信息包和一个或更多其它用户信息包重迭,则发射失败,必须重发

分槽-ALOHA( S-ALOHA )

基本思想:信道时间分成许多时隙。 信包传送时间T精确的等于时隙宽度。也就是说,信包必须是定长的,且不得大于时隙宽度。

  • 系统中的所有用户都必须在时隙的开始时刻,即 时地发射其信包。主时钟的同步信息要向所有用户广 播,以使网内所有用户都与主时钟同步。

  • 只要在一个信息包长时间内,或一个时隙中,无 两个或两个以上的信包到达信道,就可成功发射。这 是一种降低冲突的有效措施。与P-ALOHA相比,系 统性能有所改进。

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CSMA(载波监听多路访问)

载波监听(Carrier Sense):站点在为发送帧而访问传输信道之前,首先监听信道有无载波,若有载波,说明已有用户在使用信道,则不发送帧以避免冲突

多路访问(Multiple Access):多个用户共用一条线路

载波监听方式:

  • 1坚持CSMA
  • 非坚持CSMA
  • P坚持CSMA
1坚持CSMA
  1. 若站点有数据发送,先监听信道;
  2. 若站点发现信道空闲,则发送;
  3. 若信道忙,则继续监听直至发现信道空闲,然后完成发送;
  4. 若产生冲突,等待一随机时间,然后重新开始发送过程,从1开始重新监听。

优点:减少了信道空闲时间; 缺点:增加了发生冲突的概率;

非坚持型CSMA

若站点有数据发送,先监听信道;
若站点发现信道空闲,则发送;
若信道忙,等待一随机时间,然后重新开始发送过程;
若产生冲突,等待一随机时间,然后重新开始发送过程,从1开始重新监听。

优点:减少了冲突的概率; 缺点:增加了信道空闲时间,数据发送延迟增大; 信道效率比 1-坚持CSMA低,传输延迟比 1-坚持 CSMA大。

p- 坚持型CSMA

若站点有数据发送,先监听信道;
若站点发现信道空闲,则以概率p发送数据,以概率q=1-p延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲,重复此过程, 直至数据发出或时槽被其他站点所占用;
若信道忙(时槽被占用),则等待下一个时槽,重新开始发送;
若产生冲突,等待一随机时间,然后重新开始发送。

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CSMA/CD

当两个帧发生冲突时,两个被损坏帧继续传送毫无意义,而且信道无法被其他站点使用,对 于有限的信道来讲,这是很大的浪费。如果站点 边发送边监听,并在监听到冲突之后立即停止发 送,可以提高信道的利用率,因此产生了 CSMA/CD。

CSMA/CD流程:
先听后说,边说边听,冲突停止,延迟重发。

  • 先听后说:
    (1)先侦听信道,如果信道空闲则发送信息。否则转到(2)。
    (2)如果媒体信道忙(有载波),则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲,就进行发送。
  • 边说边听:
    (3)在发送过程中,继续侦听信道。
  • 冲突停止:
    (4)发送信息后进行冲突检测,如发生冲突,立即停止发送,并向总线上发出一串干扰(jam)信号 (连续几个字节全1),通知总线上各站点冲突已发生,使各站点重新开始侦听与竞争。
  • 延迟重发:
    (5)已发出信息的各站点收到阻塞信号后,等待一段随机时间,重新进入侦听发送阶段。转到第(1)步。

使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。

争用期:
最先发送数据帧的站,在发送数据帧后至多经过时间 2τ(两倍的端到端往返时延)就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网的端到端往返时延 2τ称为争用期,或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。

二进制指数类型退避算法

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  • 如果发生冲突,就一定是在发送的前 64 字节之内。
  • 由于一检测到冲突就立即中止发送,这时已经发送 出去的数据一定小于 64 字节。
  • 以太网规定了最短有效帧长为 64 字节,凡长度小 于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
  • 长度限制 2500m

人为干扰信号:当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时,立即停止发送数据,再继续发送若干比特的人为干扰信号,以便让所有用户都知道现在是已经发生冲突了(强化碰撞)

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MAC帧

这里要注意一下,下面所讲的MAC帧格式是主要用在以太网中的(也就是CSMA/CD协议中),并不是说所有网络的MAC层一定会用这个帧格式。

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硬件地址又称为物理地址、MAC地址,48位

适配器检查MAC地址:适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址.

  • 如果是发往本站的帧则收下,然后再进行其他的处理。
  • 否则就将此帧丢弃,不再进行其他的处理。

“发往本站的帧”包括以下三种帧:

  • 单播(unicast)帧(一对一)
  • 广播(broadcast)帧(一对全体)
  • 多播(multicast)帧(一对多)

类型字段用来标志上一层使用的是什么协议,以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议

数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段
最小长度 64 字节-18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度

当数据字段的长度小于 46 字节时,应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段,以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。

以太网帧长度约束
最小长度:64Byte
最大长度:1518Byte

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在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或 MAC 地址。802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个 站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 位的“名字” 称为“地址”,所以本书也采用这种习惯用法,尽 管这种说法并不太严格。

适配器检查MAC地址:

  • 适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件 检查 MAC 帧中的 MAC 地址.
  • 如果是发往本站的帧则收下,然后再进行其他的处理。
  • 否则就将此帧丢弃,不再进行其他的处理。
  • “发往本站的帧”包括以下三种帧: ◦ 单播(unicast)帧(一对一) ◦ 广播(broadcast)帧(一对全体) ◦ 多播(multicast)帧(一对多)

无效MAC帧:

  • 数据字段的长度与长度字段的值不一致(802.3);
  • 帧的长度不是整数个字节;
  • 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错;
  • 数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。
  • 有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。
  • 对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。

帧间最小间隔:9.6μs,相当于96 bit 的发送时间。
一个站在检测到总线开始空闲后,还要等待9.6μs 才能再次发送数据。这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的准备。

网桥和交换机

网桥就是只有两个接口的交换机。

网桥

网桥可以在数据链路层扩展局域网。
网桥工作在数据链路层,其根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发
网桥具有过滤帧的功能,当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,先检查帧的目的MAC地址,然后再决定转发到哪个接口

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好处:

  • 过滤通信量
  • 扩大了物理范围
  • 提高了可靠性
  • 可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网
  • 网桥使各网段成为隔离开的碰撞域。

缺点:

  • 存储转发增加了时延。
  • 在MAC 子层并没有流量控制功能
  • 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。
  • 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

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网桥和集线器(或转发器)不同:

  • 集线器在转发帧时,不对传输媒体进行检测。
  • 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞,就必须停止发送和进行退避。也就是说在网桥转发帧之前需要CSMA/CD,但是使用网桥进行传输的时候就不需要了,因为网桥的端口还是连接在总线网上的、是会有碰撞域的。
透明网桥:
  • 目前使用得最多的网桥是透明网桥 (transparent bridge)。
  • “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送 的帧将经过哪几个网桥,因为网桥对各站来说是看不见的。
  • 透明网桥是一种即插即用设备,其标准是 IEEE 802.1D。
  • 透明网桥容易安装,但网络资源的利用不充分。
源路由网桥
  • 源路由(source route)网桥在发送帧时将详细的路由 信息放在帧的首部中。
  • 源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧, 每个发现帧都记录所经过的路由。
  • 发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源 站在得知这些路由后,从所有可能的路由中选择出 一个最佳路由。
  • 凡从该源站向该目的站发送的帧的 首部,都必须携带源站所确定的这一路由信息。
网桥转发表

在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接 口外,还有帧进入该网桥的时间。这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化, 站点也可能会更换适配器(这就改变了站点 的地址)。另外,以太网上的工作站并非总 是接通电源的。把每个帧到达网桥的时间登记下来,就可以 在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息。 这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络 的最新拓扑状态。

建立转发表:

  • 若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥,那么从这个接 口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到 A。
  • 网桥每收到一个帧,就记下其源地址和进入网桥的接口, 作为转发表中的一个项目。
  • 在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在“地址”这一 栏的下面。
  • 在转发帧时,则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发 的。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目 的地址,而把记下的进入接口当作转发接口。
  • 网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到 帧的源地址有无相匹配的项目。
    • 如没有,就在转发表 中增加一个项目(源地址、进入的接口和时间)。
    • 如有,则把原有的项目进行更新。
  • 转发帧:查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹 配的项目。
    • 如没有,则通过所有其他接口(但进入网桥的接口除外)按进 行转发。
    • 如有,则按转发表中给出的接口进行转发。
    • 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口,则应丢弃这 个帧(因为这时不需要经过网桥进行转发)。

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交换机

交换式集线器,多接口网桥。工作在数据链路层。

以太网交换机特点:

  • 以太网交换机的每个接口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式。
  • 交换机能同时连通许多对的接口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,进行无碰撞地传输数据。
  • 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片,其交换速率就较高。
  • 独占传输媒体的带宽:共享式以太网中每个用户占有的平均带宽是总带宽的N分之一。以太网交换机,拥有N对接口的交换机的总容量是N×带宽

广播信道的数据链路层

局域网的数据链路层:

局域网最主要特点:网络位一个单位所拥有,且地理范围和站点数目有限。

局域网优点:

  • 具有广播功能,从一个站点可以很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源

  • 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

  • 提高了系统的可靠性、可用性

局域网的拓补:

星型网、总线网、环形网

局域网中的媒体共享技术

  • 静态划分信道:频分复用、时分复用、波分复用、码分复用

  • 动态媒体接入控制(多点接入):随机接入(以太),受控接入(轮询和令牌)

  • 受控接入:令牌网
    令牌网使用一种标记数据作为令牌,它始终在环上传输。
    一般令牌网指令牌环网(TokenRing)和令牌总线网(TokenBus)。

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前继、后继、本结点

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虚拟局域网 VLAN

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。
这些网段具有某些共同的需求。
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
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。

在这里插入图片描述

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。

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。

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