1第5章鏈路層和局域網網絡層：主機和主機之間傳輸數據報。鏈路層：

在相鄰節(jié)點之間傳輸數據幀。應用層運輸層網絡層鏈路層物理層2網絡層提供兩臺主機之間的通信服務。路徑：由源主機和目的主機之間的一系列通信鏈路和路由器組成接受鏈路層服務鏈路3網絡層的數據報如何被封裝成鏈路層的幀；分組如何通過各段鏈路鏈路層協(xié)議是否能夠提供路由器之間的可靠數據傳輸；通信路徑上不同的鏈路是否采用不同的鏈路層協(xié)議。鏈路鏈路層的工作4學習內容數據鏈路層服務差錯檢測和糾錯多址訪問協(xié)議：共享廣播信道鏈路層尋址可靠傳輸鏈路層技術的實現5鏈路層信道類型

廣播鏈路點對點鏈路

6廣播鏈路

許多主機被連接到相同的通信信道（共享信道）需要解決的問題：采用媒體訪問協(xié)議來協(xié)調傳輸和避免“碰撞”（沖突）。常用于局域網LAN、無線LAN、衛(wèi)星網和光纖電纜混合(HFC)接入網。

7點對點鏈路直連兩個節(jié)點的鏈路，每一端有一個節(jié)點。如兩臺路由器之間的通信鏈路，或住宅的調制解調器與ISP路由器之間的通信鏈路。訪問控制簡單。需要解決的問題：成幀、可靠數據傳輸、差錯檢測和流量控制等。8主要內容5.1概述與服務5.2差錯檢測和糾錯5.3多路訪問協(xié)議5.4鏈路層編址5.5以太網5.6集線器和交換機5.7PPP5.8鏈路虛擬化:ATM5.9小結95.1概述和服務節(jié)點：主機或路由器鏈路：連接相鄰節(jié)點的通信信道。鏈路層傳輸數據報的過程發(fā)送節(jié)點將數據報封裝成鏈路層幀，發(fā)送到鏈路上接收節(jié)點接收該幀，并提取出數據報。節(jié)點鏈路5.1.1鏈路層提供的服務5.1.2適配器101、鏈路層功能和協(xié)議鏈路層功能：將幀(frame)從一個節(jié)點通過一條鏈路傳輸到下一個節(jié)點。幀封裝了一個網絡層的數據報。鏈路層協(xié)議：

定義了幀的格式，以及發(fā)送和接收分組時節(jié)點采取的動作：包括差錯檢測、重傳、流量控制和隨機訪問等。典型協(xié)議：以太網、802.11無線LAN、令牌環(huán)、PPP，以及ATM。112、網絡層與鏈路層關系網絡層：將運輸層報文段從源主機傳送到目的主機。能夠在各段鏈路層提供異構服務的情況下，完成端到端的工作。鏈路層：將網絡層數據報從一個節(jié)點傳送到下一個節(jié)點（單段鏈路）。

不同的鏈路可采用不同的鏈路層協(xié)議，提供不同的服務。12類比例旅行社組織游客從A地到B地。經過3段旅程。游客：數據報；旅行社：選路協(xié)議；旅程區(qū)段：通信鏈路；運輸方式：鏈路層協(xié)議，如汽車、飛機和火車。汽車飛機火車AB133、鏈路層能夠提供的可能服務基本服務：將幀通過一條鏈路從一個節(jié)點“移動”到相鄰的節(jié)點。可能服務：成幀：把網絡層數據封裝成鏈路層幀，再傳送到鏈路上。包括若干字段：如編號、物理地址等不同的鏈路層協(xié)議，幀格式可能不同14多路訪問控制：由媒體訪問控制MAC協(xié)議協(xié)調多個節(jié)點的幀的發(fā)送。一般用于多個節(jié)點共享一個鏈路的廣播鏈路。3、鏈路層提供的服務153、鏈路層提供的服務可靠交付：保證無差錯地經過鏈路層移動網絡層數據報。方法：與運輸層類似，通過確認和重傳實現，通常用于高差錯率鏈路高差錯率的鏈路：如無線鏈路，在本地(發(fā)生差錯的鏈路)糾正差錯，不通過上層進行端到端的數據重傳。低差錯率的鏈路：如光纖、同軸電纜、雙絞線鏈路，不需提供鏈路層的可靠交付服務。16流量控制：防止發(fā)送節(jié)點的發(fā)送速率過高，避免接收節(jié)點來不及處理。鏈路節(jié)點的幀緩存容量有限。當幀到達接收節(jié)點的速率大于其處理速率，接收方緩沖區(qū)產生溢出，幀會丟失。運輸層：可為兩個進程之間提供端到端可靠傳輸。流量控制是在端到端提供。鏈路層：在一條鏈路相連的兩個節(jié)點之間提供可靠傳輸；流量控制是在相鄰節(jié)點之間提供。

3、鏈路層提供的服務173、鏈路層提供的服務差錯檢測：幀在傳輸時有可能出現比特差錯（10、01）差錯檢測用來檢測是否存在一個或多個比特差錯。

發(fā)送節(jié)點：在幀中設置差錯檢測比特；

接收節(jié)點：對收到的幀進行差錯檢測。通過硬件實現。差錯糾正：與差錯檢測類似。接收方不僅能檢測幀中是否出現差錯，還能判斷差錯的位置，并進行糾正。183、鏈路層提供的服務半雙工和全雙工：全雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點可以同時傳輸分組。半雙工傳輸：鏈路兩端的節(jié)點不能同時傳輸和接收，只能交替。195.1.2鏈路層的實現：網卡網卡：網絡接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）

網絡適配器（NetworkAdapter）作用：計算機通過網卡與傳輸介質連接組成網絡。

90年代：是獨立的物理部件；安裝在計算機的主板擴展槽中。現代：大多被綜合進主機的主板。PCI網卡201、網卡的功能完成物理層和數據鏈路層的大部分功能。主要功能：（1）幀的封裝與解封（2）鏈路訪問控制：如CSMA/CD協(xié)議的實現（3）編碼與譯碼：如曼徹斯特編碼與解碼CPU存儲器控制器物理傳輸主機總線適配器(網卡)主機鏈路層物理層上層鏈路層物理層212、實現鏈路層功能相鄰節(jié)點間幀的傳輸：發(fā)送節(jié)點：網絡層將數據報傳遞到網卡，封裝成幀，將幀傳輸到通信鏈路。接收節(jié)點：網卡接收幀，解封取出數據報，傳遞給網絡層。控制器CPU存儲器控制器CPU存儲器數據報數據報數據報幀封裝發(fā)送接收解封222、實現鏈路層功能差錯檢測：發(fā)送網卡設置差錯檢測比特，接收網卡完成差錯檢測。可靠交付：

采取可靠交付的機制，如序號、定時器和確認。媒體訪問控制：實現隨機訪問協(xié)議，如CSMA/CD234、網卡類型—按總線類型分（1）ISA接口網卡：IndustryStandardArchitecture

工業(yè)標準體系結構。速度低、安裝麻煩。很少用（2）PCI接口網卡：PeripheralComponentInterconnect

外設部件互連。性價比高、安裝簡單。應用最廣泛，用于臺式機。（3）USB接口網卡：UniversalSerialBus

通用串行總線。新技術，主要用于沒有內置網卡的筆記本用戶，通過主板上的USB引接。244、網卡類型—按總線類型分（4）PCMCIA接口網卡：個人電腦內存卡國際協(xié)會

PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation

用于筆記本電腦。PCI網卡

PCMCIA網卡USB網卡254、網卡類型按傳輸速度（1）10M網卡（2）10/100M自適應網卡（3）10/100/1000M自適應網卡按是否需要網線（1）有線網卡（2）無線網卡265.2差錯檢測和糾錯技術

實現比特級差錯檢測和糾錯對一個節(jié)點發(fā)送到相鄰節(jié)點的幀，檢測是否出現比特差錯，并糾正。相關技術很多。27差錯檢測和糾錯過程網絡層DEDC數據報數據報D'EDC'易出現比特差錯的鏈路D‘中所有比特正確數據鏈路層的幀發(fā)送節(jié)點：將數據D附加若干差錯檢測和糾錯EDC位，一起發(fā)送D為要保護的網絡層傳來的數據報以及幀首部。

接收節(jié)點：接收比特序列D'和EDC'。根據D'和EDC'，判斷D'是否和初始的D相同（傳輸是否正確）。

正確：解封取出數據報，交給網絡層；

出錯：差錯處理。28說明不能保證接收方檢測到所有的比特差錯，即可能出現未檢測到的比特差錯。差錯檢測和糾正技術有多種。技術越好，能檢測的錯誤越多，但越復雜，開銷越大。29三種主要差錯檢測技術奇偶校驗：最基本的方法。檢查和方法：常用于運輸層。循環(huán)冗余檢測：常用于鏈路層。5.2.1奇偶校驗5.2.2檢查和方法5.2.3循環(huán)冗余檢測301、單比特奇偶校驗

發(fā)送方：在要發(fā)送的信息D（d位）后面附加一個奇偶校驗位使“1”的個數（d+1位）是奇數（奇校驗）或偶數（偶校驗）

一起傳輸發(fā)送（d+1位）。01110001101010111d位數據校驗位偶校驗311、單比特奇偶校驗

接收方：檢測收到的信息（d+1位）中“1”的個數。偶校驗：發(fā)現奇數個“1”，至少有一個比特發(fā)生差錯，并且是奇數個比特差錯。奇校驗：發(fā)現偶數個“1”，至少有一個比特發(fā)生差錯，并且是奇數個比特差錯。01110001101010111d位數據校驗位偶校驗32特點可以查出任意奇數個比特的錯誤，但不能發(fā)現偶數個的錯誤。若比特出錯概率很小，且差錯獨立發(fā)生，單比特奇偶校驗可滿足要求。若比特差錯集中一起發(fā)生，一個幀中未檢測到差錯的概率達到50%。332、二維奇偶校驗（垂直水平奇偶校驗）發(fā)送方將要傳數據劃分固定長度的組(

i個組，每組j位)，每組一行排列；對每行和每列分別進行奇偶校驗i+j+1個奇偶比特與數據一起發(fā)送如數據：101101101100101001100劃分3組每組7個比特34特點可以檢測并糾正單個比特差錯（數據或校驗位中）。能夠檢測（但不能糾正）任意兩個比特的差錯。行、列確定35前向差錯糾正FEC

接收方的檢測和糾正差錯能力被稱為前向差錯糾正FEC（forwarderrorcorrection）。可與ARQ技術(確認重傳技術)一起使用，減少發(fā)送方重發(fā)的次數適用于實時網絡應用和長時延鏈路(如衛(wèi)星通信)365.2.2檢查和方法TCP和UDP協(xié)議：對整個分組(其實還包括部分網絡層首部字段)計算檢查和。有些協(xié)議：對首部計算一個檢查和，對整個分組計算另一個檢查和。37檢查和發(fā)送方：將數據(檢查和字段置0)分成若干16位的塊；將所有16位的數求和(高位進位加到低位)求反，得到檢查和，放入首部檢查和字段，一起發(fā)送。

接收方：

對接收到的信息(包括檢查和)求和全“1”：數據無錯；否則：數據出錯38011001100110000001010101010101011000111100001100101001010110000010100101011000010

例例，有三個16比特的字：求和求反，得檢查和接收方求和應為：

1011010100111101111111111111111139檢查和特點開銷小：所用位數較少，例如TCP,UCP只用16比特；差錯檢測能力弱：適用于運輸層（其差錯檢測用軟件實現，而檢查和方法簡單、快速）。鏈路層的差錯檢測由網卡中的硬件實現，因此采用檢測能力更強、更復雜的CRC方法。405.2.3循環(huán)冗余檢測CRC計算機網絡中廣泛采用。

循環(huán)冗余檢測CRC(cyclicredundancycheck)編碼又稱為多項式編碼，把要發(fā)送的比特串看作為系數是0或1的一個多項式，對比特串的操作看作為多項式運算。如比特串10111：

x4+x2+x+141核心思想1.雙方約定好一個r+1位的除數G（如G=101）；2.發(fā)送方：發(fā)送數據為D（如D=1101），在其后加一個r位的冗余碼R，使得DR能被G整除，發(fā)送DR.3.接收方：接收到D'R'，如果：D'R'能被G整除：無錯， D'R'不能被G整除：出錯關鍵算法：求冗余碼R

DR%G=0R=D

00%G（G為r+1位，則R為r位）

1011

xx%101=0xx=1011

00%101=10即：DR=101110r位42CRC基本思想假設：發(fā)送節(jié)點要發(fā)送的數據D(d比特)雙方事先約定一個生成多項式G(r+1比特)，其最高位(最左邊)為1。發(fā)送方：計算出一個冗余碼R(r比特)，添加到D的后面產生DR(d+r比特)，一起發(fā)送。特點：DR能被

G

整除(采用模2運算)D:數據（d位）R:冗余碼（r位）DR（d+r位）43接收方：將收到的DR除以G，采用模2運算整除：傳輸正確，去掉尾部r位，得所需數據D不能整除：傳輸發(fā)生差錯CRC基本思想D:要發(fā)送的數據（d位）R:冗余碼（r位）DR（d+r位）44模2運算加法和減法不進位不借位，都等同于按位異或(XOR)例1011+0101=1110;1011XOR0101=11101001-1101=0100;1001XOR1101=0100乘法和除法與二進制運算類似：乘以2r，即以比特模式左移r個位置。D×2r

=D00…00(r

個0)DR

(d+r比特)=

D00…00XORR=D×2r

XORR

45如何計算RDR能被G模2運算整除：即DR=D×2rXORR=nG

等式兩邊都用R異或，得到

D×2r

=nGXORR（相當于：D×2r

=nG+R）即R等于D×2r除以G所得的余數R的計算：將數據D后面添加r個0，除以給定的生成多項式G

(r+1位)，所得余數即為R(r位)。46例設D=101110，d=6，G=1001，r=3實際傳輸的數據是101110011r+1位D后添加3個0余數取3位，得R相減不借位就算是1000也要商147循環(huán)冗余檢測

國際標準已定義了8、12、16和32位的生成多項式G。

8比特的CRC用于保護ATM信元首部；

32比特的CRC-32用于鏈路層的IEEE協(xié)議：如GCRC-32=100000100110000010001110110110111CRC特點：能檢測小于r+1比特的差錯和任何奇數個比特的差錯。485.3多路（址）訪問協(xié)議兩種網絡鏈路：點對點鏈路：鏈路兩端各一個節(jié)點。一個發(fā)送和一個接收。可采用點到點協(xié)議PPP。廣播鏈路：

多個節(jié)點連接到一個共享的廣播信道任何節(jié)點傳輸時，信號在信道上廣播，其他節(jié)點都可以收到一個拷貝。常用于局域網LAN中，如傳統(tǒng)以太網和無線局域網。本節(jié)主要學習廣播鏈路中的信道共享技術。49多路訪問協(xié)議目的：避免廣播鏈路中多個節(jié)點同時使用信道，發(fā)生沖突。沖突（collide）：兩個以上的節(jié)點同時傳輸幀，使接收方收不到正確的幀(所有沖突的幀都會受損)，造成廣播信道時間的浪費。可用于許多不同的網絡環(huán)境,如有線和無線局域網、衛(wèi)星網等:50共享無線（如WiFi）共享無線（如衛(wèi)星）共享線路（如總線以太網）聚會聊天共享空氣51多路訪問協(xié)議的理想特性設廣播信道的速率為Rb/s只有一個節(jié)點發(fā)送數據時：該節(jié)點的吞吐量為Rb/s有N個節(jié)點發(fā)送數據時：每個節(jié)點吞吐量為R/Nb/s協(xié)議是分散的：不需要主節(jié)點協(xié)調傳輸協(xié)議是簡單的：實現方便、價格適中52多路訪問協(xié)議的類型信道劃分協(xié)議劃分信道，給不同節(jié)點分配不同的時隙、頻率或編碼方式隨機訪問協(xié)議不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復”輪流協(xié)議節(jié)點輪流訪問信道來避免沖突發(fā)送節(jié)點越多，輪流時間越長535.3.1信道劃分協(xié)議主要類型：TDM、FDM、CDMA三種。設信道支持N個節(jié)點，且傳輸速率是Rb/s。54時分多路復用（TDM）將信道傳輸時間劃分為時間幀，每個時間幀再劃分為N個時隙（長度保證能發(fā)送一個分組），分別分配給N個節(jié)點。每個節(jié)點只在固定分配的時隙中傳輸。例：6個站點的LAN,時隙1、3、4有分組,時隙2、5、6空閑134134時間幀55TDM特點避免沖突、公平：每個節(jié)點專用速率R/Nb/s節(jié)點速率有限、效率不高：R/Nb/s56將信道帶寬劃分為N個較小頻段，帶寬分別為R/N，分配給N個節(jié)點。例：6個站點的LAN,頻帶1、3、4有分組,頻帶2、5、6空閑頻分多路復用（FDM）frequencybandstime57FDM特點與TDM類似。

避免沖突、公平：N個節(jié)點公平劃分帶寬；

節(jié)點帶寬有限、效率不高：節(jié)點帶寬為R/N。58碼分多址CDMA

(codedivisionmultipleaccess)基本思想：給每個節(jié)點分配不同的編碼方式；每個節(jié)點用惟一的編碼對要發(fā)送的數據進行編碼不同節(jié)點可以同時發(fā)送，并正確到達接收方（不會互相干擾）。第6章將詳細介紹。最初：用于軍事通信，抗干擾能力強；

目前：用于無線蜂窩移動通信等。595.3.2隨機訪問協(xié)議基本思想：發(fā)送節(jié)點以信道全部速率（Rb/s）發(fā)送；發(fā)生沖突時，沖突的每個節(jié)點分別等待一個隨機時間，再重發(fā)，直到發(fā)送成功。典型的隨機訪問協(xié)議：ALOHA協(xié)議CSMA協(xié)議CSMA/CD協(xié)議60ALOHAALOHA：20世紀70年代初，夏威夷大學研制的一個無線電廣播通信網。采用星型拓撲結構，地理上分散的用戶通過無線電使用中心主機。中心主機通過下行信道向二級主機廣播分組；二級主機通過上行信道向中心主機發(fā)送分組（無線電信道是一個公用信道，可能會沖突）有若干種形式：

時隙ALOHA

純ALOHA中心611、時隙ALOHA假設：所有的幀長L比特；時間被劃分為若干等長的時隙（長度為一幀的傳輸時間L/Rs）；節(jié)點只在時隙的開始點傳輸幀；所有節(jié)點同步傳輸，知道時隙什么時候開始；如果一個時隙的開始點有多個節(jié)點同時傳送，所有節(jié)點都能檢測到沖突。62時隙ALOHA操作過程當節(jié)點有新的幀要發(fā)送，需等到下一個時隙開始，才能發(fā)送。發(fā)送時有兩種情況：無沖突：節(jié)點成功傳輸幀。有沖突：節(jié)點檢測到沖突后，以概率p(0<p<=1)在后續(xù)的每一個時隙重傳該幀，直到成功。重傳C:碰撞時隙E:空閑時隙S:成功時隙63特點當只有一個節(jié)點要發(fā)送時，信道以全速R傳輸。分散的：每個節(jié)點檢測沖突并獨立決定何時重傳；發(fā)送控制簡單；有多個活動節(jié)點時效率低。64三種可能的時隙沖突時隙C：出現幀沖突，被“浪費”。空閑時隙E：所有活動節(jié)點停止傳輸，被“浪費”成功時隙S：只有一個節(jié)點在傳輸的時隙。65效率（efficiency）當有許多活動節(jié)點時，在發(fā)送的許多幀中，成功時隙所占的份額。最低效率情況：沒有任何訪問控制，每個節(jié)點都在沖突之后立即重傳，效率為零。66效率計算假設：有N個節(jié)點；每個節(jié)點都有一幀（新幀或重傳幀）要發(fā)送，試圖在每個時隙以概率p傳輸。成功時隙的概率：即只有一個節(jié)點傳輸而其他N-1個節(jié)點不傳輸的概率：

p(1-p)N-167時隙ALOHA的效率N個節(jié)點中，任意節(jié)點成功傳送的概率：

Np(1-p)N-1N趨于無窮時，取極限，最大效率為1/e=0.37即當許多節(jié)點都有幀要傳輸時，最多只有37%的時隙在成功傳輸，信道有效的傳輸速率是0.37Rb/s。類似可得出：剩余的時隙37%為空，26%有沖突。682、純ALOHAALOHA的最初形式。是一個非時隙、完全分散的隨機接入協(xié)議。時隙ALOHA：所有節(jié)點同步傳輸，知道時隙什么時候開始；純ALOHA：沒有時隙，節(jié)點間不同步，任何時刻都可能傳

（只要收到上層分組，就立即傳輸）工作過程：節(jié)點有幀要發(fā)，就立即傳輸。如果與其他幀產生沖突，在該沖突幀傳完之后以概率p立即重傳該幀；

否則等待一個幀的傳輸時間，再以概率p傳輸該幀，直到成功為止。69純ALOHA最大效率假設：幀的傳輸時間為一個時間單元。任何給定時間，某個節(jié)點傳輸一幀的概率是p節(jié)點i

在時間t0開始傳輸幀，如圖所示。結果：在t0發(fā)送的幀會和其他節(jié)點在[t0-1,t0+1]發(fā)送的其它幀沖突。與i幀開始部分重疊與i幀結束部分重疊70保證i幀成功傳輸：在時間間隔[t0

-1，t0]中，不能有其他節(jié)點開始傳輸，概率是(1-p)N-1并且當節(jié)點i傳輸時，在時間間隔[t0

,t0+1]中，也不能有其他節(jié)點開始傳輸，概率是(1-p)N-171純ALOHA效率P(給定節(jié)點成功傳送)=P(節(jié)點傳送)·P(沒有其他節(jié)點在[t0-1,t0]內傳送)·P(沒有其他節(jié)點在[t0,t0+1]內傳送)=p

.(1-p)N-1.(1-p)N-1

=p

.(1-p)2(N-1)

取極限為1/(2e)=0.185

效率只有時隙ALOHA協(xié)議的一半。72ALOHA協(xié)議特點各節(jié)點的活動是相互獨立的。一個節(jié)點開始傳輸時不知道是否有其他節(jié)點正在傳輸。發(fā)生沖突時不會停止傳輸。效率不高。733、改進方法增加兩個規(guī)則。載波偵聽CS：某個節(jié)點在發(fā)送之前，先監(jiān)聽信道。信道忙：有其他節(jié)點正發(fā)送幀，該節(jié)點隨機等待一段時間，然后再偵聽信道。信道空：該節(jié)點開始傳輸幀。沖突檢測CD：邊發(fā)送邊監(jiān)聽，即節(jié)點在傳輸同時偵聽信道。如果檢測到有其他節(jié)點也在傳輸幀，發(fā)生沖突，立即停止傳輸，并用某種方法來決定何時再重新傳輸。74兩種相應的協(xié)議載波偵聽多路訪問CSMA（carriersensemultipleaccess）帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD(CSMAwithcollisiondetection)75CSMA只增加“載波偵聽”規(guī)則。基本原理：傳送前偵聽信道閑：傳送整個幀信道忙：延遲再偵聽特點：發(fā)前偵聽，可減少沖突。由于傳播時延的存在，仍有可能出現沖突，并造成信道浪費。76例一個廣播總線依次連接4個節(jié)點(A、B、C、D)，傳輸的時空圖：節(jié)點空間分布

77時間t0：節(jié)點B偵聽到信道空，開始傳輸幀，沿著媒體傳播比特。時間t1

(t1t0)：節(jié)點D有幀要發(fā)送。B的傳輸信號未到D，D檢測到信道空，開始傳輸。很快，B的傳輸開始在D節(jié)點干擾D的傳輸（沖突）。傳輸過程78

信號從一個節(jié)點傳播到另一個節(jié)點所花費的時間。傳播時延越長，節(jié)點不能偵聽到另一個節(jié)點已經開始傳輸的可能性越大。端到端信道傳播時延79CSMA主要問題節(jié)點沒有進行沖突檢測，發(fā)送后既使發(fā)生了沖突也不知道，節(jié)點仍繼續(xù)傳輸整個幀。該幀已經被破壞、是無用的幀。浪費信道傳輸時間。80帶沖突檢測的CSMA(CSMA/CD)增加“載波偵聽”和“沖突檢測”規(guī)則。基本原理：傳送前偵聽信道忙：延遲再偵聽信道閑：發(fā)送整個幀發(fā)送同時進行沖突檢測：一旦檢測到沖突就立即停止傳輸，盡快重發(fā)。可縮短無效傳送時間，提高信道的利用率81例兩個節(jié)點B、D在檢測到沖突之后很短的時間內都放棄傳輸。傳統(tǒng)的以太網采用CSMA/CD協(xié)議檢測到沖突，很快放棄傳輸825.3.3輪流協(xié)議多路訪問協(xié)議的理想特性：只有一個節(jié)點活動時，吞吐量R

bps；有N個節(jié)點活動時，吞吐量R/N

bps。信道劃分協(xié)議滿足第二個特性，不滿足第一個；隨機接入協(xié)議滿足第一個，但不滿足第二個。兩種輪流協(xié)議：1、輪詢協(xié)議2、令牌傳遞協(xié)議831、輪詢協(xié)議(pollingprotocol)指定一個主節(jié)點，以循環(huán)的方式輪詢每個節(jié)點。并告訴節(jié)點能夠傳輸的最大幀數。輪詢順序：12……

n

主節(jié)點通過觀察信道上是否有信號來判斷節(jié)點是否完成了幀的發(fā)送，再詢問下一節(jié)點。數據幀主節(jié)點1……2n輪詢幀84輪詢協(xié)議的特點消除了沖突和空時隙，效率高。有輪詢時延：活動節(jié)點不能立即傳輸幀，要等待輪詢；如果主節(jié)點失效，整個信道都不能用。852、令牌傳遞協(xié)議(token-passingprotocol)沒有主節(jié)點，一般用于環(huán)形網和總線網。設置一個令牌T(token，小的專用幀)；令牌以固定順序循環(huán)傳遞，如：12……

n節(jié)點收到令牌，才有權發(fā)送：有幀要發(fā)送，傳輸，傳完后將令牌轉發(fā)到下一節(jié)點否則，直接將令牌轉發(fā)到下一節(jié)點。T86特點令牌傳遞是分散的，效率高。一個節(jié)點的失效會使整個信道崩潰。一個節(jié)點忘記釋放令牌，必須恢復令牌到環(huán)中

相應協(xié)議標準：如FDDI和IEEE802.5令牌環(huán)協(xié)議。875.3.4局域網(LAN)LAN：是一個地理范圍小的計算機網絡。特點：地理范圍小：幾公里。如一棟樓，一所大學。可使用多路訪問控制協(xié)議：如CSMA/CD。數據傳輸速率高：10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s一個單位擁有LAN只有物理層和數據鏈路層88局域網的拓撲結構星形、環(huán)形、總線、樹形89局域網的應用范圍廣。典型應用：單位用戶通過LAN接入因特網。用戶主機先組成LAN，LAN通過路由器接入因特網。90局域網的協(xié)議標準IEEE802標準系列。IEEE802委員會：電子和電氣工程師協(xié)會IEEE在1980年2月成立的一個分委員會，專門制訂局域網的相關標準。典型標準：IEEE802.3：CSMA/CD以太網IEEE802.4：令牌總線網IEEE802.5：令牌環(huán)形網IEEE802.11：無線局域網915.4鏈路層編址

每個節(jié)點有網絡層地址和鏈路層地址。網絡層地址：如因特網中的IP地址。用于把IP數據報送到目的主機（通常位于其他網絡）。長度為32比特（IPv4）。包括兩部分：網絡號：指明主機所在物理網絡的編號。主機號：主機在物理網絡中的編號。鏈路層地址：如MAC地址。用于把數據幀從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點(同一網絡中)。長度為48個比特。925.4.1MAC地址MAC地址（LAN地址、物理地址、硬件地址）：是一個全局地址，世界范圍惟一。是節(jié)點的網卡所帶的、永久的地址（生產時固化在網卡的ROM里）。MAC地址長度通常為6字節(jié)，共248個。6字節(jié)地址用16進制表示，每個字節(jié)表示為一對16進制數。如圖所示：93例1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53

LAN(有線的或無線的)適配器（網卡）在控制臺中使用ipconfig/all可查看94MAC地址的分配IEEE管理機構負責分配前三個字節(jié)，后三個字節(jié)由設備廠商對設備網卡進行分配。MAC地址是平面結構：帶有同一網卡的節(jié)點，在任何網絡中都有同樣的MAC地址。IP地址是層次結構：當節(jié)點移動到不同網絡時，節(jié)點的IP地址發(fā)生改變。其網絡號部分指明所在網絡。字節(jié)向IEEE購買廠家自行分配12345695MAC地址識別廣播信道中，一個節(jié)點發(fā)送的幀，信道上其他節(jié)點都能收到該幀。但大多數情況，幀的目的節(jié)點只有一個。由“網卡”負責幀的MAC地址的封裝和識別：發(fā)送網卡：將目的MAC地址封裝到幀中，并發(fā)送。網絡中所有其他網卡都會收到這個幀。接收網卡：檢查收到幀的目的MAC地址與自己MAC地址是否匹配：匹配：接收該幀，取出數據，并傳遞給上層。

不匹配：丟棄該幀。96特殊幀廣播幀：一個節(jié)點發(fā)送給所在網絡所有節(jié)點的幀。其目的地址為：MAC廣播地址如以太網和令牌傳遞LAN，其廣播地址是48個連續(xù)的1組成的字符串，即：

FF-FF-FF-FF-FF-FF97節(jié)點的3種不同地址應用層的域名、網絡層的IP地址和鏈路層的MAC地址。實際在鏈路上傳輸時，根據MAC地址，確定相應的節(jié)點。1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-98

LAN237.196.7.23237.196.7.78237.196.7.14237.196.7.8871-65-F7-2B-08-5398地址之間的轉換通信時，需要進行地址轉換：

主機名IP地址MAC地址應用層的DNS域名系統(tǒng)：將主機域名解析到IP地址。DNS為在因特網中任何地方的主機解析主機名。網絡層的ARP地址解析協(xié)議：將IP地址解析到MAC地址。ARP只為在同一個LAN上的節(jié)點解析IP地址。99為什么需要MAC地址MAC地址：“中立的地址”。使底層LAN能夠適應各種網絡層協(xié)議（如IP、IPX），移到不同時不需重新配置。如果網卡用網絡層地址替代MAC地址：網絡層地址需存在網卡RAM中，每次移動需要重新配置。如果網卡不用地址：網卡每收到的每一個LAN幀都交給主機網絡層來核對地址是否匹配，這不屬于網絡層的工作。保持各層獨立1005.5以太網Ethernet有線LAN技術：以太網、令牌環(huán)、FDDI和ATM等到目前為止，以太網最流行。以太網成功的原因：是第一個廣泛使用的高速LAN；簡單、便宜；版本不斷更新，數據速率更高、成本更低。101常用傳輸介質表示<傳輸速率><信號類型><介質類型/網段最大長度(×100m)>

Base基帶信號Broad寬帶信號10Base2：細同軸電纜，速率10Mb/s，最大網段185m10Base5：粗同軸電纜，速率10Mb/s，最大網段500m100BaseT：雙絞線電纜，速率100Mb/s，最大網段100m常用拓撲結構—總線采用同軸電纜：10Base2、10Base5103常用拓撲結構—星型20世紀90年代后開始流行。連接設備：集線器或交換機集線器或交換機104本節(jié)內容5.5.1以太網幀結構5.5.2CSMA/CD:以太網的多路訪問協(xié)議5.5.3以太網技術1051、以太網的幀結構CRC檢測范圍字節(jié)866246～15004前同步碼目的地址源地址類型數據CRC發(fā)送方：發(fā)送適配器將IP數據報封裝成以太網幀，并傳遞到物理層。接收方：接收適配器從物理層收到該幀，取出數據，并傳遞給網絡層相應協(xié)議。106各字段含義例，以太網中主機A向主機B發(fā)送一個IP數據報。主機A適配器的MAC地址：

AA-AA-AA-AA-AA-AA主機B適配器的MAC地址：

BB-BB-BB-BB-BB-BB107源地址（6字節(jié)）發(fā)送適配器的MAC地址。如主機A的地址：AA-AA-AA-AA-AA-AA。108目的地址（6字節(jié)）目的適配器的MAC地址。如主機B的地址：BB-BB-BB-BB-BB-BB。適配器B只接收目的地址與其MAC地址匹配的幀或廣播幀，并將數據字段的內容傳遞給網絡層。否則，丟棄該幀。如果目的地址全1，則表示幀要在本網絡廣播109類型字段（2字節(jié)）作用：以太網可以為不同網絡層協(xié)議(如IP，ARP，IPX等)傳送數據。通過“類型”字段來區(qū)分。發(fā)送方網卡填入網絡層協(xié)議的“類型”編號；接收方網卡根據“類型”字段，將數據字段傳遞給對應的網絡層協(xié)議。110數據字段(46～1500字節(jié))攜帶網絡層傳來的數據（如IP數據報或ARP分組）。以太網的最大傳輸單元MTU是1500字節(jié)：網絡層數據超過1500字節(jié)，必須分片。最小長度是46字節(jié)：如果網絡層數據小于46字節(jié)，必須填充為46字節(jié)。接收方網絡層去除填充內容。111循環(huán)冗余檢測CRC（4字節(jié)）檢測幀是否出現比特差錯。發(fā)送主機計算CRC：使整個幀(含CRC字段，但不含前同步碼)能夠被生成多項式整除，結果放入幀CRC字段。接收主機進行CRC校驗：接收主機對收到的幀除以相同的生成多項式，看是否能整除來判斷是否出錯。112前同步碼（8字節(jié)）前7字節(jié)是0101010，最后一個字節(jié)是10101011使接收方和發(fā)送方的時鐘同步，接收方一旦收到連續(xù)的8字節(jié)前同步碼，可確定有幀傳過來。前同步碼是“無效信號”，接收方收到后直接刪除。CRC的校驗范圍不包括前同步碼。1132、基帶傳輸和曼徹斯特編碼基帶傳輸：適配器直接給信道發(fā)送未調制的信號。調制：頻譜搬移和變換。寬帶傳輸：將信號調制到特定頻帶再傳輸。數字信號編碼(屬于物理層功能)不歸零編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼114不歸零編碼

直接用原始基帶數字信號傳輸。采用兩種不同電平，如：1--高電平；0--低電平

問題：出現一連串“1”或“0”時，接收方無法確定一位的開始和結束。即收發(fā)不能同步。一般不直接用。1000100111基帶數字信號115曼徹斯特編碼每位信號的中間都有一個跳變，兩個作用：表示數據：根據跳變方向判斷數據如，高跳到低--1；低跳到高--0

做同步時鐘：接收方根據跳變來同步接收。1000100111基帶數字信號曼徹斯特編碼116差分曼徹斯特編碼每位信號的中間都有一個跳變，只做同步時鐘，不表示數據。數據表示：根據每位開始處是否有跳變來判斷。

如：無跳變--1；有跳變--0較好的抗干擾性能，復雜。信號編碼屬于物理層基帶數字信號曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼1173、不可靠的無連接服務

以太網向網絡層提供的服務。無連接服務：通信前，發(fā)送方網卡不需要和接收方網卡“握手”建立連接。不可靠的服務：接收到的幀可能包含比特差錯。以太網有檢錯(通過CRC字段)，但無確認重發(fā)。收到正確幀，不發(fā)確認幀；收到出錯幀，丟棄該幀，不發(fā)否定確認幀。發(fā)送網卡不會重發(fā)出錯幀，傳遞到接收方網絡層的數據報流可能有空隙。需要高層做相應處理118高層的處理運輸層使用UDP（不可靠服務）時：需要應用程序本身實現確認和重傳機制來保證可靠傳輸。運輸層使用TCP（可靠服務）時：當接收網卡將出錯幀(封裝了TCP段)丟棄時，TCP不發(fā)確認，由發(fā)送主機的TCP進行超時重傳，并再次通過相同網卡傳輸。

底層以太網并不知道封裝的是新數據，還是重傳數據。1195.5.2CSMA/CD：以太網的

多路訪問協(xié)議相應標準為IEEE802.3協(xié)議。機制：未使用時隙：適配器可以在任何時刻開始傳輸；使用載波偵聽：當適配器偵聽到有其他的適配器在傳輸，就不會傳輸幀；使用沖突檢測：當檢測到其他適配器也在傳輸幀，就中止傳輸；重傳：沖突后，等待一個隨機時間，再重傳。120說明偵聽和沖突檢測，由以太網適配器通過測量電壓等級來進行。各適配器獨立運行CSMA/CD協(xié)議，不需和其他適配器進行協(xié)調。121CSMA/CD協(xié)議工作流程（1）封裝成幀：發(fā)送適配器獲得一個網絡層數據報，封裝成以太網幀，放到緩沖區(qū)中；（2）適配器偵聽信道：空閑：即在96比特時間內，沒有信號從信道進入，開始傳輸該幀；忙：等待，直至連續(xù)96比特時間內偵聽不到信號，開始傳輸該幀。（3）無沖突成功傳輸：幀傳輸期間未檢測到其他適配器的信號，該幀傳輸成功。122CSMA/CD協(xié)議工作流程（4）有沖突停止傳輸：幀傳輸時檢測到其他適配器的信號，就停止傳輸幀，并傳輸一個48比特的擁塞信號。（5）等待一個隨機時間再偵聽：傳輸擁塞信號后，適配器進入指數后退階段，等待一段時間，并返回到第2步。當重發(fā)若干次仍不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告。

123CSMA/CD流程圖N延遲一個隨機時間(指數后退)NY沖突？傳輸幀Y偵聽，忙？發(fā)“擁塞信號”重發(fā)次數太多放棄發(fā)送成功從網絡層取數，成幀，送入緩沖區(qū)124擁塞信號作用

強化沖突信號，使其他的適配器都知道發(fā)生了沖突如：A開始傳輸一幀，在信號到達B之前，B開始傳輸。B很快發(fā)現沖突，并中止傳輸（只傳輸了幾個比特）。幾個比特傳播到A，不足以使A檢測到沖突。為確保A檢測到沖突，B需要傳輸48比特擁塞信號。AB125指數后退算法基本退讓時間：以512比特的傳輸時間為單位；第n次沖突后的退讓時間：K×512比特時間K是{0～2m-1}之間的一個隨機整數。

m=min(n，10)

第一次沖突：m=1，K從{0、1}中選擇；若K=0，傳完擁塞信號后，立刻跳到第2步。K=1，在返回到第2步之前要等待1×512比特時間

第二次沖突：m=2，K從{0、1、2、3}中選擇；126第三次沖突：m=3，K從{0、1、2、3、4、5、6、7}中選擇；……

第十次沖突：m=10，K從{0、1、2、…、1023}中選擇K的選擇集合的長度隨著沖突的次數n呈指數增長(直到n=10)當重發(fā)若干次仍不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告。127例設有一個10Mb/s以太網。

一比特時間（傳輸單個比特所需的時間）是0.1s。512比特時間是51.2s。

第n次沖突后退讓時間：K×51.2s。128使用CSMA/CD的傳統(tǒng)以太網的效率效率：當許多節(jié)點有大量的幀要發(fā)送時，幀在信道中無沖突傳輸的時間所占的份額。當只有一個節(jié)點發(fā)送時，該節(jié)點能夠以最大速率（全速）傳輸。當有很多節(jié)點都要發(fā)送時，信道的有效傳輸速率可能小的多。129近似公式：tprop：信號在任意兩個適配器之間的最大傳播時間ttrans：一個最大長度的以太網幀的傳輸時間。以太網最大長度的幀是1518字節(jié)，最小是64字節(jié)（不包括前同步碼）。對10Mb/s的以太網，ttrans約為1.2ms。當tprop接近0時：效率接近1。

即如果傳播時延是0，沖突節(jié)點立即知道沖突，并中止傳輸而不會浪費信道。

當ttrans變得很大時：效率也接近于1。即若一個幀的傳輸占有信道很長時間，代表信道一直在有效地工作。1518×8/10M130常用以太網技術10Base2：總線網，使用細同軸電纜，傳輸速率10Mb/s10Base5：總線網，使用粗同軸電纜，傳輸速率10Mb/s10BaseT：

星形網，使用雙絞銅線，傳輸速率10Mb/s100BaseT：星形網，使用雙絞銅線，傳輸速率100Mb/s1000BaseLX(1000BaseSX)：星形網，使用傳輸長波激光(短波激光)的單模(多模)光纖，傳輸速率1Gb/s。

以太網技術由IEEE802.3工作組標準化。1311、10Base2和10Base5早期以太網，使用同軸電纜。總線結構。組網費用低。185m（和500m）必要時通過轉發(fā)器擴展聯網距離。轉發(fā)器（repeater）：中繼器。物理層設備。從輸入端接收信號，輸出端將信號放大轉發(fā)。轉發(fā)器1322、10BaseT和100BaseT兩種技術相似，只是速率不同。100BaseT也稱為“快速以太網”或“百兆以太網”。特點：使用星形拓撲；一個中心設備：集線器(hub)，有多個接口；現在100BaseT使用交換機(switch)

100m每個接口通過兩對雙絞線與主機適配器點對點連接（發(fā)送/接收）適配器和集線器之間連接最長100m任意兩個節(jié)點之間最長200m雙絞線集線器133集線器特點物理層設備：對比特操作而不是幀。

從一個端口收到一個比特，向所有其他接口轉發(fā)出去。不緩存幀：實際上是一個比特轉發(fā)器或中繼器。不實現CSMA/CD協(xié)議：CSMA/CD由每個適配器完成（偵聽信道、檢測沖突）提供網絡管理功能：檢測站點故障，收集信息并報告給相應主機。134集線器組成的網絡物理上是星型，邏輯上是總線型。構成一個大的共享沖突域：多個同時發(fā)送數據，會出現信號碰撞，造成發(fā)送失敗。所以需要CSMA/CD1353、吉比特以太網1000Mb/s，標準為IEEE802.3z協(xié)議；標準以太網幀格式，與10BaseT和100BaseT兼容允許點對點鏈路和共享的廣播鏈路采用星形拓撲，其中心是一個集線器或交換機可作為主干互聯多個以太網使用光纖或5類UTP電纜。1364、10Gb/s以太網10吉比特以太網：

IEEE802.3ae協(xié)議，將以太網技術擴展到了點對點廣域網(WAN)鏈路。1375.6互聯：集線器和交換機局域網的網絡設備:集線器hub：中繼器（物理層）交換機switch：多端口網橋（鏈路層）5.6.1集線器5.6.2鏈路層交換機1385.6.1集線器多級集線器：集線器以層次方式排列，連成多級結構。主干集線器與下層集線器點對點連接，實現不同LAN互聯。集線器集線器集線器主干集線器139說明仍為一個LAN：其中每個集線器和其連接的主機稱為一個LAN網段。所有網段屬于同一個沖突域：各節(jié)點發(fā)的信息，會傳播到整個LAN。如果多個節(jié)點同時傳輸，會沖突，所以采用CSMA/CD。集線器集線器集線器主干集線器140優(yōu)點不同網段的主機可以互相通信；擴展了節(jié)點之間的最大距離；主干集線器可以檢測故障集線器，并斷開。集線器集線器集線器主干集線器141通過集線器互聯的缺陷沖突域加大：由原有的各自獨立的沖突域變成一個大的公共的沖突域。如果各網段的以太網技術不同，不能用集線器互連。例如不同速率的LAN不能互聯。集線器本質上是比特轉發(fā)器，并不緩沖幀。主機總數和地理范圍有限。受以太網技術約束。集線器集線器集線器主干集線器21世紀初，以太網的集線器被交換機取代1425.6.2鏈路層交換機交換機特點交換機互聯方式1、交換機轉發(fā)和過濾2、自學習3、專用接入和全雙工4、交換方式5、交換機與集線器比較6、交換機和路由器的比較143交換機特點鏈路層的設備：對以太網幀進行操作。根據目的MAC地址轉發(fā)幀：從某個接口收到的幀，不向所有的其他接口轉發(fā)而是根據其目的MAC地址，只向目的接口轉發(fā)。全雙工工作方式具有自學習功能即插即用(plug-and-play)：不需人工配置。集線器也是。144交換機互聯整個互聯的網絡為一個LAN，其中交換機連接的各部分稱為LAN網段。集線器集線器集線器交換機123145交換機互聯的特點不同網段的主機可以互相通信，且每個網段是一個獨立的沖突域。可以互聯不同的LAN技術。對LAN的大小沒有限制，理論上，可擴展到全球。集線器集線器集線器交換機1231461、交換機轉發(fā)和過濾過濾(filtering)：交換機判斷一個幀是應該轉發(fā)到某接口還是直接丟棄。保證網段內的幀不會轉發(fā)到其他網段。轉發(fā)(forward)：交換機判斷一個幀應該被導向哪個接口，并移送到該接口。過濾和轉發(fā)通過交換機表(switchtable)完成。交換機表：包含所在LAN上部分節(jié)點的表項。表項結構：目的節(jié)點的MAC地址、轉發(fā)的交換機接口、本表項創(chuàng)建的時間。147例集線器集線器集線器交換機62-FE-F7-11-89-A31237C-BA-B2-B4-91-10148過濾和轉發(fā)的原理交換機從接口x收到一個幀；根據其目的MAC地址查表找到對應項：確定轉發(fā)接口y，判斷：同段（x=y）：丟棄此幀（過濾）；保證網段內通信的幀，不被交換機轉發(fā)到另一個網段去。不同段（xy）：將該幀放到接口y的輸出緩沖區(qū)（轉發(fā)）未找到：向接收接口以外的所有接口轉發(fā)（廣播），進入自學習。

149例子節(jié)點A向B發(fā)幀：1#收到查表1#轉發(fā)同一網段，丟棄此幀（過濾）節(jié)點D向C發(fā)幀：2#收到查表1#轉發(fā)不同網段，從1#轉發(fā)集線器集線器集線器交換機ABCDEFGHI地址接口ABCD1112123150優(yōu)點交換機所連接的不同的網段是獨立的沖突域。不同網段的兩組節(jié)點同時通信時互不干擾網段內的流量會被過濾隔離集線器集線器集線器交換機沖突域沖突域沖突域151典型應用

各個部門內部的流量被限制在本部門的以太網段內toexternalnetworkrouterIPsubnetmailserverwebserverSwitch1525、交換機與集線器比較轉發(fā)：集線器：轉發(fā)時，將幀的比特向所有接口轉發(fā)。采用總線方式工作，可能會沖突。交換機：把幀轉發(fā)到相應的目的地接口，不會沖突。互聯：交換機：可互聯不同技術的以太網段、無地理范圍限制。集線器：不具備該特性。1532、自學習每個交換機具有一個交換機表交換機表中的內容：節(jié)點MAC地址,接口,時間交換機表可以自動地、動態(tài)地建立（不需網絡管理員或配置協(xié)議的干預）。采用逆向擴散式路徑學習法：通過收到幀的源地址來建立交換機表。154（1）交換機表初始為“空”。（2）收到一個目的地址不在表中的幀：將該幀轉發(fā)到除接收接口外的所有接口在表中記錄下發(fā)送節(jié)點信息該幀的源MAC地址、該幀進入的接口、當前時間（3）如果每個節(jié)點都發(fā)送了一幀，那么每個節(jié)點都將被記錄在該表中。逆向擴散式路徑學習法交換機ABC地址接口A1155逆向擴散式路徑（4）收到一個目的地址在表中的幀：交換機將查表并轉發(fā)到對應的接口。（5）表自動更新：如果一段時間(老化時間agingtime)內沒有收到以表中的某個地址作為源地址的幀，將表中的相應表項刪除。交換機ABC地址接口ABC123156例增加一個新的表項：設在時間9:39時，一幀從接口2到達，該目的地址不在交換機表中。集線器集線器集線器交換機123源地址：01-12-23-34-45-56157例：刪除表項若老化時間是60分鐘，9:32到10:32之間沒有源地址是62-FE-F7-11-89-A3的幀到達，交換機將其表項刪除。1583、專用接入和全雙工專用接入：主機和交換機通過兩對雙絞線直接連接。如圖。一臺交換機為6臺主機提供專用接入。交換機AA’BB’CC’159全雙工模式交換機在同一接口上可以同時發(fā)送和接收幀（上行和下行線）。多對主機同時通信不沖突：不需要CSMA/CD總吞吐量為多對之和。交換機AA’BB’CC’160例3對同時傳輸文件，A--A'、B--B'、C--C'。如果每臺主機都有一個10Mbps的適配器，則3個并行文件傳輸的總吞吐量是30Mbps。如果A和A'是100Mbps，其余是10Mbps，總吞吐量是120Mbps。交換機AA’BB’CC’1614、交換機的交換方式存儲轉發(fā)方式(store-and-forwardswitching)先接收整個幀，保存到緩沖區(qū)，再轉發(fā)。類似于路由器。直通交換方式(cut-thoughswitching)幀在轉發(fā)之前不“存儲”。邊接收邊轉發(fā)：只要接收到幀頭中的目的地址，就立即查表轉發(fā)，不需保存整個幀。162存儲轉發(fā)和直通交換比較出鏈路的輸出緩沖區(qū)有其他幀排隊：存儲轉發(fā)和直通交換之間沒有區(qū)別。

出鏈路的輸出緩沖區(qū)無其他幀排隊（空）：直通交換不存儲，直接轉發(fā)，時延很小。存儲轉發(fā)時延為L/R（L是幀的長度，R是入鏈路的傳輸速率）。163直通交換機可以減少分組的端到端時延：若以太網速率為10Mb/s，則最大存儲轉發(fā)時延大約是1.2ms；若以太網速率為100Mb/s，則最大存儲轉發(fā)時延大約是0.12ms；直通交換機的時延小(當出鏈路輕載時)，但價格貴。直通還是存儲轉發(fā)，要根據不同情況來選擇。存儲轉發(fā)和直通交換比較1646、交換機和路由器的比較路由器：根據網絡層地址轉發(fā)，是第三層的分組交換機,維護選路表，實現選路算法。交換機：根據MAC地址轉發(fā)，是第二層的分組交換機,維護交換機表，實現過濾、學習算法。交換機路由器165交換機的優(yōu)缺點即插即用：不需網絡管理員干預較高的分組過濾和轉發(fā)速率拓撲結構限制為一棵生成樹：防止廣播幀循環(huán)可能產生“廣播風暴”：

若某臺主機故障，不停地發(fā)送LAN廣播幀，交換機將轉發(fā)所有這些幀，導致整個LAN的崩潰。166路由器的優(yōu)缺點網絡尋址是層次的；無拓撲結構限制若網絡中存在冗余路徑，分組不會在網絡中循環(huán)尋找源和目的之間的最佳路徑為第二層的廣播風暴提供防火墻保護:LAN的廣播不能跨越路由器。缺點：非即插即用：路由器及主機都需配置IP地址分組的處理時間比交換機長。小網絡（幾百臺主機）：采用交換機構成LAN。交換機連接不同網段，仍屬于同一個LAN。大網絡（幾千臺主機）：先用交換機構成多個LAN，再用路由器互聯。路由器連接不同網絡。167對比小結集線器 路由器交換機流量隔離無有

有即插即用有無

有優(yōu)化選路無有

無直通交換有無

有廣播隔離無有

無設備層次越高，越復雜，功能越強，但效率越低1685.7PPP：點對點協(xié)議點對點鏈路：一個發(fā)送方、一個接收方、一段鏈路無媒體訪問控制點對點鏈路的協(xié)議：點對點協(xié)議PPP和高級數據鏈路控制協(xié)議HDLC。PPP適用的點對點鏈路：

串行的撥號電話線、SONET/SDH鏈路（光纖同步數字網）、X.25連接（公共分組交換網）或者ISDN電路（綜合業(yè)務數字網）。Point-to-PointProtocol:169例家庭用戶通過PPP來撥號連接ISP。170PPP的設計要求(待續(xù))成幀：發(fā)送方將網絡層分組封裝成幀再傳送。透明性：對網絡層分組的數據不做任何限制。任何網絡層數據都可正確傳送。支持多種網絡層協(xié)議：如IP和DECnet。通過“協(xié)議”字段或類似機制區(qū)分。差錯檢測：接收方必須檢測幀的差錯。連接的活性：能夠檢測到鏈路級的故障，并向網絡層報告。171PPP的設計要求能運行于多種鏈路：串行：一次傳輸一個比特。并行：并行傳輸若干比特。同步：時鐘信號與數據比特一起傳輸。其他：異步的、高速的、低速的、電的或光的鏈路等實現簡單：最重要。172不要求PPP實現的功能無差錯糾正：PPP能夠檢測比特差錯，但不糾正。無流量控制：不需PPP發(fā)送方降低傳輸速度，由較高層協(xié)議負責降低遞交給PPP的分組的速率。無順序交付：不要求按發(fā)送方發(fā)送的順序將數據交付給接收方。（指封裝的網絡層數據）不支持多點鏈路：

差錯糾正、流量控制、按順序交付等都由較高層實現!173PPP組成在兩個通信的鏈路級對等體之間，交換含有網絡層數據的PPP幀。成幀：在PPP幀中封裝數據、識別幀的開始和結束、檢測幀中差錯。鏈路控制協(xié)議：初始化、維護和拆除PPP鏈路。網絡控制協(xié)議：一個協(xié)議族，分別對應一個上層網絡協(xié)議。1745.7.1PPP數據成幀

數據幀格式：HDLC幀也類似標志字段：特殊字節(jié)“01111110”標志開始和結束。地址字段：一個字節(jié)“11111111”。控制字段：一個字節(jié)“00000011”。

可變長度標志標志控制地址協(xié)議數據校驗175協(xié)議字段：告訴接收方收到的幀的數據屬于上面哪類協(xié)議。如

0021H：IP協(xié)議

C021H：PPP鏈路控制協(xié)議數據字段：用于封裝上面協(xié)議要發(fā)送的分組。默認最大長度1500字節(jié)。校驗和字段：2或4字節(jié)循環(huán)冗余碼。可變長度標志標志控制地址協(xié)議數據校驗176傳輸“透明性”“標志”字段使用“01111110”(7E)來表示幀的起始或結束。問題：如果在分組中其他字段也出現“01111110”，接收方可能會誤認為是幀的結束。采用字節(jié)填充技術解決，實現傳輸的“透明性”。可變長度標志標志控制地址協(xié)議數據校驗177字節(jié)填充技術定義一個控制轉義字節(jié)“01111101”(7D)。發(fā)送方：在除標志字段的其他字段中若出現01111110：在其前面增加一個轉義字節(jié)

如01111101

01111110

(7D7E)若出現01111101：在其前面增加一個轉義字節(jié)

如01111101

01111101

(7D7D)接收方：遇到無轉義字節(jié)的01111110，表示幀的開始與結束遇到轉義字節(jié)01111101就去掉，還原原始的數據178例數據中出現標志模式在傳輸數據中標志字節(jié)模式加上填充字節(jié)1795.7.2PPP鏈路控制協(xié)議用來完成PPP鏈路的初始化、維護、差錯報告和關閉PPP協(xié)議在交換數據前，收發(fā)雙方要進行鏈路配置PPP通信過程：分別建立三層連接

建立連接：建立物理連接建立鏈路連接建立網絡連接數據傳輸：釋放連接：釋放網絡連接釋放鏈路連接釋放物理連接180例：用戶撥號入網（1）建立物理連接用戶撥號呼叫ISP，ISP路由器的MODEM檢測到載波并確認。（2）建立鏈路連接

鏈路創(chuàng)建。用戶PC機向路由器發(fā)若干含有LCP(LinkControlProtocol)的