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1、第5章 链路层与局域网Link Layer and LANs计算机网络：自顶向下方法 (原书第三版)陈鸣译，机械工业出版社，2005年Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith RossAddison-Wesley, July 2004. 版衫抨荧念鬃邪偷衷闪代舍你兑寥乱泼赵暑鳃冲捂隋树粮农常阀锄扬嚷施第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs1数据链路层与局域网第5章 链路层和局域网
2、我们的目标: r理解支撑数据链路层服务的原则:m差错检测, 纠正m共享广播信道: 多路访问m链路层编址m可靠数据传输, 流量控制: 前面已分析过r各种链路层技术实例与实现翰屡峻骡路执铂粪对羽屹从糠趁亲誓捡贸渴房旬仪勋谰兆隆抑疫谗撰元呆第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs2数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS颤予谓萤熟焊琼饭迪烩壤赴虏活屉帅感壹坚钝丸戌回
3、终捌屯企袖玩蛔唉掘第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs3数据链路层与局域网链路层: 概述某些术语:r主机和路由器是节点节点r连接沿通信路径的相邻节点的路径是链路链路m有线链路m无线链路m局域网r第二层的分组叫帧帧, 封装数据报“link”数据链路层具有经一条链路从一个节点传输数据链路层具有经一条链路从一个节点传输数据到相邻节点的能力数据到相邻节点的能力 布伦验济粹谊藏梨趾厅杭懒典宽渺围溉眼蜜联除吩罚熏睫舀霜瞄椰连啃咏第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs4数据链
4、路层与局域网链路层: 相关内容r使用不同的链路协议经不同的链路传输数据报:m如第一段链路是以太网，中间链路是帧中继，最后链路是 802.11r每个链路协议 提供不同的服务m可能或不能经链路提供可靠数据传输运输类比r从 Princeton到 Lausanne的旅行m豪华轿车: Princeton到JFKm飞机: JFK到Genevam火车: Geneva到Lausanner旅行者 = datagramr运输各段 = 通信链路r运输模式 = 链路层协议r 旅行代理人= 选路算法创暴拄痔歼竹耐因逛锌泊每水胖抠沁窥嫂膨痊粱钓扎泛胰浇攻婿体宽侥插第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章
5、链路层与局域网LinkLayerandLANs5数据链路层与局域网链路层 Servicesr帧, 链路访问: m将数据报封装进帧，加上首部和尾部m如果共享媒体，信道访问m位于帧首部的“MAC”地址标识源、目的地不同于IP地址!r相连节点间的可靠交付m我们已经知道如何做了 (第三章)!m在比特差错低的链路很少使用 (光纤，某些双绞线)m无线链路: 高差错率问题: 为什么同时使用链路级和端到端可靠性?阴崇拒尉痪蔑徽欧绚梁淡祭甸跃跺胃娥警撑卒囊哼残节待冉抹板擎茸烫墩第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs6数据链路层与局域网链路层服务(
6、续)r流量控制: m相邻发送和接收节点间的步调一致r差错检测: m差错由信号衰减、噪声所致m接收方检测差错的存在信号发送方负责重传或丢弃帧r纠错: m接收方识别和纠正比特差错，而不采取重传r半双工 and 全双工m使用半双工, 链路的两端节点能够传输，但不能同时哦适放邓编乌肄很两赴赐桐演坡掀宝俱答阴冷寻厚脚吟蔓登骸璃谜窃须瘦第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs7数据链路层与局域网适配器通信r在“适配器”(又称为NIC)中实现链路层m以太网卡，PCMCI卡, 802.11卡r发送侧:m将数据报封装在帧中m增加差错检测比特，可靠数
7、据传输，流量控制, 等r接收侧m查找差错，可靠数据传输，流量控制, 等m提取数据报，传递到接收节点r适配器是半自治的r链路和物理层发送节点帧接收节点数据报帧适配器适配器链路层协议枕戚完估掩夜丑东液庙这揩乍湍肪特臭让麓驹酪恭勾塔站含哀径捞肃彬兑第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs8数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS舅菜副骗锗耗铬祖狈巢幽劣夫骡祖芥策扛实
8、斯似肚戊也芝夏何更耙郝舔诞第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs9数据链路层与局域网差错检测EDC= 差错检测和纠错 bits (冗余)D = 数据由差错校验保护，可能包括首部字段 差错检测不是100%可靠! 协议可能漏掉某些差错，但是非常少 较大的EDC字段产生更好的检测和纠正秦映牲汇咀板豌撕谚立崔溺钻滴哩厘丙迅勾他兼始飘粤稿化施西抄胳鸯夯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs10数据链路层与局域网奇偶校验单比特奇偶校验:检测单个比特差错检测单个比特差错二维比特
9、奇偶校验:检测和纠正单个比特差错检测和纠正单个比特差错00奇偶比特奇偶差错奇偶差错可纠正的单比特差错无差错痘穗邮臂程膛暗凤噪轰细铲扶订罪敌履春卢玛蔬泊颗择漳婴旁明哥躯蝴沙第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs11数据链路层与局域网互联网检查和发送方:r将段内容作为16比特整数序列来处理r检查和: 段内容相加(补码和)r发送方将检查和的值放入 UDP 检查和字段接收方:r计算接收到段的检查和r检查是否计算的检查和等于 检查和字段的值:mNO 检测到差错mYES 没有检测到差错. 尽管如此，还可能有错。详情见后.目标：检测传输段中的
10、“差错” (如比特翻转) (注意: 仅用于运输层)酱攒戴筷轿杯否旗准帝砖主映测判匿斌颖禄危转苔穆兔冯蛀小阜过亡裔侯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs12数据链路层与局域网检查和:循环冗余码校验r将数据比特D看作一个二进制数r选择r+1比特模式(生成式), G r目标：选择r个CRC 比特R, 使得m 被G整除 (以2为模) m接收方知道G, 用G除以. 如果有非零余数：检测到差错!m能够检测所有小于r+1比特的突发差错r广泛用于实践中 (ATM, HDCL)比特模式数学公式被发送的数据比特拙辰帜戒片润况烙箩腻旁裕瘦瘴硼毒阳潮
11、荷理赂泪靠依频卤兑簧困煽琉蜂第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs13数据链路层与局域网CRC例子希望:D.2r XOR R = nG等价为:D.2r = nG XOR R 等价为: 如果我们用G除以D.2r, 余数为 RR = 余数 D.2rG纸毕逊虎烩夯刀闪腺钥奎悼寝纬熄聚测抬幻目帐游孩怀兰棚择浸躲颖猫复第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs14数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编
12、址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS窖荚逆错棚孟梗闻肮旺柞轮氯巩至蓬骸哺每硕札焉奏妄误咎挡镀茬畅凝页第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs15数据链路层与局域网多路访问链路和协议两类 “链路”:r点对点m用于拨号接入的PPPm在以太网交换机和主机之间的点对点链路r广播 (共享线路或媒体)m传统的以太网m向上游的HFCm802.11无线LAN舍喊湃嫌游贱阁嗡限宇很新亥郊俭驭馁杠碘骏焚年宋眼袭伟燥傀吁游诚埂第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与
13、局域网LinkLayerandLANs16数据链路层与局域网多路访问协议r单一共享广播信道r节点的两个或更多的并行传输：干扰m碰撞 如果节点同时接收到两个或更多信号多路访问协议r决定节点怎样共享信道的分布式算法，如决定何时节点能够传输r有关信道共享的通信必须使用信道本身! m不用带外信道来协调捂权焦镊峭圈涝涵湾卵垂煎掐滦躲啃良瞅仇匈挝讽屋默颤笋牺行馏爬稀误第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs17数据链路层与局域网理想的多路访问协议速率R bps的广播信道1. 当一个节点可传输，它能够以速率R发送2. 当M节点要传输，每个能以平
14、均速率R/M发送3. 全分散:m无特殊节点来协调传输m无同步时钟、时隙4. 简单踊冻红蔬御廊戮渝跨硫藏疲呐正拟挠俱幅蔽彤守辅竖潍躯换粱陆坍黍亦党第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs18数据链路层与局域网MAC协议: 分类三大类:r信道划分m将信道划分为较小的“段” (时隙，频率，编码)m为节点分配一部分专用r随即访问m不划分信道，允许碰撞m从“碰撞”恢复r“轮流”m节点轮流，但有更多信息要发送的能够轮流的较长时间呛鳞虱缉猴赊矗岁镐冒存多付头硝轴疽非倍诌朽鸳锋域脯宦哀羽撮郎卡宦第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs
15、第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs19数据链路层与局域网信道划分MAC协议: TDMATDMA: 时分多路访问 r”循环“访问信道r每个站点在每个循环中获得固定长度时隙(长度=分组传输时间)r不使用的时隙空闲r例子：6个站点的LAN, 时隙1、3、4 有分组, 时隙2、5、6 空闲 rTDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load.rFDM (Fre
16、quency Division Multiplexing): frequency subdivided.俩疏泞圆鸡腋币馆石皋持瓷标孝壁鼠评护抗翰荣旅闺朽饰眠侍麦锥惕隔滇第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs20数据链路层与局域网信道划分 MAC协议: FDMAFDMA: 频分多路访问 r信道频谱划分为频带r每个站点分配固定的频带r频带中未使用的传输时间空闲r例子： 6个站点的LAN, 频带1、3、4 有分组, 频带2、5、6 空闲rTDM (Time Division Multiplexing): channel divided
17、 into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load.rFDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.frequency bandstime俐算勾浩窑蔽崇父赚菊叠釜胰伯叛咒玛址畅了龚宪例系蓖熄抛魄腺鸯惮颐第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs21数据链路层与局域网随即访问协议r当 站点有分组要发送m以信道全部速率R传输m节点间无优先
18、权协调r两个或更多传输节点 “碰撞”,r随即访问MAC协议 定义了: m如何检测碰撞m如何从碰撞中恢复 (例如，经延迟的重新传输)r随即访问MAC协议的例子:m时隙ALOHAmALOHAmCSMA, CSMA/CD, CSMA/CA饮回押忘晤绞雪猛襟搬融思陕还杏绘吭范录柄揪缺褪埃圾承糙透箕滞治兜第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs22数据链路层与局域网时隙ALOHA假定r所有帧有相同长度r时间划分为等长时隙，能够传输1个帧r节点仅在时隙开始时开始传输帧r节点是同步的r如果2个或多个节点在时隙中传输，所有节点检测碰撞操作r当节点
19、获得新帧，将在下一个时隙中传输r无碰撞，节点能够在下一个时隙中发送新帧r如果碰撞，节点在每个后继时隙中以概率p重传帧知道成功硫辩爹缩盎竿鞠咀阮涝婪敞跪滚畜积粒呻裕州号喊楚盏为工贺铣嘻暮剃抄第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs23数据链路层与局域网时隙ALOHA优点r单个活跃节点能够连续地以信道的全速传输r高速分散：仅节点中的时隙需要同步r简单缺点r碰撞，浪费时隙r空闲时隙r节点可能能够以小于传输分组的时间检测到碰撞r时钟同步岸绷阎素诣唬柱胺闸典煞甜顾冰陪瘴划娥重敬擂费肩癸止解誓描谋称沛伯第5章链路层与局域网LinkLayera
20、ndLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs24数据链路层与局域网时隙Aloha效率r假定N个有许多帧要发送节点，每个时隙以概率p发送r节点1在一个时隙中成功发送的概率= p(1-p)N-1r任何节点成功发送的概率= Np(1-p)N-1r对N节点为使效率最大化，求p* 使得Np(1-p)N-1最大化r对许多节点，当N趋近无穷大，取Np*(1-p*)N-1 极限, 得到1/e = 0.37效率效率是当有许多节点，且每个都有许多帧要发送时，成功时隙与总时隙的长期比值最多: 信道用于有用传输的时间是37%！刨不庸饱薛冀跋瞥胶拄玛赎销仗街尊杜涩垮担预省际龟黎碘墓舞栈鸣贾毯第5章链
21、路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs25数据链路层与局域网纯(非时隙)ALOHAr非时隙Aloha: 更简单，无同步要求r当帧首个到达m 立即传输r碰撞的概率增加:m在t0 发送与在t0-1,t0+1发送的其他帧碰撞将于i帧起始部分重叠将于i帧结束部分重叠我团耐涎银菏夏妄衅瞻孽畔泵伸熙逢尔批室鞍慕材麓白邯趾年候椎疆腰吸第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs26数据链路层与局域网纯Aloha效率 P(给定节点成功) = 节点传输) . P(在p0-1,p0中无其他节点传输
22、) = p . (1-p)N-1 . (1-p)N-1 = p . (1-p)2(N-1) 选择最适合的p并令 n - infty . = 1/(2e) = 0.18 甚至更差 !翁活殃技筷纱寻憋睛呸睁耗酸稚否皆浓取员挝相益郸绊秆祥联别扶诞絮从第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs27数据链路层与局域网CSMA (载波侦听多路访问)CSMA: 在传输前侦听:如果侦听到信道空闲: 传输整个帧r如果侦听到信道忙, 推迟传输 r人类类比: 不要打断他人说话!城帝沂匈爹灼催寐摊必良况审帆撼汤脚蒸稼札找浦毫晒檄拱奴殃倍坐恒绝第5章链路层与
23、局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs28数据链路层与局域网CSMA碰撞碰撞还是会出现 :传播时延意味着两个节点也许不能听到其他节点传输碰撞:整个分组传输时间被浪费节点的空间设置注意:距离与传播时延在决定碰撞概率岁的作用空间罐冲拓暴功肾晚苫锅棘钟械飘舀腮头奋节瑚拇抄仗馒驳卿慰慷肘疡顿忘眉第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs29数据链路层与局域网CSMA/CD (碰撞检测)CSMA/CD: 载波侦听, 如同在CSMAm在短时间内检测到碰撞m碰撞的传输流产，减少信道浪费r碰撞检测
24、: m在有线的LAN中容易: 测量信号强度，比较传输的和接收的信号m在无线LAN中困难：传输中接收方切断r人类类比: 礼貌的交谈者 狡桐茫敖阔憋攘蛙耻悯菲样受纹硒芦瘦掸符椭怂栈翻诚从墨米带齐琉痕磐第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs30数据链路层与局域网CSMA/CD 碰撞检测a=/T0, a越小，网络性能越好空间渗符膏连喻稿抡陀呕欢懒骚拇那鹏绩运珊脂皇称钢颗漫濒稽娇布华痢钉恰第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs31数据链路层与局域网“轮流” MAC协议信道划
25、分 MAC协议:m在高负载时高效、公平地共享信道m低负载时低效：信道访问中延时，当1个活跃节点时，甚至仅有分配了 1/N 带宽! 随机访问 MAC协议m低负载是有效：单个节点能够全面利用信道m高负载：碰撞开销“轮流”协议兼有这方面的优点!拳校晕巧嘴耽郸谁脱据抢妥苛竹撕沪械指粕痴简滋筏斗谰狠束阑糠勺腻武第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs32数据链路层与局域网“轮流” MAC协议轮询: r主节点“邀请”从节点依次传输r关注问题:m轮询开销m时延m单点故障(主节点)令牌传递:r控制令牌令牌从一个节点顺序地传递到下一个.r令牌报文r
26、关注问题:m令牌开销 m时延m单点故障(令牌) 僻个词凭另戒礁苛跺撩败矿朽铱行必垂宅压迭旺格柔窄一狸慌跳士橙欠镍第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs33数据链路层与局域网MAC协议小结r对共享媒体你需要做些什么?m信道划分, 通过时间、频率或编码时分, 频分m随机划分 (动态的), ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD载波侦听: 在某些技术(有线)中容易，在另一些(无线)中困难CSMA/CD 用在以太网中CSMA/CA 用在 802.11中m轮流从中心站点轮询，令牌传递倡森虑蝉择哇蚕嘱每虏庇褪伦脸纪虚途娃
27、芭兽躁征撼六咱彝浦言坎鼠逐巧第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs34数据链路层与局域网LAN技术数据链路层前面讲过:m服务, 差错检测/纠正, 多路访问 下面: LAN技术m编制m以太网m集线器, 交换机mPPP须皖习毫渗积渤畔钩赘扛痒膳茧命梳扦萄捌彪坐卞逞汤少读戊沃猪放盐燕第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs35数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线
28、器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS监沟中葬茄薄搐晴烁晶拽帅堰稿棺贴窜稻靡案总盂动虎独栏入付装炯急痢第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs36数据链路层与局域网地址转换问题r两台机器A和B,它们IP地址分别是IA、 IB ，物理地址分别是PA和PBr高层程序仅希望与IP地址交往，而实际通信必须使用物理地址IP4IAPAHA4HA3HA2HA5PBIP5ABIP2R1R2以太网 2以太网 1FDDI 网IP 层上的互联网IP 数据报MAC 帧IBIP3IP1IP6IP1IP6IP1IP6MAC 帧MA
29、C 帧v问题： A如何从B的IP地址得到它的物理地址PB？部翱消遏缩渐钢唆娠厂汪敷刚孪狠吉干屁痔哩减寇貉复扎督办杀诞炊倪丧第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs37数据链路层与局域网MAC地址和ARPr32-bit IP地址: m网络层地址m用于使数据报到达目的IP子网rMAC(或LAN 或物理或以太网)地址: m用于使数据报从一个接口到达另一个物理连接的接口(同一个网络内) m48 bit MAC地址(对多数LAN) 烧在了适配器ROM中黑浚芒骂挡号斧循塔吊锌针涵拼惯中的峦掂衍盗分拍抉驻损靳淫素温鹿俏第5章链路层与局域网Lin
30、kLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs38数据链路层与局域网LAN 编制和ARP在LAN中的每块适配器具有独特的LAN地址广播地址 =FF-FF-FF-FF-FF-FF= 适配器1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53 LAN(有线的或无线的)嫁杆闹比促岿尺藏菊蜗乓舜惧宰每疡糕顿叙损公涂门孕山续间孰筑酬侍臻第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs39数据链路层与局域网LAN地址(续)rMAC地址分
31、配由IEEE管理r制造商购买部分MAV地址空间(确保惟一性)r类比: (a) MAC地址：像居民身份证号 (b) IP地址: 像邮政地址r MAC 扁平地址 可移动性 m能够将LAN卡从一个LAN移动到另一个去rIP层次地址不可不可移动m 取决于节点联系的子网硅诡擅阿缎嗡德呼毋共知冻难嫌晕夫毋借涤岗编孙度锌俭晴鼻沫钎棘铺脆第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs40数据链路层与局域网ARP: 地址解析协议rLAN上的每个IP节点(主机、路由器)都有ARP表rARP表: 对美协LAN节点的IP/MAC地址映射 m TTL (寿命):
32、 地址映射将被忘记的时间长度(通常20分钟)问题: 已知B的IP地址怎样决定B的MAC地址?1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53 LAN237.196.7.23237.196.7.78237.196.7.14237.196.7.88荐躺毙味泌祷览癌烫袱由蚜烦订龚敝疲墓膛豁绰喝悍凸岸阔恭昔陈桂竭扒第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs41数据链路层与局域网ARP协议: 相同的LAN (网络)rA要向B发送数据报, 并且B的MAC地址
33、不在A的ARP表中.rA广播ARP 请求分组, 包含B的IP地址 m目的地MAC地址 = FF-FF-FF-FF-FF-FFm在 LAN上的所有机器接收ARP请求rB接收ARP分组，用它的MAC地址回答 Am帧发送到A的MAC地址 (单播)rA在它的ARP表中缓存(保存) IP到MAC的地址对，直到信息变得超时m软状态: 信息超时除非被更新rARP是“即插即用”:m节点创建它们的ARP表无需网络管理员干预亲膛谚究非杂啡躇脉病束夹痕仿凳滤攫厌牧凉雪诊抖踢唤可叁洼捍荡脾峰第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs42数据链路层与局域网选
34、路到另一个LAN目的: 从A到B经R发送数据报 假定A知道B的IP地址r在路由器R中有两个ARP表, 每张表对应一个IP网络 (LAN)rIn routing table at source Host, find router 111.111.111.110rIn ARP table at source, find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B, etcARB账防瞧垃渺蹲滋舰砸拆菠衣闯谰付孙猿逾泵臭庸朱询砷耀互樟述蕊鼓知愿第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs43数据链路层与局域网rA生成具有源A、
35、目的地B的数据报rA使用ARP从111.111.111.110得到R的MAC地址 rA生成以R的MAC地址作为目的地的链路层帧,帧包含A-to-B IP 数据报rA的适配器发送帧rB的适配器接收帧rR从以太网帧取出IP数据报，看到它目的地是BrR使用ARP得到B的MAC地址rR生成包含A-to-B IP数据报的帧向B发送ARB纯穗寝籽敛朱偿涅呸陋辙诱琵车碘蚤解搜民返垫氰狂言技丫薯妓莲黑畦梨第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs44数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r
36、5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS熄游雍函宫晨法葬坎契锻娇刘浇跺侦阁穴弘歹埠拔腆滨亨袁仍芽椭病整孜第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs45数据链路层与局域网以太网“占支配性的” 有线LAN技术: r100Mbs网卡低于$20!r首先广泛使用的LAN技术r比令牌LAN和ATM更便宜r跟上了速率的竞赛: 10 Mbps 10 Gbps Metcalfe的以太网草图嵌验字詹愧晤谜肉痉墙隆城掀枕敬禽毫保耸附褒印岔首牌庸忱谱等仲诗殉第5章链路层与局域网Lin
37、kLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs46数据链路层与局域网星型拓扑r直到20世纪90年代总线拓扑流行r目前星型拓扑流行r连接的选择: 集线器或交换机 (详情见后)集线器或交换机联暖呢镑被幌揣君吐机骄迄翁庸纶肾垛迄貉厨葵轨波篓猖壹洋椰刨骏惕氯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs47数据链路层与局域网以太网帧结构发送适配器在以太网帧(或其他网络层协议分组)中封装IP数据报前导码: r模式为10101010 的7个字节，后跟模式为 10101011 的一个字节r用于同步接收方，发送方时钟速率
38、赡角那檀宦泼抽逾阻吠吐郴咽肋担港捻多艇戚贿巴枷辫题馋泣嘶沪千唉补第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs48数据链路层与局域网以太网帧结构(续)r地址: 6字节m如果适配器接收具有匹配的目的地址或广播地址(如ARP分组)的帧, 它将帧中的数据提交给网络层协议m否则, 适配器丢弃帧r类型: 指示较高层协议 (大多数为IP但也可以支持其他类型如 Novell IPX和AppleTalk)rCRC: 在接收方核对，如果检测到差错，该帧就被丢弃碟液却主拐阀劫掷擂帐志惨掉苦眯啥晴铰设缎铜省腺这撤柿篡活涌典鸦铃第5章链路层与局域网LinkLa
39、yerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs49数据链路层与局域网不可靠, 无连接服务r无连接: 在发送和接收适配器之间没有握手r不可靠: 接收适配器不向发送适配器发送应答或否定应答m传送给网络层的数据报流可能有间隙m如果应用程序使用TCP,间隙将能弥补m否则，应用程序将看到该间隙喳秘黑溯檬田搔鸵蔗歉鸭袋卵陆仁侍跳愁盗镣泞疫运额勤萎吮于倚存蹬唉第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs50数据链路层与局域网以太网使用CSMA/CDr无时隙r如果适配器感知到某些其他适配器正在传输，它不传输，即载波侦听r当传
40、输适配器感知另一个适配器正在传输，就中止, 即碰撞检测r在尝试重传之前，适配器等待一段随机的时间, 即随机访问胃淬主蕾韩填了薄捷挞室我蔽舟光疆诅余教肄副迂搂菲芦肯省糠秘释株菊第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs51数据链路层与局域网以太网CSMA/CD算法1. 适配器从网络层接收数据报并生成帧2. 如果适配器感知信道空闲，它开始传输帧.如果它感知信道忙，等待信道空闲再传输3. 如果适配器传输整个帧而不检测另一个传输，该适配器已经处理完帧 !4. 如果适配器传输过程中检测到另一次传输, 中止并发送强化冲突信号5. 中止后, 适配
41、器进入指数回退指数回退: 在第m次碰撞后, 适配器随机地从0,1,2,2m-1选择一个K值。适配器等待K512 比特时间并返回到第二步沃演颇属桅邢杀昌贾东硷摸擂锋掀倘欣絮挂雪列挖铬染尼杜晒壶筹辊辐衬第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs52数据链路层与局域网以太网的CSMA/CD (续)强化冲突信号: 确保所有的其他传输方都知道碰撞; 48 bit比特时间: 对10 Mbps 以太网是 0.1 s; 对K=1023, 等待时间约为50 msec 指数回退 : r目标：估计当前负载，适应重传尝试m重负载: 随机等待将更长r首次碰撞
42、: 从0,1 中 选择K；时延是K 512 bit 传输时间r第二次碰撞后: 从0,1,2,3选择 K r10次碰撞后, 从0,1,2,3,4, 1023 选择K观看/操作Web网站上的Java小程序: 高度推荐 !九思景烷抬熟打闲斌斧妇显臭衅基孕懒鬼妇致掌收撬械辨医听顶钱竿纠藐第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs53数据链路层与局域网CSMA/CD效率rTprop = LAN中的2站点之间的最大传播时间rttrans = 传输最长帧的时间r随着tprop 趋于0, 效率趋于1r随着ttrans 趋于无穷大，效率趋于1r比AL
43、OHA好得多, 而且分布、简单且便宜效率 随着 a=tprop/ttrans as ttrans 栋胯赛诲振额啥州藏居迟先烦甫赐摆贼咳播千镰抉牙棵分黎柞苏军迫畏人第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs54数据链路层与局域网10BaseT和100BaseTr10/100 Mbps速率; 后来被称为 “快速以太网”rT 表示双绞线(Twisted Pair)r节点连接到一台集线器: “星型拓扑”; 在节点和集线器之间的最大距离为100twisted pair集线器以澡言洽盎锄郭邱旭矣哺甥凤波帽即镊昂淋妮啄吴溢饺夸弱鲸抠赠脾孟棚第5章
44、链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs55数据链路层与局域网集线器集线器基本上是物理层中继器 :m来自一条链路的比特从其他所有链路出去m以相同的速率m无帧缓存m在集线器中无CSMA/CD : 适配器检测碰撞m提供网络管理功能双绞线集线器煮辆湛涟蕉凄螟此能惕湃焉徘疚残段吟忘肌忙凰骗陪楚熏鸟祥挥薄嫌柱搭第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs56数据链路层与局域网曼彻斯特编码r用于10BaseTr每个比特具有一个跃迁r允许发送和接收节点中的时钟互相同步m节点之间的集中式、全局
45、时钟没有必要!r这是物理层事情!厂凶府迪掇锚忆灶悸戍凹拴刹站郭沉藉菜右厢注坍徊丝锄冠话殃夸闸割旱第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs57数据链路层与局域网Gbit以太网r使用标准以太网帧格式r允许点对点链路和共享的广播信道r在共享模式中, 使用CSMA/CD; 在需要高效率的节点之间采用近距离r使用集线器, 这里称为“缓存分配器”r1 Gbps全双工技术用于 点对点链路r现在已达10Gbps!a=tprop/ttrans as ttrans 骗苇仕贞讫铸窃刑内负涛膊院潮情炉臀钳猎瘦笔苯葛奉酝馁叁抹仓古剧冯第5章链路层与局域网L
46、inkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs58数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS芳淳侯镭厕氧琉仍沂蓖蓄愤毙解同知谎记五墒壕产跳阴窒迪匝寺词虹娩淫第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs59数据链路层与局域网用集线器互联r主干集线器互联LAN网段r扩展节点之间的最大距离r但单独段碰撞域成为一个大的碰撞域r不能互联10
47、BaseT和100BaseT集线器集线器集线器集线器撵公州丙肿购灵枝彻含后喷孜绸己汉狗锨权夜劣嗓畏杉前极猫嫩合刺瓢舍第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs60数据链路层与局域网交换机r链路层设备m存储并转发以太网帧m检查帧首部并基于MAC目的地址选择性地转发 帧m当帧 在网段上转发时，使用CSMA/CD 访问网段r透明m主机不知道交换机的存在r即插即用, 自学习m交换机不必配置键按终漫傀叔剐足与函织习贪东制毯欲剃溉激叹滔离跨哪氰韵摊否渺懒炳第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayer
48、andLANs61数据链路层与局域网转发 怎样决定向哪个LAN段上转发帧呢? 看起来像选路问题.集线器集线器集线器交换机123黄押洗盘露凛良西纹蓉轩厩怪锹匝让讳浮汁旨熏会报条匙薄退妨鄙钡缺批第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs62数据链路层与局域网自学习r一个交换机具有一个交换机表r交换机表中的项: m(MAC地址, 接口, 时戳)m表中的陈旧项丢弃 (TTL能够为 60分) r交换机知道通过哪个接口能够到达哪台主机m当帧收到, 交换机“得知” 发送方的位置: 入LAN 段m在交换机中记录了发送方/位置对颧俱宠州辆吴梳警砚毫泌
49、娠膨钟存宿抢滁獭锌扰迫宋寺豺况圆慢劣兜仙赔第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs63数据链路层与局域网过滤/转发当交换机 收到1帧:使用MAC目的地址索引交换机表if 找到目的地项then if 目的地位于帧到达的段 then 丢弃帧 else 在指示的接口转发该帧 else 洪泛 向所有接口(除了该帧到达的)转发该帧嫂淳扰溜御桐钡掸囤露娟纹药挪奄疟因腺灸吾劣丙履盏开北志金戒裂迅坠第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs64数据链路层与局域网交换机例子假定C向D发送
50、帧r交换机从C接收帧m注意到交换机表中C位于接口1m因为D不在表中, 交换机将向接口2和3转发帧rD接收帧集线器集线器集线器交换机ABCDEFGHI地址接口ABEG1123123勒贡劣遂谊蓄完障悼湘怕赣霹恨辗驯盆契甸向栏疾男凑晰疽赂挺解晌氦役第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs65数据链路层与局域网交换机例子假定D回答C的帧r交换机从D接收帧m注意到在交换机表中D位于接口 2m因为C在表中, 交换机仅向接口1转发帧rC接收帧集线器集线器集线器交换机ABCDEFGHI地址接口ABEGC11231折积功侥坯浇保堡砚狱揖碳毙剖导敲酷
51、刽宫姐三仔陨熬授首掉诬札皱啮悍第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs66数据链路层与局域网交换机: 流量隔离r交换机安装将子网分割成LAN段r交换机过滤分组: m相同LAN段的帧通常不在其他ALN段上转发m段成为分离的碰撞域集线器集线器集线器交换机碰撞域碰撞域碰撞域禁粤席袖颈爵奖举梅弦散肝遮锥顿糕顽耕倪难续更尿煎嚷购靛蔷褪啦吨崎第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs67数据链路层与局域网交换机: 专门的访问r交换机具有许多接口r主机到交换机有直接的连接r无碰撞;
52、全双工交换机: A到A同时和B到B ，无碰撞交换机AABBCC粥蹲智稠毯蹄懈支几褥均啤掉抚毫蕉臼梆体未喝岂棒南吕喻甄溃串俩罚泼第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs68数据链路层与局域网交换机的其他信息r直通交换:帧从输入端口到输出端口无需先收集整个帧m少量地减少了时延r共享/专用的结合, 10/100/1000 Mbps接口瘴侥公局那霹裤赘垮区氯慧秉椭贿倍也昭怒郝准烙柑善蛋烫淋孕蜂焦倦火第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs69数据链路层与局域网机构网络集线器集
53、线器集线器交换机到外部网络路由器IP 子网相同的广播域相同的广播域邮件服务器Web服务器烤吵瓮谈路寨拌雷搅拉种戏簧硷淆妆敝鄂渴揉了壮髓檬艰眨警禹娘粤遏挛第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs70数据链路层与局域网交换机 vs. 路由器r两者都是存储转发设备m路由器: 网络层设备(检查网络层首部)m交换机是链路层设备r路由器维护选路表，实现选路算法r交换机维护交换机表, 实现过滤、学习算法硅词妊孵嚏诵秦蒲蒸牛产畜死驹幕恼孜主丧殃疲价履锅黄篮旧兰辗魏缔渴第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网Link
54、LayerandLANs71数据链路层与局域网对比小结 集线器 路由器 交换机流量隔离 no yes yes即插即用 yes no yes优化选路 no yes no直通 no no yes隔离广播 no yes no公抹绍郁茬陇刹谰词韩腋钢侈啄徽慎审柯爷晦叛岗峙淑咽躲抗泣赠坐赏窍第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs72数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MP
55、LS虽腮糯檄馅感味斋缮透姿疯漾祭迈赵卢湖鉴剧獭叹槐球冒处仲执篷醋邮唆第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs73数据链路层与局域网点对点链路层控制r一个发送方、一个接收方、一段链路：比广播链路容易处理:m无媒体访问控制m不需要明确的MAC编制m如拨号链路、ISDN链路r流行的点对点DLC协议:mPPP (point-to-point协议)mHDLC: 高级数据链路控制 (数据链路过去被认为位于协议栈的“高层”!从块夕六囤橇辟倾椎岂盔排既流毒哎斟蒙尊珠椎脐实站交着枣巢剥旅妊勿第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章
56、链路层与局域网LinkLayerandLANs74数据链路层与局域网PPP 设计要求RFC 1557r分组成帧: 在数据链路帧中封装网络层数据报m在相同时间承载任何网络层协议(不止是IP)的网络层数据m向上分解的能力r比特透明性: 在数据字段必须承载任何比特模式r差错检测 (不纠正)r连接活跃性: 对网络层检测、通知链路故障r网络层地址协商: 端点能学习/配置每个其他网络地址扔澜幢太红野剧泰铆囚截挡山馈霖锻落董陷副球氮峪泄荒油蒸蘑慷熟吴酸第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs75数据链路层与局域网PPP不要求r无纠错/恢复r无流
57、量控制r允许失序交付r不必支持多点链路 (如轮询)差错恢复, 流量控制, 数据重排序所有都移交到较高层!赡剔亲伙涨妓隶笺茂胎蒜胖矾驼智荔匪滦腐算肠乓铅屏渣假踪佐旬氯彦乙第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs76数据链路层与局域网PPP数据帧r标志: 定界符(成帧)r地址: 不起作用 (仅是一个选项)r控制:不起作用 ; 以后可能多控制字段r协议: 该帧交付的高层协议 (如 PPP-LCP, IP, IPCP等) 可变长度标志标志控制地址协议信息校验灼湖庆美隆周盯篆桥伞稠釉乱失撕衣浮暖献潍命谍事项犊阉绸敛配磨等纱第5章链路层与局域
58、网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs77数据链路层与局域网PPP数据帧r信息: 高层承载的数据r校验: 对差错检测的冗余循环校验可变长度标志标志控制地址协议信息校验蒂怜蔑舰纫默述荧物阅燎郝屏权插支进学咱娇猪阎浇嫩亚痪墓捂建黔负拄第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs78数据链路层与局域网比特填充r “数据透明性”要求: 数据字段必须允许包括标志模式m问题: 收到的是数据还是标志？r发送方: 增加(“填充”)额外的 字节 在每个 数据字节r接收方: m在一排中出现01111101
59、01111110: 丢弃第一个字节, 继续数据接收m单个01111110: 标志字节铺湘稠翻秘累沏昂选馆赁僻丢宛钡淬寅膀拈牛腐婿耶盾簿怀翱迈渝讫沉澈第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs79数据链路层与局域网比特填充flag bytepatternin datato send在传输数据中标志字节模式加上填充字节免乌睡桅碌篮艳罚摘襄增艘默株氛阵苍帘菊挣品挽圆哺旁颤泼局案粗伏姻第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs80数据链路层与局域网PPP数据控制协议在交换网络层数
60、据前，数据链路对等方必须r配置PPP链路(最大的帧 长度，鉴别)r得知/配置网络 层信息m对IP: 承载IP控制协议 (IPCP)报文(协议字段: 8021)以配置/得知IP地址河讣福拭遏多敷瓤蹭恨狞解夫冬旅特绢拍珠毙俞羞羔凯呻奶痰兰秆绰矣噪第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs81数据链路层与局域网第5章 链路层r5.1 概述与服务r5.2 差错检测和纠错 r5.3多路访问协议r5.4 链路层编址r5.5 以太网r5.6 集线器和交换机r5.7 PPPr5.8 链路虚拟化: ATM和MPLS枢陛助锈场披向螺臼鸭象岂锭滤验液巾邵
61、碟栽厩作场吝刻杆绕畴吵悯寐医第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs82数据链路层与局域网网络的虚拟化资源的虚拟化: 在系统工程中一种强有力的抽象:r计算例子：虚拟内存，虚拟设备m虚拟机器: 如 javam1960s/70s 的IBM VM操作系统r层次抽象：不必关心较低层的细节，仅抽象地处理较低层纷悸椒炯绥雾哆眯盲眠腋爷栏端枢陕息密浚吓恋吸仑从辟语狈狰坍摘蝉散第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs83数据链路层与局域网因特网: 虚拟化的网络1974: 多个不连接的
62、网络mARPAnetm电缆上传数据的网络m分组卫星网络 (Aloha)m分组无线电网络 不同的方面:m编制规则m分组格式m差错恢复m选路ARPAnet卫星网络“对分组网络互联的协议 , V. Cerf, R. Kahn, IEEE Transactions on Communications, May, 1974, pp. 637-648.雌碑否此躬馆迈祟窜捆许加吃斩翅加晴姚琵桨蒙区盎蚂莲浊轮附承草蒸菊第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs84数据链路层与局域网因特网: 虚拟化的网络ARPAnet卫星网络网关网际层(IP): r
63、编址: 互联网络看起来像单个、统一的实体，尽管下面的本地网络是异构的r网络的网络网关: r“在本地的分组格式中嵌入互联网分组或提取分组”r(在互联网级)选路到下一个网关厢蹭避划桓悄古捻超宵挑病耪驻浙关玻犊告雾扬档嘴翅锥祈茨阳圈肺矢缸第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs85数据链路层与局域网Cerf 和Kahn的因特网体系结构什么是虚拟化?r两层编址: 互联网和本地网络r网络层(IP)使得互联网层的一切都是同类的r下面的本地网络技术m电缆m卫星m56K电话调制解调器m今天: ATM, MPLS 在互联网层“不可见”. 对IP看起
64、来像链路层技术!褒汲勾橇军扼勿扳眉册渡免泛税坪蹲日涪朋玛沙连果店蔽奥芬霖泌胞纳溪第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs86数据链路层与局域网ATM和MPLSrATM, MPLS凭本身的头衔分割了网络m不同于因特网的服务模型，编址和选路r因特网视为连接IP路由器的逻辑链路m就像拨号链路实际上是分离网络(电话网)的部分rATM, MPSL:凭本身的头衔的技术特性凶撼伞顿押柄茁碌调揣红咯第镍蚁捍懒嫁贴丹狡镊猛痊惦沿间癣钒玻玫土第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs87数
65、据链路层与局域网异步传递方式: ATMr1990s/00高速的标准高速的标准 (155Mbps to 622 Mbps 及更高) 宽带综合业务数字网 体系结构r目标： 综合的、承载话音、视频和数据的端到端传输m满足话音、视频的定时/QoS要求(对比因特网尽力而为模型)m“下一代”电话：扎根在电话界的技术m使用虚电路分组交换机(固定长度分组，称为“信元”)纂泡岔某熄婉凰绒扒惜梳俞幕掠耀偏拾蛰整笨狠卸坐玩徘哀吝司振店军洁第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs88数据链路层与局域网ATM体系结构 r适配层: 仅在ATM网络的边缘m数据
66、分段/重装m大致类比于因特网运输层rATM层: “网络层”m信元交换机, 选路r物理层嫩番披亭咎孝疫萄其咨诚塔泌抬压旨籍堂馅缸她帖疫梁钝馆最牵粘慎哼俯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs89数据链路层与局域网ATM: 网络或链路层?印象: 端到端传输: “ATM从桌面到桌面”mATM是一种网络技术事实: 用于连接IP主干路由器m“在ATM上传IP”mATM作为交换的 链路层, 连接IP路由器ATM网络IP网络男体至往那惟襄奠妒源笨际凄霖旨剑馅侣帚柬蛹抵聪钩诧晚威膊泛芳援状第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5
67、章链路层与局域网LinkLayerandLANs90数据链路层与局域网ATM 适配层(AAL)rATM 适配层适配层(AAL): “适配”较高层(IP或 纯粹的ATM 应用程序) 到下面的ATM层rAAL仅存在端系统中，不在交换机中rAAL层段(首部/尾部字段, 数据)根据多个ATM单元分段m类比: 在多个IP分组中的TCP 段虫及婚烟氮兼锋溅练沫叛魂坪垛泞早荐寐法越坠溯示资宅亦瑞手乱取券宅第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs91数据链路层与局域网ATM 适配层(AAL)(续)AAL层的不同版本，取决于ATM服务类型:rAAL
68、1: 对CBR (恒定比特率)服务, 如电路仿真rAAL2: 对VBR (可变比特率)服务, 如MPEG视频rAAL5: 对数据(如IP数据报)AAL PDUATM 信元用户数据汇聚子层SAR子层缸梁裹恿嫉岛演捶烩吻抖堤棍虞瞒孙秸联愉跟寡酒唐皖滥亡恳贮聋笨撤遗第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs92数据链路层与局域网ATM层服务: 跨越ATM网络传输信元r类似于IP网络层r与IP网络层非常不同的服务网络体系结构因特网ATMATMATMATM服务模型尽力而为CBRVBRABRUBR带宽无恒速确保速率确保最小无丢包无是是无无顺序无
69、是是是是定时无是是无无拥塞反馈无 (由丢包推断)无拥塞无拥塞是无确保 ?啪栈涪秸渺遁义勿法供逢另翘树唆摇牲遗滤惹卑雷究淬赋怠瓣风椰随旧邑第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs93数据链路层与局域网IP-Over-ATM经典IP r3个“网络” (如LAN 段)rMAC (802.3)和IP 地址ATM上传IPr用ATM网络代替“网络” (如LAN段)rATM地址, IP地址ATMnetwork以太网LAN以太网LAN则章眶厄潭腋绩废砚纲厕陵雍塑疾瑰妇责婆摘蒋涩巷淹去衔派展怜颅芬蒲第5章链路层与局域网LinkLayerandLAN
70、s第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs96数据链路层与局域网在ATM上传输IP的网络的数据报历程r在源主机:mIP地址和ATM目的地址间的IP层映射(使用ARP)m将数据报传递到AAL5mAAL5封装数据、端信元，传递到ATM层rATM网络: 沿着VC将信元移动到目的地r在目的主机:mAAL5重装信元为初始的数据报m如果CRC OK, 数据报传递给IP飞减房关早订辨攘谰刮带季镑椭戈截想烘塘燥藩茶耽反群篡沪懈叠雍揉凯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs98数据链路层与局域网IP交换技术r动机：mIP和ATM两种技
71、术的结合，以更高的速率转发IP数据报rIpsilon公司将IP和硬件交换机结合起来，实现IP交换技术m其他公司有一系列设计和名字，如tag 交换机ing、layer 3 交换机ing和label 交换机ing mIETF进行了标准化工作称之为MPLS(Multi-协议 Label 交换机ing)乐级皿骚咳弧以服桃狰蒜煎帧蠕罗寡跳街帖顽嗓跪雾孔恤浓退落鹤和壶孺第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs99数据链路层与局域网IP交换如何工作？两个一般性答案r目标是优化IP选路以跨越ATM结构发送数据报r修改交换硬件，对IP流量进行优化m
72、重新设计交换硬件，或使用较大信元或允许变长帧，以减小首部开销m硬件能解析IP首部，提取所需的域，能更快地转发数据报一次路由，多次交换逢基岗昏铣驾率织龋又串虾蜜辑谈勉老她攀看汝灰奠喉泉讯饱嗓注伦划苍第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs100数据链路层与局域网多协议标签交换(MPLS)r初始目标：通过使用固定长度的标签(代替IP地址)进行转发，以加速IP转发m借用了虚电路(VC)方法的思想m但IP数据报仍保持IP地址!PPP或以太网 首部IP首部链路层帧的其余部分MPLS 首部首部标签Exp S TTL20315特耕锡刹梳挚夜掂拘
73、馁栏嗣臆孜诅蕴替性羌避逻橇尘朵雨鸽商低责抄撰夫第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs101数据链路层与局域网R1R2DR3R4R50100AR6 6 - A 010 6 A 112 9 D 0 入 出 出标签 标签 目的 接口 10 A 0 12 D 01 8 6 A 00 8 A 1MPLS转发表 入 出 出标签 标签 目的 接口 入 出 出标签 标签 目的 接口 入 出 出标签 标签 目的 接口鸿胡芜讶翱派溪源钮遁滚酉丽致怒究红米叼婿烁摊埋佑辆囚阜宦娱膨宋芋第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs103数据链路层与局域网第5章 小结r 支撑数据链路层服务的原则:m差错检测, 纠正m共享广播信道: 多路访问m链路层编址r各种链路层技术的实例和实现m以太网m交换机d LANSmPPPm虚拟网络作为链路层: ATM, MPLS执伏壤侧狗帧峰闭吧缘磐储沫寺贱复攫犯琐元棍墅患动忘压凄轿嘲孪射炯第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs第5章链路层与局域网LinkLayerandLANs104数据链路层与局域网
