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1、Nankai University计算机网络技术教程计算机网络技术教程自顶向下的分析与设计方法自顶向下的分析与设计方法吴功宜吴功宜 吴英吴英编著编著1Nankai University第第7章章 数据数据链链路路层协议层协议及及编编程方法程方法2Nankai University3主要内容主要内容Nankai University7.1 数据数据链链路路层层的基本概念的基本概念7.1.1 物理线路与数据链路物理线路与数据链路物理线路与数据链路的关系物理线路与数据链路的关系4Nankai University7.1.2 数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能链路管理链路管理帧同步帧同步流量控制
2、流量控制差错控制差错控制透明传输透明传输寻址寻址5Nankai University7.1.3 数据链路层向网络层提供的服务数据链路层向网络层提供的服务设立数据链路层的主要目的是将存在数据设立数据链路层的主要目的是将存在数据传输差错的物理线路变为对于网络层来说传输差错的物理线路变为对于网络层来说是无差错的数据链路；是无差错的数据链路；数据链路层提供：链路管理、帧传输、流数据链路层提供：链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能；量控制、差错控制等功能； 数据链路层为网络层提供的服务表现在数据链路层为网络层提供的服务表现在：正确传输网络层的用户数据；正确传输网络层的用户数据；向网络层屏蔽物理层采
3、用传输技术的差异向网络层屏蔽物理层采用传输技术的差异性。性。6Nankai University7.2 差差错产错产生与差生与差错错控制方法控制方法7.2.1 设计设计数据数据链链路路层层的原因的原因7.2.2 差错产生差错产生的原因与的原因与类类型型7Nankai University7.2.3 误码率的定义误码率的定义误码误码率是指二率是指二进进制比特序列在数据制比特序列在数据传输传输系系统统中被中被传错传错的概率；的概率；在数在数值值上近似等于：上近似等于：Pe = Ne/N；其中：其中：N为传输为传输的二的二进进制比特制比特总总数，数，Ne为为被被传错传错的比特数。的比特数。8Nank
4、ai University理解误码率的定义应该注意的几个问题理解误码率的定义应该注意的几个问题：误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数；输可靠性的参数；对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低就越好，要根据实际传输要求提出误码率越低就越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；误码率要求；对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制位，需要折合成二进制位来计算；制位，需要折合成二进制位来计算；差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据差错的出现具有随机性，在
5、实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制位数越传输系统时，只有被测量的传输二进制位数越大，才会越接近真正的误码率值。大，才会越接近真正的误码率值。9Nankai University7.2.4 检错码与纠错码检错码与纠错码差错控制差错控制在通信过程中能够自动检测出错误并在通信过程中能够自动检测出错误并进行纠正的方法；进行纠正的方法；差错控制有两种基本的方案差错控制有两种基本的方案：纠错码：为每个分组加上足够多的冗余信息，纠错码：为每个分组加上足够多的冗余信息， 接收方能发现并自动纠正传输差错；接收方能发现并自动纠正传输差错；检错码：为每个分组加上一定的冗余信息，接检错码：为每个分组加
6、上一定的冗余信息，接 收方能发现传输差错，但是自己不能收方能发现传输差错，但是自己不能 纠正，必须通过重发机制来解决。纠正，必须通过重发机制来解决。10Nankai University7.2.5 循环冗余编码工作原理循环冗余编码工作原理CRC检错方法的工作原理是：在发送方，将发送数据作为一个多项式f(x)的系数，用双方预先约定的生产多项式G(x)去除，求得一个余数多项式。将余数多项式加到数据多项式后发送到接收方。在接收方，用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式f(x)，得到计算的余数多项式。如果计算的余数多项式与接收的余数多项式相同，表示传输无差错；否则，表示传输有错，由发送方重发数据
7、，直至正确为止。11Nankai University7.2.5 循环冗余编码工作原理循环冗余编码工作原理12Nankai University标标准的准的CRC生成多生成多项项式式：CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32 G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8 +x7+x5+x4+x2+x+113Nankai UniversityCRC校校验验的工作的工作过过程程发发送方生成数据多送方生成数据多项项式式f(x)xK，其中
8、，其中K 为为生成多生成多项项式式的最高的最高幂幂N值值减减1；将将f(x)xK除以生成多除以生成多项项式式G（x），得），得f(x)xK/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)。其中，式中。其中，式中R(x)为为余数余数多多项项式；式；将将f(x)xK+R(x)作作为为整体，从整体，从发发送方通送方通过过通信信道通信信道传传送送到接收方；到接收方；接收方接收方对对多多项项式式f(x)采用同采用同样样的运算，的运算， f (x)xK/G(x)=Q(x)+ R(x)/G(x)，求得余数多，求得余数多项项式式 R(x)；根据根据计计算余数多算余数多项项式式R(x)是否等于接收余数多是否等于接收余数
9、多项项式式R(x)判断是否出判断是否出现错误现错误。14Nankai UniversityCRC检错检错方法的特点方法的特点CRC校校验码验码的的检错检错能力很能力很强强，它除了能，它除了能检查检查出离散出离散错错，还还能能检查检查出突出突发错发错；CRC校校验码验码具有以下具有以下检错检错能力能力：CRC校校验码验码能能检查检查出全部出全部单单个个错错；CRC校校验码验码能能检查检查出全部离散的二位出全部离散的二位错错；CRC校校验码验码能能检查检查出全部奇数个出全部奇数个错错；CRC校校验码验码能能检查检查出全部出全部长长度小于或等于度小于或等于K位突位突发错发错；CRC校校验码验码能以能
10、以1-(1/2)K-1的概率的概率检查检查出出长长度度为为K+1位的突位的突发错发错。15Nankai University7.2.6 差错控制机制差错控制机制反反馈馈重重发发（ARQ）纠错纠错：收：收发发双方在双方在发现传输发现传输错误时错误时，采用反，采用反馈馈和重和重发发的方法来的方法来纠纠正正错误错误；反反馈馈重重发纠错发纠错的的实现实现机制机制：16Nankai University7.3 面向字符型数据面向字符型数据链链路路层协议层协议7.3.1 数据数据链链路路层协议层协议的分的分类类面向字符型面向字符型面向比特型面向比特型7.3.2 面向字符型数据面向字符型数据链链路路层协议层
11、协议利用已定利用已定义义好的一种好的一种标标准字准字编码编码（如（如ACSII码码）的一个子集来的一个子集来执执行通信控制功能；行通信控制功能；典型的面向字符型数据典型的面向字符型数据链链路路层协议层协议是二是二进进制同制同步通信（步通信（BSC）协议协议。17Nankai University面向字符型面向字符型协议协议的两个明的两个明显显的缺点：的缺点：一是使用不同字符集的一是使用不同字符集的计计算机很算机很难难利用面向字利用面向字符型符型协议协议来通信；来通信；二是控制字符的二是控制字符的编码编码不能在用不能在用户户数据字段中出数据字段中出现现。数据不能数据不能“透明透明”传输传输可以采
12、用可以采用转义转义字符解决。字符解决。18Nankai University面向字符型面向字符型协议实协议实例例BSC协议协议BSC协议协议中使用的控制字符中使用的控制字符19控制字符控制字符功能功能SOH（Start of Head）报头开始报头开始STX（Start of Text）正文开始正文开始ETX（End of Text）正文结束正文结束EOT（End of Transmission）传输结束传输结束ENQ（Enquiry）询问对方，并要求回答询问对方，并要求回答ACK（Acknowledge）肯定应答肯定应答NAK（Negative Acknowledge）否定应答否定应答DLE
13、（Data link Escape）转义字符转义字符SYN（Synchronous）同步同步ETB（End of Transmission Block）正文信息组结束正文信息组结束Nankai University数据报文格式数据报文格式20Nankai University面面向向字字符符型型协协议议执执行行过过程程21Nankai University7.4 面向比特型数据面向比特型数据链链路路层协议实层协议实例例HDLC协议协议7.4.1 HDLC协议产协议产生的背景生的背景面向字符型链路控制协议的缺点面向字符型链路控制协议的缺点：控制报文与数据报文的格式不一致；控制报文与数据报文的格式
14、不一致；通信双方只能交替工作，协议效率低，通信线通信双方只能交替工作，协议效率低，通信线路的利用率低；路的利用率低；协议只对数据部分进行差错控制，如果控制字协议只对数据部分进行差错控制，如果控制字符出错无法控制，系统可靠性较差。符出错无法控制，系统可靠性较差。系统每增加一种新的功能，需要设定一个新的系统每增加一种新的功能，需要设定一个新的控制字符，因此功能扩展困难。控制字符，因此功能扩展困难。22Nankai University7.4.2 数据链路的配置方式和数据传送方式数据链路的配置方式和数据传送方式数据链路有两种基本配置方式：非平衡方式与平数据链路有两种基本配置方式：非平衡方式与平衡方式
15、衡方式非平衡配置方式非平衡配置方式：主站：主站发出命令主站：主站发出命令从站：从站接受命令，发出相应，配合主站工从站：从站接受命令，发出相应，配合主站工作。作。非平衡配置两种类型非平衡配置两种类型：点对点方式点对点方式多点方式多点方式23Nankai University7.4.2 数据链路的配置方式和数据传送方式数据链路的配置方式和数据传送方式非平衡配置两种数据传送方式非平衡配置两种数据传送方式：正常响应模式（正常响应模式（NRM）：主站可以随时向从站）：主站可以随时向从站传输数据帧。从站只有在主站向它发送命令帧传输数据帧。从站只有在主站向它发送命令帧探询，从站响应后才可以向主站发送数据帧。
16、探询，从站响应后才可以向主站发送数据帧。异步响应模式（异步响应模式（ARM）：主站和从站可以随时）：主站和从站可以随时相互传输数据帧。相互传输数据帧。平衡配置方式平衡配置方式：特点是：链路两端的两个站都是复合站。复合特点是：链路两端的两个站都是复合站。复合站同时具有主站与从站的功能，每个复合站都站同时具有主站与从站的功能，每个复合站都可以发出命令与响应。可以发出命令与响应。24Nankai University数据链路的非平衡配置方式数据链路的非平衡配置方式Nankai University数据链路的平衡配置方式数据链路的平衡配置方式Nankai University7.4.3 HDLC的的帧
17、结帧结构构标志字段标志字段F帧帧同步是指如何从接收到的比特流中正确判断同步是指如何从接收到的比特流中正确判断一个一个帧帧开始和开始和结结束的位置；束的位置；HDLC规规定定标标志字段志字段F（flag）就是）就是帧帧的开始与的开始与结结束的束的标记标记；标标志字段志字段F为为“011111110”特定的比特序列。特定的比特序列。27Nankai UniversityHDLC帧帧数据数据传输传输的透明性保的透明性保证证措施措施0比特插入比特插入/删删除方法除方法28Nankai University地址字段地址字段A当使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是当使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是
18、填入从站地址；填入从站地址；当使用平衡方式传送数据时，地址字段填入应当使用平衡方式传送数据时，地址字段填入应答站地址；答站地址；如果地址字段为全如果地址字段为全1时，表示为广播地址，则要时，表示为广播地址，则要求网中所有站都要接收该帧。求网中所有站都要接收该帧。29Nankai UniversityHDLC控制字段控制字段结结构构HDLC帧帧分分为为：信息信息帧帧：I（information）帧帧监监控控帧帧：S（supervisory）帧帧无无编编号号帧帧：U（unnumbered）帧帧30Nankai University信息字段信息字段I由于采用了由于采用了0比特插入比特插入/删删除方法
19、，信息字段允除方法，信息字段允许许任意的二任意的二进进制比特序列的制比特序列的组组合；合；信息字段信息字段仅仅出出现现在信息在信息帧帧（I帧帧）与无）与无编编号号帧帧（U帧帧）中，它是网）中，它是网络层络层的用的用户户数据。数据。帧帧校校验验字段字段FCSHDLC采用采用CRC校校验验方式，生成多方式，生成多项项式采用式采用CRC-CCITT（即（即X16+X12+X5+1）；）；CRC校校验验的范的范围围是是A、C、I字段。字段。31Nankai University信息帧信息帧发发送序号送序号N（S）与接收序号）与接收序号N（R）的意）的意义义N（S）表示当前）表示当前发发送的信息送的信息
20、帧帧的序号；的序号；N（R）表示）表示该该站已正确接收序号站已正确接收序号为为 N（R）-1的的帧帧及以前各及以前各帧帧，通知，通知发发送站送站应发应发送序号送序号为为N（R）的）的帧帧；N（R）带带有捎有捎带带确确认认的意的意义义；全双工通信中，通信双方各有自己的全双工通信中，通信双方各有自己的N（S）和）和N（R）序列）序列值值。32Nankai University探询探询/终止位的意义终止位的意义控制字段控制字段C的的b4为为探探询询/终终止（止（poll/final）位，）位，简简称称为为P/F位；位；对对于正常响于正常响应应模式模式NRM，只有主站向从站，只有主站向从站发发出出“探
21、探询询”后，从站才能向主站后，从站才能向主站发发送信息送信息帧帧，这时这时主站置探主站置探询询位位P=1，从站在接收的信息，从站在接收的信息帧帧中中检检查查出出P=1时时，如果从站有，如果从站有帧帧要要发发送就可以向主送就可以向主站站发发送；送；发发送的最后一送的最后一帧帧要置要置终终止位止位F=1，表示从站此，表示从站此次次发发送送结结束；束；P=1与与F=1在在帧帧交交换过换过程中程中应应成成对对出出现现。33Nankai University监控帧监控帧监监控控帧帧共有共有4种，取决于种，取决于b2、b3的取的取值值；34b2 b3帧名帧名功能功能00RR（Receive Ready）接
22、收准备就绪接收准备就绪确认序号为确认序号为N（R）-1及其以前及其以前的各帧的各帧10RNR（Receive Not Ready）未准备好接收未准备好接收确认序号为确认序号为N（R）-1及其以前及其以前的各帧，暂停接收下一帧的各帧，暂停接收下一帧01REJ（Reject）拒绝拒绝确认序号为确认序号为N（R）-1及其以前及其以前的各帧，的各帧，N（R）以后的各帧被）以后的各帧被否认否认11SREJ（Selective Reject）选择拒绝选择拒绝确认序号为确认序号为N（R）-1及其以前及其以前的各帧，只否认序号为的各帧，只否认序号为N（R）的帧的帧Nankai University无编号帧无编
23、号帧无编号帧格式与链路控制功能无编号帧格式与链路控制功能35Nankai University7.4.4 数据链路层的工作过程数据链路层的工作过程信息帧的简化结构信息帧的简化结构36Nankai University信息帧的例子信息帧的例子无编号帧的表示方法无编号帧的表示方法SNRM帧帧与与UA帧帧的表示方法的表示方法37Nankai University正正常常响响应应模模式式工工作作过过程程38Nankai University7.4.5 数据链路层与物理层的关系数据链路层与物理层的关系39Nankai University7.5 数据链路层滑动窗口协议及帧传输效率分析数据链路层滑动窗口协
24、议及帧传输效率分析7.5.1 数据链路层滑动窗口协议的分类数据链路层滑动窗口协议的分类40Nankai University7.5.2 单帧单帧停止等待停止等待ARQ协议协议ARQ实现实现方法主要有两种方法主要有两种：单帧单帧的停止等待方式的停止等待方式多多帧连续发帧连续发送方式送方式单帧单帧停止等待停止等待ARQ协议执协议执行行过过程：程：41Nankai University单帧单帧停止等待停止等待ARQ协议协议效率的分析效率的分析停止等待停止等待ARQ协议协议的的帧传输过帧传输过程程42Nankai University 帧传输总延时分析帧传输总延时分析传传播延播延时时：发发送方将表示数
25、据的送方将表示数据的电电信号信号经过传输经过传输介介质传质传播到接播到接收方收方时时需要的需要的传传播播时间时间；数数值值上等于上等于传输传输介介质质的的长长度除度除电电磁波磁波传传播速度；播速度；计计算中将算中将传传播延播延时记为时记为tp；发发送延送延时时帧发帧发送所需的送所需的时间时间，数，数值值等于等于发发送速率除送速率除帧长帧长度；度；如果如果发发送速率不送速率不变变，帧帧越越长长所需的所需的发发送延送延时时越越长长；tf和和ta表示数据表示数据帧帧1与确与确认帧认帧ACK的的发发送延送延时时；43Nankai University处处理延理延时时当接收方接收到一个数据帧时，需要检查
26、数据当接收方接收到一个数据帧时，需要检查数据帧的帧头地址、校验字段，以确定帧传输是否帧的帧头地址、校验字段，以确定帧传输是否正确；当接收方接收到一个确认帧，同样需要正确；当接收方接收到一个确认帧，同样需要进行检查；进行检查；结结点点对对数据数据帧处帧处理的理的时间时间与与对对确确认帧处认帧处理的理的时时间间称称为处为处理延理延时时；为为了了简简化化计计算，分析算，分析帧传输总帧传输总延延时时忽略忽略结结点点对对数据数据帧处帧处理理时间时间与与对对确确认帧处认帧处理理时间时间的的细细微区微区别别，统统一将数据一将数据帧处帧处理延理延时时和确和确认帧处认帧处理延理延时时记为记为tpr。44Nank
27、ai University理想状理想状态态下，下，帧传输总帧传输总延延时为时为：tT=tp+tf+tpr+ta+tp+tpr=2tp+2tpr+tf+ta 简简化化：结结点点对帧对帧的的处处理延理延时时tpr小于小于帧发帧发送延送延时时tf与与传传播延播延时时tp，tpr可以忽略；可以忽略；确确认帧认帧通常很短，确通常很短，确认帧认帧ACK的的发发送延送延时时ta可可以忽略；以忽略；简简化后的化后的帧传输总帧传输总延延时为时为：tTtf+ 2tp 假假设设：=传传播延播延时时/发发送延送延时时= tptfU=11+ 245Nankai University讨论讨论影响协议效率的因素影响协议效率
28、的因素如果如果电电磁波在有磁波在有线传输线传输介介质质中，例如中，例如电缆电缆中中传传播播速度速度约为约为空空间电间电磁波的磁波的2/3，空，空间电间电磁波磁波传传播速播速度度为为为为3108(ms)，则则在在电缆电缆中中传传播速度播速度约为约为2108(m/s)。如果。如果连连接收接收发发双方的双方的传输传输介介质长质长度度为为1000m，则传输则传输延延时时tp约约等于等于5.010-6(s)；如果一个数据如果一个数据帧帧的的长长度度为为100bit，结结点的点的发发送速送速率率为为10Mbps，则发则发送延送延时时tf等于等于810-5 s；1=tptf=5.010-6/1.010-5=
29、0.50U1=1（1+ 20. 50） 0.5046Nankai University推推论论：在保持在保持tf+ 2tp时间时间内不出内不出现现差差错错的条件下，的条件下，连续发连续发送多个送多个帧帧，可以提高，可以提高ARQ协议协议的的传传输输效率。效率。47Nankai University7.5.3 多帧连续多帧连续发送协议发送协议48Nankai University滑动窗口控制流量的工作原理滑动窗口控制流量的工作原理49Nankai University滑动窗口控制机制对帧传输出错的处理滑动窗口控制机制对帧传输出错的处理选择重发纠错滑动窗口控制过程选择重发纠错滑动窗口控制过程50N
30、ankai University7.6 PPP协议协议7.6.1 互互联联网数据网数据链链路路层协议层协议PPP协议协议的特点的特点不使用帧序号，不提供流量控制功能不使用帧序号，不提供流量控制功能;只支持点只支持点-点连接，不支持点点连接，不支持点-多点连接多点连接;只支持全双工通信，不支持单工与半双只支持全双工通信，不支持单工与半双工通信工通信;可以支持异步、串行通信，也可以支持可以支持异步、串行通信，也可以支持同步、并行传输。同步、并行传输。51Nankai UniversityPPP协议是大多数个人计算机和协议是大多数个人计算机和ISP之之间使用的协议，它在高速广域网上也间使用的协议，它
31、在高速广域网上也有一定的应用有一定的应用;PPP协议不仅用于拨号电话线上，在路协议不仅用于拨号电话线上，在路由器之间的专用线路上也得到广泛应由器之间的专用线路上也得到广泛应用。用。52Nankai University 7.6.2 PPP协议协议的基本内容的基本内容PPP协议协议的基本功能的基本功能用于串行用于串行链链路的基于路的基于HDLC数据数据帧帧封装封装机制机制;链链路控制路控制协议协议（LCP）用于建立、配）用于建立、配置、管理和置、管理和测试测试数据数据链链路路连连接接;网网络络控制控制协议协议（NCP）用于建立和配）用于建立和配置不同的网置不同的网络层协议络层协议。53Nanka
32、i UniversityPPP协议协议的的帧结帧结构构PPP协议的帧分为协议的帧分为：PPP信息帧信息帧PPP链路控制帧链路控制帧PPP网络控制帧网络控制帧54Nankai UniversityPPP信息信息帧帧PPP信息信息帧帧的格式的格式标标志字段志字段标标志字志字节长节长度度为为1字字节节，用于比特流的同步，用于比特流的同步;值为值为“7E” （01111110）;地址字段地址字段地址字段地址字段长长度度为为1字字节节;值为值为“FF”(11111111)。55Nankai University控制字段控制字段控制字段控制字段长长度度为为1字字节节;值为值为“03”（00000011）;
33、协议协议字段字段协议协议字段字段长长度度为为2字字节节;标识标识网网络层协议络层协议数据域的数据域的类类型型;0021H表示表示TCP/IP;信息字段信息字段信息字段信息字段长长度可度可变变;最最长为长为1500字字节节;56Nankai University帧帧校校验验字段字段字段字段帧帧校校验验字段字段长长度度为为2字字节节;用于保用于保证证数据的完整性。数据的完整性。57Nankai UniversityPPP协议协议保保证帧传输证帧传输“透明性透明性”问题问题的方法的方法：RFC1662定定义义了在用于异步通信中的了在用于异步通信中的转义转义字符是字符是“0x7D”，并且使用字并且使用
34、字节节填充填充。字字节节填充填充规则规则：在信息字段中出在信息字段中出现现的每一个的每一个“0x7E”字字节节，要，要转换转换成双字成双字节节“0x7D 0x5E”；在信息字段中出在信息字段中出现现的每一个的每一个“0x7D”字字节节，要，要转换转换成双字成双字节节“0x7D 0x5D”；在信息字段中出在信息字段中出现现ASCII中控制字符（即数中控制字符（即数值值小于小于0x20）时时，在，在该该字符前加一个字符前加一个“0x7D”字字节节，同，同时时改改变该变该字字节节，例如，例如传输结传输结束束“ETX”（0x03），），转换转换后的双字后的双字节节是是“0x7D 0x31”；由于在由于
35、在发发送端送端进进行字行字节节填充，接收端需要填充，接收端需要检测检测并并还还原成原成填充前的数据。填充前的数据。58Nankai UniversityPPP 链链路控制路控制帧帧PPP链链路控制路控制帧帧的格式的格式PPP协议的数据链路选项主要包括协议的数据链路选项主要包括：链链路控制路控制帧帧可以用来与可以用来与对对方方进进行行协协商，异步商，异步链链路中将什路中将什么字符当做么字符当做转义转义字符；字符；为为了提高了提高线线路的利用率，路的利用率，链链路控制路控制帧帧可以用来与可以用来与对对方方协协商，是否可以不商，是否可以不传输标传输标志字志字节节或地址字或地址字节节，并将，并将协议协
36、议字字段从段从2字字节缩节缩短短为为1字字节节；如果在如果在线线路建立期路建立期间间，收，收发发双方不使用双方不使用链链路控制路控制协协商，商，固定的数据字段固定的数据字段长长度度为为1500B。59Nankai UniversityPPP网网络络控制控制帧帧PPP网网络络控制控制帧帧的格式的格式网网络络控制控制帧帧可以用来可以用来协协商是否采用商是否采用报头压缩报头压缩CSLIP协议协议，也可用来，也可用来动态协动态协商确定商确定链链路每端的路每端的IP地址。地址。60Nankai University7.7 Ethernet工作原理与局域网工作原理与局域网组组网网7.7.1 IEEE 80
37、2参考模型参考模型IEEE 802与与OSI参考模型的参考模型的对应对应关系关系61Nankai University简简化的化的IEEE 802协议结协议结构构62Nankai UniversityIEEE 802的的标标准可以分准可以分为为3类类：定定义义局域网体系局域网体系结结构、网构、网络络互互联联，以及网以及网络络管理与性能管理与性能测试测试的的802.1标标准；准；定定义逻辑链义逻辑链路控制路控制LLC子子层层功能功能与服与服务务的的802.2标标准；准；定定义义不同介不同介质访问质访问控制技控制技术术的相的相关关标标准；准；63Nankai University目前主要的目前主要
38、的IEEE 802标标准准802.3标标准：定准：定义义CSMA/CD总线总线介介质访质访问问控制子控制子层层与物理与物理层标层标准；准；802.11标标准：定准：定义义无无线线局域网局域网访问访问控制子控制子层层与物理与物理层层的的标标准；准；802.15标标准：定准：定义义近距离个人无近距离个人无线线网网络访络访问问控制子控制子层层与物理与物理层层的的标标准；准；802.16标标准：定准：定义宽带义宽带无无线线城域网城域网访问访问控控制子制子层层与物理与物理层层的的标标准；准；64Nankai University 7.7.2 Ethernet基本工作原理基本工作原理CSMA/CD的工作的
39、工作过过程程65Nankai UniversityCSMA/CD的的发发送流程要点送流程要点：先听后先听后发发边边听听边发边发冲突停止冲突停止延延迟迟重重发发66Nankai UniversityEthernet数据数据发发送送流程流程67Nankai University载波侦听过程载波侦听过程总线电平跳变与总线忙闲状态的判断总线电平跳变与总线忙闲状态的判断68Nankai University冲突检测方法冲突检测方法冲突窗口的概念冲突窗口的概念69Nankai University曼彻斯特编码信号的波形叠加曼彻斯特编码信号的波形叠加70Nankai UniversityEthernet协议
40、标协议标准准规规定的冲突窗口定的冲突窗口值值在在Ethernet协议标协议标准中，准中，规规定的冲突窗口定的冲突窗口（collision window）长长度度为为51.2s；Ethernet的数据的数据传输传输速率速率为为10Mbps，冲，冲突窗口的突窗口的51.2s可以可以发发送送512bit（64B）数据，数据，64B是是Ethernet的最短的最短帧长帧长度；度；当一个当一个结结点点发发送一个最短送一个最短帧帧，或一个，或一个长长帧帧的前的前64个字个字节节数据数据时时没有没有发现发现冲突，冲突，则则表示表示该结该结点已点已经经独自独自获获得得总线发总线发送送权权，并可以并可以继续发继
41、续发送后送后续续的字的字节节。71Nankai University发现冲突、停止发送发现冲突、停止发送如果在发送数据过程中检测出冲突，为了如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，发送结点要进入停止解决信道争用冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程；发送数据、随机延迟后重发的流程；随机延迟重发的第一步是发送随机延迟重发的第一步是发送“冲突加强信冲突加强信号号”。发送冲突加强信号的目的是确保有足。发送冲突加强信号的目的是确保有足够的冲突持续时间，使网中所有结点都能够的冲突持续时间，使网中所有结点都能检测出冲突存在，立即丢弃冲突帧，减少检测出冲突存在，立即丢弃冲突帧，
42、减少由于冲突浪费的时间，提高信道利用率。由于冲突浪费的时间，提高信道利用率。72Nankai University随机延迟重发随机延迟重发Ethernet协议规协议规定一个定一个帧帧的最大重的最大重发发次数次数为为16；CSMA/CD后退延后退延迟迟算法是截止二算法是截止二进进制指数后退制指数后退延延迟迟算法；算法；该该算法可以表示算法可以表示为为：2kRa。其中，。其中，为为重重新新发发送所需的后退延送所需的后退延迟时间迟时间，a为为冲突窗口冲突窗口值值，R为为随机数。随机数。结结点重点重发发后退的延后退的延迟时间迟时间是冲突窗口是冲突窗口值值的整数倍，的整数倍，并与以冲突次数并与以冲突次数
43、为为二二进进制指数的制指数的幂值幂值成正比。成正比。73Nankai University为为了避免延了避免延迟过长迟过长，截止二，截止二进进制指数后制指数后退延退延迟迟算法限定作算法限定作为为二二进进制指数制指数k的范的范围围，定定义为义为k=min（n，10）；）；在在n10时时，重，重发发延延迟时迟时间间不再增不再增长长；由于限制了二由于限制了二进进制的指数制的指数k的范的范围围，则则第第n次重次重发发延延迟迟分布在分布在0与与2 min（n，10）-1个个时间时间片内，最大可能延片内，最大可能延迟时间为迟时间为1023个个时间时间片。片。74Nankai UniversityEther
44、net帧结帧结构构前前导码导码与与帧帧前定界符字段前定界符字段前前导码导码由由56位（位（7B）的）的10101010101010比特序列比特序列组组成；成；帧帧前定界符可以前定界符可以视为视为前前导码导码的延的延续续。1字字节节的的帧帧前定界符前定界符结结构构为为10101011；前前导码导码与与帧帧前定界符主要用于接收同步前定界符主要用于接收同步阶阶段。；段。；8个字个字节节的前的前导码导码与与帧帧前定界符在接收后不需要保留，也前定界符在接收后不需要保留，也不不计计入入帧头长帧头长度中。度中。75Nankai University目的地址和源地址字段目的地址和源地址字段目的地址与源地址分目
45、的地址与源地址分别别表示表示帧帧的接收的接收结结点与点与发发送送结结点点的硬件地址；的硬件地址；硬件地址通常称硬件地址通常称为为MAC地址、物理地址或地址、物理地址或Ethernet地地址。地址址。地址长长度度为为6B（48bit）；）；目的地址可以是目的地址可以是单单一一结结点的点的单单播地址、多播地址与广播地址、多播地址与广播地址等播地址等3类类；目的地址的第目的地址的第1位位为为0表示表示单单一一结结点地址，点地址，该帧该帧只被与只被与目的地址相同的目的地址相同的结结点所接收；目的地址的第点所接收；目的地址的第1位位为为1表表示多点地址，示多点地址，该帧该帧只被一只被一组结组结点所接收；
46、目的地址点所接收；目的地址为为全全1表示是广播地址，表示是广播地址，该帧该帧将被所有的将被所有的结结点接收。点接收。76Nankai University类类型字段型字段类类型字段表示的是网型字段表示的是网络层络层使用的使用的协议类协议类型；型；类类型字段型字段值值等于等于0x0800时时，表示网，表示网络层络层使用使用IP协议协议；数据字段数据字段数据字段是高数据字段是高层层待待发发送的数据部分；送的数据部分；数据字段最小数据字段最小长长度度为为46B，如果，如果帧帧的数据字段的数据字段值值小于小于46B，则则将它填充至将它填充至46B；填充字符是任意的，不；填充字符是任意的，不计计入入长长
47、度字段度字段值值中；中；数据字段最大数据字段最大长长度度为为1500B；Ethernet帧帧最小最小长长度度为为64B，最大，最大长长度度为为1518B；帧帧校校验验字段字段采用采用32位的位的CRC校校验验；CRC校校验验的范的范围围是：目的地址、是：目的地址、源地址、源地址、长长度、度、LLC数据等字段。数据等字段。77Nankai UniversityEthernet接收流程接收流程78Nankai University7.7.3 Ethernet网卡网卡设计设计与物理地址与物理地址Ethernet网卡网卡设计设计方法方法79Nankai UniversityEthernet网卡网卡结结
48、构构80Nankai UniversityEthernet物理地址物理地址Ethernet物理地址物理地址长长度度为为48位，每一位，每一块块网卡有一个固网卡有一个固定不定不变变的物理地址；的物理地址；IEEE注册管理委注册管理委员员会会为为每个网卡生每个网卡生产产商分配商分配Ethernet物理地址的前三字物理地址的前三字节节，即公司，即公司标识标识也称也称为为机构惟一机构惟一标标识识符；后面三字符；后面三字节节由网卡的厂商自行分配；由网卡的厂商自行分配；在网卡生在网卡生产过产过程中，将程中，将该该地址写入网卡的只地址写入网卡的只读读存存储储器器 （EPROM）；）；如果网卡的物理地址是如果
49、网卡的物理地址是00-60-08-00-A6-38，那么不管，那么不管它它连连接在哪个具体的局域网中，其物理地址都是不接在哪个具体的局域网中，其物理地址都是不变变的；的；世界上没有任何两世界上没有任何两块块网卡的网卡的Ethernet物理地址是相同物理地址是相同的。的。81Nankai UniversityEthernet物理地址的十六物理地址的十六进进制与二制与二进进制表示方法制表示方法82Nankai University7.8 高速以太网工作原理高速以太网工作原理7.8.1 快速以太网（快速以太网（Fast Ethernet）数据数据传输传输速率速率为为100Mbps；保留着保留着传统传
50、统的的10Mbps速率速率Ethernet的基的基本特征，即相同的本特征，即相同的帧帧格式、最小格式、最小帧长帧长度、度、介介质访问质访问控制方法与控制方法与组组网方法；网方法；1995年年9月，月，IEEE 802委委员员会正式批准会正式批准Fast Ethernet标标准准IEEE 802.3u。83Nankai UniversityFast Ethernet的的协议结协议结构构84Nankai University100ASE-T的物理的物理层标层标准准100BASE-TX支持支持2对对5类类非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线UTP或或2对对1类类屏蔽双屏蔽双绞线绞线STP；一一对对双双绞线绞线用
51、于用于发发送，另一送，另一对对双双绞线绞线用于接收；用于接收；全双工系全双工系统统，可同，可同时时以以100Mbps速率速率发发送与接收数据。送与接收数据。100BASE-T4100BASE-T4支持支持4对对3类类非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线UTP，其中，其中3对对用用于数据于数据传输传输，1对对用于冲突用于冲突检测检测。100BASE-FX100BASE-FX支持支持2芯的多模或芯的多模或单单模光模光纤纤；从从结结点到集点到集线线器的距离可以达到器的距离可以达到2km；全双工系全双工系统统。85Nankai University10Mbps与与100Mbps速率自速率自动协动协商功能商功能Fa
52、st Ethernet以速率自以速率自动协动协商机制来支持在一个商机制来支持在一个局域网中局域网中10Mbps与与100Mbps速率网卡共存的速率网卡共存的组组网方式；网方式；速率自速率自动协动协商机制的主要功能商机制的主要功能：自自动动确定确定远远端端连连接接设备设备使用的是使用的是CSMA/CD的的10Mbps工作模式，工作模式，还还是全双工的是全双工的100Mbps工作模式；工作模式；向其它向其它结结点点发发布布远远端端连连接接设备设备的工作模式；的工作模式；与与远远端端连连接接设备设备交交换换工作模式相关参数，工作模式相关参数，协调协调和确定和确定双方的工作模式；双方的工作模式；自自动
53、协动协商功能自商功能自动选择动选择共有的最高性能的工作模式。共有的最高性能的工作模式。86Nankai University自自动协动协商机制的功能是商机制的功能是为链为链路两端的路两端的设备选择设备选择10/100Mbps与半双工与半双工/全双工模式中共有的高性能工作全双工模式中共有的高性能工作模式，并在模式，并在链链路本地路本地设备设备与与远远端端设备设备之之间间激活激活链链路；路；自自动协动协商功能只能用于使用双商功能只能用于使用双绞线绞线的的Ethernet，并且，并且规规定自定自动协动协商商过过程需要在程需要在500ms内完成；内完成；按工作模式性能从高到低，按工作模式性能从高到低，
54、这这些些协议协议的的优优先先级级从高到从高到低的排序是：低的排序是： 100BASE-TX或或100BASE-FX全双工模式全双工模式 100BASE-T4 100BASE-TX半双工模式半双工模式 10BASE-T全双工模式全双工模式 10BASE-T半双工模式半双工模式87Nankai University7.8.2 千兆以太网千兆以太网制定千兆以太网制定千兆以太网GE标标准的工作是从准的工作是从1995年开年开始的；始的；1995年年11月，月，IEEE 802.3委委员员会成立了高速网会成立了高速网研究研究组组；1998年年2月，月，IEEE 802委委员员会正式批准了会正式批准了GE
55、标标准准IEEE 802.3z。GE的的传输传输速率比速率比FE快快10倍，它的数据倍，它的数据传输传输速速率达到了率达到了1000Mbps；GE保留着保留着传统传统的的10Mbps速率速率Ethernet的基本特征，它的基本特征，它们们具有相同的具有相同的帧帧格式、最小格式、最小帧长帧长度与度与类类似的似的组组网方法，网方法，88Nankai UniversityGE的的协议结协议结构构89Nankai University1000BASE-T标标准定准定义义千兆介千兆介质专质专用接口（用接口（GMII），），将将MAC 子子层层与物理与物理层层分隔开，物理分隔开，物理层实现层实现1Gbps
56、速速率率时传输时传输介介质质和信号和信号编码编码方式的方式的变变化不影响化不影响MAC子子层层；1000BASE-T物理物理层标层标准准： 1000BASE-T：5类类非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线，长长度达到度达到100m； 1000BASE-CX：屏蔽双：屏蔽双绞线绞线，长长度达到度达到25m。 1000BASE-LX：单单模光模光纤纤，长长度达到度达到3000m。 1000BASE-SX：多模光：多模光纤纤，长长度达到度达到300550m。90Nankai University7.8.3 十千兆以太网十千兆以太网在在GE标标准准802.3z通通过过后不久，后不久，1999年年3月月IEEE成立
57、高速研究成立高速研究组组（HSSG），其任），其任务务是致力于十千兆以太网（是致力于十千兆以太网（10GE）技）技术术与与标标准的研究；准的研究；10GE标标准由准由IEEE 8023ae委委员员会制定，会制定，正式正式标标准在准在2002年完成。年完成。91Nankai University10GE主要特点主要特点：10GE的的帧帧格式与格式与10Mbps的的Ethernet的的帧帧格式格式基本相同；基本相同；10GE仍保留仍保留802.3标标准准对对Ethernet最小最小帧长帧长度度和最大和最大帧长帧长度的度的规规定；定；由于数据由于数据传输传输速率高达速率高达10Gbps，传输传输介介
58、质质只使只使用光用光纤纤，可以，可以应应用于广域网与城域网的范用于广域网与城域网的范围围；10GE只工作在全双工方式，因此不存在争用只工作在全双工方式，因此不存在争用问题问题，这这就使就使10GE的的传输传输距离不受冲突距离不受冲突检测检测的限制。的限制。92Nankai University10GE的物理的物理层协议层协议局域网物理局域网物理层层（LAN PHY）标标准准局域网物理局域网物理层标层标准的数据准的数据传输传输速率是速率是10Gbps，一个一个10GE交交换换机支持机支持10个个GE端口。端口。广域网物理广域网物理层层（WAN PHY）标标准准对对于广域网于广域网应应用，用，10
59、GE使用光使用光纤纤通道技通道技术术；10GE广域网物理广域网物理层层采用光采用光纤纤通道技通道技术术速率体速率体系系SONET/SDH的的OC-192/STM-64的的标标准，速准，速率率为为9.95328Gbps；10GEt帧帧将插入将插入OC-192/STM-64帧帧的的净载净载荷区荷区域中，与光域中，与光纤纤通道通道传输传输系系统统相相连连接。接。93Nankai University10GE应应用前景用前景由于由于10GE技技术术的出的出现现，Ethernet工作范工作范围围已从已从校园网、企校园网、企业业网主流网主流选选型的局域网，型的局域网，扩扩大到城大到城域网和广域网；域网和广
60、域网；同同样规样规模的模的10GE造价只有造价只有SONET的的1/5，只有，只有ATM的的1/10；从从10Mbps Ethernet到到10Gbps Ethernet都使用都使用相同的相同的Ethernet帧帧格式，格式，简简化操作和管理，化操作和管理，提高系提高系统统的效率；的效率；GE和和10GE产产品的品的问问世，世，进进一步提高一步提高Ethernet的市的市场场占有率。占有率。94Nankai University7.9 交交换换式局域网与虚式局域网与虚拟拟局域网技局域网技术术7.9.1 交换式局域网技术交换式局域网技术局域网交换机结构与工作原理示意图局域网交换机结构与工作原理示
61、意图95Nankai University交换机的交换方式交换机的交换方式交交换换方式的方式的类类型型直接交直接交换换（cut through）存存储转发储转发（store and forward）方式）方式改改进进直接交直接交换换方式方式直接交换方式直接交换方式交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即将该帧转发出去，而不管数据是否出错；帧出将该帧转发出去，而不管数据是否出错；帧出错检测任务由结点主机完成；错检测任务由结点主机完成；这种交换方式的交换延迟时间短，但是缺乏差这种交换方式的交换延迟时间短，但是缺乏差错检测能力。错检测能力。96Nankai U
62、niversity存储转发交换方式存储转发交换方式交换机首先完整的接收发送帧，并先进行差错检测。交换机首先完整的接收发送帧，并先进行差错检测。如果接收帧正确，则根据帧目的地址确定输出端口号，如果接收帧正确，则根据帧目的地址确定输出端口号，然后转发出去；然后转发出去；这种交换方式的优点是具有帧差错检测能力，并支持这种交换方式的优点是具有帧差错检测能力，并支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发，缺点是不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发，缺点是交换延迟时间将会增长。交换延迟时间将会增长。改改进进直接交直接交换换方式方式改改进进的直接交的直接交换换方式方式则则将二者将二者结结合起来，在接收到以
63、合起来，在接收到以太太帧帧的前的前64字字节节后，判断以太网后，判断以太网帧帧的的帧头帧头字段是否正字段是否正确，如果正确确，如果正确则转发则转发出去；出去；由于只由于只对帧对帧的地址字段与控制字段的地址字段与控制字段进进行差行差错检测错检测，因，因此交此交换换延延迟时间迟时间将会减少。将会减少。97Nankai University局域网交换机的性能参数局域网交换机的性能参数最大转发速率最大转发速率两个端口之间每秒最多能转发的帧数量；两个端口之间每秒最多能转发的帧数量；汇集转发速率汇集转发速率所有端口每秒可以转发的最多帧数量；所有端口每秒可以转发的最多帧数量；转发等待时间转发等待时间交换机作
64、出过滤或转发决策需要的时间，交换机作出过滤或转发决策需要的时间，它与交换机采用的交换技术相关。它与交换机采用的交换技术相关。98Nankai University7.9.2 虚虚拟拟局域网（局域网（VLAN）技）技术术虚拟局域网并不是一种新型的局域网，虚拟局域网并不是一种新型的局域网，是局域网向用户提供的一种新的服务；是局域网向用户提供的一种新的服务；虚拟局域网建立在交换技术的基础上；虚拟局域网建立在交换技术的基础上；局域网中的结点按工作性质与需要，划局域网中的结点按工作性质与需要，划分成若干个分成若干个“逻辑工作组逻辑工作组”，则一个逻辑工，则一个逻辑工作组就是一个虚拟网络；作组就是一个虚拟
65、网络；逻辑工作组的组成不受结点所在网段物逻辑工作组的组成不受结点所在网段物理位置的限制。理位置的限制。99Nankai University虚拟局域网的工作原理示意图虚拟局域网的工作原理示意图100Nankai University7.10 Ethernet组组网网设备设备与与组组网方法网方法传统传统Ethernet的物理的物理层标层标准的命名方法准的命名方法： IEEE 802.3 X Type-Y NameX表示数据表示数据传输传输速率，速率，单单位位为为Mbps；Y表示网段的最大表示网段的最大长长度，度，单单位位为为100m；Type表示表示传输传输方式是基方式是基带还带还是是频带频带；
66、Name表示局域网的名称。表示局域网的名称。101Nankai University集集线线器与器与10BASE-T 的的Ethernet组组网网集集线线器（器（hub）集集线线器作器作为为Ethernet中的中心中的中心连连接接设备设备时时，所有，所有结结点通点通过过非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线与集与集线线器器连连接形成星型接形成星型结结构；构；所以所以连连接在一个集接在一个集线线器上的主机属于一器上的主机属于一个个“冲突域冲突域”。102Nankai University使用集线器与非屏蔽双绞线的组网方法使用集线器与非屏蔽双绞线的组网方法使用集线器与非屏蔽双绞线组网使用集线器与非屏蔽双绞线组网
67、：单一集线器结构单一集线器结构多集线器级联结构多集线器级联结构堆叠式集线器结构堆叠式集线器结构单一集线器结构示意图单一集线器结构示意图103Nankai University两个集两个集线线器通器通过过RJ-45端口的端口的级联结级联结构构使用堆叠式集线器的结构使用堆叠式集线器的结构104Nankai University在在设计设计GE网网络时络时，需要注意以下几个，需要注意以下几个问题问题:在网在网络络主干部分通常使用高性能的主干部分通常使用高性能的GE主干主干交交换换机，以解决机，以解决应应用中的主干网用中的主干网络带宽络带宽的瓶的瓶颈问题颈问题;在网在网络络支干部分考支干部分考虑虑使用
68、价格与性能相使用价格与性能相对较对较低的低的GE支干交支干交换换机，以机，以满满足足实际应实际应用用对对网网络带宽络带宽的需要；的需要；在楼在楼层层或部或部门门一一级级，根据，根据实际实际需要需要选择选择100Mbps的的FE交交换换机机;在用在用户户端使用端使用10/100Mbps网卡，将工作站网卡，将工作站连连接到接到100Mbps的的FE交交换换机。机。105Nankai University典型的典型的GE组组网网结结构构106Nankai University7.11 局域网互联与网桥的基本工作原理局域网互联与网桥的基本工作原理7.11.1 局域网互联的基本概念局域网互联的基本概念两
69、个局域网通过网桥互联的结构两个局域网通过网桥互联的结构107Nankai University7.11.2 网桥的层次结构网桥的层次结构108Nankai University网桥结构示意图网桥结构示意图109Nankai University7.11.3 网桥的路由选择策略网桥的路由选择策略透明网透明网桥桥（transparent bridge）透明网透明网桥桥由网由网桥桥自己决定路由自己决定路由选择选择，局域网上，局域网上的各的各结结点不点不负责负责路由路由选择选择，网，网桥对桥对于互于互联联的局的局域网中各域网中各结结点来点来说说“透明透明”；透明网透明网桥桥常用在两个使用相同常用在两个
70、使用相同MAC层协议层协议的网的网段之段之间间的互的互联联；例如，；例如，连连接两个接两个Ethernet网或网或两个令牌两个令牌环环网；网；透明网透明网桥桥的最大的最大优优点是容易安装，它是一种即点是容易安装，它是一种即插即用插即用设备设备。110Nankai University生成树算法生成树算法网桥互联的环状结构网桥互联的环状结构111Nankai University为为了防止出了防止出现环现环状状结结构构这这种种现现象，透明网象，透明网桥桥使使用生成用生成树树（spanning tree）算法；）算法；为为了建造生成了建造生成树树，需要，需要选择选择一个网一个网桥桥作作为为生成生成
71、树树的根；的根；按根到每个网按根到每个网桥桥的最短路径来构造生成的最短路径来构造生成树树，如，如果某个网果某个网桥桥或局域网失或局域网失败败，则则重新重新计计算；算；算法建立从每个局域网到根的惟一路径；算法建立从每个局域网到根的惟一路径；该过该过程由生成程由生成树树算法算法软软件自件自动产动产生，拓扑生，拓扑结结构构变变化化时时将更新将更新计计算生成算生成树树。112Nankai University网络拓扑与对应的生成树网络拓扑与对应的生成树113Nankai University源路源路选选网网桥桥（source routing bridge）源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择，源路选
72、网桥由发送帧的源结点负责路由选择，在发送帧时将详细的路由信息放在帧头部；在发送帧时将详细的路由信息放在帧头部；为了发现合适的路由，源结点以广播方式向目为了发现合适的路由，源结点以广播方式向目的结点发送用于探测的发现帧；的结点发送用于探测的发现帧；在传送过程中，发现帧都记录经过的路由；当在传送过程中，发现帧都记录经过的路由；当这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路由返回源结点；由返回源结点；源结点得到这些路由信息后，从可能的路由中源结点得到这些路由信息后，从可能的路由中选择出一个最佳（跳数最少）的路由；选择出一个最佳（跳数最少）的路由；发现帧的另一个作用
73、是帮助源结点确定整个网发现帧的另一个作用是帮助源结点确定整个网络可以通过的帧最大长度。络可以通过的帧最大长度。114Nankai University本章总结（本章总结（1 1）设设置数据置数据链链路路层层的目的是将存在的目的是将存在传输传输差差错错的物的物理理线线路路变变成成对对网网络层络层无差无差错错的数据的数据链链路。数据路。数据链链路路层层要要执执行行链链路管理、路管理、帧传输帧传输、流量控制、流量控制、差差错错控制等功能；控制等功能；误码误码率是指二率是指二进进制比特序列在数据制比特序列在数据传输传输系系统统中中被被传错传错的概率；的概率；收收发发双方在双方在发现帧传输错误时发现帧传
74、输错误时，采用反，采用反馈馈和重和重发发（ARQ）方法来）方法来纠纠正正错误错误；差差错错控制是指控制是指检测检测并并纠纠正数据正数据传输传输差差错错。最常。最常用的用的检错检错方法是循方法是循环环冗余冗余编码编码（CRC）方法；）方法；115Nankai University本章总结（本章总结（2 2）面向比特型的数据面向比特型的数据链链路路层协议层协议HDLC数据数据传输传输单单元是元是帧帧，帧帧具有固定的具有固定的结结构；构；互互联联网数据网数据链链路路层协议层协议主要是主要是PPP协议协议。PPP协议协议不不仅仅在在拨拨号号电话线电话线，在路由器之，在路由器之间间的的专专用用线线上也广
75、泛上也广泛应应用。用。PPP协议协议支持异步支持异步传输链传输链路路（面向字符的（面向字符的链链路）、同步路）、同步传输链传输链路（面向比路（面向比特的特的链链路），以及路），以及IP协议协议及其它网及其它网络层协议络层协议。局域网的局域网的MAC层协议层协议用于解决多个用于解决多个结结点利用共点利用共享享传输传输介介质质的随机争用控制；的随机争用控制；Ethernet采用采用带带有冲突有冲突检测检测的的载载波波侦侦听多路听多路访问访问CSMA/CD方方法。法。116Nankai University本章总结（本章总结（3 3）由于由于10GE技技术术的出的出现现，Ethernet工作范工作范围围已从已从校园网、企校园网、企业业网，网，扩扩大到城域网和广域网；局大到城域网和广域网；局域网交域网交换换机可以在多个端口之机可以在多个端口之间间建立多个并建立多个并发发连连接；虚接；虚拟拟局域网局域网VLAN建立在交建立在交换换技技术术的基的基础础上。上。117
