第5讲-局域网的数据链路层课件.ppt
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- 关 键 词:
- 局域网 数据链 课件
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1、2022-12-241 为了使数据链路层更好适应多种局域网标准,将数据链路层分为两个子层:逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC。网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC介质访问控制介质访问控制 MAC高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层()()()()()()SAP MAC子层功能:成帧子层功能:成帧/拆帧,拆帧,实现、维护实现、维护MAC协议,协议,位差错检测,寻址位差错检测,寻址。LLC子层功能:向高层提供子层功能:向高层提供SAP,建立,建立/释放逻辑连接释放逻辑连接,差错控制,帧序号处理,差错控制,帧序号处理,提供提供某些网络层功
2、能某些网络层功能。LLC层与传输介质无关。层与传输介质无关。l 802.1 概述、体系结构、网络互连概述、体系结构、网络互连l 802.2 LLCl 802.3 CSMA/CD l 802.4 Token Busl 802.5 Token Ringl 802.6 分布队列双总线分布队列双总线DQDB-MAN标准标准l FDDI 光纤分布数据接口光纤分布数据接口FDDI802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDBFDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层2022-12-243LLC帧和帧和MAC帧的帧的关系关系2022-1
3、2-244逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层 LLC帧帧(第九章第九章)2022-12-245LLC向高层提供的服务 面向连接的服务(类型面向连接的服务(类型2)-两个两个LLC用户之间的连接是通过用户之间的连接是通过LLC服务访问点之间的点点式连服务访问点之间的点点式连接;接;-提供按顺序传送、流控和差错控制提供按顺序传送、流控和差错控制-LLC提供的面向连接的服务是一种虚电路服务;提供的面向连接的服务是一种虚电路服务;不确认无连接服务(类型不确认无连接服务(类型1)-双方通信前无需建立逻辑链路;双方通信前无需建立逻辑链路;-所传输的数据没有流量控制和出错控制恢复机制;所传输的数据没有流量控制
4、和出错控制恢复机制;-支持点点,点多点及广播等工作方式。支持点点,点多点及广播等工作方式。2022-12-246LLC操作类型 类型类型1操作:操作:为为无连接操作无连接操作,在,在LLC之间交换之间交换PDU时时不需要建立数据链路连接,其所传输的不需要建立数据链路连接,其所传输的PDU既不被确既不被确认,也没有流量控制和差错恢复;认,也没有流量控制和差错恢复;类型类型2操作:操作:在两在两LLC间交换带信息的间交换带信息的PDU之前,先之前,先建立逻辑链路连接,正常的通信包括源建立逻辑链路连接,正常的通信包括源LLC向目标向目标LLC传送带有信息的传送带有信息的PDU,接收返回的确认,接收返
5、回的确认PDU。2022-12-247介质访问控制子介质访问控制子层层MAC(第五章第五章)通信子网结构:通信子网结构:点到点连接的网络点到点连接的网络 广播信道的网络:广播信道的网络:广播网络中任何站点在任何时候都有可能广播网络中任何站点在任何时候都有可能 通过通过公共信道公共信道与网络中另一个站点进行通与网络中另一个站点进行通信。但是任何一部分物理信道在一个时间信。但是任何一部分物理信道在一个时间段内只能被一个站点占用来传送信息。段内只能被一个站点占用来传送信息。介质访问控制协议介质访问控制协议:将传输介质的信道有:将传输介质的信道有效地分配给网上各站效地分配给网上各站点的用户的方法。点的
6、用户的方法。包括包括:1)确定网络中每个站点能够将信息送确定网络中每个站点能够将信息送 到通信介质上去的到通信介质上去的时刻时刻;2)如何对公用通信介质的存取和利用如何对公用通信介质的存取和利用 加以加以控制控制。针对针对广播网络广播网络2022-12-248802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCMAC802.1B 寻址,网间互连及网络管理寻址,网间互连及网络管理802.1A 体系结构体系结构PHY不同网络连接方式的不同网络连接方式的MAC协议协议IEEE8
7、02体体系系结结构构2022-12-249IEEE802.3以太网以太网传统以太网传统以太网EthernetEthernet 802.3802.3 同轴电缆同轴电缆EthernetEthernet 802.3a 802.3a 细缆细缆EthernetEthernet 802.3i 802.3i 双绞线双绞线 802.3802.3j j 光纤光纤快速以太网快速以太网FEFE 802.3u 802.3u 双绞线,光纤双绞线,光纤千兆以太网千兆以太网GEGE 802.3z 802.3z 屏蔽短双绞线、光纤屏蔽短双绞线、光纤 802.3ab 802.3ab 双绞线双绞线2022-12-241010Ba
8、se5 粗同轴粗同轴10Base2 细同轴细同轴10BaseT 双绞线双绞线 10BaseF MMF(多模光纤)(多模光纤)100BaseT 双绞线双绞线100BaseF MMF/SMF1000BaseX 屏蔽短双绞线屏蔽短双绞线/MMF/SMF1000BaseT 双绞线双绞线10 Base 5Ethernet组网方法组网方法 10Base2网络网络 10Base5网络网络 细细/粗电缆混合网络粗电缆混合网络 10Base-T网络网络 10Base-T与同轴电缆网络兼容的组网与同轴电缆网络兼容的组网 10Base-F网络网络传输介质传输介质2022-12-241110Base2网络网络 中继器
9、中继器2022-12-241210Base5网络网络 中继器中继器2022-12-241310Base-T网络网络HUB与网卡之间最大距离与网卡之间最大距离100m;HUB与与HUB之间最大距离之间最大距离100m;网络站点的最大距离网络站点的最大距离2800m;最多最多250个工作站数。个工作站数。2022-12-241410Base-F网络网络2022-12-2415FCSPA SALENSFDDALLC PDUPad802.3802.3帧格式帧格式2022-12-2416EthernetEthernet的控制过程的控制过程 1坚持的坚持的CSMA/CD的控制方法的控制方法 应用中的具体规
10、定:应用中的具体规定:-缓发缓发:总线上传输的前一个包:总线上传输的前一个包CRC最后一位与下一个包前文第一最后一位与下一个包前文第一位之间最小时间间隔为位之间最小时间间隔为9.6us;-发送发送:一个站点在非缓发期间可以发送,只要帧未遭到冲突就可:一个站点在非缓发期间可以发送,只要帧未遭到冲突就可以持续发送。以持续发送。-冲突加强码冲突加强码:长度:长度46字节,内容不限,但不得为已发送部分信字节,内容不限,但不得为已发送部分信息的息的CRC码;码;-重发次数重发次数:重发:重发16次不成功则认为是系统故障,向高层协议报告。次不成功则认为是系统故障,向高层协议报告。2022-12-2417E
11、thernet的接收过程的接收过程接收帧接收帧启动接收启动接收接收完成?接收完成?帧太短?帧太短?地址识别地址识别帧校验正确?帧校验正确?帧长度正确?帧长度正确?8bit整数倍?整数倍?帧拆卸帧拆卸结束:结束:成功接收成功接收结束:结束:帧长度错帧长度错结束:结束:帧校验错帧校验错结束:结束:帧比特错帧比特错NNNNNYYYYYYN2022-12-2418CSMA协议协议CSMA:载波侦听多路访问(多点接入)协议:载波侦听多路访问(多点接入)协议多点接入多点接入:说明是总线网络,许多计算机以多点接入的方式:说明是总线网络,许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。连接在一根总线上。载波监听载
12、波监听:指每一个站点在发送数据之前要先检测一下总线:指每一个站点在发送数据之前要先检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有则暂时不发数据,上是否有其他计算机在发送数据,如果有则暂时不发数据,以免碰撞。以免碰撞。基本思想基本思想:a)侦听介质上是否有其它站点正在传送信息;侦听介质上是否有其它站点正在传送信息;b)通信介质未被占用通信介质未被占用可以进行传送;可以进行传送;c)有其它站点正在传送信息有其它站点正在传送信息等待介质平静之后再进行传送。等待介质平静之后再进行传送。MACMAC子层协议子层协议:1坚持的坚持的CSMA/CD2022-12-2419 非坚持非坚持CSMA:若介质空闲
13、则发送;若介质忙,则不再:若介质空闲则发送;若介质忙,则不再侦听介质,等待一个随机时间之后再进行监听重复以上侦听介质,等待一个随机时间之后再进行监听重复以上步骤。步骤。1坚持坚持CSMA:介质空闲则发送;介质忙则继续侦听:介质空闲则发送;介质忙则继续侦听至介质空闲时立即发送。若发生冲突,则等待一个随机至介质空闲时立即发送。若发生冲突,则等待一个随机长的时间然后重复第一步。长的时间然后重复第一步。P坚持坚持CSMA:先侦听介质。介质空闲便以:先侦听介质。介质空闲便以P概率传送;概率传送;若下次仍然空闲,再以概率若下次仍然空闲,再以概率P传送;此过程一直重复至传送;此过程一直重复至发送成功或另一站
14、开始发送为止;若一开始就侦听到介发送成功或另一站开始发送为止;若一开始就侦听到介质忙,则继续侦听,直至介质空闲重复第一步。质忙,则继续侦听,直至介质空闲重复第一步。CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。技术不能解决发送中出现的冲突现象。2022-12-2420CSMA/CD方式CSMA/CD方式:带冲突检测的载波侦听多方式:带冲突检测的载波侦听多路访问方式。路访问方式。是以太网采用的协调方法是以太网采用的协调方法。冲突检测冲突检测:计算机一边发送数据,一边检测信道计算机一边发送数据,一边检测信道上的信号电压的大小。当检测到信号电压摆动值超上的信号电压的大小。当检测到信号电压摆动值超过一个门
15、限时便认为出现了冲突。过一个门限时便认为出现了冲突。发生冲突的后果:发生冲突的后果:总线上传输的信号产生严重的总线上传输的信号产生严重的失真,无法从中恢复出有用信息。失真,无法从中恢复出有用信息。2022-12-2421 工作过程:工作过程:1)站点在发送前侦听介质,介质空闲则发送;站点在发送前侦听介质,介质空闲则发送;2)若介质忙,则继续侦听,直到介质空闲时立即发送;若介质忙,则继续侦听,直到介质空闲时立即发送;3)发送过程中,若检测到冲突发生则立即停止发送该帧,发送过程中,若检测到冲突发生则立即停止发送该帧,并发送一个简短阻塞信号以加强冲突;并发送一个简短阻塞信号以加强冲突;4)发送阻塞信
16、号之后等待发送阻塞信号之后等待一段随机时间一段随机时间后重复第一步重后重复第一步重新尝试发送。新尝试发送。2022-12-2422 冲突检测时间冲突检测时间ABABABABA开始发送开始发送B开始发送开始发送冲突发生冲突发生正好在发送结束之前正好在发送结束之前A检测到冲突检测到冲突t0t0+-t0+t0+2-2022-12-2423 是总线上单程端到端传播时延。是总线上单程端到端传播时延。冲突检测时间最多是两倍的总线选倒悬的传播时延。冲突检测时间最多是两倍的总线选倒悬的传播时延。按最坏的情况计算,取总线两端的两个站之间的传播按最坏的情况计算,取总线两端的两个站之间的传播时延为端到端传播时延。时
17、延为端到端传播时延。例:例:以太网取以太网取51.2 s为冲突检测时间,对于为冲突检测时间,对于10Mbit/s的以太网,在冲突窗口内可以发送的以太网,在冲突窗口内可以发送512bit即即64字节。因字节。因此以太网在发送数据时,若前此以太网在发送数据时,若前64字节没有冲突,那么字节没有冲突,那么后续的数据就不会发生冲突。后续的数据就不会发生冲突。由于一检测到冲突就立即停止发送,因此以太网规定由于一检测到冲突就立即停止发送,因此以太网规定凡长度小于凡长度小于64字节的帧都是无效帧。字节的帧都是无效帧。2022-12-2424 发生冲突后等待的随机时间:发生冲突后等待的随机时间:tRA(2N-
18、1)t为已冲突为已冲突N次的信息帧再重试能否发送的延迟时间次的信息帧再重试能否发送的延迟时间N:冲突次数:冲突次数A:冲突窗口:冲突窗口2 R:随机数(整数):随机数(整数)例:例:N2时,时,t=0,22-1A中的一个整数中的一个整数N=3时,时,t=0,23-1A中的一个整数中的一个整数 当重传当重传16次仍然不能成功时(表明同时打算发送数据的站太次仍然不能成功时(表明同时打算发送数据的站太多,以致连续发生冲突),则丢弃该帧,并向高层报告。多,以致连续发生冲突),则丢弃该帧,并向高层报告。二进制指数后退算法二进制指数后退算法2022-12-2425CSMA/CD的流程图媒体忙?媒体忙?发送
19、发送帧帧碰撞?碰撞?发发送送完?完?发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数碰撞次数N+N+2022-12-2426 CSMA/CD的的优点优点:算法简单,成本适合,可靠性良好,:算法简单,成本适合,可靠性良好,在一定网络负载情况下有很好的延迟特性和吞吐能力。在一定网络负载情况下有很好的延迟特性和吞吐能力。CSMA/CD的的缺点缺点:需要有冲突检测装置,对信息帧有:需要有冲突检测装置,对信息帧有最小帧长度的限制(对具有许多短报文的情况会浪费最小
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