链路层链路层服务.ppt

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1、1,林楠,电子邮件：办公电话：0371-63887293办公室：408,数据链路层,2,进程,主机,进程,主机,结点,结点,结点,结点,结点,数据链路层,网络层,传输层,传输层：实现进程与进程之间的通信。网络层：实现主机与主机之间的通信。数据链路层：实现结点与结点之间的通信。,Review,数据链路层,3,数据链路层功能数据帧的组成物理寻址差错控制流量控制,数据链路层功能,4,结点 Nodes：主机或路由器连接 Links：在通信路径中连接邻近结点的通信连接。有线连接 Wired links无线连接 Wireless links帧Frame：一个数据链路层帧封装一个网络层数据报。,传送数据报从

2、一结点到邻近结点。一个传输结点封装数据报到一数据链路层帧，再发送帧到连接上。,数据链路层功能,5,6,端口号：标识不同进程,主机,数据链路层功能:物理寻址,进程,域名：标识不同主机,网络接口,逻辑地址：IP地址物理地址：MAC地址标识不同的网络接口,7,数据链路层协议大多在适配器中执行(Adaptor：NICs:Network Interface Cards 网络接口卡，网卡，)将计算机接入网络时，每台计算机都需要安装网卡，通过网卡计算机才和网线相连。网卡：是计算机上的“收发室”，是计算机联网的必需设备，它负责向外发送数据，并从网络中判断接收属于自己的数据。,数据链路层功能:物理寻址,8,逻辑

3、地址=IP地址:网络层地址使得数据报到达目的主机IP子网（发送与接收主机可能不在同一子网）物理地址=网卡地址=MAC地址=LAN地址=以太网地址:使得数据报从一接口传送到另一物理连接的接口（两接口在同一子网）48 位MAC，永久性，唯一性（出厂时固化到网卡的ROM中）,数据链路层功能:物理寻址,9,第十三讲 数据链路层,数据链路层功能点对点网络：数据链路控制协议(PPP)广播网络：多路访问控制协议(CSMA/CD，CSMA/CA)局域网IEEE802局域网标准以太网 Ethernet 局域网主要互连设备虚拟局域网 VLAN无线局域网,10,点对点（例如：PPP拨号访问）广播式（共享线路或介质;

4、例如：传统以太网,无线网,等）交换式（例如：交换式以太网,ATM 等）,有三种类型的“链路”:,11,一个发送端，一个接收端，一个连接不需要介质访问控制不需要进行MAC寻址应用：两路由器之间，SONET/SDH链路。拨号或ADSL访问Internet,在家用MODEM与ISP路由器之间。常见的点对点数据链路控制 DLC（Data Link Control）协议:PPP：(点对点协议 Point-to-Point Protocol)HDLC：(高级数据链路控制 High Level Data Link Control)SDLC：（同步数据链路控制 Synchronous Data Link Co

5、ntrol)SLIP：(串行线互联网协议Serial Line Internet Protocol）,点对点数据链路控制协议,在网络中两个设备通过一个专用链路连接在一起，两个设备可以在任何时间访问链路，这种访问称为点对点访问（Point-to-Point access）,12,第十三讲 数据链路层,数据链路层功能点对点网络：数据链路控制协议(PPP)广播网络：多路访问控制协议(CSMA/CD，CSMA/CA)局域网IEEE802局域网标准以太网 Ethernet 局域网主要互连设备虚拟局域网 VLAN无线局域网,13,各结点共享一条传输介质，两个或多个结点同时传输数据时 相互干扰，产生 冲突

6、collision！在某一时刻只有一个结点可以成功地发送信号。当一个结点同时接收两个或更多信号的时候产生冲突。,多路访问控制 MAC Multiple Access Control,各结点怎样共享介质？答：多路访问协议 multiple access protocol 解决各结点怎样共享介质。例如：确定哪个结点可以发送数据，什么时刻发送？不同的物理连接，有不同的多路访问协议。应用：局域网 LANs 无线局域网 Wireless LANs 卫星网络 Satellite Networks,14,CSMA/CD：载波检测多路访问/冲突检测，传统局域网。CSMA/CA：载波检测多路访问/冲突避免，无线

7、局域网。,多路访问协议(小结),15,CSMA/CD:载波侦听多路访问/冲突检测 Carrier sense multiple access/Collision Detection当冲突发生后，发送结点在很短时间内可探测到，结点立即中断传输，冲突的传输数据被丢弃，减少带宽浪费，然后，结点采取持续性或非持续性重传。应用于：传统的LAN中。,CSMA/CA:载波侦听多路访问/冲突避免 Carrier sense multiple access/Collision Avoidance在此过程中不产生冲突。结点检测介质不忙时，等待一时间再发送帧，并设置一定时器如果在定时器到时之前接收到对方的确认，则认

8、为传输成功；否则，则认为帧丢失，再重新检测介质重发数据。应用于：无线LAN中。,多路访问协议:1)随机访问协议,16,第十四讲 数据链路层,数据链路层功能点对点网络：数据链路控制协议(PPP)广播网络：多路访问控制协议(CSMA/CD，CSMA/CA)局域网IEEE802局域网标准以太网 Ethernet 局域网主要互连设备虚拟局域网 VLAN无线局域网,17,局域网,局域网工作在物理层和数据链路层 最常见的有线LAN:Ethernet 以太网 最具有发展潜力的LAN：无线局域网,18,第十四讲 数据链路层,数据链路层功能点对点网络：数据链路控制协议(PPP)广播网络：多路访问控制协议(CSM

9、A/CD，CSMA/CA)局域网IEEE802局域网标准以太网 Ethernet 局域网主要互连设备虚拟局域网 VLAN无线局域网,19,互联网没有对LAN，WAN做详细的说明，因此就必须有另外的 协议标准(IEEE802局域网标准)来处理LAN。IEEE802:电气和电子工程师协会802委员会:802工程 IEEE802局域网标准 把数据链路层分为上下两层:LLC 逻辑链路控制子层 MAC 介质访问控制子层,IEEE802 局域网标准,802项目,MAC,IEEE802局域网标准,LLC,20,以太网 Ethernet,主机通过LAN连接到Internet需要五层网络协议的服务。上面三层（应

10、用层，运输层，网络层）对所有的LAN是相同的。数据链路层中LLC子层设计对于所有LAN是相同的。所以局域网之间的区别仅仅在于它们的MAC子层和物理层。对于每一个不同的局域网，MAC子层差别不大，但物理层完全不同。,21,以太网 Ethernet,网络拓扑结构 Topology网络中计算机所连成的几何形状:1 总线形 Bus（淘汰）2 星形 Star（流行）3 环形 Ring（没普及）4 网形 Mesh（广域网）,22,无连接:在发送端和接收端的网卡之间不需要握手连接。不可靠:接收端网卡不发送确认消息到发送端网卡。因此：数据包流向网络层可能有间隔，如果运输层使用TCP，间隔将被添满，否则应用层将

11、看到间隔。,以太网 Ethernet,以太网技术为网络层提供无连接，不可靠服务。,随着以太网的发展，可分为：1、传统以太网 10Mbps2、快速以太网 100Mbps3、千兆以太网 1000Mbps,23,传统以太网10Mbps使用持续性的多路访问协议：CSMA/CD,以太网:1)传统以太网 10Mbps,10Base5 粗缆以太网 使用物理总线拓扑结构，传输介质使用粗同轴电缆。10Base2 细缆以太网 使用物理总线拓扑结构，传输介质使用细同轴电缆。10Base-T 双绞线以太网(T 代表双绞线 Twisted Pair)使用物理星型拓扑结构，双绞线。所有结点连接到集线器HUB上。10Bas

12、e-FL 光纤链路以太网 使用物理星型拓扑结构，光纤。所有结点连接到集线器HUB上。,传统以太网类型,24,集线器 Hub 本质是物理层的中继器集线器/中继器/转发器都是物理层设备，工作在物理层。集线器处理位，而不处理帧。位从一接口输入，以同样的速率发送到其他所有输出接口。所有结点通过网线连接到集线器上物理上呈现出“星型拓扑”，逻辑上仍然是总线形。CSMA/CD 算法在集线器（Hub）中实现。,以太网:1)传统以太网 10Mbps,25,网桥：以太网发展的第一步是使用网桥将局域网分段的。网桥工作在数据链路层设备，处理帧。可以连接不同链路层技术的网段，通过多个网段互连扩展局域网。,以太网:1)传

13、统以太网 10Mbps,26,网桥的功能一：提高带宽，扩大网络的规模 在非桥接的传统以太网中，带宽10Mbps由所有结点共享 a.假设一12个结点的传统以太网，每个结点平均享受10Mbps/12。通过一个网桥，将一个网络分割成两个或更多的网段，每个网段 独立享受带宽10Mbps。b.假设分为2个网段，每个结点平均享受10Mbps/6。,以太网:1)传统以太网 10Mbps,27,网桥的功能二：分割冲突域 collision domain,以太网:1)传统以太网 10Mbps,28,交换式以太网：桥接以太网的概念进一步发展为交换LAN。如有N个结点，带宽为每个结点与交换机共同享受，各10Mbps

14、。冲突域分为N个冲突域。,以太网:1)传统以太网 10Mbps,29,10Base5和10Base2以太网是半双工的，而10Base-T是全双工的。全双工交换式以太网：将每个冲突域的能力从10Mbps增到20Mbps。如有N个结点，带宽为每个结点与交换机共享受，各10Mbps。每个结点与交换机之间配置两个信道，一个用于发送一个用于接收。不需要CSMA/CD，不需要载波侦听冲突检测。,以太网:1)传统以太网 10Mbps,30,半双工的快速以太网使用：CSMA/CD，全双工的快速以太网不使用：CSMA/CD。,快速以太网100Mbps类型：两线的：100Base-TX（双绞线），物理星型拓扑结构

15、，使用两对5类双绞线。100Base-FX（光缆），物理星型拓扑结构，使用两对光缆。四线的：100Base-T4（双绞线）,物理星型拓扑结构，使用四对3类或更高级双绞线。,以太网:2)快速以太网 100Mbps,31,千兆以太网1000Mbps类型：两线的：1000Base-SX（短波光缆），物理星型拓扑结构，使用两对短波光缆。1000Base-LX（长波光缆），物理星型拓扑结构，使用两对长波光缆。1000Base-CX（铜缆），物理星型拓扑结构，使用两对短铜跳线。四线的：1000Base-T4（双绞线）,物理星型拓扑结构，使用四对5类UTP双绞线。,以太网:3)千兆以太网 1000Mbps,

16、半双工的快速以太网使用：CSMA/CD，全双工的快速以太网不使用：CSMA/CD。,32,第十四讲 数据链路层,数据链路层功能点对点网络：数据链路控制协议(PPP)广播网络：多路访问控制协议(CSMA/CD，CSMA/CA)局域网IEEE802局域网标准以太网 Ethernet 局域网主要互连设备虚拟局域网 VLAN无线局域网,33,网络设备的功能层次,局域网主要互连设备,34,交换机：隔离冲突,交换机在不同网段之间隔离冲突域。交换机 过滤帧:同一网段的帧不会被传到其他网段。,一个交换机端口成为一个独立的 冲突域一个网段成为一个独立的 冲突域,冲突域 collision domain一冲突域里

17、的设备发送数据包时,强迫该网段的其他设备都接收这个数据包;在同一时间内,该网段的不同设备同时发送数据包时,将导致冲突,降低网络性能,局域网主要互连设备：交换机 Switch,35,广播域,独立的冲突域,独立的冲突域,交换机,交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域,HUB,冲突域/广播域,网段2,网段1,局域网主要互连设备：交换机 Switch,36,路由器：可以隔离广播域。交换机：不能隔离广播域。,局域网主要互连设备：路由器Router,37,两者都是存储并转发设备路由器：网络层设备，使用IP地址交换，三层交换，路由器维持路由表，运行路由协议执行路由算法交换机：链路层设备，使用MAC地址交换，

18、两层交换，交换机维持交换表，执行过滤、自我学习算法。,局域网主要互连设备：交换机对比路由器,38,交换机 对比 路由器,交换机“即插即用”：管理方便，相对速度快，路由器 非“即插即用”:要配置IP地址。不会循环传输数据报（IP分级管理，MAC扁平管理）可以利用从发送端到接收端的最佳路径传输数据。可以允许Internet有最大的拓扑结构。,局域网主要互连设备：交换机对比路由器,39,网络中的结点，是指主机或路由器他们的接口都有IP地址，适配器有MAC地址，适配器发送帧时，就自动插入MAC地址到帧中。交换机不是结点，没有适配器MAC地址。所以它不改变帧中的MAC地址。,交换机 对比 路由器,局域网主要互连设备：交换机对比路由器,40,路由器,冲突域2,冲突域1,路由器可以隔离冲突域和广播域,冲突域3,广播域2,广播域1,交换机,局域网主要互连设备：交换机对比路由器,广播域总是大于冲突域。,41,局域网主要互连设备：交换机对比路由器,