第3节数据链路层2.pptVIP

第 3 章 数据链路层;数据链路层的两个子层 ;局域网对 LLC 子层是透明的 ;以后一般不考虑 LLC 子层 ;1.1 决定局域网与城域网性能的三要素 网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法 ;网络拓扑结构： 总线型 环型 星型结构 网络传输介质： 双绞线 同轴电缆 光纤;特点： 总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式； 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上； 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线； 所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的； “冲突”会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， medium access control）问题。;总线结构与冲突;介质访问控制方法要解决以下几个问题： 该哪个结点发送数据？ 发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？ 总线型拓扑的优点： 结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。;结点使用点—点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。 ;逻辑结构与物理结构的关系 交换局域网(switched LAN)的物理结构 ; 带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD 令牌总线 token bus 令牌环 token ring ;IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准； IEEE 802标准之间的关系： ; Ethernet的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法； 随机争用技术起源于夏威夷大学校园网ALOHA； 1972年，Xerox公司开始Ethernet实验网的研究； 1979年，Xerox公司宣布了Ethernet产品； 1980年，Xerox、DEC与Intel联合宣布Ethernet V2.0规范 ； 90年代，10Base-T标准使得Ethernet性能价格比大大提高； 目前，交换式Ethernet与最高速率为10Gb/s的高速Ethernet的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。; 1.Ethernet数据发送流程的分析 ;CSMA/CD的发送流程可以概括为： 先听后发 边听边发 冲突停止 延迟重发 ;Ethernet结点数据发送流程;CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。 “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 ;目的：检查是否已经有结点利用总 线在发送数据;“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。 当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。; ;在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。 每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。;当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。 A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到 B。 B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。 碰撞的结果是两个帧都变得无用。 ;1 km;1 km;使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。 ;最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2? （两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。 以太网的端到端往返时延 2? 称为争用期，或碰撞窗口。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。 ;冲突窗口的概念;发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。 确定基本退避时间，一般是取为争用期