计算机网络技术基础教学课件作者阚宝朋课件第4章数据链路层与局域网组网技术.pptxVIP

第4章数据链路层与局域网组网技术本章将深入探讨数据链路层的概念和功能,以及数据链路层常见的MAC协议,同时还涉及局域网的基本概念和不同类型。此外,还会介绍以太网、无线局域网、交换机和路由器等核心局域网技术。BabyBDRR

4.1数据链路层概述数据链路层是计算机网络体系结构的第二层,负责为上层协议提供可靠的数据传输服务。它主要定义了如何在网络物理层上进行数据帧的传输,确保数据的正确性和完整性。

4.1.1数据链路层的功能数据帧传输数据链路层负责在网络物理层上进行数据帧的传输,确保数据能够在相邻节点间可靠传输。差错检测和纠正数据链路层会采用各种机制对传输的数据帧进行差错检测和纠正,保证数据的正确性。流量控制数据链路层会实现流量控制功能,防止发送方过快发送数据而导致接收方无法处理。

4.1.2数据链路层协议的特点面向连接数据链路层协议通常采用面向连接的方式,先建立连接再传输数据,确保可靠性和次序性。硬件实现数据链路层协议常常在网卡等硬件设备上实现,利用专门的电路和逻辑电路来执行协议功能。数据帧格式数据链路层协议定义了特定的数据帧格式,包括帧头、帧数据和帧尾等部分,用于封装上层数据。

4.1.3数据链路层协议的分类基于信道访问方式数据链路层协议可分为随机访问型（如CSMA/CD）和轮询访问型（如令牌环）两类。前者利用概率机制控制接入,后者通过令牌传递决定接入顺序。基于数据链路控制方式数据链路层协议可分为面向连接型（如HDLC）和无连接型（如以太网MAC层协议）。前者需要先建立连接再传输数据,后者则无需连接即可直接传输。基于服务质量要求数据链路层协议可分为面向可靠传输（如HDLC）和面向实时传输（如MAC层协议）两种。前者注重数据完整性,后者注重时延和吞吐量等性能指标。

4.2MAC层协议MAC(MediaAccessControl)层协议是数据链路层的一个重要组成部分,它负责协调多个设备在共享的物理介质上访问和使用网络资源。下面将介绍几种常见的MAC层协议以及其工作原理。

4.2.1CSMA/CD协议随机接入CSMA/CD(载波监听多路访问/碰撞检测)采用随机接入的方式,通过监听信道状态来决定何时发送数据帧。碰撞检测当检测到信道上出现碰撞时,设备会立即停止发送并等待一段随机时间后重试。广泛应用CSMA/CD协议广泛应用于以太网等局域网中,是一种经典的共享信道访问机制。

4.2.2CSMA/CA协议免碰撞访问CSMA/CA(载波监听多路访问/碰撞避免)采用预防碰撞的方式,在发送前先检测信道状态,确保信道空闲后再发送。预留信道CSMA/CA会在发送数据前先通过RTS/CTS机制预留信道,以减少碰撞的发生概率。应用场景CSMA/CA广泛应用于无线局域网(如IEEE802.11标准)中,以解决共享无线信道时的碰撞问题。

4.2.3令牌环协议公平访问令牌环协议采用令牌传递的机制来实现公平的信道访问,确保每个节点都能获得发送数据的机会。逻辑环拓扑令牌环网络采用逻辑环的拓扑结构,通过令牌在环上循环传递来控制接入。确定性访问令牌环协议采用确定性的访问方式,能提供更加可靠和确定的数据传输服务。

4.3局域网的基本概念局域网(LAN,LocalAreaNetwork)是指在一定的地理区域内,由各种计算机设备和外围设备互联而成的计算机网络系统。它具有独特的特点和应用场景,是计算机网络最基本的形式之一。

4.3.1局域网的特点地理范围小局域网通常覆盖一个相对较小的地理区域,如一个办公室、一座建筑物或一个校园。传输速率高局域网采用高速的传输媒体和先进的通信技术,能提供较高的数据传输速率。安全性强局域网能够更好地控制和管理网络,提供较高的安全性和可靠性。

4.3.2局域网的分类1基于覆盖范围局域网按照覆盖范围可分为校园网、企业网等不同类型。每种类型有其特定的网络规模和应用场景。2基于拓扑结构局域网的拓扑结构可以是总线型、星型、环型等。不同的拓扑结构对网络的性能和可靠性有着不同的影响。3基于使用技术局域网可分为基于有线技术的有线局域网，以及基于无线技术的无线局域网。它们在覆盖范围、传输速率等方面各有特点。4基于应用领域局域网在不同的应用领域也有所区分,如工厂自动化网络、多媒体网络等。每类网络都有针对性的设计和应用需求。

4.4以太网技术以太网(Ethernet)是一种广泛应用的有线局域网技术,它采用CSMA/CD媒体访问控制协议,具有简单、成本低廉等特点。下面将详细介绍以太网的工作原理、帧格式以及物理层技术。

4.4.1以太网的工作原理数据帧传输以太网采用CSMA/CD协议进行多路访问,设备通过监听信道状态来决定何时发送数据帧,并检测碰撞以避免数据丢失。帧格式结构以太网数据帧由目标MAC地址、源MAC地址、数据负载和校