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第 3 章 数据链路层

归档日期:08-04       文本归类:帧控制字段      文章编辑:爱尚语录

  来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路。

  封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧。确定帧的界限。

  发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)

  在传输过程中可能会产生比特差错:1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。

  FCS 可以用 CRC 这种方法得出,但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。

  标志字段 F= 0x7E (符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 01111110)。

  PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时,是使用同步传输(一连串的比特连续传送)。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。

  ①具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

  (a)随机接入: 随机接入的特点是所有的用户可随机地发送信息。但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信息,那么在共享媒体赏就要产生碰撞(即发生了冲突),是的这些用户的发送都失败。因此,必须有解决碰撞的网络协议。

  (b)受控接入 ,如多点线路探询(polling),或轮询:受控接入的特点是用户不能随机的发送信息而必须服从一定的控制。

  由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网,因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC(即 802.2 标准)的作用已经不大了。 很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。

  概要: 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层,而 LLC 子层则与传输媒体无关,不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的。

  当适配器收到有差错的帧时,就把帧直接丢弃而不必通知计算机,当收到正确帧时,使用中断通知计算机,并交付协议栈中的网络层。

  (1) 准备发送:适配器从网络层获得一个分组,加上以太网的首部和尾部,组成以太网帧,放入适配器的缓存中。但在发送之前,必须先检测信道。

  (2) 检测信道:若检测到信道忙,则应不停地检测,一直等待信道转为空闲。若检测到信道空闲,并在96比特时间内信道保持空闲(保证了帧间最小间隔),就发送这个帧。

  (3)在发送过程中仍不停地检测信道,即网络适配器要边发送边监听。这里只有两种可能性:

  ①发送成功:在争用期内一直未检测 到碰撞。这个帧肯定能够发送成功。发送完毕后,其他什么也不做。然后回到(1)。

  ②发送失败:在争用期内检测到碰撞。这时立即停止发送数据,并按规定发送人为干扰信号。适配器接着就执行指数退避算法,等待r倍512比特时间后,返回到步骤(2),继续检测信道。但若重传达16次仍不能成功,则停止重传而向上报错。

  (4)以太网每发送完一帧,一 定要把已发送的帧暂时保留一下。 如果在争用期内检测出发生了碰撞,那么还要在推迟段时间后再把这个暂时保留的帧重传一次。

  (1)采用较为灵活的无连接的工作方式,即不必先建立连接就可以直接发送数据。 以太网对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。(这样做的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率是很小的。 )

  ②当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧,其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。

  ③如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网并不知道这是一个重传的帧,而是当作一个新的数据帧来发送。

  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。

  ①最先发送数据帧的站,在发送数据帧后至多经过时间2τ(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。

  ③以太网在发送数据时,若前64 字节没有发生冲突,则后续的数据就不会发生冲突。

  ②由于一检测到冲突就立即中止发送,这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。

  ③以太网规定了最短有效帧长为 64 字节,凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。

  ①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。

  ④从整数集合[0,1,…, (2^k - 1)]中随机 地取出一个数,记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。

  ②再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。

  以太网还规定帧间最小间隔为9.6μs,相当于96比特时间。这样做是为了使刚刚收到的数据真的站的接收缓存来得及清理,锁好接受下一帧的准备。

  10BASE-T 的通信距离稍短,每个站到集线 Mb/s 速率的无屏蔽双绞线星形网的出现,既降低了成本,又提高了可靠性。

  a①集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。②使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网,各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议,并共享逻辑上的总线。

  ④工作在物理层,它的每个接口仅仅简单地转发比特——接收到1就转发1,接收到0就转发0,不进行碰撞检测。

  ① a→0 表示一发生碰撞就立即可以检测出来,并立即停止发送,因而信道利用率很高。

  ②a 越大,表明争用期所占的比例增大,每发生一次碰撞就浪费许多信道资源,使得信道利用率明显降低。

  ① 当数据率一定时,以太网的连线的长度受到限制,否则 τ 的数值会太大。

  )组织唯一标识符OUI,通常叫做公司标识符。地址字段中的后三个字节(即低位 24 位

  )由厂家自行指派,称为扩展标识符,必须保证生产出的适配器没有重复地址。一个地址块可以生成224个不同的地址。这种48 位

  地址称为 MAC-48,它的通用名称是EUI-48,这里EUI表示扩展的唯一标识符。EUI-48的使用范围并不局限于局域网的硬件地址,而是可以用于软件接口。

  ① 如果是发往本站的帧则收下,然后再进行其他的处理。②否则就将此帧丢弃,不再进行其他的处理。

  ,考虑到MAC帧首部和尾部的长度共有18字节。有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。a6. 无效的 MAC 帧

  一个站在检测到总线开始空闲后,还要等待 9.6 μs 才能再次发送数据。 这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的准备。

  (3)透明网桥目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。

  ②网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。③若在发送过程中出现碰撞,就必须停止发送和进行退避。a2.以太网交换机的特点

  ③提高了可靠性。④可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率(如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网)的局域网。

  (3)使用交换机带来的缺点①存储转发增加了时延。②在MAC 子层并没有流量控制功能。

  ④网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

  在交换机的转发表中写入的信息除了地址和接口外,还有帧进入该交换机的时间。 这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化,站点也可能会更换适配器(这就改变了站点的地址)。另外,以太网上的工作站并非总是接通电源的。 把每个帧到达网桥的时间登记下来,就可以在转发表中

  (3)交换机的转发帧查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目①如没有,则通过所有其他接口(但进入交换机的接口除外)按进行转发。

  ③若转发表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口,则应丢弃这个帧(因为这时不需要经过交换机进行转发)。

  为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子,IEEE的802.1D标准制定了一个生成树协议STP(Spanning Tree Protocol),其要点是不改变网络的实际拓扑,但在逻辑上则切断某些链路,是的从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构,从而消除了兜圈子现象。

  当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时,工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。

  ①10 吉比特以太网与 10 Mb/s,100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。

  ②10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长,便于升级。

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