1、 1 信息信息：物理世界在人们的头脑的反映；：物理世界在人们的头脑的反映；传输传输：乙地再现了甲地的信息或数据；：乙地再现了甲地的信息或数据；甲地甲地乙地乙地正确正确：1、寻址正确；、寻址正确；2、数据没有错误；、数据没有错误；（无乱序、无差错、无丢失）（无乱序、无差错、无丢失）丙地丙地计算机网络计算机网络数据数据：用来表示信息的二进制数串；：用来表示信息的二进制数串；计算机网络计算机网络多交换机组成的网络多交换机组成的网络交换机交换机A区区交换机D区区交换机C区区交换机B区区上次课我们重点讲了什么？上次课我们重点讲了什么？只有只有2个站的网络，点到点链路网个站的网络，点到点链路网帧帧为什么要
2、引入帧？为什么要引入帧？第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZ分组数据加上分组数据加上 头尾标识及地址等头尾标识及地址等 的信息后的的信息后的新分组新分组:s E abcdefe 和和 s D abcdefea bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f esD帧帧头头标标识识目目的的地地址址源源地地址址其其它它信信息息数数 据据N字节字节尾尾标标识识 4 数据链路层的实例数据链路层的实例第第 2 章章 数据链路层数据链路层第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de
3、 fseEa bc de f esD头头标标识识目目的的地地址址源源地地址址其其它它信信息息数数 据据N字节字节尾尾标标识识帧解决了什么问题？帧解决了什么问题？1、数据混乱；、数据混乱；（不同数据源分组的混乱）（不同数据源分组的混乱）2、数据寻址；、数据寻址；（不同数据目的分组的转发和接收）（不同数据目的分组的转发和接收）信号干扰信号干扰Y收到的数据是错误的，收到的数据是错误的，Y怎么知道？怎么知道？Y继续转发？继续转发？3、数据差错检查；、数据差错检查；第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de
4、f esD什么数据差错？什么数据差错？X发送发送 10100信号干扰信号干扰Y收到收到 11100Y怎么知道是错的？怎么知道是错的？X发送发送 10100时增加冗余数据时增加冗余数据Y收到收到 数据和冗余数据数据和冗余数据一起判断数据正确否！一起判断数据正确否！第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f esD信号干扰信号干扰偶校验偶校验-保持保持1的个数是偶数个的个数是偶数个位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 1 1 1 0 1字节字节2 0 0 1 1 0 0 1 1
5、字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1第第8位位偶校验偶校验1000位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 1 1 1 0 1字节字节2 0 0 1 1 0 0 1 1字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1偶校验偶校验1000要发送的数据要发送的数据增加冗余位增加冗余位可以可以“认为认为”没有错误没有错误接收到的数据和冗余位接收到的数据和冗余位第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f
6、 esD信号干扰信号干扰偶校验偶校验-保持保持1的个数是偶数个的个数是偶数个位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 1 1 1 0 1字节字节2 0 0 1 1 0 0 1 1字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1第第8位位偶校验偶校验1000位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 1 1 1 0 1字节字节2 0 0 1 0 0 0 1 1字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1偶校验偶校验0000要发送的数据要发送的数据增加冗余位增加冗余位可以可以“认为认为”字
7、节字节1和字节和字节2有错误有错误接收到的数据和冗余位接收到的数据和冗余位第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f esD信号干扰信号干扰偶校验偶校验-保持保持1的个数是偶数个的个数是偶数个位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 1 1 1 0 1字节字节2 0 0 1 1 0 0 1 1字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1第第8位位偶校验偶校验1000要发送的数据要发送的数据增加冗余位增加冗余位也也“认为认为”字节字节1是正
8、确的是正确的接收到的数据和冗余位接收到的数据和冗余位位位 0 1 2 3 4 5 6 7字节字节1 0 1 0 0 0 1 0 1字节字节2 0 0 1 1 0 0 1 1字节字节3 0 0 0 0 0 0 0 0字节字节4 1 1 1 1 1 1 1 1偶校验偶校验1000奇偶校验只能找奇偶校验只能找1位或奇数位的错误位或奇数位的错误第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f esD头头标标识识目目的的地地址址源源地地址址其其它它信信息息数数 据据N字节字节尾尾标标识识帧解决了什么问题？帧解决
9、了什么问题？1、数据混乱；、数据混乱；（不同数据源分组的混乱）（不同数据源分组的混乱）2、数据寻址；、数据寻址；（不同数据目的分组的转发和接收）（不同数据目的分组的转发和接收）信号干扰信号干扰Y收到的数据是错误的，收到的数据是错误的，Y怎么知道？怎么知道？Y继续转发？继续转发？3、数据差错检查；、数据差错检查；冗冗余余数数据据帧里放冗余数据的域帧里放冗余数据的域称为称为FCS第第 2 章章 数据链路层数据链路层奇偶校验可靠性太差，适合于短距离且可靠的链路奇偶校验可靠性太差，适合于短距离且可靠的链路CRC第第 2 章章 数据链路层数据链路层差错控制：差错控制：1、错误检查是、错误检查是发现传输的
10、数据是否正确；发现传输的数据是否正确；2、错误纠错是、错误纠错是改正错误的数据；改正错误的数据；3、错误纠错的方法是、错误纠错的方法是自动请求重发自动请求重发ARQ 和和前向纠错前向纠错FEC。ISO希望链路层能完成差错控制，但是现在实际的网络几乎不做！希望链路层能完成差错控制，但是现在实际的网络几乎不做！以上我们讲的是比特差错！以上我们讲的是比特差错！第第 2 章章 数据链路层数据链路层ACDEXYZa bc de fseEa bc de f esDa bc de fseEa bc de f esD数据差错检查和纠错在哪里做？数据差错检查和纠错在哪里做？信号干扰信号干扰数据的收发终端来做。数
11、据的收发终端来做。为什么呢？为什么呢？链路的抗干扰能力很强了；链路的抗干扰能力很强了；交换机等尽量快速转发。交换机等尽量快速转发。Y收到的数据是错误的，收到的数据是错误的，Y怎么知道？怎么知道？Y继续转发？继续转发？第第 2 章章 数据链路层数据链路层今天我们来了解今天我们来了解2 2种类型的链路种类型的链路一条链路只有一条链路只有2站站一条链路多个站共享一条链路多个站共享点到点链路点到点链路多路访问链路多路访问链路第第 2 章章 数据链路层数据链路层分别用什么链路层（协议）？分别用什么链路层（协议）？一条链路只有一条链路只有2站站一条链路多个站共享一条链路多个站共享点到点链路点到点链路多路访
12、问链路多路访问链路PPP以太网以太网PPP帧简介帧简介第第 2 章章 数据链路层数据链路层第第 2 章章 数据链路层数据链路层PPPPPP在什么地方用？在什么地方用？骨干网骨干网1.1.城市之间城市之间2.2.国家之间国家之间3.3.小区之间小区之间ADSL用户拨号入网用户拨号入网路由器调制解调器因特网服务提供者(ISP)至因特网用户家庭用户家庭用户家庭用户家庭PPPPPP在什么地方用？在什么地方用？接入网接入网1.1.用户和运营商之间用户和运营商之间第第 2 章章 数据链路层数据链路层ppp检查物理线路是否存在检查物理线路是否存在通信链路的建立通信链路的建立合法用户鉴别合法用户鉴别PPPPP
13、P的作用？的作用？获得网络地址获得网络地址或其它或其它双向传输双向传输IPIP数据数据物理线路的释放物理线路的释放LCPNCPPPP 协议的帧格式协议的帧格式111字节127EFFFA03CFCSF7E首部尾部先发送不超过 1500 字节信 息 部 分2协议协议PPPPPP的报文格式的报文格式帧识别图案帧识别图案01111110地址，固定地址，固定FF控制位，固定控制位，固定03协议：指示了信息部分的数据类型协议：指示了信息部分的数据类型冗余码放置域冗余码放置域帧尾图案帧尾图案01111110PPP 协议的帧格式协议的帧格式l PPP 有一个有一个 2 个字节的协议字段个字节的协议字段p当协议
14、字段为当协议字段为 0 x0021 时，时，PPP 帧的信息字段就是帧的信息字段就是IP 数数据报。据报。p若为若为 0 xC021,则信息字段是则信息字段是 PPP 链路控制数据链路控制数据（LCP）。p若为若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据，则表示这是网络控制数据（NCP）。载荷数据1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议协议信 息 部 分首部尾部PPP的报文格式PPP 协议的帧格式协议的帧格式l PPP 有一个有一个 2 个字节的协议字段个字节的协议字段p当协议字段为当协议字段为 0 x0021 时，时，PPP 帧的信息字段就是帧
15、的信息字段就是IP 数数据报。据报。p若为若为 0 xC021,则信息字段是则信息字段是 PPP 链路控制数据链路控制数据（LCP）。p若为若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据，则表示这是网络控制数据（NCP）。IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E0 x0021信 息 部 分首部尾部PPP的报文格式PPP 协议的帧格式协议的帧格式l PPP 有一个有一个 2 个字节的协议字段个字节的协议字段p当协议字段为当协议字段为 0 x0021 时，时，PPP 帧的信息字段就是帧的信息字段就是IP 数数据报。据报。p若为若为 0 xC02
16、1,则信息字段是则信息字段是 PPP 链路控制数据链路控制数据（LCP）。p若为若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据，则表示这是网络控制数据（NCP）。LCP 数据1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E0 xC021信 息 部 分首部尾部PPP的报文格式PPP 协议的帧格式协议的帧格式l PPP 有一个有一个 2 个字节的协议字段个字节的协议字段p当协议字段为当协议字段为 0 x0021 时，时，PPP 帧的信息字段就是帧的信息字段就是IP 数数据报。据报。p若为若为 0 xC021,则信息字段是则信息字段是 PPP 链路控制数据链路控制数
17、据（LCP）。p若为若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据，则表示这是网络控制数据（NCP）。NCP 数据1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E0 x8021信 息 部 分首部尾部PPP的报文格式透明传输问题透明传输问题零比特的填充与删除零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将 5
18、个连 1 之后的 0 比特删除，恢复原样在此位置删除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0字符填充法字符填充法l 将信息字段中出现的每一个将信息字段中出现的每一个 0 x7E 字节转变成为字节转变成为 2 字节序列字节序列(0 x7D,0 x5E)。l 若信息字段中出现一个若信息字段中出现一个 0 x7D 的字节的字节,则将其转则将其转变成为变成为 2 字节序列字节序列(0 x7D,0 x5D)。l 若信息字段中出现若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数码的控制字符（即数值小于值小于 0 x20 的字符），则在该字符前面要加入的字符），
19、则在该字符前面要加入一个一个 0 x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。字节，同时将该字符的编码加以改变。以太网以太网CSMA/CD第第 2 章章 数据链路层数据链路层CSMA/CD 协议协议 最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠。上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠。B向向 D发送数据发送数据 C D A E不接受不接受不接受不接受不接受不接受接受接受B只有只有 D 接受接受B 发送的数据发送的数据这是因为这个帧的目的地址是这是因为这个帧的目的地址是D的的具有广播特性的总线上实现了具有广播特性的总线上
20、实现了一对一一对一的通信：的通信：单播传输单播传输采用广播技术实现采用广播技术实现单播传输单播传输B和和E差不多差不多“同时同时”发送数据帧，又如何？发送数据帧，又如何？B向向 D发送数据发送数据 C D A EB因为信号相互干扰，帧被破坏！因为信号相互干扰，帧被破坏！A和和D都收不到了！都收不到了！E向向A 发送数据发送数据这个现象叫这个现象叫碰撞碰撞 冲突冲突1 1、怎么避免碰撞？、怎么避免碰撞？2 2、真发生碰撞了，怎么办？、真发生碰撞了，怎么办？*CSMA/CD 协议协议 1、监听没有其他站在发送，怎么做？、监听没有其他站在发送，怎么做？C D A EB2、监听有其他站正在发送，怎么做
21、？、监听有其他站正在发送，怎么做？3、检测到碰撞，怎么做？、检测到碰撞，怎么做？4、没有检测到碰撞，怎么做？、没有检测到碰撞，怎么做？立即发送立即发送继续监听继续监听立即停止立即停止数据帧正确数据帧正确5、碰撞后立即停止，之后怎么做？、碰撞后立即停止，之后怎么做？等待一段时间，等待一段时间，再从监听开始再从监听开始6、等待多久？、等待多久？CSMA/CD 协议协议 6、等待多久？、等待多久？C D A EB7、为什么要随机时间？、为什么要随机时间？8、监听总线没有信号，就一定不碰撞吗？、监听总线没有信号，就一定不碰撞吗？随机时间随机时间避免再次碰撞避免再次碰撞CSMA/CD 协议协议 1、在哪
22、里载波监听？、在哪里载波监听？C D A EB2、哪里发出来的载波？、哪里发出来的载波？3 3、所有站传播载波到接收站的时间都一样吗？、所有站传播载波到接收站的时间都一样吗？在站的网卡接口在站的网卡接口所有站都有可能所有站都有可能不一样，和距离有关不一样，和距离有关CSMA/CD 协议协议 C D A EB4 4、如载波监听空闲，还会碰撞吗、如载波监听空闲，还会碰撞吗？可能会可能会5 5、什么时间后能发现碰撞？、什么时间后能发现碰撞？碰撞后的杂乱信号回来碰撞后的杂乱信号回来6 6、最长多久能发现碰撞？、最长多久能发现碰撞？当碰撞地点在最远端时当碰撞地点在最远端时7 7、需要多久、需要多久才可靠
23、地才可靠地发现没有碰撞？发现没有碰撞？最远端的最远端的2 2个站往返时间个站往返时间CSMA/CD 协议协议 1、电磁波在电缆中的传输速度是多少？、电磁波在电缆中的传输速度是多少？C D A EB2、1KM传播延时是多少？传播延时是多少？3 3、是什么概念是什么概念？4 4、2 2 是什么概念？是什么概念？1818万至万至2020万万KMKM之间之间5 5 s s(1KM/20(1KM/20万万KM)KM)最远端的传播延时最远端的传播延时争用期、碰撞窗口争用期、碰撞窗口5 5、以太定义、以太定义争用期争用期为为51.251.2 s s，多长，多长？约约5KM5KM(1KM(1KM的十倍的十倍)
24、6 6、发送速率是、发送速率是10Mb/s10Mb/s，51.2 51.2 s s发多少字节？发多少字节？6464字节字节（512512位）位）CSMA/CD 协议协议 1 1、再发、再发 如何再发？如何再发？2 2、随机等待一段时间后再监听和再发；、随机等待一段时间后再监听和再发；3 3、如何随机、如何随机 随机算法；随机算法；4 4、总是冲突和再发、总是冲突和再发 无限下去？无限下去？停止之后怎么办？停止之后怎么办？CSMA/CD 协议协议 l 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间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）（两倍的端到端往返时延）
25、就可知道发送的数据帧是否就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。遭受了碰撞。l 以太网的端到端往返时延以太网的端到端往返时延 2 称为称为争用期争用期（最晚到达的冲（最晚到达的冲突），或突），或碰撞窗口碰撞窗口。l 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次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。发送不会发生碰撞。CSMA/CD 协议协议 二进制指数类型退避算法二进制指数类型退避算法(truncated binary exponential type)l 发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个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
26、送数据。随机时间才能再发送数据。p确定基本退避时间，一般是取为争用期确定基本退避时间，一般是取为争用期 2。p定义重传次数定义重传次数 j，取，取k如下：如下：k=Min重传次数重传次数 j,10p从整数集合从整数集合0,1,(2k 1)中随机地取出一个数，记中随机地取出一个数，记为为 r。重传所需的时延就是。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。倍的基本退避时间。p当重传达当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。报告。即即 j 10。l 如果发生冲突，就一定是在发送的前如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。字节之内。l 由于一
27、检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去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的数据一定小于 64 字节。字节。l 以太网规定了最短有效帧长为以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧无效帧。最短有效帧长最短有效帧长10Mbps的链路的链路要发送的数据只有要发送的数据只有1 1个字节怎么办？个字节怎么办？以太网络的主要工作以太网络的主要工作 l 帧的界定和透明传输；帧的界定和透明传输；l 根据根据MAC地址传输数据帧到正确的接收站；地址传输数据帧到正确的接收站；l 差
28、错检查。差错检查。以太网的以太网的 MAC地址地址 l 局域网中需要局域网中需要硬件地址硬件地址、物理地址物理地址、MACMAC地址地址。l 48bit48bit，唯一标识一块网卡。由，唯一标识一块网卡。由MACMAC帧传送。任一帧传送。任一站仅接收发往本站（站仅接收发往本站（MACMAC地址相符）的帧。地址相符）的帧。厂商代码厂商代码(地址块地址块)序列号序列号0 23 24 47电器和电子工程师协会电器和电子工程师协会(IEEE)分配分配一般用十六进制表示为：一般用十六进制表示为：0000.0c12.3456 或或 00-00-0c-12-34-56 网卡上的硬件地址网卡上的硬件地址 路由
29、器路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同时连接到两个网络上，因此它有两块网卡和两个硬件地址。路由器由于同时连接到两个网络上，因此它有两块网卡和两个硬件地址。每个卡有三个地址：每个卡有三个地址：广播地址广播地址；多播地址多播地址；单播地址单播地址。广播地址自动是广播地址自动是FF-FF-FF-FF-FF-FFFF-FF-FF-FF-FF-FF；单播地址单播地址是固定的（一般由厂家是固定的（一般由厂家设置）；设置）；多播地址多播地址是根据应用动态设置
30、。图显示的是根据应用动态设置。图显示的单播地址单播地址。路由器路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6网卡从网络上每收到一个网卡从网络上每收到一个 MAC MAC 帧就首先用硬件检查帧就首先用硬件检查 MAC MAC 帧中的帧中的 MAC MAC 地址。地址。如果是如果是“本站的帧本站的帧”则收下。则收下。否则就将此帧丢弃，不再进行接收之后的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行接收之后的处理。00-00-A2-A4-2C-02DATA网卡上的硬件地址网卡上的硬件地
31、址 路由器路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6网卡从网络上每收到一个网卡从网络上每收到一个 MAC MAC 帧就首先用硬件检查帧就首先用硬件检查 MAC MAC 帧中的帧中的 MAC MAC 地址。地址。如果是如果是“本站的帧本站的帧”则收下。则收下。否则就将此帧丢弃，不再进行接收之后的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行接收之后的处理。FF-FF-FF-FF-FF-FFDATAFF-FF-FF-FF-FF-FFDATAFF-FF-FF-FF-FF-FFDAT
32、AFF-FF-FF-FF-FF-FFDATA网卡上的硬件地址网卡上的硬件地址 路由器路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器收得到吗？路由器收得到吗？1A-24-F6-54-1B-0EDATA网卡上的硬件地址网卡上的硬件地址 欢迎提问和讨论欢迎提问和讨论PPPPPP用在什么链路上？用在什么链路上？CSMA/CDCSMA/CD在什么链路上用？在什么链路上用？PPPPPP的透明传输怎么做的？的透明传输怎么做的？PPPPPP的地址域为何用处不大？的地址域为何用处不大？
