數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型:
(1)點對點信道 這種信道使用一對一的點對點的通信方式
(2)廣播信道 這種信道使用一對多的廣播通信方式,因此過程比較復雜
本章重要的內容有:
(1)數據鏈路層的三個重要問題:封裝成幀、差錯檢測和可靠傳輸
(2)因特網點對點協議事例ppp協議
(3)廣播信道的特點和媒體接入控制的概念,以及以太網的媒體接入控制協議CSMA/CD
(4)適配器、轉發器、集線器、網橋、以太網交換器的作用以及使用場合,特別是網橋和以太網交換機的工作原理
(5)無線局域網的組成和CSMA/CA 協議的要點
協議是水平的、服務是垂直的
1、鏈路是從一個節點到相鄰結點的一段物理線路,而中間的沒有任何其他的交換節點
數據鏈路是指 把一些必要的通信協議的硬件和軟件加到了鏈路上
最常用的方法是網絡適配器/網卡(如撥號上網使用的撥號適配器和以太網使用的局域網適配器)來實現這些協議的硬件和軟件
一般的適配器包括 數據鏈路層 和 物理層 兩層的功能
早期的數據通信協議稱為通信規程,因此在數據鏈路層,規程和協議是同一個意思
數據鏈路層的協議數據單元—幀
數據鏈路層把 網絡層 交下來的數據構成幀發送到鏈路上,以及把接受到的幀中的數據取出並上交給 網路層
在因特網中,網絡層協議數據單元就是IP數據報(或簡稱為數據報、分組或包)
在這種三層模型中,不管在哪一段鏈路上的通信(主機和路由器之間或兩個路由器之間)我們都看做是結點和結點的通信,而每個結點只考慮三層:網絡層、數據鏈路層、物理層
點對點信道的數據鏈路層在進行通信時的主要步驟如下:
(1)結點A的數據鏈路層把網絡層交下來的 IP數據報 添加 首部和尾部 封裝成幀
(2)結點A把封裝好的幀發送給 結點B 的 數據鏈路層
(3)若 結點B 的 數據鏈路層收到的幀 無差錯,則從 收到的幀中提出 IP數據報 上交給上面的 網絡層 ,否則丟棄這個幀
2、封裝成幀
數據鏈路層以 幀 為單位 傳輸和處理 數據
網絡層的IP數據報必須向下傳送到數據鏈路層,作為幀的數據部分,同時它的前面和后面分別加上首部和尾部
數據鏈路層必須使用物理層提供的服務來傳輸一個一個的幀
物理層將數據鏈路層交給的數據以比特流的形式在物理鏈路上傳輸
因此,數據鏈路層的接收方為了能以幀為單位處理接收的數據,必須正確識別每個幀的開始和結束,即進行 幀定界
首部和尾部的作用之一的進行幀定界,同時也包含其他必要的控制信息
每一種鏈路層協議都規定了幀的數據部分的長度的上限,即最大傳送單元(MTU)
實現幀定界的方法:在傳輸的幀和幀之間插入時間間隔(以太網)、在每個幀的開始和結束添加一個特殊的幀定界標志來標記一個幀的開始(SOH)或結束(EOT)
幀定界的標志可以使用某個特殊的不可打印的控制字符作文幀定界符,傳輸的數據中不可以出現和用幀定界控制字符的比特編碼一樣的字符,否則就會出現幀定界的錯誤
我們希望數據鏈路層提供的是一種“透明傳輸”的服務,即對上層交給的傳輸數據沒有任何限制,就好像數據鏈路層不存在一樣
為了解決透明傳輸問題,對於面向字符的物理鏈路,可以使用一種稱為 字節填充 或 字符填充 的方法
發送端的數據鏈路層在數據中就出現的標記字符前面插入一個轉義字符(如ESC)而在接收端的數據鏈路層對轉義字符后面出現的標記字符不再被解釋為幀定界符,並且在將數據送往網絡層之前刪除這個插入的轉義字符,如果轉義字符也出現在數據中,那么方法任然是在轉義字符前面插入一個轉義字符,當接收端收到兩個轉義字符時就刪除前面的那個
實現透明傳輸比特填充、零比特填充法
3、差錯檢測
比特在傳輸過程中有可能產生差錯,1可能變成0,0可能變成1,稱為比特差錯
比特差錯是傳輸差錯中的一種
在一段時間內,傳輸錯誤的比特占所傳輸的比特總數的比率為誤碼率
誤碼率和信噪比有關
差錯檢測碼(EDC)
在數字鏈路層,為了便於硬件檢測差錯,通常在幀的尾部設置一個 差錯檢驗字段 存放整個幀(包括首部和尾部)的差錯檢測碼
這個差錯檢測字段稱為幀檢驗序列(FCS)
因此,在數字鏈路層進行差錯檢驗,就必須把數據划分成為幀,每一幀都加上差錯檢測碼,一幀接着一幀的傳輸,然后在接收方逐幀進行差錯檢測
在數據鏈路層通常采用循環冗余檢驗(CRC)技術進行檢測
在接收端對收到的每一幀經過CRC檢驗后,
(1)如果得出的余數R=0,則判斷這個幀沒有差錯,就接受
(2)如果余數不等於0,則判斷這個幀有差錯(但是沒有判斷究竟是哪一位或者是那幾位出現了差錯),丟棄
CRC編碼也稱為多項式編碼,只能檢測幀在傳輸中出現了差錯,但是不能糾正錯誤
凡是 接收端數據鏈路層 通過差錯檢測並接收的幀,我們都能以接近1的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯
想要糾正傳輸中的差錯可以使用冗余信息更多的糾錯碼進行前向糾錯(FEC)
在計算機網絡通常采用檢測重傳方式來糾正傳輸中的差錯,或者僅僅是丟棄檢測到差錯的幀,讓上層協議去解決數據丟失的問題
4、可靠傳輸 (服務態度
可靠傳輸:發送端發送什么、在對應的接收端就收到什么
可靠傳輸協議就是要在不可靠的信道上實現可靠的數據傳輸服務
為了實現可靠的單向數據傳輸,可靠傳輸協議需要進行雙向通信,因此底層的不可靠信道必須是雙向的
①停止等待協議
在計算機網絡中實現可靠傳輸的基本方法是:如果發現錯誤就重傳
接收方采用差錯檢測技術判斷是否存在比特差錯,如果沒有差錯,則發送確認分組ack,如果出現差錯則丟棄該組並發送否認分組nak
發送方收到ack之后才可以發送下一個分組,而收到nak之后則繼續重傳原來的分組,直到收到ack
該協議被稱為停止等待協議
同時發送方啟動一個超時計時器,超過時間之后沒有收到ack則重新傳輸,就叫做超時重傳
重傳時間一般設置為略大於“從發送方到接收方的平均往返時間”
在確認分組丟失之后,接收方會收到兩個同樣的數據分組,即重復分組,若接收方不能識別重復分組,則會導致另外一種差錯—數據重復
為了解決該問題,必須使每個數據分組帶上不同的發送序號
確認分組也應該帶上序號
使用確認和重傳機制,我們就可以在不可靠的信道上實現可靠的數據傳輸,像這種通過確認和超時重傳機制實現的可靠傳輸協議,稱為 自動請求重傳(ARQ)
5、ppp點對點協議(家用寬帶 電視電話線)
在通信線路質量比較差的年代,可靠傳輸的高級數據鏈路控制(HDLC)比較常用
現在來說,點對點協議(PPP)則是目前使用最廣泛的數據鏈路層協議
因特網用戶需要連接到某個ISP才能接入到因特網,用戶計算機和ISP進行通信時,所使用的數據鏈路層協議通常就是ppp協議(因特網正式標准)
①ppp的特點
簡單:接收方每收到一個幀,則進行CRC的檢驗;正確則收下,錯誤則丟棄;使用ppp的數據鏈路層向上不提供可靠傳輸服務,如果需要提高可靠傳輸,則由運輸層來完成
封裝成幀:ppp規定了特殊字符作為幀定界符(標志一個幀的開始和結束)
透明性:數據傳輸的透明性
多種網絡協議和多種類型鏈路:ppp可以在同一條物理鏈路上同時支持多種網絡層協議(如IP和IPX),以及可以在多種類型的點對點鏈路上運行
差錯檢測:ppp可以對接收端收到的幀進行差錯檢測(但不進行糾錯)並立即丟棄有差錯的幀
檢測連接狀態:ppp有一種機制,能夠及時自動檢測出鏈路是否處於正常工作狀態
最大傳送單元:ppp對於每一種類型的點對點鏈路設置一個最大傳送單元MTU的標准默認值,如果高層協議發送的分組過長超過了MTU的數值,ppp就要丟棄這個幀,並返回差錯(MTU是數據鏈路層的幀可以載荷的數據部分的最大長度,不是幀的總長度)
網絡層地址協商:ppp提供了一種機制使通信的兩個網絡層(例如兩個IP層)實體能夠通過協商知道或者能夠配置彼此的網絡層地址
②ppp的組成
有3個部分組成:一個將IP數據報封裝到串行鏈路的方法(這部分信息受限於MTU)、一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議(LCP)、一套網絡控制協議(NCP)其中的每個協議都支持不同的網絡層協議,如IP、OSI的網絡層
③ppp的幀格式
ppp幀的首部和尾部分別是四個字段和兩個字段
ppp首部的第四個字段是2字節的:當協議字段是0x0021時,ppp幀的信息字段就是IP數據報;當協議字段是0xC021時,則信息字段就是ppp鏈路層控制協議lcp;而0x8021表示是網絡控制協議ncp的分組
標志字段表示一個幀的開始或結束,因此標志字段就是ppp的定界符,連續兩幀之間只需要一個標志字段,如果連續出現兩個標志字段,就表示這是一個空幀,應當丟棄
信息字段中的長度是可以變的,不超過1500字節
尾部的第一個字段是使用CRC的幀檢驗序列fcs
ppp幀的格式:
F A C 協議 信息部分 (可變長度) FCS F
字節 1 1 1 2 1500 2 1
④透明傳輸
當信息字段中出現了標志字段一樣的比特組合(0x7E),就必須采取一些措施使這種形式上和標志字段一樣的比特組合不出現在信息字段中
當ppp采用異步傳輸時,它把轉義字符定義為0x7D,並采用字節填充
由於在發送端進行了字節填充,因此在鏈路上傳送的信息字節數超過了原來的信息字節數,但接收端在收到數據后再進行與發送端字節填充相反的變換,就可以正確的恢復出原來的信息
ppp用在SONET/SDH鏈路時,使用面向比特的同步傳輸(一連串的比特連續傳送)而不是面向字符的異步傳輸(逐個字符地傳輸)
在這種情況下,ppp采用前面介紹的零比特填充方法來實現透明傳輸
⑤ppp的工作狀態
當用戶PC向ISP發送了一系列的lcp分組(封裝成多個ppp幀),以便建立lcp連接,這些分組及其響應選擇了將要使用的一些ppp參數,接着還要進行網絡層配置,NCP給新接入的用戶PC分配一個臨時的地址,這樣子PC就成為因特網上的一個有IP地址的主機了
當通信完成之后,NCP釋放網絡層連接,收回原來分配的IP地址,接着lcp釋放數據鏈路層連接,最后釋放的物理層的連接
ppp鏈路的始終和起始狀態的“靜止”(這時並不存在物理層的連接)
當檢測到調制解調制的載波信號,並建立物理層連接后,ppp就進入了鏈路的“建立”狀態
這時,lcp開始協商一些配置選項,即發送lcp的配置請求幀
這是個ppp幀,其 協議字段 配置為 lcp對應的代碼,而信息字段包含的特定的 配置請求 ,鏈路的另一端可以發送一下幾種相應:
配置確認幀:所有選項都接受
配置否認幀:所有選項都理解但不能理解
配置拒絕幀:有的選項無法識別或不能接受時,需要協商
lcp配置選項包括鏈路上的最大幀長、所使用的鑒別協議的規約,以及不使用ppp幀中的地址和控制字段
協商結束之后就進入了“鑒別”狀態,若通信的雙方鑒別身份成功,則進入“網絡”狀態,這就是ppp鏈路的兩端互相交換網絡層特定的網絡控制分組
如果在ppp鏈路上運行的是IP,則使用IP控制協議IPCP來對ppp鏈路的每一端配置IP模塊(如分配IP地址)
和lcp分組封裝成ppp幀一樣,IPCP分組也封裝成ppp幀(其中的協議字段為0x8021)在ppp鏈路上傳送
當網絡層配置完成之后,鏈路就進入 可進行數據通信的“打開”狀態
兩個ppp端點還可以發送 回送請求lcp分組 和 回送回答lcp分組 以檢查鏈路的狀態
數據傳輸結束之后,鏈路的一端發出終止請求lcp分組請求終止鏈路狀態,而收到對方發來的終止確認lcp分組,就轉到“終止”狀態
當載波停止之后,則回到“靜止”狀態
6、使用廣播信道的數據鏈路層
廣播信道可以進行一對多的通信
由於用廣播信道連接的計算機共享同一傳輸媒體,因此使用廣播信道的局域網被稱為共享式局域網
用廣播信道連接多個站點(可以是主機和路由器),一個站點可以方便的給任何其他的站點發送數據,必須解決多個站點在共享信道上信號沖突的問題
因此共享信道需要着重考慮的一個問題就是如何協調多個發送和接收站點對一個共享傳輸媒體的占用,即媒體接入控制或多址控制問題
媒體接入控制技術主要分為兩大類:
靜態划分信道:典型的是頻分多址、時分多址、碼分多址(但是這種方法不是很靈活,所以一般是在物理層上用而不是在數據鏈路層上使用)
動態接入控制:各站點動態的占用信道發送數據;隨機接入和受控接入
隨機接入:特點是所有的站點通過競爭,隨機的在信道上發送數據。如果恰好有兩個或者更多的站點在同一時刻發送數據,那么信號在共享媒體上就要產生碰撞(即發生了沖突)使得這些站點的發送都失敗了 著名的共享式以太網采用的就是隨機接入
受控接入:特點是結點不能隨機的發送信息而必須服從一定的控制 這類的典型代表有集中控制的多點輪詢協議和分散控制的令牌傳遞協議
局域網:主要特點是網絡為一個單位所擁有,且地理范圍和站點數量均有限
局域網可按撲網絡拓撲進行分類:由於集線器的出現和雙絞線大量用於局域網中,出現了星形網;還有環形網、總線網(傳統以太網)、局域網使用的傳輸媒體雙絞線最便宜,如果是數據率很高的時候往往是需要光纖作為傳輸媒體
局域網工作的層次跨越了數據鏈路層和物理層
局域網體系結構
為了使數據鏈路層能更好的適應各種局域網標准,IEEE802委員會就把局域網的數據鏈路層拆分成兩個子層,即邏輯鏈路控制子層(LLC)和媒體接入控制子層(MAC)
與接入到傳輸媒體的有關的內容都放在MAC子層,而LLC子層來說都是透明的
LLC子層可以為不同類型的網絡層協議提供不同類型的數據傳輸服務(無確認無連接服務、面向連接的可靠傳輸服務、待確認的無連接服務)
網絡適配器(網卡)
計算機與外界局域網的連接是通過 通信適配器
適配器是在主機箱內插入的一塊網絡接口板,這種接口板又稱為網絡接口卡(網卡)
適配器有自己的處理器和存儲器(包括RAM和ROM),是一個半自治的設備
適配器和局域網之間的通信是通過電纜或雙絞線以串行傳輸方式進行的
適配器和計算機之間的通信則是由計算機主板上Io總線以並行傳輸方式來進行的
因此,適配器的一個重要的功能可以進行數據串行傳輸和並行傳輸的轉換
適配器還要能夠實現局域網的數據鏈路層和物理鏈路層的協議
適配器在接受和發送各種幀的時候不使用計算機的CPU,這時CPU可以處理其他的任務;如果接受到一個差錯的幀,則直接丟棄不通知計算機,如果接受到一個正確幀,它使用中斷來通知該計算機並交付給協議棧中的網絡層
當計算機要發送IP數據報的時候,就有協議棧把IP數據報向下交給適配器,組裝成幀之后發送到局域網
計算機的硬件地址:適配器的ROM中
計算機的軟件地址:IP地址,則存放在計算機的存儲器中
Mac地址
當多個站點連接在同一個廣播信道上想要實現兩個站點的通信,則每個站點都必須有一個唯一的標識,即一個數據鏈路層地址
在每個發送的幀中必須攜帶標識接收站點和發送站點的地址,由於該地址用於媒體接入控制,因此被稱為Mac地址
在生產適配器時候,這種6字節的Mac地址已經被固化在適配器的ROM中,因此Mac地址也被稱為硬件地址或物理地址,是一種平面結構的地址(沒有層次結構)
無論適配器移動到哪都不會發生改變,可見“Mac地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符EUI-48,當這塊適配器插入某台計算機之后,適配器上的標識符就成為了這台計算機的Mac地址
IEEE規定地址字段第第一字節的最低為是I/G (表示individual 和 group)當他的值為0的時候,地址字段表示一個單個站地址,當他的值為1的時候表示組地址,用來進程多播(組播)
G/L (group和local)當值為0的時候是全球管理,當值為1的時候本地管理
當路由器通過適配器連接到局域網的時候,適配器上的硬件地址就用來標志路由器的某個接口,路由器如果連接到兩個網絡上,則需要兩個適配器和兩個硬件地址
適配器有過濾功能,適配器從網絡上每接受一個Mac幀就先用硬件檢查Mac幀中的目的地址,如果是發送到本站,則收下,在進行下一步的處理,否則就將此幀丟棄,不再進行其他的處理
發往本站的幀有三種幀:
單播幀(一對一):收到的幀的Mac地址和本站上的硬件地址相同
廣播幀(一對全體):即發送給本局域網上全部的站點的幀
多播幀(一對多):即發送給本局域網一部分站點的幀
通常適配器還可以設置為 混雜方式(工作在混雜方式的適配器只要聽到有幀在共享媒體上的傳輸就悄悄地接受下來)如嗅探器
實際上這種做法是竊聽了其他站點的通信,但是不中斷其他站點的通信(黑客)
7、共享式以太網
以太網目前從傳統的共享式以太網發展到現在的交換式以太網
總線的特點是:當站點發送數據時,總線上的所有站點都能檢測並接收到這個數據(廣播通信方式)
也可以在總線上實現一對一的通信方式:每個站點都有一個與其他適配器都不同的地址
以太網采取了兩種措施:
采用較為靈活的無連接的工作方式,即不必先建立連接就可以直接發送數據,適配器對發送的數據幀不進行編號,也不要求對方發回確認(以太網提供的服務是不可靠交付的,即盡最大努力的交付)當目的站收到有差錯的數據幀的時候(例如用CRC查出有差錯)就把幀丟棄,其他什么也不做,對有差錯幀是否需要重傳有高層來決定,但是以太網並不知道這是重傳幀,而是當成新的數據幀來重新發送
以太網采用基帶傳輸,發送的數據都是使用曼徹斯特編碼的信號,曼徹斯特編碼在每一個比特信號的正中間有一次電平的跳變,接收端可以很容易的利用這個比特信號的電平跳變來提取信號時鍾頻率,並與發送方保持時鍾同步
在總線上,只要有一個站點在發送數據,總線的傳輸資源就被占用了,因此在同一時間內只能允許一個站點發送數據,否則各站點之間就會互相干擾,結果就是大家都無法正常的發送數據
采用了CSMA/CD協議解決:載波監聽多址接入/碰撞檢測
多址接入:是一種多址接入協議,許多站點以多址接入的方式連接在一根總線上,協議的實質是“載波監聽”餓“碰撞檢測”
載波監聽:發送前先監聽,每一個站點在發送數據之前要先檢測一下總線上是否有其他站點在發送數據,如果有,則暫時不要發送數據,等到信道空閑的時候在發送
碰撞檢測:就是邊檢測邊監聽,即適配器邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓的變化情況,以便判斷自己在發送數據的時其他站是否也在發送數據(如果有多個,則總線上的信號電壓幅度增大)當適配器檢測到幅度超過一定的門限值的時候,表面信號發送了碰撞(發生了沖突)因此碰撞檢測也被稱為沖突檢測,碰撞時會發生失真,無法從中得到有用的信息;因此每一個正在發送數據的站點,一旦發現總線上發生了碰撞,適配器立即停止發送,免得繼續浪費資源,等待一段隨機時間之后再次發送
在使用CSMA/CD協議之前,一個站點不可能同時進行發送和接收,因此使用CSMA協議的以太網不可能進行全雙工通信,只能是通過半雙工通信(雙向交替通信)
以太網端到端往返時間稱為爭用期(碰撞窗口)
經過爭用期的這段時間還沒有檢測到碰撞,才能肯定這次發送不會發生碰撞
每一個站點在自己發送完數據之后的一小段時間里,存在着有可能遭遇碰撞的可能性,這一小段時間是不確定的,取決於另一個發送數據的站點到本站的距離,但不會超過爭用期
10Mbit/s的以太網把爭用期確定為51.2 us;以太網規定總線的長度不得超過2500米(原本是5200,但考慮到信號衰減的問題)
發生碰撞的站點不能等下次信道空閑的時候再發送(有可能再次碰撞)
以太網使用截斷二進制指數退避算法來解決碰撞后何時再次發送的問題:讓發生了碰撞后的站點在停止發送數據之后,推遲(也叫作退避)一個隨機的時間在監聽信道進行重傳,如果碰撞again,則增加隨機選擇的退避時間,當重傳達到16次的時候,則丟棄該幀並向高層匯報
在以太網站點在發送數據的時候,如果幀的前64字節沒有發生碰撞,則后續的數據也不會發生碰撞
凡是長度小於64字節的幀都是由於碰撞而異常中止的無效幀
以太網的端到端的時延應該是小於爭用期的一半(51.2us)即小於25.6us
以太網還采取一種叫做強化碰撞的措施,就是當發送數據的站點一旦發生了碰撞時,除了立即停止發送數據外,還要再發送32或者是48比特的人為干擾信號
以太網的還規定了幀間最小間隔為96比特時間為9.6us
CSMA/CD協議要點如下:
①適配器從網絡層獲得一個分組,加上以太網的首部和尾部,組成以太幀,放入適配器的緩存中,准備發送
②若適配器檢測到信道空閑96比特時間,就發送這個幀;若檢測到信道忙,則繼續檢測並等待信道轉為空閑96比特時間,然后發送這個幀
③在發送過程中繼續檢測信道,若一直未檢測到碰撞,就順利把這個幀成功發送完畢。若檢測到碰撞,則中止數據的發送,並發送人為干擾信號
④在中止發送后,適配器就執行指數退避算法,隨機 r 倍512比特時間后,返回步驟2
8、以太網的幀格式
、、、、
對於檢查出的無效的Mac幀就簡單丟棄,以太網不負責重傳丟棄的幀
IEEE802.3規定的幀的第三個字段是“長度、類型”只要字段值大於1536(十進制)時是類型,其余的為長度(Mac幀的數據部分長度),這樣的幀與v2 Mac一樣
當小於1536時,數據字段必須裝入上面的LLC幀
9、網橋和以太網交換機
(1)在物理層擴展以太網
過去:兩個網段之間使用轉發器,兩個站點之間有三個電纜網段
現在:擴展站點和集線器之間距離的一種方法是使用光纖和光纖調制解調器
光纖調制解調制的作用就是:進行電信號和光信號的轉換
一個集線器能連接的站點數非常有限,但是如果使用多個集線器,就可以形成覆蓋更多的多級星形結構的以太網
但是也有些缺點:①在多個以太網連接起來之前,每個以太網都是一個獨立的碰撞域(又稱沖突域),在任意時刻,在每一個碰撞域中只能有一個站點在發送數據,在多個以太網通過集線器互連起來后,把多個碰撞域變成一個碰撞域(范圍擴大) ②如果不同系統采用不同的以太網技術(數據率不同)那么就不可能集線器將它們互連起來
總之:
在物理層擴展的以太網任然是一個碰撞域,不能連接過多的站點,否則平均吞吐量太低,且會導致大量的沖突
同時不論是利用轉發器、集線器還是光纖在物理層擴展以太網,都僅僅只是相當於延長了共享的傳輸媒體,由於以太網有爭用期到端到端時延的期限,不能無限擴大地理覆蓋范圍
(2)在數據鏈路層擴展以太網
用網橋可以在數據鏈路層擴展以太網,網橋工作在數據鏈路層,采用存儲轉發方式,它根據Mac幀的目的地址對收到的幀進行過濾和轉發
當網橋收到一個幀的時候,並不是向全部接口轉發此幀,而是先檢查此幀的目的Mac地址,然后再確定將該幀轉發到哪個接口,或者丟棄此幀(即過濾)
可見,網橋就是一種數據鏈路層的分組交換機
簡單的網橋有兩個接口,每個原來的以太網是網段
網橋通過轉發表來轉發幀(轉發幀也叫作轉發數據庫或路由目錄)
網橋可以轉發不同的網段的信息,但是同一個網段上的則丟棄,因為同一個網段上的信息可以直接收到而不需要借助網橋的幫助
網橋是通過內部的接口管理軟件和網橋協議來完成的(相當於適配器的CSMA/CD協議 )
使用網橋的好處:①過濾信息量,增大吞吐量 ②擴大了物理范圍 ③提高了可靠性 ④可互連不同的物理層、不同的Mac子層和不同的速率的以太網
用網橋去擴展以太網不足:①增加了時延、網橋對接觸的幀需要先存儲和查找轉發表然后才轉發,而轉發之前,還必須執行CSMA/CD算法(發送碰撞時要退避)②在Mac子層並沒有流量控制功能,當網絡上的負荷很重的時候,網橋上的緩存的存儲空間可能不夠而發生溢出,以至於發生幀丟失的現象 ③ 由於網橋會轉發所有幀,只適合用戶數不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的以太網,否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產生網絡擁塞(廣播風暴)
在兩個網橋之間,有時會采用點對點鏈路
透明網橋:即插即用;在登記表中記載下面的:站地址(收到的幀的源Mac地址)、端口(收到的幀進入該網橋的接口號)、時間(登記收到的幀進入該網橋的時間,目的是局域網的拓撲經常發生變化)、
轉發表中的Mac地址是根據源地址Mac寫入的,但是在轉發的時候是將此Mac地址當成目的地址
為了避免幀在網絡中不斷的兜圈子,透明網橋使用了一種生成樹協議(STP):通過互連在一起的網橋間的彼此通信,找出原來的網絡拓撲中的一個連通子集(生成樹)
在這個子集中的整個連通的網絡中不存在環路,即任何兩個站點之間有且只有一條路徑
無線局域網
無線局域網簡稱 WLAN
便攜站:便於移動的,但攜帶站在工作的時候其位置是固定不變的
移動站:不僅能夠移動,而且在移動的過程中進行通信(正在進行的應用程序感覺不到計算機位置的變化,也不因計算機位置的變化而中斷運行)一般是電池供電的
無線局域網可分為兩大類:有固定基礎設施的和無固定基礎設施的
AP:基站(基本服務集中的接入點AP);接入點
BSS:基本服務集(802.11標准中的最小構件)
分配系統:DS
一個擴展的服務集:ESS
無線因特網服務提供者:wisp
移動自組網絡和移動IP並不相同
隱蔽站問題:a和b互為隱蔽站,彼此都沒有辦法檢測對方的信號