004 数据链路层.ppt

《004 数据链路层.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《004 数据链路层.ppt（63页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第4 4章章 数据链路层数据链路层n掌握数据链路层的功能掌握数据链路层的功能n掌握掌握CSMA/CD和以太网基本原理和以太网基本原理n掌握基本的交换技术掌握基本的交换技术n掌握数据链路层协议掌握数据链路层协议课程目标课程目标学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：n数据链路层概述数据链路层概述n以太网基础以太网基础n数据链路层设备数据链路层设备n数据链路层协议数据链路层协议目录目录数据链路层概述数据链路层概述l数据链路层是数据链路层是OSIOSI参考模型的第二层，在物理层基参考模型的第二层，在物理层基础上向网络层提供服务础上向网络层提供服务l数据链路层为物理链路上提供可靠的数据传

2、输数据链路层为物理链路上提供可靠的数据传输l局域网的数据链路层协议有以太网、令牌环网等局域网的数据链路层协议有以太网、令牌环网等l广域网数据链路层协议有广域网数据链路层协议有PPPPPP、HDLCHDLC、Frame Frame RelayRelay等等数据链路层功能数据链路层功能n 帧同步功能帧同步功能n 差错控制功能差错控制功能n 流量控制功能流量控制功能n 链路管理功能链路管理功能1物 理 层2数据链路层4传 输 层3网 络 层5会 话 层7应 用 层6表 示 层帧同步功能帧同步功能l帧同步是指能够从接收到的比特流中明确地帧同步是指能够从接收到的比特流中明确地区分出数据帧的起始与终止的地

3、方区分出数据帧的起始与终止的地方l常见帧同步的方法有：常见帧同步的方法有：字节计数法 字符填充的首尾定界符法 比特填充的首尾定界符法 违法编码法差错控制差错控制l常见差错控制的方法有：常见差错控制的方法有：检错重发（CRC）超时重发 （Timeout）流量控制和链路管理流量控制和链路管理l流量控制功能不是只有数据链路层才提供流量控制功能不是只有数据链路层才提供l流量控制功能是控制发送方发送数据的速率流量控制功能是控制发送方发送数据的速率l链路管理是指数据链路层连接的建立、维持链路管理是指数据链路层连接的建立、维持和释放和释放LAN数据链路层数据链路层l分为两个子层：分为两个子层：LLC：Log

4、ical Link ControlMAC：Media Access ControlLAN数据链路层标准数据链路层标准lIEEE 802制定了系列局域网标准制定了系列局域网标准IEEE802.3：以太网IEEE802.4：令牌总线IEEE802.5：令牌环IEEE802.11：无线局域网lIEEE802标准涵盖了物理层和数据链路层标准涵盖了物理层和数据链路层WAN数据链路层标准数据链路层标准lWAN服务通常由电信运营商提供服务通常由电信运营商提供lWAN数据链路层标准包括：数据链路层标准包括：HDLCPPPLAPBFrame Relay以太网基础以太网基础l802.3 相关电缆l802.3 MA

5、C 子层协议lIEEE 802.2 标准:Logic Link Control（LLC）l常用以太网连接方式 l快速以太网简介参考资料参考资料lIEEE 802.3lIEEE 802.2lIEEE 802.3ulIEEE 802.3z以太网简介以太网简介l以太网由Xerox公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出xI c以太以太电缆 分接器分接器接口接口电缆收收发器器站点站点 接口接口控制器控制器终端器端器802.3 线缆线缆名称线缆最大传输距离10BASE-5粗同轴电缆500m10BASE-2细同轴电缆200m10BASE-T双绞线100m10BASE-F光纤2000m802.3

6、帧帧lPRE:先导字节先导字节,7个个10101010 lSFD:帧开始标志帧开始标志,10101011 lDA:目的目的 MAC地址地址 SA:源源MAC地址地址 lLEN:LLC帧长度帧长度lDATA:数据字段数据字段lPAD:填充字段填充字段lCRC:校验字段校验字段716622 or 34LLC 帧64到1518字节字节CRCPADDATALLC 控制信控制信息息LENSADASFDPREMAC与与802.2 标准标准LLCMAC数据链路层物理层LLC 的位置网络层 协议格式分组分组网络网络MAC 头头LLC头头分组分组MACLLC 头头分组分组MAC/物理地址物理地址厂商编号序列号2

7、4 bits24 bits00e0.fc01.2345RomRamlMAC地址有地址有48位，前位，前3个字节用于标识不同个字节用于标识不同的厂家。的厂家。三种三种802.3连接方式连接方式10Base510Base210BaseT收发器夹子收发器电缆芯连接器双绞线 集线器802.3u 标准标准名称线缆最大传输距离优点100Base-T4双绞线100m使用3类线100Base-Tx双绞线100m100Mbps全双工100Base-F光纤2000m100Mbps全双工CSMA/CDl传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重传重传交换技术交换技术l局域

8、网交换技术l局域网交换机逻辑模型l交换机输入输出接口l配置交换机局域网交换技术局域网交换技术Hub冲突域Switch冲突域1冲突域 2LAN Switch 逻辑模型模型三三层及三及三层以上以上LLCMAC 物理物理层桥协议实体体转发逻辑转发逻辑输入入输出出输入入输出出LAN Switch 转发逻辑MAC 地址表地址表MAC 地址地址端口号端口号学学习逻辑学学习逻辑过滤/转发逻辑接口接口接口接口LAN Switch 输入入输出接口出接口 上行接口上行接口LAN SwitchLAN Switch10 Base-T 链路路100Base-Fx 全双工全双工链路路接入接口接入接口现代局域网模型代局域网

9、模型外部网络三层交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机数据链路层设备数据链路层设备l网桥网桥l交换机交换机中继器中继器l中继器是一种信号放大设备中继器是一种信号放大设备单个单个HUBlHub连接的设备共享一个冲突域连接的设备共享一个冲突域lHub连接的设备共享一个广播域连接的设备共享一个广播域HUBHUBA A向向B B发送时，发送时，C C向向D D不能发送，不能发送，否则产生冲突否则产生冲突ABCDHUB级连级连lHub限制的网络的可扩展性限制的网络的可扩展性HUBHUBHUBHUBHUBHUB不能发送不能发送A向B发送时，E向D不能发送同同一一冲冲突突域域AFEDCB以太网交换机数据

10、帧的转发以太网交换机数据帧的转发l以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口上上100M HUB一个冲突域一个冲突域10M交换机B10M100M100M10M10M100M10M10M100M交换机A10M一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域MAC地址表地址表l交换机内部都有一张交换机内部都有一张MAC地址表地址表E0/3E0/5E0/7E0/16MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址发送端口号M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC2PC4PC3MAC地址学习地址学习l最

11、初交换机的最初交换机的MAC地址表为空地址表为空MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址发送端口号E0/3E0/5E0/7E0/16PC2PC1PC3PC4MAC地址学习地址学习lMAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端地址表没有记录，数据帧从其它所有端口转发出去口转发出去l识别数据帧的源识别数据帧的源MAC地址，学习地址，学习MAC地址地址和端口对应关系和端口对应关系MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址发送端口号E0/3E0/5E0/7E0/16M1E0/3PC2PC1PC4PC3MAC地址学习地址学习l通过通过MAC地址表实现数据帧的单点转发

12、地址表实现数据帧的单点转发lMAC地址表的维护地址表的维护MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4E0/3E0/5E0/7E0/16目的MAC地址发送端口号M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC4PC3PC2广域网数据链路层广域网数据链路层广域网的数据传输方式广域网的数据传输方式广域网数据传输方式广域网数据传输方式点到点方式分组交换方式广域网交换机HDLC简介简介l面向比特的规程面向比特的规程HDLC：高级数据链路控制：高级数据链路控制l有三种常用操作方式：有三种常用操作方式：正常响应方式NRM异步响应方式ARM异步平衡方式ABMPPP协议简介协议简介lPPPPP

13、P协议是在协议是在SLIPSLIP的基础上发展起来的的基础上发展起来的lPPPPPP协议提供点到点链路传输协议提供点到点链路传输l物理层可以是同步电路或异步电路物理层可以是同步电路或异步电路接入服务器接入服务器PPP 封装封装lPPPPPP协议主要由链路控制协议（协议主要由链路控制协议（LCPLCP）、网络）、网络控制协议族（控制协议族（NCPsNCPs）和用于网络安全方面的验）和用于网络安全方面的验证协议族（证协议族（PAPPAP和和CHAPCHAP）组成。）组成。PPP协议协议组成组成PPP协议栈协议栈物理介质（同步/异步）验证；其他选项 LCP IPCP IPXCP 其他 NCP 网络控

14、制协议 IP IPX 其他网络协议物 理 层数据链路层网 络 层PPP协商流程协商流程lPPP链路的建立需要通过链路层特性的协商链路的建立需要通过链路层特性的协商PAP 验证验证lPAPPAP是两次握手验证协议，口令以明文是两次握手验证协议，口令以明文传送，被验证方首先发起验证请求。传送，被验证方首先发起验证请求。被验证方被验证方主验证方主验证方用户名密码通过/拒绝CHAP 验证验证lCHAPCHAP是三次握手验证协议，不发送口是三次握手验证协议，不发送口令，主验证方首先发起验证请求，安令，主验证方首先发起验证请求，安全性比全性比PAPPAP高。高。被验证方被验证方主验证方主验证方主机名加密后

15、报文通过/拒绝主机名随机报文MultiLink PPP简介简介l在在LCPLCP阶段协商是否使用阶段协商是否使用MPMPl然后对然后对PPPPPP进行验证，得到对方的用户名，根据进行验证，得到对方的用户名，根据用户名找到为该用户指定的虚拟接口模板用户名找到为该用户指定的虚拟接口模板l协商参数包括：协商参数包括：MRRUMRRU、SSNHFSSNHF、终端描述符、终端描述符l用于绑定的标志有两个：用户名和终端描述符用于绑定的标志有两个：用户名和终端描述符ppppppppppppBundle interfacePPPoE简介简介lPPPoE提供以太网用户宽带远程接入提供以太网用户宽带远程接入lPP

16、PoE可实现对以太网用户的控制、认证和可实现对以太网用户的控制、认证和计费等功能计费等功能lPPPoE运行在网络层和以太网数据链路层之运行在网络层和以太网数据链路层之间间X.25协议分层结构协议分层结构物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层应用层应用层会话层会话层表示表示层层 物理层物理层数据链路层数据链路层分组层分组层物理层物理层数据链路层数据链路层分组层分组层高层协议高层协议 DCEDTE与远程 DTE之间的高层协议X.25X.25协议概述协议概述lX.25 X.25 协议是数据终端设备（协议是数据终端设备（DTEDTE）和数）和数据电路终接设备（据电路终接设备（DCED

17、CE）之间的接口规程。）之间的接口规程。l其主要功能是描述如何在其主要功能是描述如何在 DTE DTE 和和 DCE DCE 之间建立虚电路、传输分组、建立链路、之间建立虚电路、传输分组、建立链路、传输数据、拆除链路、拆除虚电路，同时传输数据、拆除链路、拆除虚电路，同时进行差错控制、流量控制、情况统计等。进行差错控制、流量控制、情况统计等。DCEDCEDTEDTEX.25公共网公共网X.25X.25X.25网络模型网络模型lDTE DTE 数据终端设备（数据终端设备（Data TerminalData Terminal）lDCE DCE 数据电路终端设备（数据电路终端设备（Data Circu

18、it-terminating Data Circuit-terminating EquipmentEquipment）lPSE PSE 分组交换设备（分组交换设备（Packet Switching EquipmentPacket Switching Equipment）lPSN PSN 分组交换网（分组交换网（Packet Switching NetworkPacket Switching Network）DTEDTEPSNDTEDCEPSEPSEDCEDCEPSEIP包通过包通过X.25网络传送网络传送帧头IP 头 用户数据IP 包分组头X.25 packet帧尾X.25 网络网络X.25的

19、链路层协议的链路层协议LAPBl 在在DTE和和DCE之间有效地传输数据之间有效地传输数据l 确保接收器和发送器之间信息的同步确保接收器和发送器之间信息的同步l 检测和纠正传输中产生的差错检测和纠正传输中产生的差错l 识别并向高层协议报告规程性错误识别并向高层协议报告规程性错误l 向分组层通知链路层的状态向分组层通知链路层的状态链路层的主要功能如下：X.25的虚电路的虚电路l 统计时分复用统计时分复用l SVC（交换虚电路）和（交换虚电路）和PVC（永久虚电路）（永久虚电路）l 一个接口最多可以配置一个接口最多可以配置4095条虚电路条虚电路帧中继协议栈帧中继协议栈物理层物理层数据数据链路层链

20、路层网络层网络层传输层传输层应用层应用层会话层会话层表示层表示层物理层物理层帧中继帧中继l 帧中继协议是在X.25分组交换技术的基础上发展起来的一种快速分组交换技术帧中继的特点帧中继的特点l 帧中继协议以帧的形式传递数据信息帧中继协议以帧的形式传递数据信息l 帧中继传送数据基于虚电路帧中继传送数据基于虚电路l 采用物理层和链路层两级结构采用物理层和链路层两级结构l 在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的重传操作测，但不提供发现错误后的重传操作l 预约的最大帧长度至少要达到预约的最大帧长度至少要达到1600字节字节/帧，适帧，适合

21、封装局域网的数据单元合封装局域网的数据单元l 提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制l 帧中继采用面向连接的交换技术帧中继采用面向连接的交换技术帧中继网络帧中继网络lDTEDTE和和DCEDCE间的接口成为用户网络接口间的接口成为用户网络接口（UNIUNI）l网络和网络间接口称为网络和网络间接口称为NNINNIl帧中继虚电路用数据链路连接标识帧中继虚电路用数据链路连接标识DLCIDLCI来区来区分分lLMILMI用于建立和维护用于建立和维护DTEDTE和和DCEDCE之间的连接之间的连接FRDLCIDLCIDCEDTEDTE数据链路连接标识数据链路连接标识

22、DLCIlDLCIDLCI：数据链路连接标识：数据链路连接标识lDLCIDLCI只具有本地意义只具有本地意义l帧中继帧中继UNIUNI接口最多可支持接口最多可支持10241024条虚条虚电路电路DLCI 21DLCI 22DLCI 23DLCI 32DLCI 33DLCI 31Frame Relay switch帧中继帧中继DLCI的分配的分配DLCI 48Frame Relay switchl从帧中继网络服务商处得到分配的从帧中继网络服务商处得到分配的DLCIsDLCIsl每个每个DLCIDLCI只有本地意义只有本地意义l映射对端的网络地址到映射对端的网络地址到DLCIsDLCIs172.1

23、6.11.2172.16.11.3DLCI 48Network Address172.16.11.3TokenRing用于网络发现的用于网络发现的Inverse ARPlInverse ARP 自动发现目的路由器的网络地址，从而简自动发现目的路由器的网络地址，从而简化了帧中继的配置化了帧中继的配置Switch 通知通知 DLCI 48Switch 通知通知 DLCI 66Router B 向向DCLI 66 通知通知 IP 172.16.11.2 Router A向向DLCI 48通知通知 IP 172.16.11.3 FRDCEDCE172.16.11.2DLCI 48DLCI 66172.16.11.3Router BRouter A帧中继带宽管理帧中继带宽管理 比特Bc+BeBcT0T0+Tc承诺信息速率(CIR)用户线速率传送的帧 标记DE=1可能丢弃的帧被丢弃 的帧帧中继网络拓扑结构帧中继网络拓扑结构全连接网络全连接网络部分连接网络部分连接网络星型网络星型网络小结小结l数据链路层功能数据链路层功能l局域网数据链路层标准局域网数据链路层标准l局域网数据链路层设备局域网数据链路层设备l以太网交换机工作原理以太网交换机工作原理l数据链路层协议数据链路层协议lHDLC协议协议lPPP协议协议lX.25协议协议l帧中继协议帧中继协议