计算机网络与通信课件第4章ppt.ppt

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1、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第 四 章 数据链路层从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.1 数据链路层1、物理链路与数据链路物理链路(link)：就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。数据链路(data link)：逻辑链路。发送结点到接收结点用于数据传输的一条通路。除必要的物理链路，还需通信协议来控制这些数据的传输。常使用适配器实现，包括了数据链路层和物理层

2、这两层的功能。物理链路常采用复用技术，此时可能含多条数据链路从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物

3、理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动从层次上来看数据的流动从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层

4、物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动仅从数据链路层观察帧的流动从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。IP 数据报数据报1010 0110帧帧取出取出数据数据链路层链路层网络层网络层链路链路结点结点 A结点结点 B物理层物理层数据数据链路层链路层结点结点 A结点结点 B帧帧(a)(b)发送发送帧帧接收接收链路链路IP 数据报数据报1010 0110帧帧装入装入 数据链路层传送的是帧数据链路层传送的是帧数据

5、链路层传送的是帧数据链路层传送的是帧从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。数据链路层像个数字管道数据链路层像个数字管道 l常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。是帧。l早期的数据通信协议曾叫作通信规程早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。是同义语。结点结点结点结点帧帧帧帧从使用情况来看

6、，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2、数据链路层的主要功能、数据链路层的主要功能封装成帧 帧同步：帧同步是指收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。(3)透明传输：所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(4)链路访问控制：媒体访问控制（MAC）(5)物理寻址:在多点连接的情况下，必须保证每一帧都能送到正确的目的站

7、。收方也应知道发方是哪一个站。(6)流量控制：实时地控制发方发送数据的速率。(7)差错控制：保证以最低的比特差错率传送数据。(8)链路管理：根据结点通信情况配置数据链路层。面向连接、无连接确认、无连接不确 认服务从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.2 帧与成帧帧与成帧1、帧的基本格式地址帧的数据部分帧结束 MTU帧首帧起始长度/类型/控制FCS帧尾从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2、成

8、帧、成帧(1)基于字符的成帧：帧的信息字段为整数字节例：透明传输STX：02可显示字符可显示字符帧帧帧开始符帧开始符帧结束符帧结束符ETX:03STXETXSTXDLEDLE ETXDLE DLE可含控制字符可含控制字符1010从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)基于比特的成帧：基于比特的成帧：l帧首部和尾部为特定比特的组合。l透明传输：如：帧起始和帧结束为：01111110。帧中出现5个连续的1，就会自动插入一个0从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞

9、开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.3 自动重传请求协议自动重传请求协议(ARQ)流量控制：防止拥塞、避免死锁、合理分配网络资源流量控制：防止拥塞、避免死锁、合理分配网络资源l全网流量控制：传输层全网流量控制：传输层l点对点流量控制：链路层点对点流量控制：链路层 接收缓冲区受限接收缓冲区受限从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。在接收结点：等待；收到数据帧，放入接收缓冲区；数据帧上交主机；向发送结点发确认信息转到。在发送结点：从主机取一个数据帧；发送缓冲；将发送

10、缓冲区中的数据帧发送出去；等待；受到确认信息，则从主机取一个新的数据帧，然后转到。1、停止等待协议（stop and wait）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(a)正常情况 (b)数据帧出错 (c)数据帧丢失 (d)应答帧丢失数据帧在链路上传输的几种情况死锁太长，浪费时间,太短，收到确认前重发重复帧增加发送序号（1位）丢弃重复帧从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。停止等待协议的算法在发送

11、结点：在发送结点：从主机取一个数据帧。V(S)0；发送状态变量初始化 N(S)V(S)；将发送状态变量的数值写入发送序号 将数据帧送交发送缓冲区。将发送缓冲区中的数据帧发送出去。设置超时定时器。选择适当的超时重发时间t0ut 等待。等待以下3个事件中最先出现的一个 若收到确认帧ACK，则：从主机取一个新的数据帧；V(S)1-V(S)；更新发送序号 转到。若收到否认帧NAK，则转到。重发数据帧 若超时定时器时间到，则转到。重发数据帧 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。V(R)0；接收状态变量初

12、始化，其数值等于发送序号 等待。当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差错（如用CRC)。若检查结果正确无误，则执行后续算法；否则转到。若N(S)V(R)，则执行后续算法；收到发送序号正确的数据帧 否则丢弃此数据帧，然后转到。将收到的数据帧中的数据部分送交主机。V(R)1-V(R)。更新接收状态变量，准备接收下一个数据帧 发送确认帧ACK，并转到。发送否认帧NAK，并转到。在接收结点：在接收结点：从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。链路利用率链路利用率链路利用率：E=tf/(2tp+tf)=1/

13、(2a+1)a=tp/tf=（线路长度/信号传播速度）/（帧长/发送速率）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2 2、后退、后退N N帧帧ARQARQ（1）工作过程：无需等待应答，允许发送多帧从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l连续发送数据帧而提高了效率，l重传时必须把原来已正确传送过的数据帧进行重传(仅因这些数据帧之前有一个数据帧出了错)，这种做法又使传送效率降低。l若传输信道的传输质量很

14、差因而误码率较大时，连续ARQ协议不一定优于停止等待协议。利弊分析：从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)滑动窗口协议发送端没有收到确认信息前不能无限制地发送数据帧。这是因为：当未被确认的数据帧的数目太多时，只要有一帧出了差错，就可能要有很多的数据帧需要重传，增大开销。为了对所发送出去的大量数据帧进行编号，每个数据帧的发送序号也要占用较多的比特数，这样又增加了一些不必要开销。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很

15、少使用，在此不再说明。发送窗口：允许未确认的数据帧的最大值 (a)允许发送0号至4号帧；(b)允许发送1号至5号帧；(c)允许发送4号至0号帧用于控制发送端的发送速率不必每收到一个数据帧就发回一个确认帧从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。落入接收窗口内才允许收下数据帧接收窗口从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)(3)发送窗口的最大值问题发送窗口的最大值问题 设发送窗口WR8。设发送端发送

16、完07号共8个数据帧。窗口已满，发送暂停。假定这8个数据帧均已正确到达接收端，并且对每一个数据帧，接收端都发送出确认帧。下面考虑两种不同的情况。l第一种情况是：所有的确认帧都正确达到了发送端，因而发送端接着又发送8个新的数据帧，其编号应当是07。l第二种情况是：所有的确认帧都丢失了，经过一段时间后，发送端重发这8个旧的数据帧，其编号仍位07。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。接收端第二次收到编号为07的8个数据帧时，无法判定：这是8个新的数据帧，或这是8个旧的、重发的数据帧。因此，将发送窗口

17、设置为8显然是不行的。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。n个比特编号，应保证WR 2n-1 一般的陆地链路采用3比特编码，卫星链路传播延时很大，发送窗口也必须适当增大，常用7位编码。未被确认的数据帧都必须保持在发送端的缓冲区中，以便在出差错时进行重发。停止等待协议，WR1从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3、选择重传ARQ 只重传出现差错的数据帧或者是定时器超时的数据帧。但须加大接收窗口，

18、以便先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。这就是选择重传ARQ协议。对于选择重传ARQ协议，接收窗口不应该大于发送窗口。若用n比特进行编号，则可以证明，接收窗口的最大值受下式的约束 WR2n/2 当接收窗口WR为最大值时，WTWR2n/2。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.4 高级数据链路层协议HDLC：面向比特1、两种配置平衡配置非平衡配置从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年

19、的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2 2、3 3种数据传送方式种数据传送方式非平衡配置：(1)正正常常响响应应方方式式NRM:NRM:只有主站才能发起向次站的数据传输，次站在主站向它发送命令帧进行轮询时，才能以响应帧的形式回答主站。(2)异异步步响响应应方方式式ARM:ARM:允许次站发起向主站的数据传输，但主站仍负责全线的初始化、链路的建立和释放，以及差错恢复等。平衡配置：异异步步平平衡衡方方式式ABMABM，每个复合站都可以平等地发起数据传输，而不需要得到对方复合站的允许。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程

20、施工中已很少使用，在此不再说明。3、3种非正常工作方式种非正常工作方式(1)正常断开方式(NDM)(2)异步断开方式(ADM)(3)初始化方式(IM)l(1)(2)与传输方式的不同为：次站或组合站再逻辑三与链路断开，不再进行数据收发l(3)与传输方式的不同为：次站或组合站的数据链路控制程序需要重新生成或更改传输方式下的参数。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4、HDLC帧结构帧同步：标志字段F：01111110透明传输：零比特填充法零比特填充法从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构

21、之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0信息字段中出现了和信息字段中出现了和标志字段标志字段 F 完全一样完全一样的的 8 比特组合比特组合发送端在发送端在 5 个连个连 1 之后之后填入填入 0 比特再发送出去比特再发送出去在接收端把在接收端把 5 个连个连 1之后的之后的

22、0 比特删除比特删除会被误认为是标志字段会被误认为是标志字段 F 发送端填入发送端填入 0 比特比特接收端删除填入的接收端删除填入的 0 比特比特零比特填充从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。A：地址字段，8bits。l非平衡方式：填充次站的地址。l平衡方式时(采用ABM)：填充应答站地址。l全1:广播方式，全0无效。l地址可扩展：当某个地址字段的第1位为0时，则表示下一个地址字段的后7位也是地址位。当这个地址字段的第1位为1时，表示这已是最后一个地址字段。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛

23、。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。C：控制字段，8bit从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。信息帧：Bit24：N(S)N(S)发送序号发送序号，Bit68：N(R)N(R)所期望收到的帧的发送序号并确认序号为N(R)-1的帧以及在这以前的各帧都已正确无误地收妥了。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。监督帧：bit3,4:帧类

24、型从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。Bit5：P/F 为1才有意义NRM：次站收到主站发出的P比特为1的命令帧(S帧或I帧)以后才能发送响应帧。若有数据发送，则在最后一个数据帧中将F比特置1。若无数据发送，则应在回答的S帧中将F比特置1。ARM或ABM：任何一个站都可以在主动发送的S帧和I帧中将P比特置1。对方站收到P1的帧后，应尽早地回答本站的状态并将F比特置1，不过此时并不表示数据已发完和不再发送数据了。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但

25、在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图 非平衡配置中P/F比特的使用方法从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。两个复合站的全双工通信举例两个复合站的全双工通信举例从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无编号帧数据链路建立与释放从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。复合站的链路建立和

26、释放从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.5 SLIP 和 PPP 协议用户接入Internet的一般方法l 拨号电话线接入Internet：l专线接入(这多为用户人数较多的单位)。SLIP 和 PPP为 点到点链路直接相连的两个设备见提供一种传送数据报的方法。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。用户拨号入网的示意图用户拨号入网的示意图 路由器路由器调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器因

27、特网服务提供者因特网服务提供者(ISP)用户家庭用户家庭拨号电话线拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP 连接使用使用 TCP/IP 的的 客户进程客户进程路由选择 进程至至因因特特网网PC 机机从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。用户到用户到 ISP ISP 的链路使用的链路使用 PPP PPP 和和 SLIP SLIP 协议协议 用户至因特网已向因特网管理已向因特网管理机构申请到一批机构申请到一批 IP 地址地址ISP接入网PPP 协议协议SLIP协议协议从使用情况来看，闭胸式的使用比

28、较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1、SLIP协议协议l对原始的IP数据报封装l无寻址、无数据校验、分组类型识别l没有最大帧长限制C0C0DB DCDB DD0CDBIP数据报从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2 2、PPP PPP 协议协议(1)优点：优点：l支持多种协议支持多种协议l错误检测错误检测l链路管理链路管理l选项协商选项协商l授权授权lIP地址协商地址协商从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之

29、中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)三个组成部分 n一个将 IP 数据报封装为HDLC数据帧。n链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)：建立、配置、管理和测试数据链路连接的情况n网络控制协议 NCP(Network Control Protocol)：建立和配置不同的网络层协议。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)PPP 协议的帧格式:面向字节lPPP 有一个有一个 2 个字节的协议字段。个字节的协议字

30、段。n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 数据报。数据报。n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。n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。IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。不提供使用序号和确认的可靠传输不提供使用序号和确认的可

31、靠传输 n在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的简单的 PPP 协议较为合理。协议较为合理。n在因特网环境下，在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。网络层的传输也是可靠的。n帧检验序列帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。字段可保证无差错接受。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。透明传输 信息字段中

32、：l0 x7E字节转变成为2字节序列(0 x7D，0 x5E)。l0 x7D字节转变成为2字节序列(0 x7D，0 x5D)。lASCII码的控制字符(即小于0 x20的字符)，在该字符前面要加入一个0 x7D字节。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(4)PPP链路工作过程链路工作过程 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.6 数据链路层的设备和组件数据链路层的设备和组件1、网络接口卡：又

33、称网络适配卡，简称网卡。(1)功能：l数据的封装和接收l帧的封装和拆封l编码和解码l介质访问控制l数据缓存 涵盖物理层和数据链路层 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)结构结构lMAC层协议控制器l数据缓存器l编解码电路l内收发器l传输介质接口从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l网卡从网上每收到一个MAC帧就首先检查其硬件地址。如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此

34、帧丢弃，不再进行其他的处理。l这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：1、单播帧，即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同；2、广播帧，即发送给所有站点的帧(全l地址)；3、多播帧，即发送给一部分站点的帧。所有的网卡都至少应当能够识别前两种帧 (3)工作原理工作原理从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(4)种类种类以太网卡（80%）令牌环网卡FDDI网卡10Mbps100Mbps1000Mbps10GbpsISA网卡(16位，带宽一般为10Mbps)PCI网卡（32位，带宽10-1000Mbps

35、）EISA网卡网络技术网速总线类型双绞线网卡(RJ45)粗缆网卡(AUI接口)细缆网卡(BNC接口)光纤网卡(GBIC、SFP)无线网卡传输介质从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2、网桥：也称桥接器、网桥：也称桥接器网桥的功能：(1)物理上扩展网络，与中继器、集线器 类似(2)数据过滤(转发表)站表站表接口管理接口管理 软件软件网桥协议网桥协议 实体实体缓存缓存接口接口 1接口接口 2网段网段 B网段网段 A111222站地址站地址 接口接口网桥网桥网桥网桥接口接口 1接口接口 212从使用

36、情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)逻辑划分网络逻辑划分网络(隔离功能隔离功能)B2B1碰撞域碰撞域碰撞域碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF网桥使各网段成为隔离开的碰撞域网桥使各网段成为隔离开的碰撞域(4)帧格式转换帧格式转换互联具有不同协议和不同传输速率的网段从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l过滤通信量。过滤通信量。l扩大了物理范围。扩大了物理范围。l提高了可靠性。提高了可靠性。l可互连不同

37、物理层、不同可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不子层和不同速率（如同速率（如10 Mb/s 和和 100 Mb/s 以太网）以太网）的局域网。的局域网。l网桥使各网段成为隔离开的碰撞域网桥使各网段成为隔离开的碰撞域l网桥不改变它转发的帧的源地址网桥不改变它转发的帧的源地址使用网桥的优点 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l存储转发增加了时延。存储转发增加了时延。l在在MAC 子层并没有流量控制功能。子层并没有流量控制功能。l具有不同具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。子层的

38、网段桥接在一起时时延更大。l网桥只适合于用户数不太多网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个不超过几百个)和通信和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的量不太大的局域网，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广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。暴。使用网桥带来的缺点 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l目前使用得最多的网桥是透明网桥目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。l“透明透明”是指局域网上的站点并不知道所发送

39、的是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。不见的。l透明网桥是一种即插即用设备，其标准是透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。透明网桥从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。网桥的自学习和转发帧步骤l网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到帧的网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。如没有，就在转发表中增加源地址有无相匹配的项目。如没有，就在转发表中

40、增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。如有，则把一个项目（源地址、进入的接口和时间）。如有，则把原有的项目进行更新。原有的项目进行更新。l转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。项目。n如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发。外）按进行转发。n如有，则按转发表中给出的接口进行转发。如有，则按转发表中给出的接口进行转发。n若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。

41、应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。地址地址 接口接口转发表的建立过程举例B2B1ABCDEF1212地址地址 接口接口B 1B AA BA 1F CF 2A BA 1F CF 2从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。l在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接口外，还有在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接口外，还有帧进入该网桥的时间。帧进入该网桥的

42、时间。l这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化，站点也可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。太网上的工作站并非总是接通电源的。l把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以在转发表中把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息。这样就使得网桥中的只保留网络拓扑的最新状态信息。这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。网桥在转发表中登记三个信息 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。

43、敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3、交换机、交换机l是一种多接口网桥l通过在其内部配备大量交换背板实现高速数据交换。l一半网桥只有两到四个端口，交换机通常具有很高的端口密度。l交换机的每个端口可接网段，也可接单个主机l直通式(不缓存，直接按目的地址转发，时延小)和存储转发式两种从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(1)存储转发式(Store and Forward)(Store and Forward)l特点：接收到数据包后，

44、首先缓存，进行CRC循环冗余校验,若有错误，丢弃该包；否则，查询地址映射表将其转发至相应的端口。l优点：没有残缺数据包转发，可减少潜在的不必要的数据转发l缺点：转发速率慢。l适用环境：存储转发技术适用于普通链路质量或质量较为恶劣的网络环境，这种方式要对数据包进行处理，所以，延迟和帧的大小有关。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)直通式直通式l特点：拥有一条很高带宽的背板总线(背板式)和内部交换矩阵（交叉式）。只读出数据帧的前6个字节，即通过地址映射表中查找目标地址，将数据帧传送到相应的端

45、口上。直通交换能够实现较少的延迟，因为在数据帧的目的地址被读出，确定了转发端口后马上开始转发这个数据帧。l优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率l缺点：会给整个交换网络带来许多垃圾通信包l适用环境：网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境，延迟时间跟帧的大小无关。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)碎片丢弃（碎片丢弃（Fragmentfree）：混合式）：混合式l特点：这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如

46、果大于等于64字节，则发送该包。l优点：数据处理速度比存储转发方式快l缺点：比直通式慢l适用环境：一般的通讯链路从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。封装成帧:帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。控制字符进行帧定界控制字符进行帧定界SOH装在帧中的数据部分装在帧中的数据部分帧帧帧开始符帧开始符帧结束符帧结束符发送在前发送在前EOT从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。透明透明2、数据链路层的主要功能传输、数据链路层的主要功能传输SOHEOT出现了出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端当作无效帧而丢弃被接收端被接收端误认为是一个帧误认为是一个帧数据部分数据部分EOT完整的帧完整的帧发送发送在前在前