ch5a第五章链路层与网络建设A.ppt

第5讲: 数据链路层级网络建设 本讲目标: 了解数据链路层服务原理: 错误检测, 校正 共享广播信道 链路层编址 各类链路层技术的实现和实例 教科书参考 第5章 概述: 链路层的服务 错误检测, 校正 多点访问技术和LAN 链路层寻址, ARP 特定的链路层技术: 以太网 集线器, 网桥, 交换机 IEEE 802.11 LANs PPP ATM 链路层: 工作环境 链路层: 工作环境 两个 物理上连接的 设备: 主机-路由器, 路由器-路由器, 主机-主机 协议数据单元: frame（帧） 链路层的服务 成帧, 链路访问: 将分组封装入帧, 加上帧头, 帧尾 如果是共享介质，则需实现信道的访问, ‘物理地址’ 放在帧首用来确定信源、信宿 物理地址≠IP地址 在两台物理上连接的设备之间实现可靠传递: 不太用在误码率低的场合 (光纤, 某些双绞线) 无线链路: 误码率相当高 Q: 为什么在链路层和端到端之间都要做可靠性的校验? 链路层的服务 (续) 流量控制: 保持收发双方的同步 错误检测: 信号衰减和噪声会导致出错. 接收端检测到错误时: 给发送端信号要求重发或丢弃出错帧 错误校正: 接受端检测多个位错并加以校正 而无需要求发送端重发 链路层: 实现 通过 “adapter（网卡或适配器）” 实现 e.g., PCMCIA 卡, 以太网卡 一般适配器都含有: RAM, DSP 芯片, 主机的总线接口, 和链路接口 错误检测 奇偶校验 因特网校验和 发送端: 把数据段的内容看成一系列16-bit的整数 校验和: 对内容进行累加 (1’s complement sum) 发送端将校验和放入UDP 的checksum 字段 接收端: 对接收到的数据段进行校验和计算 检查计算所得的校验和与接收到值的是否相等 : NO – 出错了 YES – 没查出错误. 但有可能存在错误? …. 链路类型 有三种类型的 “链路”: 点对点 ( e.g. PPP, SLIP) 广播式 (共享线路或介质; e.g, 以太网, 无线网, etc.) 交换式 (e.g., 交换式以太网, ATM etc) 多点访问协议 一条共享的通信信道 两个或多个结点可同时发送信号: 相互干扰 在某一时刻只有一个结点可以成功地发送信号 多点访问协议: 分布式的算法来决定如何共享信道, i.e., 决定工作站何时可以发送 注意：有关共享通道的通信（协商）也必须在该通道自身上解决! 多点访问协议 我们希望多点访问协议能够解决什么问题: 同步还是异步 了解其他站点的信息 健壮性 (e.g.如何对待信道错误) 性能 局域网与802协议组 LLC 与 MAC MAC 协议: 分类 通道分割 将信道分割成较小的 “片” (时隙, 频率) 将小片分给各站点使用 随机访问 允许冲突 从冲突中“恢复” “排队” 严格协调访问来避免冲突 信道分割的 MAC 协议: TDMA TDMA: time division multiple access （时分多路） “依次” 访问信道 每次每个站点分得固定长度的时隙 (时长 = 分组的单位传输时间) 未用的时隙被闲置和浪费 例如: 6个站点的LAN, 1,3,4 有分组发送, 而 2,5,6的时隙则被闲置 信道分割的 MAC 协议: FDMA FDMA: （频分复用） 信道按频谱分成频段，每个站点分得固定的频段 在频段不用时该部分信道被闲置和浪费 例如: 6各站点的 LAN, 1,3,4 发送分组, 而 2,5,6 的频段被闲置 随机访问协议 当结点有数据要发送时： 使用信道全部的传输速率 R. 在诸多结点中不存在“预先”协商的机制 可能发生两个以上结点同时传输 - “冲突” 随机访问的 MAC协议定义了: 如何检测冲突 如何从冲突中恢复 (e.g., 通过延迟重发) 随机访问 MAC协议的实例: 时隙ALOHA ALOHA CSMA and CSMA/CD CSMA: Carrier Sense Multiple Access CSMA: （载波检测多路访问）发送前侦听: 如果信道闲置: 发送整个分组 如果信道忙, 推迟发送 坚持性 CSMA: 当信道闲置时，以p的概率立即重试 (可能导致不稳定) 非坚持性 CSMA: 在某个随机间隔以后再试 为人处事的规则之一: 不要打断别人的发言! CSMA 的冲突 CSMA/CD (Collision Detection，冲突检测) 在冲突发生后，短时间内可探测到 立即中断传输, 减少信道的时间浪费 坚持性或非坚持性重传 冲突检测: 在有线 LAN中简便易行: 检测信号强度, 比较收、发的信号 在无线