专业英语第二次翻译作业CH3-5ed数据链路层

计算机网络（第5版）第3章数据链路层争用期最先发送的站点，在发送数据帧后至多经过时间2就可知道刚才的帧是否遇到了碰撞。以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。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。二进制指数类型退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)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送数据。确定基本退避时间，一般是取为争用期2。定义重传次数k，k10，即k=Min[重传次数,10]从整数集合[0,1,…,(2k1)]中随机地取出一个数，记为r。重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。争用期的长度以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。以太网发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续数据就不会发生冲突。最短有效帧长如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是异常中断的无效帧。强化碰撞当发送数据的站一旦发现发生了碰撞：立即停止发送数据；还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jammingsignal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。TJ人为干扰信号ABTBtB发送数据A检测到冲突开始冲突信道占用时间A发送数据B也能够检测到冲突，并立即停止发送数据帧，接着也同样发送干扰信号。帧间最小间隔9.6s以太网在相继发送的两帧之间强制插入9.6s的间隔，相当于96bit的发送时间一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待9.6s才能再次发送数据FCSSATypePADADataPadPA帧间隔9.6sCSMA/CD数据发送算法媒体忙？发送帧碰撞？发送完？停止发送发送JamN≥16?NoNoYes发送成功Yes发送失败No执行退避算法NoYes发送帧碰撞次数N++Yes持续9.6s（帧间最小间隔96个比特时间）一个帧从开始发送，经可能发生的碰撞后，将再重传数次，到发送成功且信道转为空闲时为止，是发送一帧所需的平均时间。发送成功争用期争用期争用期τ2τ2τ2T0τt占用期发生碰撞发送一帧所需的平均时间…3.3.3以太网的信道利用率参数a要提高以太网的信道利用率，就必须减小与T0之比。在以太网中定义了参数a：0Ta(3-2)•a→0表示一发生碰撞就立即可以检测出来，并立即停止发送，因而信道利用率很高。•a越大，每发生一次碰撞就浪费许多信道资源，使得信道利用率明显降低。对以太网参数有何要求？当数据率一定时，以太网的连线的长度受到限制，否则的数值会太大。以太网的帧长不能太短，否则T0的值会太小。3.4使用广播信道的以太网传统以太网可使用的传输媒体有四种：铜缆（粗缆或细缆）铜线（双绞线）光缆10BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制MAC不同标准10Base5--粗缆Ethernet10Base2--细缆Ethernet10BaseT--双绞线10BaseF--光缆10Broad36--宽带数据率（Mbps）基带信号曼彻斯特编码段最大长度（百米）10Base5以太网的物理层铜缆或铜线连接到以太网的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头粗缆以太网10BASE5最大段长度500米每段最多站点数100两站点间最小距离2.5米网络最大跨度2.8公里50米若实际网络需要跨越更长距离，就要使用转发器/中继器。用转发器连接的几个网段仍是一个局域网。IEEE802.3的体系结构与功能实现物理层50同轴电缆插入式分接头收发器AUI电缆网卡与主机的接口数据封装/解封（MAC帧）链路管理（CSMA/CD协议）曼彻斯特编码/译码发送/接收MACLLC细缆以太网10BASE2用更便宜的直径为5mm的细同轴电缆(特性阻抗仍为50W)。细缆直接用标准BNCT型接头连接到网卡上的BNC连接器的插口。细缆BNC接头NIC细缆以太网10BASE2（续）段最大长度185m每段最多站点数30两站点间最短距离0.5m网络最大跨度925m3.4.1使用集线器的星形拓扑粗同轴电缆—细同轴电缆—双绞线。以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种使用大规模集成电路芯片(可靠性高)的设备：集线器(hub)。使用集线器的双绞线以太网集线器两对双绞线：发送和接收站点RJ-45插头星形网10BASE-TNIChub段最大长度100m10BASE-T无屏蔽双绞线以太网的出现，为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。集线器的特点集线器网卡工作站网卡工作站网卡工作站双绞线逻辑上仍是一个总线网，各站使用CSMA/CD协议共享逻辑上的总线。集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。多个网段互连Hub10Base2-细缆Ethernet10Base5粗缆Ethernet10BaseT-双绞线RouterServerHub网桥3.4.3以太网的MAC层1.MAC层的硬件地址在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址，相当于站点的唯一标识符，与其物理位置无关。48位的MAC地址MAC地址字段可以采用两种形式之一：6字节－全球范围，2字节－单位范围I/G地址(OUA)bit4710G/LOUI22423类型标志地址块/公司标识符扩展标识符MAC层的地址问题地址类型标识：第一字节的最低位I/G0--单个站地址1--组地址（多播）地址范围标识：第一字节的最低第二位G/L0–本地管理（16位形式的MAC地址）1--全局管理以太网几乎不使用G/L1146网卡上的硬件地址路由器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适配器检查MAC地址适配器从网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查其MAC地址。“发往本站的帧”包括以下三种帧：单播(unicast)帧（一对一）广播(broadcast)帧（一对全体）多播(multicast)帧（一对多）MAC地址分类单播地址：I/G=0且G/L=0，全局唯一寻址的接口设备。当局域网数据帧只能发给一个接口设备时(单播)使用。广播地址：48比特全为1。当局域网帧要发给网上所有接口设备时使用。组播(multicast)地址：I/G=1，但其余47位不全为1的组地址。当局域网帧发给网上多个(不是全部)接口设备时使用。哪个组播地址代表哪些接口设备是网络系统在启动的初始化过程中完成的。2.MAC帧的格式常用的以太网MAC帧格式有两种标准：DIXEthernetV2标准IEEE的802.3标准以太网MAC帧物理层MAC层1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报MAC帧以太网的MAC帧格式MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式目的地址字段6字节MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式源地址字段6字节MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式类型字段2字节标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式数据字段46~1500字节？？最短有效帧长64字节18字节的首部和尾部注意：当数据字段长度小于46字节时，应加入填充字段上层协议如何知道填充字段的长度？MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式FCS字段4字节当传输媒体的误码率为1108时，MAC子层可使未检测到的差错小于11014。MAC帧物理层MAC层IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报以太网V2的MAC帧格式1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比MAC帧多8个字节为什么没有帧结束定界符和透明传输插入字符？PA:前同步码-10101010序列，用于使接收方与发送方同步SFD:帧首定界--10101011DA:目的地址--MAC地址SA:源地址--MAC地址LEN:数据长度/类型（大于Ox0600时表示类型）Type:类型：高层协议标识LLCPDU+pad--最少46字节,最多1500字节pad填充字段，保证帧长不少于64字节FCS:帧校验序列（CRC-32）866246-15004字节FCSSATypePADADataPadEthernetV2IEEE802.3712/62/6246-15004字节FCSPASALENSFDDALLCPDUPad校验区间64-1518字节IEEE802.3/Ethernet帧格式数据字段的长度与长度字段的值不一致；帧的长度不是整数个字节；用收到的帧检验序列FCS查出有差错；数据字段的长度不在46~1500字节之间。有效的MAC帧长度为64~1518字节之间。对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。无效的MAC帧3.5扩展的局域网3.5.1在物理层扩展局域网主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器以太网集线器光纤光纤调制解调器光纤调制解调器某大学有三个系，各自有一个局域网用多个集线器可连成更大的局域网三个独立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中一系三系二系主干集线器一个更大的碰撞域碰撞域优点使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够通信。扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。不能互连不同的数据率的网段。用集线器扩展局域网使用网桥。网桥具有过滤帧的功能：当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后根据转发表确定将该帧转发到哪一个接口。3.5.2在数据链路层扩展局域网1.网桥的内部结构站表接口管理软件网桥协议实体缓存接口1接口2①②③网段B网段A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口网桥网桥④⑤⑥接口1接口212网桥使各网段成为隔离开的碰撞域B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF过滤通信量，使不同网段上的通信不会相互干扰。扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。使用网桥带来的好处存储转发增加了时延。在MAC子层并没有流量控制功能。不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。只适合用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则容易发生广播风暴。使用网桥带来的缺点用户层IPMAC站1用户层IPMAC站2物理层网桥1网桥2AB用户数据IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T物理层DLRMAC物理层物理层DLRMAC物理层物理层LAN1LAN2两个网桥之间使用一段点到点链路网桥不改变它转发的帧的源地址集线器转发帧时，不对传输媒体进行检测。网桥转发帧之前必须执行CSMA/CD算法。网桥和集线器的重要区别目前最多的是