以太网交换机的特点

以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并 且一般都工作在全双工方式。 交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互 通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰 撞地传输数据。 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片， 其交换速率就较高。

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高速以太网的应用
使用高速以太网进行宽带接入： 以太网已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆盖的
地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们 正在尝试使用以太网进行宽带接入。 以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信， 并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。 采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不 需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效 率和降低了传输的成本。
例题：
要发送的数据为1101011011.采用CRC的生成多项式是P
（X）=（X的4次方）+X+1 1、试求应添加在数据后面的余数R 2、若数据在传输过程中最后2个1变成0，问接收端能 否发现 3、采用CRC检验后，数据链路层的传输是否变成了可 靠的传输
PPP协议的特点和帧格式
现在全世界使用最多的数据链路层协议就是点对点协议
透明传输 差错检测
封装成帧
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这
样就构成了一个帧。 首部和尾部的一个重要作用就是帧定界。 首部和尾部还包括必要的控制信息。每种数据链路层协议 都要对针首部和尾部的格式有明确的规定。并规定了帧的 数据部分的长度上限——最大传送单元MTU。
PPP。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协 议。PPP协议由IETF制定。 PPP协议有3个组成部分 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。 链路控制协议LCP。 网络控制协议NCP。
PPP协议的帧格式
一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么？
结论：当某站点发送完数据后，只有经过争用期这段
时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发送 碰撞。
最小有效帧长
解决碰撞问题 ——最短有效帧长 如果发生冲突，一定是在发送的前64字节之内。由于 一检测到冲突就立即中止发送，则这时已经发送出去 的数据据一定小于64字节。 以太网规定了最短有限帧长为64字节 凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无 效帧，收到无效帧就立即丢弃。
小组成员：王珊珊 20130566101 朱彦颖 20130566102 陆文露 20130566106
链路层要解决的三个基本问题
PPP协议的特点及帧格式。
局域网常用的拓朴结构
网络适配器（网卡）的作用。
CSMA/CD协议。
以太网的MAC层
数据链路层的三个基本问题
封装成帧
局域网的拓扑
物理拓扑和逻辑拓扑可能不同。
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
网络适配器（网卡）的作用
网络接口板有称为通信适配器或网络接口卡，或网卡。
网络适配器的重要功能：
（1）进行串行/并行转换 （2）对数据进行缓存 （3）在计算机的操作系统中安装设备驱动程序 （4）实现以太网协议
4
6
6
2
46 ~ 1500
MAC 帧 目的地址 源地址
插 入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
前同步码
帧开始 定界符
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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
试一试：
选择题：
1、下列选项中，不符合CSMA/CD规定的是 （ ）
。 A. 在以太网中，每个站在发送数据帧之前要先监听总线。 B. 当有帧要发送时，如果总线空闲，可以立即发送。 C. 当有帧要发送时，如果总线忙，必须等待。 D. 数据帧一旦启动发送，就可以顺利发送完毕，不会发生碰撞。 答案：D 2、以太帧数据字段长度在（ ） 字节之间。 A.46-1024 B.46-1500 C.20-1024 D.20-1500 答案：B
封装成帧
封装成帧
用控制字符进行帧定界的方法举例
透明传输
如果在传输的数据中存在和表示帧定界符的控制字符具有
相同的比特编码，则会出现帧定界错误。 当传送的帧都是由ASCII码表示的文本文件组成的帧，则 其数据部分肯定不会出现SOH或者EOT这种帧定界控制字符。 无论何种键盘键入的字符，都可以使用这种帧进行传输， 这种传输就叫做透明传输。 相反当传送的帧不是由ASCII码表示的文本文件组成的帧， 则其数据部分就会出现SOH或者EOT这种帧定界控制字符， 则数据链路层会错误的“找到帧边界”，把部分帧收下， 剩下的部分数据丢弃。
用多个集线器可连成更大的局域网（多个碰撞域中） 用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中
在数据链路层扩展局域网
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址
对收到的帧进行转发或过滤。
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，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或 者把它丢弃（过滤）。
差错检测
在传输过程可能会出现比特差错：1可能会变成0，而0也

有可能变为1，是传输差错的一种（帧丢失、帧重复、帧 失序等）。 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率 成为误码率BER。 误码率和信噪比有很大的关系，信噪比提高可以减少误码 率，但误码率不可能下降到0。 为了保证传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须 采用各种差错检测措施。现广泛使用循环冗余检验CRC技 术。
指数退避算法
定义基本退避时间——2T
从离散的证书集合[0，1……，（2^k-1）]中随机取出一
个数，记为r。重传应推后的时间是r倍的争用期。参 数k按照公式k=Min[重传次数，10]计算 重传次数不超过10时，k=10，超过10时，k就不在增大 一直是10. 当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧 ，并向高层 报告
以太网的MAC层
MAC帧的格式
在物理层、链路层扩展以太网的方法 网桥的特点
以太网交换机的特点
高速以太网应用
MAC帧的标准
常用的以太网MAC帧格式有两种标准：
DIX Ethernet V2标准 IEEE的802.3标准
以太网的 MAC 帧格式
IP 数据报
字节
IP层
透明传输
透明传输
解决透明传输的方法
定义一个转义字符“ESC”（0X1B），在数据中遇到“EOT”
或者“SOH”控制字符时，在控制字符前面插入“ESC”转 义字符。（发送端） 在接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个 插入的转义字符——字节填充或字符填充。 若在数据中存在转义字符，则仍然在转义字符前插入一个 转义字符。 接收端收到2个转义字符时，删除一个转义字符。
填空题： 1、数据链路层使用的信道主要有两种类型：（ ）信道和（ ） 信道，前者最常使用的协议是PPP, 后者最常使用的协议有 CSMA/CD。 答案:点对点、广播 2、以太网使用CSMA/CD协议可以使很多计算机以多点接入的 方式连接在一根总线上，协议的实质是（ ）和（ ）. 答案：载波监听 、碰撞检测 3、当网桥刚接入到以太网时，它的转发表是空的，这时若网桥 收到一帧数据，网桥就是按照（ ）算法处理收到的帧，然 后把帧转发出去。 答案：自学习
使用网桥的特点


优点： 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（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网 缺点： 存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 网桥只适合于用户数不太多(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暴。
CSMA/CD协议的要点
争用期
最短有效帧长 指数退避算法
帧间最小间隔（9.6μs）
争用期
解决碰撞问题——争用期
最先发送数据帧的站，在发送完数据帧后至多经过时
间2T（两倍的端到端往返时间）就可知道发送的数据 帧是否遭受了碰撞。
将以太网的端到端往返时间称为争用期，又称为碰撞
窗口。