第3章數據鏈路層3.1數據鏈路層概述3.2點對點協議PPP（重點）3.3局域網（重點）3.4使用廣播信道的以太網（重點）3.5擴展的以太網（重點）3.6高速以太網3.7其他類型的高速局域網接口（略講）1課程目標數據鏈路層的點對點信道和廣播信道的特點，以及這兩種信道所使用的協議（PPP和CSMA/CD協議）的特點。數據鏈路層的三個基本問題：封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測。以太網的MAC層的硬件地址。適配器、轉發器、集線器、網橋、以太網交換機的作用和使用場合。23.1數據鏈路層概述3.1.1數據鏈路層的功能數據鏈路層介于物理層和網絡層之間，屬于網絡的低層。該層解決兩個相鄰結點之間的通信問題，實現兩個相鄰結點鏈路上無差錯的數據傳輸。數據鏈路層傳輸的數據單元稱為幀。3IP數據報1010……0110幀取出數據鏈路層網絡層鏈路結點A結點B物理層數據鏈路層結點A結點B幀(a)(b)發送幀接收鏈路IP數據報1010……0110幀裝入數據鏈路層傳送的是幀4數據鏈路層像個數字管道常常在兩個對等的數據鏈路層之間畫出一個數字管道，而在這條數字管道上傳輸的數據單位是幀。早期的數據通信協議曾叫作通信規程(procedure)。因此在數據鏈路層，規程和協議是同義語。結點結點幀幀5數據鏈路層的功能數據鏈路層最主要的功能可歸結為以下幾點：（1）結點A的數據鏈路層把網絡層交下來的IP數據報封裝成幀。（2）結點A把封裝好的幀發送給結點B的數據鏈路層。（3）若結點B的數據鏈路層收到的幀無差錯，則從收到的幀中提取出IP數據報上交給上面的網絡層；否則丟棄這個幀。包括以下幾個功能：幀同步功能差錯控制流量控制鏈路管理MAC尋址區分數據與控制信息透明傳輸6數據鏈路層的信道種類數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。廣域網中均采用點對點信道。廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復雜。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協議來協調這些主機的數據發送。早先的局域網多采用廣播信道，后來改進的局域網采用點對點信道。7鏈路和數據鏈路鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。數據鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協議來控制這些數據的傳輸。若把實現這些協議的硬件和軟件加到鏈路上，就構成了數據鏈路。現在最常用的方法是使用適配器（即網卡）來實現這些協議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數據鏈路層和物理層這兩層的功能。

8物理線路（鏈路）與數據鏈路……………………….93.1.2數據鏈路層要解決的三個問題數據鏈路層協議有三個基本問題需解決。數據鏈路層的發送方應當讓接收方的數據鏈路層知道，所發送的幀是從什么地方開始到從什么地方結束。這就是幀定界（也叫幀同步）問題。數據鏈路層傳送的數據的比特組合必須是不受限制的。數據鏈路層協議不能禁止傳送某種特殊的比特組合。這就是透明傳輸問題。數據鏈路層必須有差錯檢測功能。101.幀定界（幀同步）為了使傳輸中發生差錯后只將出錯的有限數據進行重發，數據鏈路層將比特流組織成以幀為單位傳送。幀的組織結構必須設計成使接收方能夠明確的從物理層收到的比特流中區分出幀的起始與終止，這就是幀同步要解決的問題。同步的方法字符填充的首尾定界符法比特填充的首尾定界符法幀定界的原理：在發送幀時，發送方的數據鏈路層在幀的前后都各加入事先商定好的標記，使得接收方在收到這個幀后，就能根據這種標記識別幀的開始和結束，以及幀里面裝入的數據部分的準確位置。控制字符SOH放在一幀的最前面，表示幀的首部開始，另一個控制字符EOT表示幀的結束。每一種鏈路層協議都規定了幀的數據部分的長度上限——最大傳送單元MTU(MaximumTransferUnit)。11封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數據的前后分別添加首部和尾部，然后就構成了一個幀。首部和尾部的一個重要作用就是進行幀定界。幀結束幀首部IP數據報幀的數據部分幀尾部≤MTU數據鏈路層的幀長開始發送幀開始12MTU各種物理網絡，對幀可攜帶的數據的上限有不同的規定，叫作最大傳輸單元（MaximumTransmissionUnit，MTU）。一個物理網絡的MTU由硬件決定，通常情況下保持不變。不同物理網絡，其MTU一般是不相同的。13用控制字符進行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數據部分幀幀開始符幀結束符發送在前EOTSOH和EOT都是控制字符的名稱。在ASCII碼中，他們的十六進制編碼分別是01（二進制是00000001）和04（二進制是00000100）。當所傳送數據為ASCII碼組成的文本文件，可用此方法。……………………….142.透明傳輸原因：由于幀的開始和結束的標記都是使用專門指明的控制字符，因此，所傳輸的數據中的任何一個字符一定不允許和用做幀定界的控制字符一樣，否則就會出現幀定界的錯誤，即所謂的不透明，而透明指任何比特組合的數據都能通過數據鏈路層。正確理解透明的含義（如E-mail）。152.透明傳輸解決幀的透明傳輸的兩種方法：字符填充的首尾定界符法比特填充的首尾定界符法SOHEOT出現了“EOT”被接收端當作無效幀而丟棄被接收端誤認為是一個幀數據部分EOT完整的幀發送在前16（1）字符填充的首尾定界符法該方法是用一些控制字符來標識一幀的起始與終止。例如，我們可以把SOH作為幀的開始標志，EOT作為幀的結束標志。發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉義字符“ESC”(其十六進制編碼是1B，二進制編碼是00011011)，表示其后的“SOH”或“EOT”要作為普通字符處理。如果轉義字符也出現數據當中，那么應在轉義字符前面插入一個轉義字符。當接收端發現轉義字符時，就把轉義字符去掉，并把后面的字符作為普通字符來處理。17數據中出現的控制字符經字節插入后發送時的字符SOHESCxEOTESCyESCESCz上面的控制字符“ESC”叫做轉義符(escapecharacter)插入轉義字符18SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數據EOTEOT經過字節填充后發送的數據字節填充字節填充字節填充字節填充發送在前幀開始符幀結束符用字符填充法解決透明傳輸的問題SOH19（2）比特填充的首尾定界符法在前面介紹的字符分界法中存在一個大的不足，那就是它僅依靠8位模式。而事實上，并不是所有的字符編碼都使用8位模式，如UNICODE編碼就使用了16位編碼方式。“比特填充的首尾界定符法”是以一組特定的比特模式（如01111110）來標志一幀的起始與終止，它允許任意長度的位碼，也允許任意每個字符有任意長度的位。20比特填充的首尾定界符法發送端：若發現要發送的數據中有5個連續1，則立即填入一個0。接收端：對幀中的數據進行掃描。每當發現5個連續1時，就把這5個連續1后的一個0刪除。2101001111101000101001001111110001010010011111010001010信息字段中出現了和標志字段F完全一樣的8比特組合發送端在5個連續1之后填入0比特再發送出去在接收端把5個連續1之后的0比特刪除會被誤認為是標志字段F發送端填入0比特接收端刪除填入的0比特零比特填充……………………….223.差錯檢測差錯產生的原因與差錯類型傳輸差錯是通過通信信道后接收的數據與發送數據不一致的現象;差錯控制是檢查是否出現差錯以及如何糾正差錯；通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲和沖擊噪聲；由熱噪聲引起的差錯是隨機差錯，或隨機錯；沖擊噪聲引起的差錯是突發差錯，或突發錯；在通信過程中產生的傳輸差錯，是由隨機差錯與突發差錯共同構成的。23差錯產生過程24誤碼率（BER）的定義

誤碼率是指二進制碼元在數據傳輸系統中被傳錯的概率，它在數值上近似等于：Pe=Ne/N，其中N為傳輸的二進制碼元總數，Ne為被傳錯的碼元數；誤碼率應該是衡量數據傳輸系統正常工作狀態下傳輸可靠性的參數之一；對于一個實際的數據傳輸系統，不能籠統地說誤碼率越低越好，要根據實際傳輸要求提出誤碼率要求；對于實際數據傳輸系統，如果傳輸的不是二進制比特，要折合成二進制比特來計算；差錯的出現具有隨機性，在實際測量一個數據傳輸系統時，只有被測量的傳輸二進制比特數越大，才會越接近于真正的誤碼率值。25減少傳輸差錯的兩種方法為了減少傳輸差錯，通常采用下面兩種方法：（1）改善線路質量加強線路本身的抗干擾能力，是減少差錯最根本的途徑。但是，這種改善是以較大的投入為代價的。（2）差錯的檢測與糾正主要思想是：對所傳輸的數據進行抗干擾編碼，并以此來檢測和校正傳輸中的錯誤。在發送端，采用某種校驗碼為數據單元附加一個冗余碼，使數據單元與冗余碼之間建立一定的數學關系(即編碼過程)，然后把它們作為一個數據塊一起傳送給接收端；當接收端接收到數據塊后，使用相同的校驗碼計算數據單元的冗余碼，并與數據塊中附加冗余碼相比較，以檢驗它們之間的數學關系(解碼過程)是否正確，如果不正確，就說明傳輸有錯誤，則需要采用某種手段來糾正錯誤。26糾正錯誤的兩種方法反饋重發糾錯法接收端將傳輸是否正確的信息作為應答反饋給發送端，對于傳輸有誤的數據，發送端需要重新傳輸，直至傳輸正確為止，這樣就可以糾正錯誤了。前向糾錯(FEC)法接收端發現錯誤后，不是通過發送端的重傳來糾正，而是由接收端通過糾錯碼和適當的算法進行糾正。由于這種糾錯方法比較復雜，所需的冗余碼元較多，實現比較困難，故很少使用。目前，絕大多數的通信系統都采用反饋重發糾錯法來糾正差錯。27處理差錯的兩種基本策略糾錯碼發送方在每個數據塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數據是否有錯，并能糾正錯誤。檢錯碼發送方在每個數據塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數據是否有錯，但不能判斷哪里有錯。28糾錯碼——海明碼海明碼(HammingCode)是由RichardHamming于1950年提出的，是一種糾錯碼，即如果數據在傳輸過程中有一位出錯，則可以知道出錯的位置并通過取反將其改正過來。

海明碼編碼的關鍵是使用多余的奇偶校驗位來識別一位錯誤。例：使用偶校驗（“1”的個數為偶數） 10110101 ——> 101101011 10110001 ——> 101100010奇偶校驗可以用來檢查單個錯誤。碼字（codeword）：一個幀包括m個數據位，r個校驗位，n=m+

r，則此n比特單元稱為n位碼字。29循環冗余校驗（cyclicredundancycheck，CRC）是一種能力相當強的檢錯碼，并且實現編碼和檢碼的電路比較簡單。CRC基于二進制除法。在CRC中，在數據單元（比如一個字節）的后面附加一個稱為“循環冗余碼”或“CRC余數”的冗余數位串，使生成的數據單元可被另一個預先給定的二進制數完全除盡。然后將生成后的數據單元傳輸。接收端將所接收的數據單元用同樣的二進制數相除，如果無余數，則可認為所接收的數據單元正確無誤，如果有余數，則認定該數據單元已有差錯。檢錯碼——CRC301）循環冗余檢驗的原理在數據鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環冗余檢驗CRC的檢錯技術。在發送端，先把數據劃分為組。假定每組k位。校驗和（checksum）加在幀尾，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)除盡；收方接收時，用G(x)去除它，若有余數，則傳輸出錯。

假設待傳送的一組數據M=101001（共kbit，k=6）。我們在M的后面再添加供差錯檢測用的nbit冗余碼一起發送。312）冗余碼的計算用二進制的模2運算（異或運算）進行2n乘M的運算，這相當于在M后面添加n個0。得到的(k+n)bit的數除以事先選定好的長度為(n+1)bit的除數

P，得出商是Q而余數是R，余數R比除數P至少要少1bit。注：模2運算是指以按位模2加減為基礎的四則運算，運算時不考慮進位和借位。模2加減的原則為：兩數相同為0，兩數相異為1。模2除法：模2除法與算術除法類似，但每一位除（減）的結果不影響其它位，即不向上一位借位。323）冗余碼的計算舉例（1）現在k=6,M=101001。設n=3,除數

P=1101，被除數是2nM=101001000。模2運算的結果是：商

Q=110101，

余數

R=001。把余數R作為冗余碼添加在數據M的后面發送出去。發送的數據是：2nM+R

即：101001001，共(k+n)位。33

110101

←

Q

(商)P(除數)→

1101101001000

←

2nM(被除數)

1101

1110

1101

0111

0000

1110

1101

0110

0000

1100

1101

001←R(余數)，作為FCS

3）冗余碼的計算舉例（1）343）冗余碼的計算舉例（2）設

n=5,P=110101，待傳送的數據M=1010001101，模2運算的結果是：商Q=1101010110，余數R=01110。將余數R作為冗余碼添加在數據M的后面發送出去，即發送的數據是101000110101110，或2nM+R。353）冗余碼的計算舉例（3）待校驗數據：1101,0110,11G(x)=x4+x+1,即10011

110101101100001001111000010101001110011100110000101101001110100100111110余數∴傳送序列T(x)=1101,0110,1111,1036生成多項式的選擇生成多項式應該滿足以下要求：任何一位發生錯誤都應使余數不為0不同位發生錯誤應使余數不同對余數繼續作模2除運算應使余數循環374）除數的產生四個生成多項式G(x)已成為國際標準CRC-12G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITTG(x)=x16+x12+x5+1CRC-32G(x)=x32+x26+x23+

x22+x16+

x12+x11+

x10+

x8+

x7+

x5+

x4+

x2+

x+

1硬件實現CRC校驗385）幀檢驗序列FCS在數據后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列

FCS(FrameCheckSequence)。循環冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯方法，而FCS是添加在數據后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。

396）檢測出差錯將收到的數據除以除數P，只要得出的余數R不為0，就表示檢測到了差錯。CRC檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現了差錯。一旦檢測出差錯，就丟棄出現差錯的幀。只要經過嚴格的挑選，并使用位數足夠多的除數P，那么出現檢測不到的差錯的概率就很小很小。……………………….40例1.取生成多項式h（X）＝X4+X+1，假設欲發送的一段信息101100110，問在線路上傳輸的碼字是？解：由h(X)＝X4+X+1得生成碼為：10011，n為4。在101100110后面添加n（此時n=4）個0，得到1011001100000

。用1011001100000去除10011，得到余數為1000（保持n位，若不夠前面用0補上）把余數1000添加到要發送的數據101100110的后面，就是實際要傳送的碼字，為：101100110100010101100010011101100110000010011101011001111010100111001010011100041例2.仍取h(x)=X4+X+1，如果接收端收到的碼字為1001011110010，問傳輸過程中有無出錯?100011101100111001011110010100111111110011110001001110110100111011010011101答：有錯42例3.已知：接收碼字:1100111001，生成多項式:h(X)=X4+X3+1(n=4)

求：碼字的正確性。若正確，則指出冗余碼和信息碼。100001

110011100111001

11001，

11001

11001

0解：1)生成碼為11001，用接收到的碼字除以生成碼，余數為0，所以碼字正確。2)因n=4，所以冗余碼是：1001，信息碼是:110011

43例4.（1）要發送的數據為1101。采用CRC的生成多項式是P(x)=x2+1。試求應添加在數據后面的余數。（2）數據在傳輸過程中要發送的數據1101變成1100，問接收端能否發現？能否發現那幾位發生錯誤？（3）若數據在傳輸過程中要發送的數據1101變成1000，問接收端能否發現？能否發現哪幾位發生錯誤？答：（1）添加的檢驗序列為10（1101除以101）（2）數據在傳輸過程中要發送的數據1101變成1100，110010除以101，余數為01，不為0，接收端可以發現差錯。（3）若數據在傳輸過程中要發送的數據1101變成1000，100010除以101，余數為0，接收端不能發現差錯。44注意用循環冗余檢驗CRC差錯檢測技術只能做到無比特差錯接受，不能保證可靠傳輸。“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），都能以非常接近于1的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯”。也就是說：“凡是接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發送什么就收到什么）就必須再加上確認和重傳機制。為提高通信效率，因特網對通信質量較好的有線鏈路的數據鏈路層協議都不使用確認和重傳機制，即不要求向上提供可靠傳輸的服務，出錯修正可由上層協議來完成。通信質量差的無線鏈路，則使用。這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現了差錯。只要經過嚴格的挑選，并使用位數足夠多的除數P，那么出現檢測不到的差錯的概率就很小很小。……………………….453.2

點對點協議PPP 3.2.1PPP協議的特點 3.2.2PPP協議的幀格式 3.2.3PPP協議的工作狀態46PPP協議廣域網的多樣性需要功能更強大、完善的鏈路層協議支持，以適應多變的鏈路類型，并提供一定的安全特性。PPP協議是提供在點到點鏈路上傳遞、封裝網絡層數據包的一種鏈路層協議。PPP支持同步/異步線路，能夠提供驗證，易于擴展，PPP獲得廣泛應用。47PPP的基本概念支持同步/異步線路支持驗證和地址協商PPP可以用于如下幾種鏈路類型：同步/異步專線PPPPPPPPPPPPPPPPPP接入服務器PSTN/ISDNPSTN/ISDN48PPP的特點可以工作在同、異步方式下能夠控制數據鏈路的建立支持驗證，更加安全可同時支持多種網絡層協議可以對網絡層地址進行協商，能夠遠程分配IP地址無重傳機制，網絡開銷小49PPP協議的組成IP、IPX、其他網絡協議網絡層PPPIPCP、IPXCP，其他NCP鏈路層驗證，其他選項LCP物理介質（同步/異步）物理層

PPP協議主要由LCP、NCP以及用于網絡安全的可選驗證協議族組成（具體功能見下面）503.2.1點對點協議的特點現在全世界使用得最多的數據鏈路層協議是點對點協議PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網時，一般都是使用PPP協議。其應用場合主要有：路由器到路由器（router-routerleasedlineconnection）通過modem撥號上網，連到路由器或接入服務器（AccessServer）（dial-uphost-routerconnection）PPP協議面向字節，包含的控制協議有兩個鏈路控制協議LCP（LinkControlProtocol）網絡控制協議NCP（NetworkControlProtocol）以幀為單位發送。幀格式與HDLC相似，區別在于PPP是面向字符的，采用字符填充技術。51用戶撥號入網的示意圖路由器調制解調器調制解調器因特網服務提供者(ISP)用戶家庭撥號電話線使用TCP/IP的

PPP連接使用TCP/IP的客戶進程路由選擇進程至因特網…PC機52用戶到ISP的鏈路使用PPP協議用戶至因特網已向因特網管理機構申請到一批IP地址ISP接入網PPP協議……………………….531.PPP協議應滿足的需求簡單封裝成幀透明性多種網絡層協議多種類型鏈路差錯檢測檢測活躍度（即檢測連接狀態）最大傳送單元網絡層地址協商數據壓縮協商542.PPP協議不需要的功能糾錯：TCP/IP協議中，糾錯由傳輸層協議承擔，PPP協議只檢錯。流量控制：TCP/IP協議中，流量控制由傳輸層協議承擔。序號：幀不需要編號，因為是點對點連接，地址只簡化成廣播地址。多點線路：因為只是點對點協議，所以不支持多點線路。半雙工或單工鏈路：PPP協議只支持全雙工鏈路。553.PPP協議的組成PPP協議有三個組成部分鏈路控制協議

LCP(LinkControlProtocol),用于管理PPP數據鏈路，包括啟動線路、測試線路、協商參數以及關閉線路。網絡控制協議

NCP(NetworkControlProtocol)，用于協商所承載的網絡層協議的類型及其屬性，協商在該鏈路上所傳輸的數據包的格式與類型，配置網絡層協議等。驗證協議PAP和CHAP：主要用來驗證PPP對端設備的身份合法性，在一定程度上保證鏈路的安全性。564.PPP會話一個完整的PPP會話建立需要如下三步：PPP鏈路鏈路的建立和配置協調階段可選的驗證階段，選擇PAP或CHAP網絡層協議配置協商階段PSTN/ISDN575.PPP會話流程PPP會話流程如下圖所示：底層UPDead階段Establish階段Authenticate階段Network階段Terminate階段LCPOpened驗證失敗鏈路建立失敗關閉Down驗證通過或無驗證……………………….586.PPP驗證PPP支持兩種驗證方式PAP和CHAP。（1）PAP認證協議（PasswordAuthenticationProtocol,口令認證協議）：PAP認證過程非常簡單，二次握手機制。使用明文格式發送用戶名和密碼。發起方為被認證方，可以做無限次的嘗試（暴力破解）。只在鏈路建立的階段進行PAP認證，一旦鏈路建立成功將不再進行認證檢測。目前常用于PPPoe撥號環境中。（2）CHAP認證協議（ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol,質詢握手認證協議）CHAP認證過程比較復雜，三次握手機制。使用密文格式發送CHAP認證信息。由認證方發起CHAP認證，有效避免暴力破解。在鏈路建立成功后具有再次認證檢測機制。目前常用于企業網的遠程接入環境中。591）PAP認證過程首先被認證方以明文向主認證方發送認證請求（包含用戶名和密碼），主認證方到自己的數據庫認證用戶名密碼是否正確，如果密碼正確，PAP認證通過，如果用戶名密碼錯誤，PAP認證未通過。PAP只用于對網絡安全要求相對較低的環境。用戶名＋密碼通過/拒絕被驗證方主驗證方用戶列表60主機名＋加密后報文通過/拒絕主機名＋隨機報文被驗證方主驗證方主驗證方首先發起驗證請求，三次握手驗證不發送密碼，安全性比PAP高用戶列表2）CHAP認證過程61CHAP認證過程第一步：主認證方發起認證請求，向被認證方發送一個隨機產生的數值，并同時將將本端的用戶名一起發送給被驗證方。第二步：被驗證方接收到主認證方的請求后，檢查密碼（如果沒有設密碼就用默認的密碼），查到密碼再結合主認證方發來的id和隨機數據根據MD5算法算出一個Hash值，將此值和自己的用戶名發回主驗證方。第三步：主驗證方用MD5算法對報文id、本地保存的被驗證方密碼和原隨機數生成一個Hash值，并于收到的Hash值進行比較。如果一致，則認證通過，否則，認證不通過。62CHAP認證過程主驗證方發送用戶名1被驗證方是否配端口密碼檢查用戶列表用端口密碼+ID+隨機數計算Hash值，帶用戶名2發回被驗證方從用戶列表中查找與用戶名1對應的密碼+ID+隨機數計算Hash值，帶用戶名2發回主驗證方用自己用戶名列表中，查找用戶名2對應的密碼+ID+隨機數，計算Hash‘值Hash=Hash’OK失敗YNYN63PPP驗證對比PAP是兩次握手，CHAP是三次握手PAP以明文方式在鏈路上發送，缺乏安全性CHAP只在網絡上傳輸用戶名，而并不傳輸用戶密碼PAP和CHAP都支持雙向身份驗證……………………….643.2.2PPP協議的幀格式PPP的幀格式和HDLC的相似。標志字段F=0x7E（符號“0x”表示后面的字符是用十六進制表示。十六進制的7E的二進制表示是01111110）。地址字段A只置為0xFF。地址字段實際上并不起作用。控制字段C通常置為0x03。PPP是面向字節的，所有的PPP

幀的長度都是整數字節。65PPP的幀格式標記域：為01111110；66PPP的幀格式地址域：為11111111，對應廣播地址。PPP只用于點到點鏈路，實際上不需要數據鏈路層的地址。67PPP的幀格式控制域：缺省值為00000011，表示無序號幀，不提供使用序號和確認的可靠傳輸。68PPP的幀格式協議域：指示信息部分中是何種分組，缺省大小為2個字節。高位為0，表示是網絡層的分組，高位為1，說明是LCP或者NCP的分組。0x0021——信息字段是IP數據報0xC021——信息字段是鏈路控制協議LCP0x8021——信息字段是網絡控制協議NCP69PPP的幀格式信息域：長度可變，最大為1500字節；70PPP的幀格式校驗和域：2或4個字節，使用循環冗余校驗碼。71PPP協議的幀格式PPP有一個2個字節的協議字段。當協議字段為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數據報。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數據。若為0x8021，則表示這是網絡控制數據。

IP數據報1211字節12不超過1500字節PPP幀先發送7EFF03FACFCSF7E協議信息部分首部尾部72舉例：例：已知某網絡的采用PPP協議傳輸幀，已知某幀長為44字節，試問該幀最多可傳輸多少國標（采用ASCII碼）漢字？答：在PPP幀中，數據最多可占用的字節數=44-（1+1+1+2+2+1）=36；又因為一個國標漢字的編碼長度為兩個字節，所以該幀最多可傳輸的漢字數為：37÷2=1873透明傳輸問題當PPP用在同步傳輸鏈路時，協議規定采用硬件來完成比特填充（和HDLC的做法一樣）即零比特填充法。當PPP用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法。74字符填充將信息字段中出現的每一個0x7E字節轉變成為2字節序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出現一個0x7D的字節,則將其轉變成為2字節序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出現ASCII碼的控制字符（即數值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個0x7D字節，同時將該字符的編碼加以改變。P1053-975零比特填充PPP協議用在SONET/SDH鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續傳送）。這時PPP協議采用零比特填充方法來實現透明傳輸。PPP采用零比特填充法使一幀中兩個F字段之間不會出現6個連續1。在發送端，當一串比特流數據中有5個連續1時，就立即填入一個0。在接收幀時，先找到F字段以確定幀的邊界。接著再對比特流進行掃描。每當發現5個連續1時，就將其后的一個0刪除，以還原成原來的比特流。76例題：PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問經過零比特填充后變成怎樣的比特串?答案：011011111011111000若接收端收到的比特串是0001110111110111110110，問發送端實際發送的數據是?答案：000111011111-11111-11077透明傳輸采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說，就可實現數據鏈路層的透明傳輸。當連續傳輸兩個幀時，前一個幀的結束標志字段F可以兼作后一幀的起始標志字段。當暫時沒有信息傳送時，可以連續發送標志字段，使收端可以一直和發端保持同步。78不提供使用序號和確認的可靠傳輸PPP協議之所以不使用序號和確認機制是出于以下的考慮：在數據鏈路層出現差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP協議較為合理。在因特網環境下，PPP的信息字段放入的數據是IP數據報。數據鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網絡層的傳輸也是可靠的。幀檢驗序列FCS字段可保證無差錯接受。

……………………….793.2.3PPP協議的工作狀態用戶接入互聯網的步驟：當用戶撥號接入ISP時，路由器的調制解調器對撥號做出確認，并建立一條物理連接。PC機向路由器發送一系列的LCP分組（封裝成多個PPP幀），這些分組及其響應選擇一些PPP參數。接下來進行網絡層配置，NCP給新接入的PC機分配一個臨時的IP地址，使PC機成為因特網上的一個主機。通信完畢時，NCP釋放網絡層連接，收回原來分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數據鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。80狀態之間的轉換當線路處于靜止狀態時，并不存在物理層的連接。當檢測到調制解調器的載波信號，并建立物理層連接后，線路就進入建立狀態，這時LCP開始協商一些選項。協商結束后就進入鑒別狀態。若通信的雙方鑒別身份成功，則進入網絡狀態。NCP配置網絡層，分配IP地址，然后就進入可進行數據通信的打開狀態。數據傳輸結束后就轉到終止狀態。載波停止后則回到靜止狀態。81PPP協議的狀態圖建立失敗失敗NCP配置鑒別成功通信結束載波停止檢測到載波雙方協商一些選項鑒別網絡打開終止靜止靜止狀態——建立狀態——鑒別狀態——網絡狀態——打開狀態——終止狀態……………………….823.3局域網局域網通常是由地理范圍在幾公里以內的、采用單一或有限的傳輸媒體、按照某種網絡結構相互連接起來的計算機組成的網絡。常為某個單位所有并獨立管理。833.3.1局域網的特點

①共享傳輸信道。在局域網中，多個系統連接到一個共享的通信媒體上。②地理范圍有限，用戶個數有限。通常局域網僅為一個單位服務，只在一個相對獨立的局部范圍內連網。一般來說，局域網的覆蓋范圍約為10m～10km內或更大一些。③傳輸速率高。局域網的數據傳輸速率一般為10～100Mbps，可高達10Gbps，能支持計算機之間的高速通信，所以時延較低。④誤碼率低。因近距離傳輸，所以誤碼率很低，一般在10-8～10-11之間。⑤多采用分布式控制和廣播式通信。在局域網中各站是平等關系而不是主從關系，可以進行廣播或組播。84決定局域網性能的三要素用于傳輸數據的傳輸媒體；用于連接各種通信設備的拓撲結構；用于解決線路爭用的媒體訪問控制方法。……………………….85局域網中的傳輸介質傳輸介質雙絞線基帶同軸電纜光纖無線各種介質的使用情況雙絞線

已能用于數據傳輸速率為100Mb/s、1Gb/s的高速局域網中，在局部范圍內的中、高速局域網中使用雙絞線在遠距離傳輸中使用光纖在有移動結點的局域網中采用無線技術的趨勢86局域網的拓撲結構匹配電阻集線器干線耦合器總線網星形網樹形網環形網87媒體共享技術可分為如下兩大類靜態劃分信道--不夠靈活，代價高，不適合于局域網和某些廣播信道的網絡使用。頻分復用時分復用波分復用碼分復用

動態媒體接入控制--又稱為多點接入(multipleaccess)，其特點是信道并非在用戶通信時固定分配給用戶。隨機接入:CSMA/CD受控接入，如多點線路探詢(polling)，或輪詢。

88局域網體系結構

——IEEE802局域網參考模型電氣電子工程師學會IEEE于1980年2月成立了IEEE802委員會，專門研究并制訂有關局域網和城域網的參考模型和各種標準。89局域網的體系結構IEEE802標準遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層（即物理層和數據鏈路層）的功能以及與網絡層的接口服務、網際互連有關的高層功能。IEEE802LAN參考模型與ISO/OSI參考模型的對應關系：OSI參考模型IEEE

802

LAN參考模型網絡層IP、IPX等網絡層協議數據鏈路層LLC子層802.2LLC/SNAPMAC子層802.3、802.4、802.5、802.11物理層同軸電纜、雙絞線、光纖、RJ-45、無線電波90局域網數據鏈路層的子層IPIPXAppleTalkNetBEUI802.2LLC/SNAP802.3以太網802.4令牌總線802.5令牌環網802.11無線局域網物理層數據鏈路層LLC子層MAC子層LLC子層：封裝和標識上層協議，隔離多樣的下層協議和介質。MAC子層：適應多樣的傳輸介質，處理信道占用、編址/尋址、差錯校驗等。91

IEEE802標準系列：（紅色字體為目前活躍的工作組）IEEE802.1

橋接/體系結構。IEEE802.2

邏輯鏈路控制。IEEE802.3

CSMA/CD總線訪問控制方法及物理層技術規范。IEEE802.4

令牌總線訪問控制方法及物理層技術規范。IEEE802.5

令牌環網訪問控制方法及物理層規范。IEEE802.6

城域網訪問控制方法及物理層技術規范。IEEE802.7

寬帶技術。IEEE802.8

光纖技術。IEEE802.9

綜合業務數字網（ISDN）技術。IEEE802.10局域網安全技術。IEEE802.11無線局域網。

IEEE802.12100BASE-VG標準IEEE802.14有線電視網（CATVBroadband）標準IEEE802.15無線個人區域網IEEE802.16寬帶無線接入IEEE802.17彈性分組環IEEE802.18無線管制IEEE802.19共存IEEE802.20移動寬帶無線接入IEEE802.21媒體無關切換92局域網的層次結構局域網是一個通信網，主要涉及ISO/OSI參考模型中下三層（即物理層、數據鏈路層和網絡層）的通信功能。局域網多采用共享信道技術，所以通常不設立單獨的網絡層，網絡層及其其它上層的功能由局域網操作系統實現。因此，局域網僅相當于ISO/OSI參考模型的物理層和數據鏈路層。93數據鏈路層的兩個子層為了使數據鏈路層能更好地適應多種局域網標準，802委員會就將局域網的數據鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體訪問控制MAC(MediumAccessControl)子層與接入到傳輸媒體有關的內容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關。94媒體訪問控制子層（MAC子層）MAC子層的主要功能與接入各種傳輸介質有關的問題都放在MAC子層：在發送端將要傳輸的數據組裝成幀，幀中包含有地址和差錯檢測等字段；在接收端，將接收到的幀解包，進行地址識別和差錯檢測；管理和控制對于局域網傳輸介質的訪問；其中，最重要的是管理和控制對傳輸介質的訪問。各種介質訪問控制技術的特征可以由兩個因素來區分：“在哪里控制”“怎樣控制”95在哪里控制“在哪里控制”是指介質訪問控制是集中式的還是分布式的。在集中式控制方案中需要有一個中心站或者監控站專門負責實施介質的訪問控制功能，任何工作站必須得到監控站的允許后才能夠向網絡中發送數據；在分布式控制方案中，所有工作站共同完成介質訪問控制功能，從而可以動態的決定發送數據的順序。96集中式的介質訪問控制優點：可以提供更復雜、更靈活的控制，例如多種優先級，超越優先權，按需分配帶寬等；各個工作站的訪問邏輯比較簡單；避免了復雜的配合問題。缺點：監控站可能造成網絡中的單點失效；監控站可能成為網絡性能的瓶頸。97分布式的介質訪問控制分布式介質訪問控制的優缺點與集中式是對稱的。在局域網中大多采用分布式介質訪問控制。98怎樣控制可分為同步式和異步式控制兩種。同步式控制：對各個連接分配固定的網絡帶寬。這種技術應用在電路交換、頻分多路和同步時分多路網絡中，不適合應用在局域網中，因為工作站對網絡帶寬的需求是無法預見的。異步式控制：根據工作站請求的容量分配帶寬。異步分配方法可進一步劃分為循環、預約和競爭3種方式。

99（1）循環式循環式使每個站輪流得到發送數據的機會。所有的站按照一定的邏輯順序傳遞發送權限，以保證每個工作站都能得到發送機會。這種順序控制可能是集中式的，也可能是分布式的。當一段時間內有很多站要發送數據，這種循環方式很有效。如果長時間只有很少的站發送數據，則這種循環方式的開銷太大。該問題可以用下面兩種方式，即預約式和競爭式來解決，這取決于網絡通信是流式的還是突發式的。100（2）預約式流式通信是指長時間連續傳輸，例如語音通信。預約式控制適合這種通信方式。通常，這種技術把傳輸介質的使用時間劃分為時槽。預約也分為集中式控制和分布式控制兩種。101（3）競爭式突發式通信是指短時間的零星傳輸，例如終端和主機之間的通信。這種通信方式適合采用競爭式分配技術。這種技術不對各個工作站的發送權限進行控制，而是由各個工作站自由競爭發送機會。這種競爭是零亂無序的，更適合分布式控制。競爭式分配的優缺點：優點：簡單，在輕負載或者中等負載下效率較高。缺點：當負載很重時，其性能下降明顯。……………………….102邏輯鏈路控制子層（LLC子層）LLC子層的主要功能 數據鏈路層中與媒體接入無關的部分都集中在LLC子層：建立和釋放數據鏈路層的邏輯連接；提供與高層的接口；差錯控制；給幀加上序號103局域網對LLC子層是透明的局域網網絡層物理層站點1網絡層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體訪問控制MACMAC數據鏈路層站點2LLC子層看不見下面的局域網104以后一般不考慮LLC子層隨著技術的發展，以太網在局域網市場中已完全取得壟斷性地位，目前已不存在多種局域網技術并存的問題，而且，LLC是802委員會為屏蔽多種局域網之間的差異而提出的，因此，實際基于以太網的TCP/IP體系結構刪除了LLC子層。很多廠商生產的網絡接口卡（簡稱“網卡”）上就僅裝有MAC協議而沒有LLC協議。網卡工作在物理層和數據鏈路層（實際為MAC子層）。……………………….105主要局域網技術簡介以太網：由Xerox公司最早開發，在Xerox、DEC、Intel公司推動下形成DIX標準。最初以太網是指同軸電纜形成的總線拓撲，隨即出現由Hub實現的星型結構，以及用網橋實現的橋接式以太網和用交換機實現的交換式以太網。令牌環網：最早由IBM公司設計，被IEEE接納，形成IEEE802.5標準。物理上是星型結構，邏輯上是環形拓撲。過于復雜已停滯發展。FDDI：利用環形拓撲的局域網技術。應用已日漸減少，存在與早期建設的網絡中。無線局域網：通過射頻（RF）技術實現數據傳輸。WLAN設備通過諸如展頻或正交頻分復用技術將數據信號調制在特定頻率的電磁波中進行傳送。IEEE802.11系列文檔提供了WLAN標準。106以太網局域網技術中最著名和應用最廣泛的是以太網（Ethernet），以太網具有傳輸速率高、網絡軟件豐富、系統功能強、安裝連接簡單和使用維護方便等優點，是目前國際上最流行的網絡技術之一。以太網的是由施樂公司（Xerox）于1975年研制成功的，到1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司聯合設計了Ethernet技術規范，簡稱DIX規范。全球90%以上的LAN都是以太網，全球網絡中以太網端口至少在32億個以上，已安裝的以太網設備高達幾萬億美元。由于以太網的數據率已演進到100Mb/s、1Gb/s甚至10Gb/s，因此通常就用“傳統以太網”來表示最早流行的10Mb/s速率的以太網。107以太網的結構在IP網絡中，以太網作為其中一員工作在鏈路層；向上提供鏈路數據傳輸服務，向下需要物理層作為傳輸數據流的基礎；在以太網鏈路層，可以進一步劃分成如下子層：LLC和MAC子層；在以太網物理層，可以進一步劃分成如下子層：PLS、PCS和PMA子層。108

1.以太網的兩個標準以太網的兩個標準DIXEthernetV2：是世界上第一個局域網產品（以太網）的規約。IEEE的802.3標準DIXEthernetV2標準與IEEE的802.3標準只有很小的差別，因此可以將802.3局域網簡稱為“以太網”。嚴格說來，“以太網”應當是指符合DIXEthernetV2標準的局域網。109以太網物理層標準的簡寫名稱例如：10BASE-5、10BROAD-36、100BASE-T命名方法：XType-Y分為三部分：第一部分：XX表示帶寬，單位為Mbps第二部分：TypeType表示傳輸的信號類型，BASE表示基帶信號，BROAD表示寬帶信號。第三部分：YY表示以百米為單位的最大長度或者介質的類型……………………….110早期以太網技術介紹名稱速率介質類型最大線纜長度10BASE510Mbps粗同軸電纜500m10BASE210Mbps細同軸電纜200m10BASE-T10Mbps雙絞線100mHub10BASE5/10BASE210BASE-T111以太網集線器集線器(Hub)與主機構成物理星型拓撲集線器內部采用總線結構，任意時間只有一臺主機能占用總線HostHostHostHost內部總線集線器1122.適配器的作用網絡接口板又稱為通信適配器(adapter)或網絡接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網卡”。網卡上裝有自己的處理器和存儲器。網卡的重要功能：進行串行/并行轉換。對數據進行緩存。在計算機的操作系統安裝設備驅動程序。實現以太網協議。數據的封裝與解封。鏈路管理主要是CSMA/CD協議的實現。編碼與譯碼即曼徹斯特編碼與譯碼。1132.網卡的作用網絡接口板又稱為通信適配器(adapter)或網絡接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網卡”

以太網網卡114計算機通過網卡和局域網進行通信硬件地址至局域網適配器（網卡）串行通信CPU和存儲器生成發送的數據處理收到的數據把幀發送到局域網從局域網接收幀計算機IP地址并行通信……………………….115最初的以太網是將許多計算機都連接到一根總線上。當初認為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。3.3.2以太網的媒體訪問控制方法B向

D發送數據CDAE匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發送的數據116以太網的單播與廣播以太網幀中包含兩個MAC地址，一個是發送者的MAC地址，稱為源MAC地址，另一個是接收者的地址，稱為目的MAC地址。目的為單一站點的發送稱為單播；目的為全部站點的發送稱為廣播；目的為某一組特定站點的發送稱為組播。以太網卡具有過濾功能。網卡只將發送給自己的幀接收、解封裝并提交給上層協議處理，對于不是發送給自己的幀則丟棄。網卡維護一個接收地址表，表中包含自己的MAC地址、廣播地址以及自己所屬的組播MAC地址。117單播與廣播接收地址包括本卡MAC地址、廣播地址和本機所屬組播組地址網卡丟棄與本卡接收地址不匹配的幀網卡解開與本卡接收地址匹配的幀，將數據遞交上層處理接收DMAC=00E0.FC01.2222不接收MAC:00E0.FC01.1111MAC:00E0.FC01.2222MAC:00E0.FC01.3333接收DMAC=FFFF.FFFF.FFFF接收MAC:00E0.FC01.1111MAC:00E0.FC01.2222MAC:00E0.FC01.3333單播廣播118以太網的廣播方式發送總線上的每一個工作的計算機都能檢測到B發送的數據信號。由于只有計算機D的地址與數據幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個數據幀。其他所有的計算機（A,C和E）都檢測到不是發送給它們的數據幀，因此就丟棄這個數據幀而不能夠收下來。具有廣播特性的總線上實現了一對一的通信。119為了通信的簡便

以太網采取了兩種重要的措施（1）采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發送數據。（2）以太網對發送的數據幀不進行編號，也不要求對方發回確認。不要確認的理由是局域網信道的質量很好，因信道質量產生差錯的概率是很小的。因此，以太網提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。差錯的糾正由高層協議來完成。120剩下的一個重要問題就是如何協調總線上各計算機的工作。由于總線上只要有一臺計算機在發送數據，總線的資源就被占用，因此，在同一時間只能允許一臺計算機發送數據，否則各計算機之間就會相互干擾，結果大家都無法正常發送數據。這個任務交由媒體訪問控制（MAC）子層來完成。剩余問題121媒體訪問控制方法要解決以下幾個問題：該哪個結點發送數據？發送時會不會出現碰撞？出現碰撞怎么辦？在以太網中，使用的是CSMA/CD協議來解決以上問題。CSMA/CD協議是在CSMA協議的基礎上發展起來的，而CSMA又是在ALOHA的基礎上發展起來的。媒體訪問控制要解決的問題122CSMA/CD協議CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，全稱為載波監聽多路訪問/碰撞檢測。“多路訪問”是指多個結點共用一個共享的傳輸媒體。“載波監聽”是指每一個站在發送數據之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送數據，如果有，則暫時不要發送數據，以免發生碰撞，繼續進行監聽。123“碰撞檢測”就是計算機邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓大小。當幾個站同時在總線上發送數據時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發送數據，表明產生了碰撞。在發生碰撞時，總線上傳輸的信號產生了嚴重的失真，無法從中恢復出有用的信息來。每一個正在發送數據的站，一旦發現總線上出現了碰撞，就要立即停止發送，免得繼續浪費網絡資源，然后等待一段隨機時間后再次發送。碰撞檢測1241kmABtt=0單程端到端傳播時延記為

傳播時延對載波監聽的影響1251kmABt碰撞t=2

A檢測到發生碰撞

t=

B發送數據B檢測到發生碰撞t=t=0單程端到端傳播時延記為

傳播時延對載波監聽的影響1261kmABt碰撞t=

B檢測到信道空閑發送數據t=

/2發生碰撞t=2

A檢測到發生碰撞t=

B發送數據B檢測到發生碰撞t=ABABAB

t=0A檢測到信道空閑發送數據ABt=0t=B檢測到發生碰撞停止發送STOPt=2

A檢測到發生碰撞STOPAB單程端到端傳播時延記為

127爭用期最先發送數據幀的站，在發送數據幀后至多經過時間2

（端到端往返時延）就可知道發送的數據幀是否遭受了碰撞。以太網的端到端往返時延2

稱為爭用期，或碰撞窗口。經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。128爭用期的長度以太網取512比特（64字節）時間為爭用期的長度。對于10Mb/s以太網，爭用期為51.2us。以太網在發送數據時，若前64字節沒有發生碰撞，則后續的數據就不會發生碰撞。129最短有效幀長如果發生碰撞，就一定是在發送的前64字節之內。由于一檢測到碰撞就立即中止發送，這時已經發送出去的數據一定小于64字節。以太網規定了最短有效幀長為64字節，凡長度小于64字節的幀都是由于碰撞而異常中止的無效幀。130碰撞域（沖突域）碰撞域（collisiondomain）指一個CSMA/CD以太網區域，同一個碰撞域中的兩個或多個站點同時發送數據就會產生碰撞。

CSMA/CD在碰撞域內正常碰撞檢測，超出碰撞域就不能正常工作。以太網64字節及以上的幀，在一個碰撞域內可以保證正常的進行碰撞檢測。若網絡跨距超過碰撞域的允許范圍，信號的端到端往返時延超過了爭用期，就不能夠正常的進行碰撞檢測了。因此碰撞域限制了CSMA/CD以太網的最大網絡跨距。131不同網絡的最小幀長由上述分析可知，為了確保發送數據站點在傳輸時能檢測到可能存在的沖突，數據幀的發送時延至少要兩倍于傳播時延。換句話說，要求分組的長度不短于某個值，否則在檢測出沖突之前傳輸已經結束，但實際上分組已被沖突所破壞。由此引出了CSMA/CD總線網絡中最短幀長的計算關系式：=2×任意兩站點間的最大距離（米）信號在信道上的傳播速率（通常為200m/us）最短數據幀長（bit）數據傳輸速率（Mbps）計算時要注意單位統一。132例1：規定最小幀的長度為512bit，傳輸速率為10Mb/s，電磁波在電纜中的傳播速率為200m/us。局域網的最大跨距為

m。5120133例2：設某單位總線LAN,總線長度為1000米,數據率為10Mbps,數字信號在總線上的傳輸速度2C/3(C為光速3*108m/s),則每個信號占據的介質長度為

米.當CSMA/CD訪問時,如只考慮數據幀而忽略其他一切因素,則最小時間片的長度為

μs,最小幀長度是

位?134(1)答：2c/3=2*3*108/3=2*108(m/s)1000米所需時間為T=1000/2*108=5*10-6秒T時間內可傳輸多少位呢？5*10-6*10*106=50bit則1000米上有50位，1位占據的介質長度為20米(2)答：最小時間片的長度=2*傳播時延=2*T=10-5秒=10μs(3)答：最短數據幀長(bit)/數據傳輸速率(Mbps)＝2T則：最短數據幀長=數據傳輸速率×2T=10×106×10-5=100(b)135例3：數據率為10Mbit/s的以太網的碼元傳輸速率是多少波特？答：以太網使用曼徹斯特編碼，這就意味著發送的每一位都有兩個信號周期。標準以太網的數據速率是10Mb/s，因此波特率是數據率的兩倍，即20M波特。

136例4：假定1km長的CSMA/CD網絡的數據率為1Gbit/s。設信號在網絡上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協議的最短幀長。答：對于1km電纜，單程端到端傳播時延為：τ=1÷200000=5×10-6s=5μs，

端到端往返時延為：2τ=10μs

為了能按照CSMA/CD工作，最小幀的發送時延不能小于10μs(傳輸時延>=2τ)，以1Gb/s速率工作，10μs可發送的比特數等于：10×10-6×1×109=10000bit=1250字節。……………………….137幀間最小間隔以太網還規定了幀間最小間隔，為96比特時間，對于10Mb/s以太網，幀間最小間隔是9.6

s。一個站在檢測到總線開始空閑后，如果在96比特時間之內仍然是空閑的，才能發送數據。這樣做是為了：為了使剛剛接收到數據幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準備。一個想連續發送數據的站點，在發送完當前幀后，不允許接著發送下一個幀，必須和其他站點公平競爭發送下一個幀的機會。總線在發送完一個MAC幀之后，必須回到空閑狀態，以便在發送下一個幀時，能夠讓連接在總線上的站點能夠正確檢測到前導碼和幀開始定界符138二進制指數退避算法在發送數據的過程中發現碰撞的站在停止發送數據后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再次監測信道是否空閑。確定基本退避時間，一般是取為爭用期2。第1次碰撞發生后，每個站點等待0或1個爭用期后重試；第2次發生碰撞后，等待時間從0、1、2、3個爭用期中隨機選一個；第3次發生碰撞后，等待時間從0~23-1個爭用期之間隨機選一個；檢測i