第11讲数据链路层3PPT课件
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计算机网络技术-数据链路层概述PPT课件
通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来 分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路 层连接。最后释放的是物理层的连接。
30 / 88
LCP 配置 LCP 链路 协商失败
终止
链路终止
鉴别失败
链路故障或 关闭请求
链路静止
设备之间无链路
物理层连接建立
链路建立
物理链路
LCP 配置协商
鉴别
LCP 链路
帧开始符
SOH
EOT
原始数据
SOH
ESC
帧结束符
SOH
EOT
字节填充
字节填充
字节填充
字节填充
SOH
发送 在前
ESC EOT
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
20
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1。
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
39 / 88
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根 总线上。当初认为这样的连接方法既简单又 可靠，因为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
匹配电阻
A 不接受
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什 么）就必须再加上确认和重传机制。
23 / 88
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是 点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
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LCP 配置 LCP 链路 协商失败
终止
链路终止
鉴别失败
链路故障或 关闭请求
链路静止
设备之间无链路
物理层连接建立
链路建立
物理链路
LCP 配置协商
鉴别
LCP 链路
帧开始符
SOH
EOT
原始数据
SOH
ESC
帧结束符
SOH
EOT
字节填充
字节填充
字节填充
字节填充
SOH
发送 在前
ESC EOT
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
20
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1。
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
39 / 88
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根 总线上。当初认为这样的连接方法既简单又 可靠，因为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
匹配电阻
A 不接受
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什 么）就必须再加上确认和重传机制。
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现在全世界使用得最多的数据链路层协议是 点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
数据链路层PPT课件
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
先发送
首部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
IP 数据报
信息部分 不超过 1500 字节 PPP 帧
尾部
FCS
F 7E
2
1
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
当 PPP 用在同步传输链路时 ，采用比特填充。
在发送端，只要发现有 5 个 连续 1，则立即填入一个 0 。接收端对帧中的比特流进 行扫描。每当发现 5 个连续 1时，就把这 5 个连续 1 后 的一个 0 删除，
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安装设备驱动程序 4. 实现以太网协议
40
3.3 使用广播信道的数据链路层—概述
IP 地址
计算机
硬件地址
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 (4)最大传送单元 (5)网络层地址协商
1. PPP 协议不需满足的需求 (1) 纠错
(2) 流量控制
3.2 点对点协议 PPP—3组成部分
PPP 协议有三个组成部分 1. 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法 2. 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol) 3. 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
3.2 点对点协议 PPP—1应用范围
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对 点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
数据链路层-PPT课件-文档资料
在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表 和路由表的区别，
输入端口对线路上 收到的分组的处理
数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列 中排队等待处理。这会产生一定的时延。
输入端口的处理
从
网络层处理
线
分组排队
交
路 接
物理层处理
数据链路层 ห้องสมุดไป่ตู้理
收
换 结 构
分
查表和转发
组
输出端口将交换结构传送来的分组发送到 线路
间接交付
间接交付
C
间接交付
直接交付
直接交付 B
直接交付不需要使用路由器 但间接交付就必须使用路由器
Typical Router
3——网络层 2——数据链路层 1——物理层
路由选择处理机
路由选择协议 路由表
路由 选择
… …
输入端口 123
输入端口 123
分组处理 转发表
交换结构
输出端口 321
输出端口 321
当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链 路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部， 交给物理层后发送到外部线路。
输出端口的处理
向
网络层处理
线
交
分组排队
路
换 结 构
缓存管理
数据链路层 处理
物理层处理
发 送
分
组
分组丢弃
若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列 的速率，则队列的存储空间最终必定减少到 零，这就使后面再进入队列的分组由于没有 存储空间而只能被丢弃。
Correctness, simplicity, robustness, stability, fairness, and optimality are properties desirable in a routing algorithm. However, some of them are often contradictory goals. Reducing the number of hops tends to improve the delay and also reduce the amount of bandwidth consumed, which tends to improve the throughput as well.
输入端口对线路上 收到的分组的处理
数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列 中排队等待处理。这会产生一定的时延。
输入端口的处理
从
网络层处理
线
分组排队
交
路 接
物理层处理
数据链路层 ห้องสมุดไป่ตู้理
收
换 结 构
分
查表和转发
组
输出端口将交换结构传送来的分组发送到 线路
间接交付
间接交付
C
间接交付
直接交付
直接交付 B
直接交付不需要使用路由器 但间接交付就必须使用路由器
Typical Router
3——网络层 2——数据链路层 1——物理层
路由选择处理机
路由选择协议 路由表
路由 选择
… …
输入端口 123
输入端口 123
分组处理 转发表
交换结构
输出端口 321
输出端口 321
当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链 路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部， 交给物理层后发送到外部线路。
输出端口的处理
向
网络层处理
线
交
分组排队
路
换 结 构
缓存管理
数据链路层 处理
物理层处理
发 送
分
组
分组丢弃
若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列 的速率，则队列的存储空间最终必定减少到 零，这就使后面再进入队列的分组由于没有 存储空间而只能被丢弃。
Correctness, simplicity, robustness, stability, fairness, and optimality are properties desirable in a routing algorithm. However, some of them are often contradictory goals. Reducing the number of hops tends to improve the delay and also reduce the amount of bandwidth consumed, which tends to improve the throughput as well.
计算机网络第3章 数据链路层ppt课件
生成方法：发送方和接收方依据一事先约定的r次生成 多项式G(x) （最高项xr和最低项的系数为1），用 G(x)去除xrK(x)得到的余式就是R(x)，即得冗余位。
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。
《数据链路层》PPT课件
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
整理ppt
13
3. 差错检测
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1，它是传输差错的一 种。 （理解）
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。 （掌握）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
整理ppt
3
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
小计/分 6
0题 1题
9
2题X2 1题X2(第四章）2
整理ppt
2
数据链路层
复习： 网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供
通信服务。 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，
在两个相邻(节点)的链路上”透明“地传送帧中的数据。 （单位：帧） 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： （掌握） 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，必 须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发 送。
误码率与信噪比有很大的关系。
为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传 输数据时，必须采用各种差错检测措施。
计算机数据链路层ppt课件
4
3.1 数据链路层的主要功能
（1）链路管理：数据链路的建立、维持和释放。 （2）帧定界（帧同步）： 区分帧边界 （3）流量控制：收发速度匹配 （4）差错控制：保证数据正确 （5）区分控制信息和数据信息。 （6）透明传输：可以传输任意比特组合 （7）寻址：确定正确目标。
5
3.2 差错控制
差错控制：有效在检测出存在于数据中的差错并进
8
流量控制目的
流量控制只与某发送者和某接收者 之间的点到点通信量有关。它的任 务是确保一个发送者传输数据的速 率不能超过接收者所能承受的速率 。流量控制几乎总是涉及到接收者 ，接收者要向发送者送回另一端情 况如何的一些直接反馈。
9
流量控制方法
• 停止等待
– 一次发送一帧窗口
• 滑动窗口
– 一次发送若干帧 – 滑动窗口固定大小
6
检错码和纠错码
纠错码：通过某种编码纠正传输差错。 例如：海明码。
检错码：通过某种编码检查传输是否 出错。
例如：奇偶校验、CRC校验。
7
3.3 流量控制与可靠传输机制
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制 单帧滑动窗口与停止-等待协议 多帧滑动窗口和后退N帧协议（GNB） 多帧滑动窗口与选择重传协议（SR）
在这些帧中，可能某个中间帧出现错误，而其它 的帧都是正确的。发送站可采用两种重发策略来 纠正出错的帧：一种是重发从出错帧开始的所有 帧，而不论后续的帧是否出错，这种重发策略称 为后退n帧协议；另一种是只重发出错帧，而保留 后续正确的帧，这种重发策略称为选择重发协议。
22
选择重传协议（SR）
亦称选择重传 仅重传拒绝的帧 接收方接受后续帧并给予缓存 使重传最小化 接收方必须维护足够大的缓存，且必须包含将重
3.1 数据链路层的主要功能
（1）链路管理：数据链路的建立、维持和释放。 （2）帧定界（帧同步）： 区分帧边界 （3）流量控制：收发速度匹配 （4）差错控制：保证数据正确 （5）区分控制信息和数据信息。 （6）透明传输：可以传输任意比特组合 （7）寻址：确定正确目标。
5
3.2 差错控制
差错控制：有效在检测出存在于数据中的差错并进
8
流量控制目的
流量控制只与某发送者和某接收者 之间的点到点通信量有关。它的任 务是确保一个发送者传输数据的速 率不能超过接收者所能承受的速率 。流量控制几乎总是涉及到接收者 ，接收者要向发送者送回另一端情 况如何的一些直接反馈。
9
流量控制方法
• 停止等待
– 一次发送一帧窗口
• 滑动窗口
– 一次发送若干帧 – 滑动窗口固定大小
6
检错码和纠错码
纠错码：通过某种编码纠正传输差错。 例如：海明码。
检错码：通过某种编码检查传输是否 出错。
例如：奇偶校验、CRC校验。
7
3.3 流量控制与可靠传输机制
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制 单帧滑动窗口与停止-等待协议 多帧滑动窗口和后退N帧协议（GNB） 多帧滑动窗口与选择重传协议（SR）
在这些帧中，可能某个中间帧出现错误，而其它 的帧都是正确的。发送站可采用两种重发策略来 纠正出错的帧：一种是重发从出错帧开始的所有 帧，而不论后续的帧是否出错，这种重发策略称 为后退n帧协议；另一种是只重发出错帧，而保留 后续正确的帧，这种重发策略称为选择重发协议。
22
选择重传协议（SR）
亦称选择重传 仅重传拒绝的帧 接收方接受后续帧并给予缓存 使重传最小化 接收方必须维护足够大的缓存，且必须包含将重
第11讲数据链路层3
网桥工作在数据链路层
它将碰撞域隔离，不仅缓存帧而且能过滤帧 转发表 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
13
2. 透明网桥
目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
6
1. 网桥的内部结构
网桥
站表
接口管理 软件
网桥协议 实体
站地址 接口 ①1 ②1 ③1 ④2 ⑤2 ⑥2
网段 A
网桥 12
接口 1 接口 1 网段 B
缓存
接口 2
接口 2
存储转发
①②③
④⑤⑥
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
7
使用网桥带来的好处
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
17
网桥的自学习和转发帧 的步骤归纳
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，就在转发表中增加一个项目 如有，则把原有的项目进行更新。
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。
如没有，则向入口外的所有其他接口转发。 如有，则按转发表中给出的接口进行转发。 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）
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
为什么要扩展
网线越长，信号衰减越厉害 CSMA/CD无法工作(争用期过长)
同轴电缆时代
物理层常用转发器扩展以太网
15.10.2020
它将碰撞域隔离，不仅缓存帧而且能过滤帧 转发表 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
13
2. 透明网桥
目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
6
1. 网桥的内部结构
网桥
站表
接口管理 软件
网桥协议 实体
站地址 接口 ①1 ②1 ③1 ④2 ⑤2 ⑥2
网段 A
网桥 12
接口 1 接口 1 网段 B
缓存
接口 2
接口 2
存储转发
①②③
④⑤⑥
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
7
使用网桥带来的好处
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
17
网桥的自学习和转发帧 的步骤归纳
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，就在转发表中增加一个项目 如有，则把原有的项目进行更新。
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。
如没有，则向入口外的所有其他接口转发。 如有，则按转发表中给出的接口进行转发。 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）
15.10.2020
计算机网络_数据链路层
为什么要扩展
网线越长，信号衰减越厉害 CSMA/CD无法工作(争用期过长)
同轴电缆时代
物理层常用转发器扩展以太网
15.10.2020
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3.5 3.5.1
为什么要扩展
网线越长，信号衰减越厉害 CSMA/CD无法工作(争用期过长)
同轴电缆时代
物理层常用转发器扩展以太网
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
1
3.5 扩展的局域网
3.5.1 在物理层扩展局域网
现在的扩展方法
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
带宽高、延时短
光纤 调制解调器
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
2
用多个集线器可连成更大的局域网
某大学有三个系，各自有一个局域网
三个独立的碰撞域
碰撞域
碰撞域
碰撞域
一系
二系
三系
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
3
用集线器组成更大的局域网 都在一个碰撞域中
17
网桥的自学习和转发帧 的步骤归纳
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，就在转发表中增加一个项目 如有，则把原有的项目进行更新。
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。
如没有，则向入口外的所有其他接口转发。 如有，则按转发表中给出的接口进行转发。 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应
存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延
更大。 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。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
10
丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）
12.11.2020
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（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
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转发表能反映当前网络 的最新拓扑状态。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
它将碰撞域隔离，不仅缓存帧而且能过滤帧 转发表 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
13
2. 透明网桥
目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。
“透明”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 是看不见的。
在建立转发表时把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏。
在转发帧时，根据收到的帧首部中的目的地址来转发。
把在“地址”栏已经记下的源地址当作目的地址，而把记下 的进入接口当作转发接口。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
15
转发表的建立过程举例
B1
1
2
B2
1
2
A
B
C
D
E
F
地址 接口
地址 接口
透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
14
网桥应当按照以下自学习算法 处理收到的帧和建立转发表
若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个 接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到 A。
网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作 为转发表中的一个项目。
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
6
1. 网桥的内部结构
网桥
站表
接口管理 软件
网桥协议 实体
站地址 接口
①1 ②1 ③1 ④2 ⑤2 ⑥2
网段 A
网桥 12
接口 1 接口 1 网段 B
缓存
接口 2
接口 2
存储转发
①②③
④⑤⑥
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计算机网络_数据链路层
7
使用网桥带来的好处
过滤通信量。 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
用集线器将它们互连起来。 (集线器不进行缓存)
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
5
3.5.2 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。 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
A→B A
1
A→B A
1
F→C F
2
B→A B
1
……
F→C F
2
× ……
转发表里 有A这项
B1此时不知道拓扑，转发给除入为口什外么的转所发有给其B他2 接口
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
16
网桥在转发表中 登记以下三个信息
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。
网桥和网桥之间
可以是一个以太网段
碰撞域
B1
碰撞域
B2
碰撞域
A
B
C
D
E
F
也可以是一条点到点链路
12.11.2020
计算机网络_数据链路层
11
站1
两个网桥之间可使用点到点链路
站2
用户层
IP MAC 物理层
网桥 1
网桥 2
A MAC R
DL
物理层 物理层
DL R MAC 物理层 物理层
B
LAN
LAN
用户层
IP MAC 物理层
用户数据 IP-H MAC-H PPP-H
MAC-T PPP-T
网桥不改变它转发的帧的源地址
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网桥和集线器的区别
集线器工作在物理层
它使碰撞域增大，且不进行缓存直接转发 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。
网桥工作在数据链路层
率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。
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8
网桥使各网段成为 隔离开的碰撞域
碰撞域
A
B
B1
碰撞域
B2
碰撞域
C
D
E
F
A和B通信的同时，C可以和D通信 A和C通信，则两个网段上不能存在其他通信
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使用网桥带来的缺点
一个更大的碰撞域 主干集线器
碰撞域
一系
二系
三系
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用集线器扩展局域网
优点
使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进 行跨碰撞域的通信。
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。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能
为什么要扩展
网线越长，信号衰减越厉害 CSMA/CD无法工作(争用期过长)
同轴电缆时代
物理层常用转发器扩展以太网
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1
3.5 扩展的局域网
3.5.1 在物理层扩展局域网
现在的扩展方法
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
带宽高、延时短
光纤 调制解调器
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用多个集线器可连成更大的局域网
某大学有三个系，各自有一个局域网
三个独立的碰撞域
碰撞域
碰撞域
碰撞域
一系
二系
三系
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3
用集线器组成更大的局域网 都在一个碰撞域中
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网桥的自学习和转发帧 的步骤归纳
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，就在转发表中增加一个项目 如有，则把原有的项目进行更新。
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。
如没有，则向入口外的所有其他接口转发。 如有，则按转发表中给出的接口进行转发。 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应
存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延
更大。 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。
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丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）
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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（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
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转发表能反映当前网络 的最新拓扑状态。
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它将碰撞域隔离，不仅缓存帧而且能过滤帧 转发表 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
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2. 透明网桥
目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。
“透明”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 是看不见的。
在建立转发表时把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏。
在转发帧时，根据收到的帧首部中的目的地址来转发。
把在“地址”栏已经记下的源地址当作目的地址，而把记下 的进入接口当作转发接口。
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转发表的建立过程举例
B1
1
2
B2
1
2
A
B
C
D
E
F
地址 接口
地址 接口
透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。
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网桥应当按照以下自学习算法 处理收到的帧和建立转发表
若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个 接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到 A。
网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作 为转发表中的一个项目。
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1. 网桥的内部结构
网桥
站表
接口管理 软件
网桥协议 实体
站地址 接口
①1 ②1 ③1 ④2 ⑤2 ⑥2
网段 A
网桥 12
接口 1 接口 1 网段 B
缓存
接口 2
接口 2
存储转发
①②③
④⑤⑥
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使用网桥带来的好处
过滤通信量。 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
用集线器将它们互连起来。 (集线器不进行缓存)
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3.5.2 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。 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
A→B A
1
A→B A
1
F→C F
2
B→A B
1
……
F→C F
2
× ……
转发表里 有A这项
B1此时不知道拓扑，转发给除入为口什外么的转所发有给其B他2 接口
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网桥在转发表中 登记以下三个信息
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。
网桥和网桥之间
可以是一个以太网段
碰撞域
B1
碰撞域
B2
碰撞域
A
B
C
D
E
F
也可以是一条点到点链路
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站1
两个网桥之间可使用点到点链路
站2
用户层
IP MAC 物理层
网桥 1
网桥 2
A MAC R
DL
物理层 物理层
DL R MAC 物理层 物理层
B
LAN
LAN
用户层
IP MAC 物理层
用户数据 IP-H MAC-H PPP-H
MAC-T PPP-T
网桥不改变它转发的帧的源地址
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网桥和集线器的区别
集线器工作在物理层
它使碰撞域增大，且不进行缓存直接转发 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。
网桥工作在数据链路层
率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。
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网桥使各网段成为 隔离开的碰撞域
碰撞域
A
B
B1
碰撞域
B2
碰撞域
C
D
E
F
A和B通信的同时，C可以和D通信 A和C通信，则两个网段上不能存在其他通信
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使用网桥带来的缺点
一个更大的碰撞域 主干集线器
碰撞域
一系
二系
三系
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用集线器扩展局域网
优点
使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进 行跨碰撞域的通信。
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。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能