工业和信息化部“十二五”规划教材《计算机网络教程》
使用广播信道的数据链路层
人民邮电出版社
A Textbook on Computer Networks
陆军工程大学 谢钧 谢希仁 袁恩
2 使用广播信道的数据链路层使用广播信道的数据链路层
广播信道可以进行一对多的通信，能很方便且廉价地连接多个邻近
的计算机，因此曾经被广泛应用于局域网之中。
由于用广播信道连接的计算机共享同一传输媒体，因此使用广播信
道的局域网被称为共享式局域网。
虽然交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但无线
局域网仍然使用的是共享媒体技术。
3 使用广播信道的数据链路层媒体接入控制
用广播信道连接多个站点（可以是主机或下一章要讨论的路由器），一个站点
可以方便地给任何其他站点发送数据，但必须解决如果同时有两个以上的站点
在发送数据时共享信道上信号冲突的问题。
因此共享信道要着重考虑的一个问题就是如何协调多个发送站点对一个共享传
输媒体的占用，即媒体接入控制（Medium Access Control）或多址接入
（Multiple Access） 问题。
4 使用广播信道的数据链路层媒体接入控制的类型
静态划分信道
频分多址、时分多址、码分多址 ，将共享信道划分为N个独立的子信道。
动态接入控制 显然这种固定划分信道的方法非常不
灵活，对于突发性数据传输信道利用
率会很低，通常在无线网络的物理层
中使用，而不是在数据链路层中使用。
5 使用广播信道的数据链路层媒体接入控制的类型
静态划分信道
频分多址、时分多址、码分多址，将共享信道划分为N个独立的子信道。
动态接入控制 各站点动态占用信道发送数据
随机接入，所有站点通过竞争，随机地在信道上发送数据
如何减少冲突，冲突后尽快恢复 著名的共享式以
太网和无线局域网采
用的就是随机接入！
6 使用广播信道的数据链路层媒体接入控制的类型
静态划分信道
频分多址、时分多址、码分多址，将共享信道划分为N个独立的子信道。
动态接入控制 各站点动态占用信道发送数据
随机接入，所有站点通过竞争，随机地在信道上发送数据
如何减少冲突，冲突后尽快恢复
受控接入 ，如多点轮询或令牌环
在集中或分布式控制下轮流接入
集中控制的最大缺点
在于存在单点故障问题。
令牌环网已退出历史舞台。
7 使用广播信道的数据链路层局域网
网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
最初，主要用来连接一个单位内部的计算机，方便地共享所有连接在局域网上
的各种硬件、软件和数据资源。
现在，局域网将各种企业、机构、校园中的大量用户接入到互联网中，网络中
大部分的信息资源都集中在这些局域网中。
8 使用广播信道的数据链路层局域网的拓扑
干线耦合器
（b）环形网
集线器
（a）星形网
匹配电阻
（c）总线网
9 使用广播信道的数据链路层局域网体系结构
局 域 网
网络层
物理层
站点 1
网络层
物理层
逻辑链路控制 LLC LLC
媒体接入控制 MAC MAC
数据
链路层
站点 2
为了更好地适应多种局域网标准，IEEE 802委员会将局域网的数据链路层拆成两个子层：
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关
10 使用广播信道的数据链路层局域网体系结构
局 域 网
网络层
物理层
站点 1
网络层
物理层
逻辑链路控制 LLC LLC
媒体接入控制 MAC MAC
数据
链路层
站点 2
LLC子层可以为不同类型的网络层协议提供不同类型的数据传输服务，例如，无确认无连接
服务、面向连接的可靠传输服务或带确认的无连接服务。
由于以太网在有线局域网市场中已取得了垄断地位，因此目前逻辑链路控制子层 LLC（即
标准）在有线局域网中的作用并不大。
很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
11 使用广播信道的数据链路层计算机通过适配器和局域网进行通信
至局域网适配器
（网卡） 串行通信
CPU 和
存储器
生成发送的数据
处理收到的数据
把帧发送到局域网
从局域网接收帧
计算机
并行
通信
计算机与外界局域网的连接要通过通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface
Card)，或简称为“网卡”。
适配器有自己的处理器和存储器，是一个半自治的设备。适配器和局域网之间的通信采用的
是串行传输方式，而适配器和计算机之间的通信使用的是并行传输方式。
IP 地址 硬件地址
12 使用广播信道的数据链路层计算机通过适配器和局域网进行通信
至局域网适配器
（网卡） 串行通信
CPU 和
存储器
生成发送的数据
处理收到的数据
把帧发送到局域网
从局域网接收帧
计算机
并行
通信
适配器的一个重要功能就是要进行数据串行传输和并行传输的转换。
在适配器中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
适配器实现局域网数据链路层和物理层的协议。
IP 地址 硬件地址
13 使用广播信道的数据链路层计算机通过适配器和局域网进行通信
至局域网适配器
（网卡） 串行通信
CPU 和
存储器
生成发送的数据
处理收到的数据
把帧发送到局域网
从局域网接收帧
计算机
并行
通信
IP 地址 硬件地址
适配器接收和发送各种帧时不使用计算机的CPU，这时CPU可以处理其他任务。
当适配器收到有差错的帧时，就把这个帧丢弃而不必通知计算机。当适配器收到正确的帧时，
它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。
发送IP数据报时，由协议栈把IP数据报向下交给适配器，组装成帧后发送到局域网。
14 使用广播信道的数据链路层MAC地址
当多个站点连接在同一个广播信道上要想实现两个站点的通信，则每
个站点都必须有一个唯一的标识，即一个数据链路层地址。在每个发
送的帧中必须携带标识接收站点和发送站点的地址。由于该地址用于
媒体接入控制，因此被称为MAC地址。
802标准为局域网规定了一种 48 位的全球地址，固化在适配器（网卡）
的ROM中（因此又被称为硬件地址）。实际上这个地址仅仅是一个适
配器的标识符，它并不能告诉我们这个计算机所在的位置。
通常用一个16进制字符串表示，例如：90-78-41-50-4E-84
15 使用广播信道的数据链路层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 MAC 帧中的目的 MAC 地址
如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。
否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。
“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）
课件制作人：谢钧 谢希仁
16 使用广播信道的数据链路层单站地址、组地址、广播地址
IEEE 规定MAC地址的第一字节的最低位为 I/G 位。I/G 表示 Individual / Group。
当 I/G 位 = 0 时，地址字段表示一个单站地址。
当 I/G 位 = 1 时，表示组地址，用来进行多播（以前曾译为组播）。此时，IEEE 只
分配地址字段前三个字节中的 23 位。
当 I/G 位分别为 0 和 1 时，一个地址块可分别生成 223 个单个站地址和 223 个组地址。
所有 48 位都为 1 时，为广播地址。
17 使用广播信道的数据链路层MAC 地址
所有的适配器都至少应当能够识别单播和广播地址
有的适配器可用编程方法识别组地址（多播地址）。当操作系统启动时，它就
把适配器初始化，使适配器能够识别某些组地址（多播地址）。
只有目的地址才能使用广播地址和组地址（多播地址） 。
课件制作人：谢钧 谢希仁
18 使用广播信道的数据链路层
THANKS
海量图书方便查询
免费申请样书
下载配套资源
优惠购书
成为作者
更多样书申请和资源下载需求，请登录人邮教育社区
（)
囊括各大品类，您想要的应有
尽有
教师免费申请样书，
我们将安排快递迅速送达
教学视频、PPT课件、教学案例、
习题答案、模拟试卷等丰富资源
免费下载
教师可以申请最低折扣
学生直接优惠购买图书
欢迎写文章／投稿，我们强
大的编辑团队将为您提供专
业和高效的编辑出版服务
