【计算机网络】第三章·数据链路层（三）

目录

8.虚拟局域网VLAN

8.1.VLAN的实现机制

8.1.1.IEEE 802.1Q帧

8.1.2.以太网交换机接口类型

9.802.11无线局域网

9.1.802.11无线局域网的组成

9.2.802.11无线局域网的数据链路层

9.2.1.使用CSMA/CA协议

9.2.2.CSMA/CA协议的基本原理

9.3.802.11MAC帧的地址字段

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8.虚拟局域网VLAN

虚拟局域网并不是一种新型的网络，而是将局域网中的站点划分成与物理位置无关的逻辑组，属于同一VLAN的站点可以直接通信

8.1.VLAN的实现机制

8.1.1.IEEE 802.1Q帧

常见的VLAN实现机制是基于以太网交换机接口实现，该交换机需要具备1.能够处理VLAN标记的帧，即IEEE 802.1Q帧，2.支持不同的接口类型。

目的地址	源地址	VLAN标签	类型	数据	FCS
6B	6B	4B	2B	46～1500B	4B

IEEE 802.1Q帧：在以太网V2的MAC帧进行扩展，源地址字段和类型字段中间加入4B的VLAN标签字段，交换节接收普通MAC帧可以为其添加VLAN标签，转发时可删除标签

广播帧只在同一VLAN中转发

8.1.2.以太网交换机接口类型

以太网交换机的接口类型有Access和Trunk两种

Access：当交换机启动后，若之间未对各接口进行VLAN相关设置，则接口默认为Access，各接口PVID=1，各接口默认为VLAN 1

Access接口一般只接收普通MAC帧，在接收后为其打标签，VID与PVID相同；转发帧时若帧的VID与接口的PVID相同则去标签转发，否则不转发；因此Access接口转发出的帧是普通的MAC帧

Trunk：Trunk接口一般用于交换机之间或与交换机与路由器之间的互联，Trunk接口可以属于多个VLAN

Trunk接口可以接收普通MAC帧和802.1Q帧，转发时若帧的VID=PVID则去标签转发，VID != PVID则直接转发

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9.802.11无线局域网

9.1.802.11无线局域网的组成

1.有固定服务设施的802.11无线局域网

802.11标准局域网对于漫游没有具体的实现，仅定义了两种基本服务：1.关联服务2.重建关联服务与分离服务

2.无固定服务设施的802.11无线局域网（自组织网络）

9.2.802.11无线局域网的数据链路层

9.2.1.使用CSMA/CA协议

对于802.11无线局域网来说，与共享式以太网的传输介质不同，因此不能使用CSMA/CD协议，而使用碰撞避免CA；无法只用CD原因有两点：1.无线信道传输复杂，若使用CD则对硬件要求极高，2.存在隐蔽站问题，会出现无法检测的现象

隐蔽站问题：由于无限电广播为圆形传播，当无线移动站A和B同时发送广播时，会存在AB的信号都到达接入点AP，但却无法到达对方站点的情况，此时AB无法接收到对方的无线信号，从而认为信道空闲

9.2.2.CSMA/CA协议的基本原理

1.媒体接入控制方式

802.11无线局域网的MAC层规定分布式协调功能DCF为默认方式，该方式下没有中心控制站点，每个站点使用CSMA/CA协议通过争用信道来获得发送权，因此DCF向上提供争用服务

2.确认机制

由于无线信道的误码率较高，因此仍采用停止-等待的确认机制实现可靠传输（CSMA/CD是不可靠传输）

3.帧间间隔 

802.11无线局域网规定每个站点必须持续检测到信道空闲一段时间后才能发送帧，该时间称为帧间间隔IFS；IFS的长短取决于发送帧的类型，优先级越高时间越短；常见的帧间间隔有以下两种：

短帧间间隔SIFS：长度为28微秒，是最短的帧间间隔，用于区分属于一次对话的各帧，使用SIFS的帧类型有：ACK帧、CTS帧等

DCF帧间间隔DIFS：长度为128微秒，用于发送数据帧和管理帧

4.虚拟载波监听

当站点检测到正在信道中传输的帧首部的持续时间字段后，立即调整自己的网络分配向量NVA，NVA指出完成帧传送且信道转入空闲所需要的时间

站点认为信道忙碌的两种状态：1.物理层的载波监听检测到信道忙 2.MAC层的虚拟载波监听指出信道忙

5.退避算法

在CSMA/CA协议中，每个站点的退避计时器会选择一个退避时间（第n次退避在2^(n+2)个时隙中选择一个），当检测到信道空闲后在等待一个DIFS后等待退避时间后再次试图接入信道

6.信道预约

1.源站在发送数据前发送一个短控制帧请求发送RTS：源地址、目的地址、本次通信持续时间（发送前先检测信道空闲，若空闲则等待DIFS后发送）

2.目的站正确接收且媒体空闲，等待SIFS后发送允许发送CTS

3.源站接收到CTS并等待SIFS后发送数据帧

4.目的站正确接收，等待SIFS后发送ACK确认帧

9.3.802.11MAC帧的地址字段

去往DS	来自DS	地址1	地址2	地址3	地址4
0	0	目的地址	源地址	BSSID	未使用
0（接收）	1	目的地址	发送AP地址	源地址	未使用
1（发送）	0	接收AP地址	源地址	目的地址	未使用
1	1	接收AP地址	发送AP地址	目的地址	源地址

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