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  • 物理层和数据链路

    2020-04-17 10:54:47
    目录物理层数据链路层1. 传送单位2. 信道分类3. 基本概念4. 链路层向网络层提供的服务无确认的无连接服务有确认的无连接服务有确认的面向连接服务5. 局域网以太网6. 数据链层主要功能7. 封装成帧8. 透明传输9. ...

    物理层

    物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的一些特性,即:
    机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
    电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
    功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
    过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

    数据链路层

    1. 传送单位

    数据链路层的传送单位是帧

    2. 信道分类

    广播信道:一对多通信,一个节点发送的数据可被广播信道上所有节点接收到。所有节点都在同一个广播信道上发送数据,需专门的控制方法协调,避免冲突。CSMA/CD协议。
    点对点信道:一对一通信。PPP协议,简单,只检测差错而不去纠正差错,不使用序号,也不进行流量控制,可同时支持多种网络层协议

    3. 基本概念

    网桥:一种用于数据链路层实现中继,连接两个或多个局域网的网络互连设备。
    MTU(Maximum Transfer Uint):最大传送单元。帧的数据部分的长度上限。以太网的MTU值是1500bytes.即数据帧内容最大为1500.
    误码率BER(Bit Error Rate):一段时间内传输错误的比特占所传输比特总数的比率。
    数据链路层的三个基本问题是:封装成帧,透明传输和差错检测

    4. 链路层向网络层提供的服务

    数据链路层的设计目标是为网络层提供各种需要的服务。一般情况下,数据链路层会向网络层提供三种类型的服务:

    无确认的无连接服务

    源计算机向目标计算机发送独立的帧,目标计算机并不对这些帧进行确认。事先无需建立逻辑连接,事后也不用解释逻辑连接。如果由于线路上的原因造成某一帧的数据丢失,则数据链路层并不会检测到这样的丢失帧,也不会恢复这些帧。

    有确认的无连接服务

    源主机数据链路层必须对每个发送的数据帧进行编号,目的主机数据链路层也必须对每个接收的数据帧进行确认。如果源主机数据链路层在规定的时间内未接收到所发送的数据帧的确认,那么它需要重发该帧。

    有确认的面向连接服务

    源计算机和目标计算机在传输数据之前需要先建立一个连接,该连接上发送的每一帧也都被编号,数据链路层保证每一帧都会被接收到。且它还保证每一帧只被按正常顺序接收一次。存在3个阶段,即:数据链路建立、数据传输、数据链路释放阶段。每个被传输的帧都被编号,以确保帧传输的内容与顺序的正确性。

    5. 局域网和以太网

    局域网是典型的广播信道,特点是为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。主要有以太网、令牌环网、FDDI和ATM等局域网技术,目前以太网占领着有线局域网市场。

    以太网是一种星型拓扑结构局域网。早期用集线器进行连接,集线器是一种物理层设备,作用于比特,当一个比特到达接口时,集线器重新生成这个比特,并将其能量强度放大,从而扩大网络的传输距离,之后再将这个比特发送到其它所有接口。如果集线器同时收到两个不同接口的帧,那么就发生了碰撞。目前以太网使用交换机替代了集线器,交换机是一种链路层设备,它不会发生碰撞,能根据MAC地址进行存储转发。交换机有自学习能力,学习交换表的内容,交换表中存储着MAC地址到接口的映射,因有自学习能力,不需要手动配置交换表内容。

    6. 数据链路层主要功能

    数据链路层最基本的服务是将源结点中网络层的数据可靠的传输到相邻的目标结点的网络层。为了实现这个目的,数据链路层必须具备的功能:
    a.将数据组合成帧;
    b.控制帧在物理信道上的传输,包括处理传输差错,调节发送速率使之与接收方相匹配;
    c.在两个网路实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。

    7. 封装成帧

    封装成帧是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,构成一个帧。首部和尾部用于帧定界。
    在这里插入图片描述

    8. 透明传输

    帧使用首部和尾部进行定界,如果帧的数据部分含有和首部尾部相同的内容,那么帧的开始和结束位置就会被错误的判定。需要在数据部分出现首部尾部相同的内容前面插入转义字符。如果数据部分出现转义字符,那么就在转义字符前面再加个转义字符,在接收端进行处理后可以还原出原始数据。这个过程透明传输的内容是转义字符,用户察觉不到转义字符的存在。

    9. 差错控制

    在传输过程中可能会由于各种因素导致出现比特差错,需要在数据链路层进行检查。通常使用循环冗余检验(CRC)来检查比特差错。

    10. 流量控制

    控制流量可以保证数据传输的有序,且能够避免传输过程中因接收方来不及接收导致数据丢失。

    11. 链路管理

    “链路管理”包括数据链路的建立、维持和释放。当两个结点要进行通信时,数据的发送方必须确知接收方是否已处在准备接受的状态。通信双方必须先要交换一些必要的信息,以建立一条基本的数据链路。在传输数据时要维持数据链路,而在通信完毕时要释放数据链路。

    12. CSMA/CD协议

    CSMA/CD表示载波监听、多点接入和碰撞检测。
    多点接入:表示多个主机以多点的方式连接到一根总线上,是总线型网络。
    载波监听:每个主机在发送数据前需要持续的检测总线上是否有别的主机在发送数据,如果有,则暂时不发送数据,以免发生碰撞。
    碰撞检测:在发送中,如果监听到信道已有其它主机正在发送数据,就表示发生了碰撞。虽然每个主机在发送数据之前都已经监听到信道为空闲,但由于传播时延的存在,还是有可能会发生碰撞。记端到端的传播时延为τ,最先发送的站点最多经过2τ就可以知道是否发生了碰撞,称2τ为争用期。只有经过争用期之后还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。当发生碰撞时,站点要停止发送,等待一段时间再发送。

    13. MAC层

    数据链路层中MAC子层主要实现:区分数据与控制信息。
    由于数据和控制信息都是在同一信道中传输,数据和控制信息处于同一帧中,因此一定要有相应的措施使接收方能够将他们区分开来,以便向上传送的仅是真正需要的数据信息。
    MAC地址是链路层地址,长度6字节(48位),用于唯一标识网络适配器(网卡)。一台主机拥有多少个网络适配器就有多少个MAC地址。
    MAC层与交换机都工作在数据链路层,上一层传下来的包在这一层分割封装后叫做帧,该层常见的协议:SDLC,STP,帧中继,HDLC等;
    在这里插入图片描述

    14. 虚拟局域网

    虚拟局域网可以建立与物理位置无关的逻辑组,只有在同一个虚拟局域网中的主机才会收到链路层广播信息。如下图中(A1, A2, A3)属于一个虚拟局域网,A1发送的广播会被A2、A3收到,而其它站点收不到。
    使用VLAN干线连接来建立虚拟局域网,每台交换机上的一个特殊接口被设置为干线接口,以互连VLAN交换机。在标准以太网帧上加进了4字节首部VLAN标签,用于表示该帧属于哪一个虚拟局域网。
    在这里插入图片描述

    15. 常见问题

    局域网将数据链路层分割为哪两个子层?这两个子层分别完成了什么功能?
    答:划分为逻辑链路控制LLC子层和介质访问控制MAC子层,从而使LAN体系结构能适应多种传输介质。对各种类型的局域网来说,其物理和MAC子层需要随着所采用介质和访问方法的不同发生改变,而这些不同对于LLC子层来说都是透明的。
    在这里插入图片描述
    (1)LLC作为数据链路层的一个子层,使用MAC子层为其提供的服务,通过与对等实体LLC子层的交互为它的上层网络层提供服务。
    (2)MAC子层是用来实现介质访问控制的网络实体。MAC子层主要功能包括数据帧的封装/拆封、帧的寻址与识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制及MAC协议的维护等。

    VPN隧道协议种类:
    主要有4种:点到点隧道协议PPTP、第二层隧道协议L2TP、网络层隧道协议IPSec以及SOCKS v5协议。其中,PPTP和L2TP工作在数据链路层,IPSec工作在网络层,SOCK v5工作在会话层。

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  • 关于CANCANFD物理层和数据链路层的对比分析

    千次阅读 多人点赞 2020-05-25 14:16:33
    CANCANFD并未有物理层的区别,只是对协议进行了升级,传输速率更快,更复杂的CRC校验方式。

    关于CAN和CANFD物理层和数据链路层的对比分析

    物理层:CAN和CANFD的物理层相同,只是进行了协议升级。所以硬件方面并未发生改变。需要一个CAN收发器、CAN控制器。其中CAN控制器是CAN局域网控制器的简称,主要作用是解决不同设备之间数据交换的问题;CAN收发器的作用是将二进制数据流转化成差分信号输出,或者将差分信号转化成二进制数据流输出。在CAN总线上,需要在总线远端配备120Ω的终端电阻,作用类似于485、232等通信一样,等同传输线阻抗,减少信号的反射。但是如果是长距、低速传输并不需要配备120Ω的终端电阻。
    数据链路层:
    (1) 速率:CAN:数据最大传输速率为1Mbps,并且不可变。
    CANFD:数据最大传输速率为8Mbps,仲裁比特率最高为1Mbps(和CAN相同)。 在这里插入图片描述
    对于CANFD的可变速率来讲, BRS位为比特率加速过度阶段,前半阶段会采用最高位1M的传输速率,后半段会采用高比特传输,在CRC界定符位的传输情况和BRS位的传输情况相同,但是速率的过度正好相反。在BRS位中,CANFD数据段以BRS采样点作为起始点,显性位表示转换速率不可变,隐性位表示转换速率可变。CRC界定符位中,CANFD数据以CAC界定符的采样点为结束点。
    (2) 数据长度:CAN:一帧数据长8个字节。
    CANFD:一帧数据最长64个字节。
    (3) 帧格式:CANFD新增了FDF、BRS、ESI位。
    FDF:隐性电平为CANFD报文;显性为CAN报文。
    BRS:隐性为转换可变速率;显性为不可转变可变速率。
    ESI:处于被动错误状态的节点时为隐性电平发送处于被动错误状态标识;处于主动错误状态的节点时为显性电平发送处于主动状态错误标识。发送错误标识的同时可正常通信,节点仍然可以从总线上获取其他报文,也可以在总线竞争获胜之后发送报文。
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    在初始化完成时,系统处于错误主动状态,当接收错误计数器或者发送错误计数器的值在127之上的时候,变为错误被动状态;当接收错误计数器和发送错误计数器的值都在128之下的时候,变为错误被动状态,当发送错误计数器的值在255之上的时候,总线关闭。当复位后或检测到128个连续的隐性位则再次进入错误主动状态。
    (4) CRC校验:以填充位流进行计算,在校验和部分,为避免有再有连续的位超过6个,就在第一位以及每后四位添加一个填充位加以分割,这个填充位是上一位的反码,如果填充的不是上一位的反码,就做错误处理。针对不一样的CAN发送数据字节数,对应不同的CRC位数。
    在这里插入图片描述
    (5) 应答位:CANFD接收一个两位的ACK,也用作网络中所有节点的再同步。
    (6) 同步:考虑到总线上的各个节点延迟,主机发送报文到从机接收到报文和从机发送报文到主机接收到报文时存在时间差,所以要进行时间补偿提高通信的成功率。
    CAN和CANFD的同步方式分为重同步和硬同步
    重同步:会对每一位的下降沿和配置的波特率进行比对,如果没有匹配,则进行同步。
    硬同步:在每个帧起始的下降沿进行强制同步。
    (7) 仲裁:在总线竞争中,ID数越小,优先级越高。在两个设备ID相同的情况下,显性位的优先级高于隐性位的优先级。
    CAN的ID:11位(标准帧)
    在这里插入图片描述
    CANFD的ID:11位(标准帧)+18(扩展ID)
    在这里插入图片描述
    如果涉及到标准帧和扩展帧的仲裁,标准帧会和扩展帧的b28-b18进行竞争,如果和扩展帧的b28-b18具有相同的ID,由于标准帧的扩展ID为0 ,则标准帧赢得竞争。
    总结:CANFD具有更高的可调传输速率,更精准的CRC校验公式,是CAN通信协议的升级版,在物理层并未发生变化,只是在数据链路层发生变化。

    (以上为个人学习总结,转载注明出处。另推荐一个pdf文档,对比CAN和CANFD的报文结构,本文出处大多数来自于该文档。如有理解偏差,请私信交流,在本人文章列表,如有需要请下载。)

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  • TCP/IP模型之物理层和数据链路

    千次阅读 2018-05-14 21:44:43
    上次我们简单介绍了TCP/IP模型,它包括五层(也可以叫四层),今天我们具体的看下物理层和数据链路层。物理层1. 物理层的功能根据所使用的传输介质不同,制定不同的物理层协议,规定数据的编码方式,传输速率,相关...

    上次我们简单介绍了TCP/IP模型,它包括五层(也可以叫四层),今天我们具体的看下物理层和数据链路层。

    物理层

    1. 物理层的功能

    根据所使用的传输介质不同,制定不同的物理层协议,规定数据的编码方式,传输速率,相关的通信参数。

    2. 物理层的传输介质

    (1)同轴电缆

    早期的Ethernet是建立在同轴电缆的基础上的,现在已被替代。

    (2)双绞线

    双绞线是局域网中最常用的传输介质。

    (3)光纤

    光纤是应用前景最好的一种,光纤的纤芯是直径为8~100微米的柔软的,能传导光波的玻璃或塑料,其中用超高纯度石英玻璃纤维制作的纤芯传输损耗较低。

    3. 物理层的协议

    (1)点点通信线路的物理协议

    点—点传输介质连接着两个相邻通信主机的物理层,主机A若想与主机B通信,必须先将数据传输给路由器A,再由路由器A传输给主机B,而主机A不能直接将数据传输给主机B。

    (2)广播通信线路的物理协议

    广播通信线路的一条公共通信线路可以连接多个主机。在Ethernet中,如针对非屏蔽双绞线的10base-2、10base-5等。

    4. 数据通信的方式

    (1)单工通信

    单工通信是指在只能由主机A向主机B发送数据。信号只能朝一个方向传输。

    (2)半双工通信

    信号可以两个方向传输,但是必须交替进行,一个时间只能向一个方向传输。

    (3)全双工通信

    信号可以两个方向传输,双方可以同时向对方发送数据。

    5. 数据的编码方式

    (1)曼彻斯特编码

        规则

      (1)每比特的周期T分为前T/2和后T/2;

      (2)前T/2传送该比特的反码;

      (3)后T/2传送该比特的原码;

    (2)差分曼彻斯特编码

        规则

      (1)每比特的中间跳变仅做同步使用;

      (2)每比特的值根据其开始边界是否跳变来决定;

      (3)每比特开始处如果发生电平跳变,则表示传输二进制‘0’,否则,表示传输二进制‘1’。

    总结:

    物理层的实现是基于硬件的基础上的,物理层传输数据是比特流,传输数据时一个比特位一个比特位的传输。

    物理层没有差错控制,不能保证传输数据的正确性。

    数据链路层

    1. 数据链路层的功能

    (1)链路管理

    收发双方在数据通信时,需要建立数据链路连接;在数据传输过程中要维护数据链路;当通信结束时,要释放数据链路。数据链路管理功能包括数据链路的连接,维护与释放。

    (2)帧同步

    数据链路层的数据传输单元是帧,帧同步是指接收端要在收到的比特流中正确判断一帧的开始位与结束位。

    (3)流量控制

    发送端发送数据超过物理线路的传输能力或超过接收端的帧接收能力时,就会造成网络拥塞;为了防止网络拥塞,必须具有流量控制功能。

    (4)差错控制

    由于物理层传输数据是没有差错检测的,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路,数据链路层必须有差错控制。

    (5)透明传输

    数据链路层必须保证发送的二进制比特序列是任意的组合,利用“ 0比特插入/删除”方法。

    (6)寻址

    数据链路层要保证每一帧都能传送到正确的接收端。

    2. 差错产生的原因和类型

    原因

    在物理层通过传输介质传输数据时,需要将数据转化为0/1信号传输,会受到噪声的影响,导致在采样数据时有误差,存在差错。

    类型

    噪声分为热噪声和冲击噪声,热噪声引起的差错为随机差错;冲击噪声引起的差错为突发差错。

    3. 差错控制方法

    (1)奇偶校验码

    奇偶校验分为垂直奇偶校验,水平奇偶检验,水平垂直奇偶校验;

    奇偶校验的方式简单,但检错能力较差,一般只用于通信要求较低的环境。

    (2)循环冗余编码(CRC)

       应用最广泛的检错码编码。

    4. 数据链路层协议

    (1)HDLC(高级数据链路控制)协议

    HDLC帧结构

       

    (2)PPP(Point-to-Point Procotol)—点点协议

    PPP协议帧结构


    PPP帧头包括以下字段:

    (1)标志(flag)字段

    标志字段长度为一个字节,通常二进制序列为“01111110”,即16进制“0X7E”,表示帧的开始和结束。

    (2)地址(address)字段

    PPP协议只用于点—点链路,因此地址字段规定取值为“11111111”(0XFF)。

    (3)控制(control)字段

    控制字段长度为1个字节,规定取值为“00000011”(0X03).

    (4)协议(procotol)字段

    协议字段为2个字节,对应的三种类型帧的协议字段值为:

    0X0021——表示PPP帧的信息字段是IP分组数据;

    0XC021——表示信息字段是PPP的LCP数据帧;

    0X8021——表示信息字段是PPP帧的NCP数据帧。

    (5)信息字段

    信息字段长度可变,最长为1500字节。

    (3)PPP协议的字节填充规则

     PPP协议可以用于异步通信,也可以用于同步通信。

      PPP协议用于异步通信

    在信息字段中出现的每一个“0X7E”字节,要转换为双字节“0X7D 0X5E”。

    在信息字段中出现的每一个“0X7D”字节,要转换为双字节”0X7D 0X5D“。

    PPP协议用于同步通信

    当PPP协议用于同步通信时,采用”0比特插入/删除“方法。

    (4)数据链路请求

    LCP配置请求包括链路最大帧长度,链路认证协议。

    链路认证协议

    1. PAP(口令认证协议)

    PAP协议是不安全的一种协议,只需要经历两次握手,而且允许用户多次输入用户与口令。

                

    2. CHAP(查询—握手认证协议)

    CHAP的三次握手如下:

               

    第一次握手:ISP(服务器端)向用户端发送一个查询应答LCP帧,帧中包括用于数据签名的随机数。

    第二次握手:用户端向ISP端发送用随机数与MD5算法加密后的用户名与口令。

    第三次握手:ISP端用同样的随机数与MD5算法解密后,与存储的用户名与口令比较,相同则认为是合法用户,不同则认为是非法用户。


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  • 物理层处理的是0、1比特的数据,它把二进制的0、1转换成实际的通信媒介的物理现象,如电压的高低、光的闪灭、电波的强弱等,从而通过更下层的物理媒介来进行实际数据传输。2、物理层下的传输媒体双绞线、同轴电缆、...

    物理层这里不做过多阐述,主要是涉及硬件与具体物理实现的内容。

    1、物理层的基本概念

    物理层的主要任务是确定与物理传输媒体的接口的一些特征,如机械特征,电气特征,功能特征,过程特征等。物理层处理的是0、1比特的数据,它把二进制的0、1转换成实际的通信媒介的物理现象,如电压的高低、光的闪灭、电波的强弱等,从而通过更下层的物理媒介来进行实际数据传输。

    2、物理层下的传输媒体

    双绞线、同轴电缆、光缆、无线电传输等。

    数据链路层比较重要。

    1、数据链路层的基本概念

    数据链路层有时候也指以太网或无线局域网等通信手段。数据链路层主要作用是在互连同一种数据链路的节点之间进行包传递。数据链路层的协议定义了通过通信媒介互联的设备之间的传输规范,有时也会通过交换机、网桥、中继器等来中转数据。数据链路层处理的数据是一个叫帧的块。

    数据链路层的使用信道主要有点对点信道和广播信道。点对点信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道使用一对多的广播通信方式,因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多,因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据收发(即后面说的以太网)。

    2、一些重要概念

    (1)链路

    链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段,中间没有任何其他的交换结点。在进行数据通信时,两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成的。

    (2)数据链路

    数据链路(data link) 除了物理线路外,还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用适配器(即网卡)来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

    (3)MAC地址

    MAC地址用于识别数据链路中互连的节点的硬件地址。在使用网卡的情况下,MAC地址一般都会被烧入到ROM中,因此任何一个网卡的MAC地址都是唯一的,全世界都不会有重复(当然也不一定,但是即使MAC地址相同,只要不同属于一个数据链路就没问题)。由于制定MAC地址规范时候没有限定数据链路的类型,所以无论哪种数据链路的网络(以太网、FDDI、ATM、无线LAN、蓝牙等),都不会有相同的MAC地址出现。

    MAC地址长48比特,结构如图所示:



    3、点对点信道(点对点协议PPP)

    PPP(Point-to-Point Protocol),是全世界使用的最多的数据链路层协议。拨号上网使用的就是PPP。

    PPP 协议有三个组成部分:
    一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
    链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)
    网络控制协议 NCP(Network Control Protocol)    

    (1)PPP协议的帧格式


    (2)PPP的工作过程




    4、广播信道(使用广播信道的数据链路层)

    (1)局域网

    局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。 
    局域网具有如下的一些主要优点:
    具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源; 
    便于系统的扩展和逐渐地演变,各设备的位置可灵活调整和改变;
    提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

    (2)媒体共享技术(信道复用技术)

    既然在局域网中各个主机共享相同的信道,那就必然涉及到信道要怎么共享。

    静态划分信道: 频分复用, 时分复用, 波分复用, 码分复用
    动态媒体接入控制(多点接入): 随机接入; 受控接入,如多点线路探询 (polling) ,或轮询。   
    (3)以太网

    以太网其实有两个标准:DIX Ethernet V2和IEEE 802.3。这两个标准区别不大。一般符合这两个标准的局域网都被称作以太网。以太网在局域网市场中已经处于垄断地位了,而且TCP/IP协议中采用DIX Ethernet V2以太网。所以后面的局域网,其实都是以太网,而且是DIX Ethernet V2以太网。以太网采用的是无连接的工作方式,无须先建立连接即可通信,尽最大努力交付。

    (4)适配器

    计算机都是直接连到局域网上的。与局域网的连接是通过通信适配器(网络接口板,网络接口卡,网卡)。

    适配器的重要功能:
    进行串行 / 并行转换。
    对数据进行缓存。
    在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
    实现以太网协议。   


    (5)CSMA/CD协议

    这个协议是以太网的一个很重要的协议。这个协议的作用其实就是协调以太网上主机间的通信。这里讲一个最初原始形态的以太网,总线网。后面各种形态的以太网都是它的改进版。


    B在发送数据时,以广播形式发送,帧上首部写明接收站地址。总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致,因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机( A,C E )都检测到不是发送给它们的数据帧,因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。但是这个时候问题来了,总线上只要有一台计算机在发送数据,传输资源就被占用了,因此同一时间只允许一台计算机发送信息。因此,要想办法协调各个计算机之间的通信。这就是CSMA/CD协议(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,载波监听多点接入/碰撞检测)。它的具体内容是:

    多点接入 ”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
    载波监听 ”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。
    碰撞检测 ”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加)。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。每一个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现了碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机时间后再次发送。
    使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信(因为一个工作站不可能同时发送和接收信息)而只能进行双向交替通信(半双工通信)。

    (6)使用集线器的双绞线以太网

    上面提到的以太网使用的是粗同轴电缆,后来采用更便宜和灵活的双绞线,采用星形拓补,增加了一个集线器。集线器使用了大规模集成电路芯片,可靠性大大提高了。由于集线器使用电子器件来模拟实际电缆的工作,其实事实上这个使用集线器的以太网逻辑上依然是上面提到的总线网,各站共享逻辑上的总线,依旧使用CSMA/CD协议。


    (7)MAC帧

    常用的是DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式。注意,这里的MAC帧并不是上面说的MAC硬件地址,而是在数据链路层传播的帧。帧的前面就是6个字节的目的MAC地址和源MAC地址


    在帧的前面插入的8字节中的第一个字段共7个字节是前同步码,是交替的10,用来调整适配器时钟,迅速实现MAC帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符,表示后面的信息就是MAC帧。 

    (8)扩展的局域网

    在现代社会中,一个局域网往往需要很大(例如一个学校,一个社区等),而如果只使用一个集线器,当然是不够用的。而且线太长也会使信号失真。这时候就要想各种办法,把局域网扩大。

    1)使用光纤扩展主机和集线器之间距离

    由于光纤的时延很小,带宽很高,因此可以使用光纤使主机和几公里外的集线器连接。通常是使用一对光纤和一对光纤调制解调器。调制解调器的作用是进行光信号和电信号之间的转换。


    2)使用中继器扩展局域网网段长度

    中继器是工作在物理层上的连接设备。适用于完全相同的两类网络的互连,主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发,来扩大网络传输的距离。  中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的网络互联设备,操作在OSI的物理层,中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能,用于扩展局域网网段的长度(仅用于连接相同的局域网网段)


    3)使用多个集线器连成更大的局域网。假设有一所大学,有三个系,各自有一个局域网:


    4)在数据链路层扩展局域网

    上面所说的三个方法都是在物理层的扩展,也就是人为扩大了局域网物理范围。对于这个被扩大了的局域网来说,依然采用的是广播的方法来通信。而在数据链路层扩展局域网,就不完全是使用广播,而是有选择地把某个信息分发到不同局域网中(当然在单个局域网内依然是广播),这要使用网桥。网桥有很多接口,不同局域网通过网桥的接口连接起来后就形成了一个更大的局域网。原来的每个局域网就称为一个网段(上面也提到了网段的概念)。网桥使各网段成为隔离开的碰撞域。以太交换机(也就是交换机)就是一个拥有很多接口的网桥(通常是十几个)。

    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 

    (来自谢希仁《计算机网络》)




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