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    2013-12-02 15:02:54
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    前言

    参考王道书。
    后续会进一步整理,包括添加笔记内容,标明参考资料。

    更新中。。。

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    一、传输数据使用的两种链路

    点对点链路

    两个相邻节点通过一个链路相连,没有第三者。

    应用:PPP协议,常用于广域网

    广播式链路

    所有主机共享通信介质。

    应用:早期的总线以太网、无线局域网,常用于局域网

    典型拓扑结构:总线型、星型(逻辑总线型)

    二、介质访问控制

    介质访问控制的内容就是,采取一定的措施,使得两对结点之间的通信不会发生互相干扰的情况。

    用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的一个子层,称为介质访问控制(Medium Access Control,MAC)子层。

    在这里插入图片描述

    介质访问控制方法分类

    静态划分信道

    • 信道划分介质访问控制

    动态分配信道

    动态媒体接入控制/多点接入

    特点:信道并非在用户通信时固定分配给用户。

    • 随机访问介质访问控制
    • 轮询访问介质访问控制

    三、信道划分介质访问控制

    信道划分介质访问控制

    将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开,把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。

    • 基于多路复用技术划分资源。
    • 网络负载重:共享信道效率高,且公平
    • 网络负载轻:共享信道效率低

    多路复用

    把多个信号组合在一条物理信道上进行传输,使得多个计算机或终端设备共享信道资源,提高信道利用率。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    把一条广播信道,逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道,实际就是把广播信道转变为点对点信道

    信道划分介质访问控制分为以下四种:

    • 频分多路复用(FDM)
    • 时分多路复用(TDM)
    • 波分多路复用(WDM)
    • 码分多路复用(CDM)

    频分多路复用(FDM)

    将多路基带信号调制到不同频率载波上,再叠加形成一个复合信号的多路复用技术。

    在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若干与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道,每个子信道传输一种信号。

    用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源。

    在这里插入图片描述

    理解:并行

    优点:

    • 充分利用传输介质带宽,系统效率较高
    • 技术比较成熟,因此实现比较容易

    时分多路复用(TDM)

    时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片,轮流地分配给多个信号使用。

    每个时间片由复用的一个信号占用。这样,利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个信号。

    TDM帧是在物理层传送的比特流所划分的帧,标志一个周期。

    将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧) 。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙,所有用户轮流占用信道

    在这里插入图片描述

    理解:并发

    统计时分复用STDM(改进的时分复用)

    每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。

    各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存,然后集中器按顺序依次扫描输入缓存,把缓存中的输入数据放入STDM帧中,一个STDM帧满了就发出。

    STDM帧不是固定分配时隙,而是按需动态分配时隙。

    在这里插入图片描述

    波分多路复用(WDM)

    波分多路复用就是光的频分多路复用,在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号,由于波长(频率)不同,所以各路光信号互不干扰,最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。

    在这里插入图片描述

    码分多路复用(CDM)

    码分多路复用是采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式,它既共享信道的频率,又共享时间。

    理解:

    假设A站要向C站运输黄豆,B站要向C站运输绿豆,A与C、B与C之间有一条公共的道路(广播信道)。
    在这里插入图片描述
    频分复用:

    • 公共道路被划分为两个车道,分别提供给A到C的车和B到C的车行走,两类车可以同时行走,但只分到了公共车道的一半,因此频分复用(波分复用也一样)共享时间而不共享空间。

    时分复用:

    • 先让A到C的车走一趟,再让B到C的车走一趟,两类车交替地占用公共车道。公共车道没有划分,因此两车共享了空间,但不共享时间。

    码分复用:

    • 与另外两种信道划分方式大为不同:黄豆与绿豆放在同一辆车上运送,到达C后,由C站负责把车上的黄豆和绿豆分开。因此,黄豆和绿豆的运送,既共享了空间也共享了时间。

    码分多址(CDMA)

    码分多址(CDMA)是码分复用的一种方式。

    其原理是每比特时间被分成 m 个更短的时间槽,称为码片(Chip,通常情况下每比特有64或128个码片)。每个站点被指定一个唯一的 m 位代码或码片序列。

    发送1时,站点发送码片序列;发送0时,站点发送码片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时,各路数据在信道中线性相加。为从信道中分离出各路信号,要求各个站点的码片序列相互正交。

    简单理解就是,A站向C站发出的信号用一个向量来表示,B站向C站发出的信号用另一个向量来表示,两个向量要求相互正交。向量中的分量,就是所谓的码片。

    • 如何不打架:多个站点同时发送数据的时候,要求各个站点芯片序列相互正交。

    • 如何合并:各路数据在信道中被线性相加。

    • 如何分离:合并的数据和源站规格化内积。

    如站点A的码片序列被指定为 0001011,则A站发送 00011011 就表示发送比特 1 ,发送 1100100 就表示发送比特 0 。按惯例将码片序列中的 0 写为 -1,将 1 写为 +1,A站的码片序列就是 -1, -1, -1, +1, +1, -1, +1, +1。

    令向量 S 表示A站的码片向量,T 表示B站的码片向量。两个不同站的码片序列正交,即向量 S 和 T 的规格化内积为 0:
    ST1mi=1mSiTi=0 S·T \equiv \dfrac{1}{m}\sum ^{m}_{i=1}S_{i}·T_{i} = 0

    • 任何一个码片向量和该码片向量自身的规格化内积都是 1:
      SS1mi=1mSiSi=1mi=1m(±1)2=1mm=1 S·S \equiv \dfrac{1}{m}\sum ^{m}_{i=1}S_{i}\cdot S_{i} = \dfrac{1}{m}\sum ^{m}_{i=1}(\pm1)^{2} = \dfrac{1}{m} · m = 1
    • 任何一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积是 -1:
      SS1mi=1mSiSi=1mi=1m(1)=1mm=1 S·S_{反码} \equiv \dfrac{1}{m}\sum ^{m}_{i=1}S_{i} · S_{反码i}=\dfrac{1}{m}\sum ^{m}_{i=1}(-1)=- \dfrac{1}{m}·m = -1

    令向量T为 (-1, -1, +1, -1, +1, +1, +1, -1)。

    • 当A站向C站发送数据1时,就发送了向量 (-1, -1, -1, +1, +1, -1, +1, +1)。
    • 当B站向C站发送数据0时,就发送了向量 (+1, +1, -1, +1, -1, -1, -1, +1)。

    两个向量到了公共信道上就进行叠加,实际上就是线性相加:
    ST=(0,0,2,2,0,2,0,2) S-T = (0, 0, -2, 2, 0, -2, 0, 2)
    到达C站后,进行数据分离。如果要得到来自A站的数据,就让 S 与 S-T 进行规格化内积:
    S(ST)=1 S · (S - T) = 1
    所以A站发出的数据是1。

    同理,如果要得到来自B站的数据,则让 T 与 S-T 进行规格化内积:
    T(ST)=1 T · (S - T) = -1
    因此从B站发送过来的信号向量是一个反码向量,代表0。


    码分多路复用技术具有频谱利用率高、抗干扰能力强、保密性强、语音质量好等优点,还可以减少投资和降低运行成本,主要用于无线通信系统,特别是移动通信系统。


    记忆:CDMA与CSMA,CD还是CS?

    • CD:Code Division
    • CS:Carrier Sense

    如果想要进一步了解CDMA,可以看看大佬写的博客:码分多址(CDMA)的本质-正交之美


    四、随机访问介质访问控制

    所有用户可随机发送信息。发送信息时占全部带宽。

    • 用户根据意愿随机发送信息,发送信息时可独占信道带宽。
    • 网络负载重:产生冲突开销
    • 网络负载轻:共享信道效率高,单个结点可利用信道全部带宽

    存在不协调 → 冲突问题 → 使用协议解决

    • ALOHA协议
    • CSMA协议
    • CSMA/CD协议
    • CSMA/CA协议

    1、ALOHA协议

    理解:想说就说

    ALOHA协议分为两种:

    • 纯ALOHA协议
    • 时隙ALOHA协议

    纯ALOHA协议

    思想:不侦听信道,不按时间槽发送,随机重发。

    特点:想发就发

    • T0:一个数据帧的发送时间(假设每一个站点发送的每一个数据帧,T0都是相通的)

    在这里插入图片描述

    如何检测冲突

    如果发生冲突,接收方在就会检测出差错,然后不予确认,发送方在一定时间内收不到就判断发生冲突。

    如何解决冲突

    超时后等一随机时间再重传。

    时隙ALOHA协议

    时隙ALOHA协议的思想:把时间分成若干个相同的时间片,所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道,若发生冲突,则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。

    特点:控制想发就发的随意性

    在这里插入图片描述

    ALOHA协议总结

    ALOHA协议特点:不听就说

    1. 纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低,效率更低。
    2. 纯ALOHA想发就发,时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发。

    2、CSMA协议

    理解:先听再说

    载波侦听多路访问协议CSMA(carrier sense multiple access)

    • CS:载波侦听/侦听(carrier sense),每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据

      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,即发生了冲突。

    • MA:多点接入(multiple access),表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

    协议思想:发送帧之前,侦听信道。

    侦听结果

    • 信道空闲:发送完整帧
    • 信道忙:推迟发送

    规定:

    • 1-坚持CSMA
    • 非坚持CSMA
    • p-坚持CSMA

    1-坚持CSMA

    坚持指的是对于侦听信道之后的坚持。

    1-坚持CSMA思想:如果一个主机要发送消息,那么它先侦听信道。

    • 空闲则直接传输,不必等待。
    • 忙则一直侦听,直到空闲马上传输
    • 如果有冲突(一段时间内未收到肯定回复),则等待一个随机长的时间再侦听,重复上述过程。

    优点:

    • 只要媒体空闲,站点就马上发送,避免了媒体利用率的损失。

    缺点:

    • 假如有两个或两个以上的站点有数据要发送,冲突就不可避免。

    非坚持CSMA

    非坚持指的是对于侦听信道之后就不继续侦听。

    非坚持CSMA思想:如果一个主机要发送消息,那么它先侦听信道。

    • 空闲则直接传输,不必等待。
    • 忙则等待一个随机的时间之后再进行侦听。

    优点:

    • 采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。

    缺点:

    • 可能存在大家都在延迟等待过程中,使得媒体仍可能处于空闲状态,媒体使用率降低。

    p-坚持CSMA

    p-坚持指的是对于侦听信道空闲的处理。

    p-坚持CSMA思想:

    • 如果一个主机要发送消息,那么它先侦听信道。
      • 信道空闲:
      1. 以概率 p (p<1)传输,概率 1-p 延迟一个时间单位(最大传播时延)
      2. 若延迟一个时间单位,重复步骤 (1)
      • 信道忙:持续侦听,直到信道空闲。

    百度题库】:简述p-坚持CSMA的基本思想。

    p-坚持CSMA(p-persistent CSMA)用于时分信道(Slotted Channel)。
    其基本思想是,当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道忙则坚持监听到下一个时隙:如果信道空闲,便以概率p 发送数据,以概率1-p 推迟到下一个时隙;如果下一个时隙信道仍然空闲,则仍以概率p 发送数据,以概率1-p 推迟到下一个时隙;这样过程一直持续下去,直到数据被发送出去,或因其节点发送而检测到信道忙为止,若是后者,则等待一段随机的时间后重新开始监听。

    优点:

    • 既能像非坚持算法那样减少冲突,又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间。

    缺点:

    • 发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完,造成了浪费。

    三种CSMA对比

    信道状况 1-坚持CSMA 非坚持CSMA p-坚持CSMA
    信道空闲 立即发送数据 立即发送数据 以概率 p 传输,概率 1-p 延迟一个时间单位(最大传播时延)
    信道忙 继续坚持侦听 放弃侦听,等一个随机时间再侦听 持续侦听,直至信道空闲

    有没有什么办法可以减少资源浪费,一冲突就能发现呢?

    3、CSMA/CD协议

    理解:先听再说,边听边说

    载波侦听多点接入/碰撞检测:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

    CS:

    • 载波侦听(carrier sense),每一个站在发送数据前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

    MA:

    • 多点接入(multiple access),表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。(说明应用在总线型网络

    CD:

    • 碰撞检测/冲突检测(collision detection), “边发送边侦听” ,适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况,以便判·断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。(说明应用在半双工网络

    问题:先听后发为什么还会冲突?

    答:因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。

    传播时延对载波侦听的影响

    1. 假设有两台通信的主机A、B:
      τ:单程端到端传播时延
      在这里插入图片描述
    2. A开始给B发送数据,此时(时间 t <τ)B检测到信道是空闲的
      在这里插入图片描述
    3. 因此B会开始给A发送数据,造成冲突,碰撞
      在这里插入图片描述
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      如何确定碰撞后的重传时机?

    截断二进制指数规避算法

    1. 确定基本退避(推迟)时间为争用期
    2. 定义参数 k,它等于重传次数,但 k 不超过 10,即 k = min(重传次数, 10)。
      • 当重传次数不超过10时,k 等于重传次数;
      • 当重传次数大于10时, k 就不再增大而一直等于10
    3. 从离散的整数集合 { 0, 1, … , 2k-1 } 中随机取出一个数 r,重传需要退避的时间就是 r 倍的基本退避时间,即 2rτ。
    4. 当重传达16次仍不能成功时,说明网络太拥挤,认为此帧永远无法正确发出,抛弃此帧并向高层报告出错。

    例:

    • 第一次重传,k = 1,r 从 { 0, 1} 选,重传推迟时间为 0 或 2τ,在这两个时间中随机选一个;
    • 若再次碰撞,则在第二次重传时,k = 2,r 从 { 0, 1, 2, 3 } 选,重传推迟时间为 0、2τ、4τ、6τ,在这四个时间中随机选一个
    • 若再次碰撞,则在第三次重传时,k = 3,r 从 { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 } 选……

    若连续多次发生冲突,就表明可能有较多的站参与争用信道。使用此算法可使重传需要推迟的平均时间随重传次数的增大而增大,因而减小发生碰撞的概率,有利于整个系统的稳定。

    例:
    在以太网的二进制回退算法中,在11次碰撞之后,站点会在0 ~ ____ 之间选择一个随机数。

    答案:1023

    解析:

    k = min(11, 10) = 10,210-1 =1023

    最小帧长问题

    问题:若发送一个很短的帧时发生了碰撞,在检测到发生碰撞前帧已经发送完毕了,无法停止发送。
    解决:设置最小帧长

    帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延。

    帧长(bit)/数据传输速率 ≥ 2τ

    公式

    最小帧长 = 2 × 总线传播时延 × 数据传输速率 = 2τ × 数据传输速率


    以太网规定最短帧长为64B,凡是长度小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧。

    通常取51.2微秒为争用期时间,对于10Mb/s以太网,期间可以发送512bit数据,即64字节。

    • 也可以说争用期

    比特时间

    1比特时间 = 发送 1 bit 数据所用时间

    • 比特时间与数据率密切相关
    • 可以直接用比特时间表示争用期

    CSMA/CD协议工作流程

    在这里插入图片描述

    人为干扰信号、强化碰撞

    当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时,除了立即停止发送数据外,还要再继续发送32比特或48比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。
    在这里插入图片描述

    • 对于10 Mbits以太网,发送32(或48)比特只需要 3.2(或 4.8)μs。

    4、CSMA/CA协议

    载波侦听多点接入/碰撞避免CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)

    CS:

    • 载波侦听/侦听(carrier sense),每一个站在发送数据前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

    MA:

    • 多点接入(multiple access),表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。(说明应用在总线型网络

    CA:

    • 碰撞避免(collision avoidance),"碰撞避免"并不是指协议可以完全避免碰撞,而是指协议的设计要尽量降低碰撞发生的概率。

    为什么要有CSMA/CA?

    无线局域网:

    • 无法做到360°全面检测碰撞
    • 无线通信中,并非所有的站点都能够听见对方,即存在"隐蔽站"问题

    "隐蔽站"问题:

    • 当A和C都检测不到信号,认为信道空闲时,同时向终端B发送数据帧,就会导致冲突。(对于A来说,C就是隐蔽站)

    CSMA/CA协议工作原理

    发送端:

    发送数据前,先检测信道是否空闲。

    • 空闲则发出RTS(request to send), RTS包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发的时间等信息
    • 信道忙则等待。

    接收端:

    • 收到RTS后,将响应CTS(clear to send)

    发送端:

    • 收到CTS后,开始发送数据帧(同时预约信道:发送方告知其他站点自己要传多久数据)

    接收端:

    • 收到数据帧后,将用CRC来检验数据是否正确,正确则响应ACK帧

    发送方:

    • 收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送,若没有则一直重传至规定重发次数为止(采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间)。

    避免碰撞的三种机制

    1. 预约信道
    2. ACK帧
    3. RTS/CTS帧(可选):用于解决隐蔽站

    CSMA/CD与CSMA/CA的比较

    相同点:

    • 都从属于CSMA的思路,其核心是先听再说。换言之,两个在接入信道之前都须要进行侦听。当发现信道空闲后,才能进行接入。

    不同点:

    1. 传输介质不同
      • CSMA/CD 用于总线式以太网(有线)
      • CSMA/CA 用于无线局域网(无线)
    2. 载波检测方式不同:因传输介质不同, CSMA/CD与CSMA/CA的检测方式也不同。
      • CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测,当数据发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化
      • CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
    3. CSMA/CD检测冲突CSMA/CA避免冲突,二者出现冲突后都会进行有上限的重传。

    五、轮询访问介质访问控制

    比较三种介质访问控制

    信道划分介质访问控制(MAC Multiple Access Control )协议:

    • 基于多路复用技术划分资源。
    • 网络负载重:共享信道效率高,且公平
    • 网络负载轻:共享信道效率低

    随机访问MAC协议(会发生冲突):

    • 用户根据意愿随机发送信息,发送信息时可独占信道带宽。
    • 网络负载重:产生冲突开销
    • 网络负载轻:共享信道效率高,单个结点可利用信道全部带宽

    轮询访问MAC协议/流协议/轮转访问MAC协议:

    • 既要不产生冲突,又要发送时占全部带宽

    在轮询访问中,用户不能随机地发送信息,而要通过一个集中控制的监控站,以循环方式轮询每个结点,再决定信道的分配。当某结点使用信道时,其他结点都不能使用信道。

    轮询访问介质控制有两种协议:

    • 轮询协议
    • 令牌传递协议

    轮询协议

    主结点轮流“邀请”从属结点发送数据。

    在这里插入图片描述
    优点:

    • 不会发生冲突

    问题:

    • 轮询开销
    • 等待延迟
    • 单点故障

    令牌传递协议

    令牌环网:

    • 逻辑上环型结构
    • 物理上星型结构
      在这里插入图片描述

    令牌:一个特殊格式的MAC控制帧,不含任何信息。控制信道的使用,确保同一时刻只有一个结点独占信道。

    • 令牌环网无碰撞
    • 每个结点都可以在一定的时间内(令牌持有时间)获得发送数据的权利,并不是无限制地持有令牌。

    当环上的一个站希望传送帧时,必须等待令牌。

    一旦收到令牌,站点便可启动发送帧。帧中包括目的站的地址,以标识哪个站应接收此帧。

    帧在环上传送时,不管该帧是否是发给本站点的,所有站点都进行转发,直到该帧回到它的始发站,并由该始发站撤销该帧。

    帧的目的站除转发帧外,应针对该帧维持一个副本,并通过在帧的尾部设置"响应比特"来指示已收到此副本。站点在发送完一帧后,应释放令牌,以便让其他站使用。

    当计算机都不需要发送数据时,令牌就在环形网上游荡,而需要发送数据的计算机只有在拿到该令牌后才能发送数据帧,因此不会发送冲突(因为令牌只有一个)。

    在令牌传递网络中,传输介质的物理拓扑不必是一个环,但是为了把对介质访问的许可从一个设备传递到另一个设备,令牌在设备间的传递通路逻辑上必须是一个环。

    轮询介质访问控制非常适合负载很高的广播信道。所谓负载很高的信道,是指多个结点在同一时刻发送数据概率很大的信道。可以想象,如果这样的广播信道采用随机介质访问控制,那么发生冲突的概率将会很大,而采用轮询介质访问控制则可以很好地满足各结点间的通信需求。

    问题:

    1. 令牌开销
    2. 等待延迟

    应用于令牌环网(物理星型拓扑,逻辑环形拓扑)。

    采用令牌传送方式的网络常用于负载较重通信量较大的网络中。

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  • 组帧的四种方法: 1. 字符计数法 2. 字符填充法 3. 零比特填充法 4. 违规编码法 差错控制 流量控制&可靠传输机制 停止---等待协议 后退N帧协议(GBN) 选择重传协议(SR) 介质访问控制 静态划分信道 ...

    【计算机网络】第三章:TCP/IP五层实用模型   &二层数据链路层&

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    目录

    数据链路层概述

    封装成帧 & 透明传输

    组帧的四种方法:

    1. 字符计数法

    2. 字符填充法

    3. 零比特填充法

    4. 违规编码法

    差错控制

    流量控制&可靠传输机制

    停止—等待协议

    后退N帧协议(GBN)

    选择重传协议(SR)

    介质访问控制

    静态划分信道

    动态分配信道

    随机访问 介质访问控制:

    1. ALOHA协议

    2. CSMA协议

    3. CSMA/CD

    4. CSMA/CA

    轮询访问 介质访问控制

    局域网

    局域网拓扑结构

    局域网 介质访问控制 方法

    局域网的分类

    以太网 802.3

    无线局域网 802.11

    广域网 & 使用的链路层协议

    PPP协议:点对点

    HDLC 协议

    链路层设备

    1.网桥

    2.交换机

    交换机实现的接入安全

    3. 冲突域、广播域

    大总结

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    数据链路层概述

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    研究思想:假象数据都是只经过每个链路层,水平方向传输的

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    封装成帧 & 透明传输

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    组帧的四种方法:

    1. 字符计数法

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    2. 字符填充法

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    3. 零比特填充法

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    4. 违规编码法

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    差错控制

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    流量控制&可靠传输机制

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    停止—等待协议

    • 随着技术发展,通信链路质量越来越好,出现差错的可能性越来越小

    数据链路层的可靠传输的职责不再重要,交给传输层来实现;链路层主要负责差错的控制,使得数据在链路上传输的速度更快,时间更短,延迟更小

    • 所发送的数据包即数据:

    数据链路层——帧

    网络层——IP数据包 / 分组

    传输层——报文段

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    • 0帧只是一个编号,上下两个0帧不是同一个帧

    ACK——确认帧

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    • RTT——往返传播时延

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    后退N帧协议(GBN)

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    • 滑动窗口不能无限长,否则利用循环的数字对帧编号时,如果前面的的0123都没有接收到,则会让接收方混淆在一组发送完成后,下面收到的0到底是新的0还是之前的0。

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    选择重传协议(SR)

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    • 在下方左图中,对于接收方来说,它不能够分清楚最后发来的0号,是新帧还是旧帧。,所以说明窗口的长度与采用几个比特对帧进行了编号有关。

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    介质访问控制

    • 当局域网中,共用信道的使用产生竞争时,如何分配信道使用权

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    静态划分信道

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    动态分配信道

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    随机访问 介质访问控制:

    1. ALOHA协议

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    2. CSMA协议

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    • 感觉下面这里的优点处写反了:

    P-坚持 可以像非坚持算法那样减少媒体空闲时间;

    也可以像1-坚持算法那样减少冲突

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    3. CSMA/CD

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    • CS监听——检测信道上电压的摆动幅值,如果站点有信号进来,则说明有信息在发送

    MA多点接入——用于总线型网络

    CD冲突检测——半双工网络(每次只能一个发送),及时停止控制

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    如果碰撞后立即重传,会在原来地点再次碰撞,恶性循环:

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    • CD是在解决冲突问题中叫停的,所以希望在检测到碰撞时帧还没有发送结束,这样可以有效令其停止控制

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    4. CSMA/CA

    • CA碰撞避免——用于无线局域网中

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    轮询访问 介质访问控制

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    局域网

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    局域网拓扑结构

    • 总线型拓扑结构:优势大,造价不高,是目前局域网中常用的拓扑结构。

    以太网就是一种逻辑上总线型的拓扑结构。

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    局域网 介质访问控制 方法

    • 令牌环网:

    逻辑(想象中信道上的传输)上的结构是环形;物理(实际)上的结构为星型

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    局域网的分类

    • 以太网:IEEE 802.3标准

    令牌环网:造价太高

    FDDI网:光纤分布式数据接口,IEEE 802.8 标准

    ATM网:在此网中交换信息的单元长度不可变

    无线局域网 WLAN:IEEE 802.11 标准,wifi是无线局域网的一种应用,wifi更局限一些

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    以太网 802.3

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    • 使用MAC地址查询是否为正品

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    • 目的地址 3 种形式:

    1.单播地址:一个专有的MAC地址

    2.广播地址

    3.多播地址

    类型:指明上方网络层使用的协议类型

    数据部分:46字节 ~ 1500字节

    数据链路层+头部数据+尾部数据,但是只有帧开始定界符,没有结束定界符:因为使用曼彻斯特编码,结束时电压不再改变,很好确认

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    • IEEE 802.3 规定的以太网MAC帧格式:

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    • 以太网总结

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    无线局域网 802.11

    • 802.11 的 MAC 帧头格式

    距离设备较近的基站:地址1_接收端RA、地址2_发送端TA

    设备上的MAC地址:地址3_目的地址DA、地址4_源地址SA

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    • 标准中有 4 类不同的帧格式:

    AP —— 基站

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    • 无线局域网的分类:

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    1.

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    2.

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    广域网 & 使用的链路层协议

    • 广域网可以由多个局域网组建而成
    • 覆盖的网络体系结构层次:

    局域网 只覆盖 物理层、链路层

    广域网 可以覆盖 物理层、链路层、、、网络层

    • 局域网 普遍采用 逻辑总线型的 多点接入技术

    广域网 通常采用 通过链路相连的点对点的 全双工/半双工 通信模式

    • 局域网强调数据传输

    广域网强调资源共享

    • 由于距离,广域网传播延迟 > 局域网

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    PPP协议:点对点

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    • 链路层不需要实现 可靠传输的功能

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    • PPP 的组成部分

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    • PPP 帧格式

    F:前后标志字段,即帧定界符 1

    A:地址字段,不携带有用信息 1

    C:控制字段,不携带有用信息 1

    协议字段 2

    信息部分

    FCS:验错序列 2

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    HDLC 协议

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    • HDLC 帧格式 和 类型:

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    • PPP、HDLC 总结

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    链路层设备

     

     

    • 扩大以太网范围的同时,还可以减少冲突,提高效率:

    1.网桥

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    2.交换机

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    交换机实现的接入安全

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    如图所示,为了保证安全,一般交换机的一个接口只对应一台计算机。

    这里有个细节刚开始可见交换机接口是橙色的,这表示交换机正在生成树,从而决定阻断哪些连接,转发哪些连接,这个过程是必不可少的。

    如果一个端口接入多个计算机,如下图所示:

    image-20200119090506383

    • 那么,为保证安全,连接两台计算机的交换机上的该端口应该关闭。即可以为交换机的接口绑定相应的MAC地址

     

    3. 冲突域、广播域

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    大总结

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空空如也

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信道分配的四种方法