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  • 二层数据转发过程

    万次阅读 2017-10-25 18:37:16
    二层数据转发过程

    数据链路层使用数据帧来转发数据。借用百度百科的图片。
    这里写图片描述

    1. 第一步: 交换机收到了数据帧,先会存入交换机的缓存并检查数据帧是否完整,CRC的校验是否正确。
      如果是BPDU(桥协议数据单元),则交给CPU处理;如果缓存存满则丢弃数据帧
      丢弃数据帧有以下4种情况:
      • 缓存存满
      • CRC校验错误
      • 过小,小于64字节
      • 过长,大于1518字节
    2. 第二步: 根据vlan进入规则,判断是否丢弃
      1. 如果数据帧有TAG头,但是该端口不接受此VLAN,丢弃
      2. 如果有有TAG头,该端口接收次VLAN,进入下一个流程
      3. 如果没有TAG头,打上该端口的缺省PVID,进入下一个流程
        这里写图片描述
    3. 第三步: 根据In过滤表对数据帧的MAC地址进行过滤
      1. MAC过滤,如果在交换机上设置了过滤的MAC地址,进入数据帧的源MAC地址若为需要过滤的MAC地址,则交换机不转发该数据帧
      2. MAC绑定,将MAC地址绑定在交换机端口,如果这个接口收到的数据帧源MAC不是绑定MAC,则丢弃
    4. 第四步: 学习MAC地址
      交换机中有一张名为MAC地址表的表,当交换机收到一个数据帧后,他会首先记录这个数据帧的源端口和源MAC地址的映射。
      如果这个MAC地址表已经存在这个映射项,则更新这个映像的老化时间,如果没有,则保存这个映射项。
      然后判断这个数据帧属于广播还是单播,如果是广播帧则向所有端口(除了接收该数据帧的端口)转发数据帧;如果是单播帧则查找MAC地址表,根据MAC地址表中存在对应映射项进行数据转发,如果没有,交换机就会广播这个数据帧,有对应接收者回消息时,它便会记住对应的MAC地址与端口的映射,以便下次的转发。
      最初的学习也就是因此的来(所以往往第一个数据帧的延迟会比较大)
    5. 第五步: 数据帧进入主交换引擎,根据VLAN Table表把数据帧发送到属于相应VLAN的端口(VLAN Table表,记录VID和它的端口成员)
    6. 第六步:交换机在该VLAN内的所有端口查找目的MAC地址,查找到了就发送到相应的端口,查不到就发送到所有端口;
      如果配置了组播的话,就要看看有没有IGMP Snooping,如果开启了这个功能就会把组播数据发送到对应端口,如果没有就发送到所有端口;
      补充:
      • IGMP(Internet Group Management Protocol,互联网组管理协议):是TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议,用来在IP主机和与其直接相连的组播路由器之间建立、维护组播组成成员关系。
      • IGMP侦听运行在数据链路层,是二层以太网交换机上的组播约束机制,用于管理和控制组播组。
    7. 第七步:到达对应端口之后,交换机对数据帧进行出规则管处理,带不带Tag出去
      • access端口:将VLAN的信息剥离,发出去
      • trunk端口:比较PVID和将要发送的VLAN信息,如果两者相等则剥离VLAN信息在发送;如果不想等则直接发送。
      • Hybrid端口:
        • 判断该VLAN在本端口的属性(看该端口对那些VLAN是Untag,那些VLAN是Tag)
        • 如果是Untag则剥离Vlan信息在发送,如果是Tag则直接发送
          补充:
          PVID(port-base vlan ID):端口的虚拟局域网ID号,关系到端口收发数据帧时候的VLAN TAG标记。
    8. 第八步:交换机根据配置进行QoS处理
      包括队列重组、Tos重设、端口限速等功能
      QoS对数据包处理:
      1. 分类:
        1. 按数据包中原有的分类(DSCP/IP优先级/Cos值)
        2. 按接口的手工分类(DSCP/IP优先级/Cos值)
      2. 流量控制:流量控制可能丢弃数据包或将低优先级
      3. 标记:修改入站帧的DSCP/IP优先级/Cos值,可在接口上配置标记
      4. 决定加入哪个传输队列(拥塞管理包含多种排队机制FIFO排队,WRR排队,严格优先级)
    9. 第九步:重新计算该数据帧的CRC
    10. 第十步:数据帧从交换机发出

    如有错误请指正,感谢指正,我会及时修改。

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  • 图解CAN总线数据的组成格式

    千次阅读 2020-05-18 19:20:26
    CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、...下面就大致介绍一下CAN总线数据的组成以及格式的具体内容。

    CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议。

    CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

    下面就大致介绍一下CAN总线数据的组成以及帧格式的具体内容。

    一、CAN数据的组成

    1、头尾段

    在这里插入图片描述

    2、仲裁段

    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
    从该分析过程得出结论是:帧ID值越小,优先级越高。

    对于同为扩展格式数据帧、标准格式远程帧和扩展格式远程帧的情况同理。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    3、控制段

    在这里插入图片描述

    4、数据段

    在这里插入图片描述

    5、CRC段

    在这里插入图片描述

    6、ACK段

    在这里插入图片描述

    二、CAN数据的格式

    CAN通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔五种类型。

    1、数据帧

    结构上由7个段组成,其中根据仲裁段ID码长度的不同,分为标准帧(CAN2.0A)和扩展帧(CAN2.0B)。
    在这里插入图片描述

    2、远程帧

    在这里插入图片描述
    数据帧与远程帧的区别
    在这里插入图片描述

    3、错误帧

    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

    4、过载帧

    在这里插入图片描述

    5、帧间隔

    在这里插入图片描述

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  •  我们已经提到,MPEG是基于DCT、运动补偿和Huffman编码算法的,由此,MPEG在压缩中使用了内压缩和间压缩两种方式。为了在编码中实现最大的压缩比,MPEG使用三种类型的图像,即I,P和B。 <br /...

      我们已经提到,MPEG是基于DCT、运动补偿和Huffman编码算法的,由此,MPEG在压缩中使用了帧内压缩和帧间压缩两种方式。为了在编码中实现最大的压缩比,MPEG使用三种类型的图像,即I帧,P帧和B帧。

      I帧(Intra-Frame)是帧内压缩,不使用运动补偿,提供中等的压缩比。由于I帧不依赖于其他帧,所以是随机存取的入点,同时是解码中的基准帧。

      P帧(Predicated-Frame)根据前面的I帧或P帧进行预测,使用运动补偿算法进行压缩,因而压缩比要比I帧高,数据量平均达到I帧的 1/3左右。P帧是对前后的B帧和后继的P帧进行解码的基准帧。P帧本身是有误差的,如果P帧的前一个基准帧也是P帧,就会造成误差传播。

      B帧(Bidirectinal-Frame)是基于内插重建的帧,它基于前后的两个I、P帧或P、P帧,它使用双向预测,数据量平均可以达到I帧的 1/9左右。B帧本身不作为基准,因此可以在提供更高的压缩比的情况下不传播误差。 需要指出的是,尽管我们使用帧(Frame)这个词,但是MPEG2本身没有规定进行数字图像压缩时必须使用帧作为单位,对于隔行的视频图像,可以使用场 (Field)作为单位。

      一个GOP由一串IBP帧组成,起始为I帧。GOP的长度是一个I帧到下一个I 帧的间隔 ,一般用N表示,图1中的N=9。这个长度是可变的,长GOP可以提供高的压缩比,但是会造成随机存取的延迟(必须等到下一个I帧)和误差的积累(P帧的误差传播)。 一般是一秒内有两个I帧,用来作为随机存取的入口。

      图1 GOP中的图像序列

      在MPEG2中也没有规定GOP的结构,帧重复方式可以是IP,IB,IBP,IBBP,甚至全部是I帧。基准帧的重复频率用M表示,图1中的M=3。不同的帧重复频率提供不同的输出码率,同时影响存取延迟。




    外一篇:

    MPEG 视频压缩编码后包括三种元素:


    I 帧( I-frames ):帧内压缩编码形成的图像


    P帧(P-frames):前向预测帧,以一个P 帧或 I 帧为预测帧进行编码


    B帧(B-frames):从相邻(前后均可)的最近的I 帧或 P 帧作双向预测进行编码

     


    293a3bef261320667d15077a0860c44b.jpg

     

    在MPEG编 码的过程中,部分视频帧序列压缩成为I帧;部分压缩成P帧;还有部分压缩成B帧。I帧法是帧内压缩法,也称为“关键帧”压缩法。I帧法是基于离散余弦变换 DCT( Discrete Cosine Transform )的压缩技术,这种算法与JPEG压缩算法类似。JPEG压缩是一种针对静止的连续色调的图像压缩方法,它属于帖内压缩。采用I帧压缩可达到1/6的压缩 比而无明显的压缩痕迹。
       
    MPEG标准采用YCbCr(YUV)4::2:2的采样格式,其含义为:每个点保存一个 8bit 的亮度值(也就是Y值),每2个点保存一个 Cr(8bit) 和Cb(8bit) 值, 图像在肉眼中的感觉不会起太大的变化。其编码的基本方法是在单位时间内,首先采集并压缩第一帧的图像为I帧。然后对于其后的各帧,在对单帧图像进行有效压 缩的基础上,只存储其相对于前后帧发生变化的部分。帧间压缩的过程中也常间隔采用帧内压缩法,由于帧内(关键帧)的压缩不基于前一帧,一般每隔15帧设一 关键帧,这样可以减少相关前一帧压缩的误差积累。MPEG编码器首先要决定压缩当前帧为I帧或P帧或B帧,然后采用相应的算法对其进行压缩。一个视频序列 经MPEG全编码压缩后可能的格式为:IBBPBBPBBPBBPBBIBBPBBP BBPBBPBBI......

     

    下面说明I帧、P帧以及B帧的特点:


    1.I帧:帧内编码帧


    I帧特点:


    ①它是一个全帧压缩编码帧。它将全帧图像信息进行JPEG压缩编码 及传输。
    ②解码时仅用I帧的数据就可重构完整图像。
    ③I帧描述了图像背景和运动主体的详情。
    ④I帧不需要参考其他画面而生成。
    ⑤I帧是P帧和B帧的参考帧(其质量直接影响到同组中以后各帧的质量)。
    ⑥I帧是帧组GOP的基础帧(第一帧),在一组中只有一个I帧。
    ⑦I帧不需要考虑运动矢量。
    ⑧I帧所占数据的信息量比较大。


    2. P帧:前向预测编码帧。


    (1)P帧的预测与重构: P帧是以I帧为参考帧,在I帧中找出P帧“某点”的预测值和运动矢量,取预测差值(对其进行类似JPEG压缩编码)和运动矢量(Huffman编码) 一起传送。在接收端根据运动矢量从I帧中找出P帧“某点”的预测值并与差值相加以得到P帧“某点”样值,从而可得到完整的P帧。
    (2)P帧特点
    ①P帧是I帧后面相隔1~2帧的编码帧。
    ②P帧采用运动补偿的方法传送它与前面的I或P帧的差值及运动矢量(预测误差)。
    ③解码时必须将I帧中的预测值与预测误差求和后才能重构完整的P帧图像。
    ④P帧属于前向预测的帧间编码。它只参考前面最靠近它的I帧或P帧。
    ⑤P帧可以是其后面P帧的参考帧,也可以是其前后的B帧的参考帧。
    ⑥由于P帧是参考帧,它可能造成解码错误的扩散。
    ⑦由于是差值传送,P帧的压缩比较高。


    3.B帧:双向预测内插编码帧。
    (1)B帧的预测与重构
    B帧以前面的I或P帧和后面的P帧为参考帧,“找出”B帧“某点”的预测值和两个运动矢量,并取预测差值和运动矢量传送。接收端根据运动矢量在两个参考帧中“找出(算出 )”预测值并与差值求和,得到B帧“某点”样值,从而可得到完整的B帧(不知如何算出 )。
    2)B帧特点
    ①B帧是由前面的I或P帧和后面的P帧来进行预测的。
    ②B帧传送的是它与前面的I或P帧和后面的P帧之间的预测误差及运动矢量。
    ③B帧是双向预测编码帧。
    ④B帧压缩比最高,因为它只反映丙参考帧间运动主体的变化情况,预测比较准确。
    ⑤B帧不是参考帧,不会造成解码错误的扩散。


    注: I、B、P各帧是根据压缩算法的需要,是人为定义的,它们都是实实在在的物理帧,至于图像中的哪一帧是I帧,是随机的,一但确定了I帧,以后的各帧就严格按规定顺序排列。

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  • 266中内预测完整过程的总结

    千次阅读 多人点赞 2018-06-09 21:50:02
    做了一段时间内,感觉对内预测的理解有加深了一些,今天来给内预测做个总结,也相当于巩固记忆啦。  相比起来,内预测真的是属于视频编码中最简单的模块了,内容也超级少,感觉最近内有点难做,性能提升...

            做了一段时间帧内,感觉对帧内预测的理解有加深了一些,今天来给帧内预测做个总结,也相当于巩固记忆啦。

           相比起来,帧内预测真的是属于视频编码中最简单的模块了,内容也超级少,感觉最近帧内有点难做,性能提升都很少,第十次会议大部分的提案的性能都不高,而且大部分提案都集中于滤波,双向预测和多参考行预测这一块。

          帧内预测的基本思想就是利用相邻像素的相关性去除空间冗余。在视频编码中相邻像素指的就是当前块周围的已编码块的重建像素。

        帧内预测的过程可以分为4个部分,分别是:

    1.参考像素的获取;

    2.参考像素的平滑滤波;

    3.利用参考像素计算当前块的预测值;

    4.对上一步得到的预测块的边界做边界滤波;下面来详细介绍。

    一.参考像素的获取:

       如上图所示,当前CU的参考像素由5个部分组成,分别是当前块的左下一列的重建值,个数为W,当前块的左边一列的重建值,个数是H,当前块的左上角重建值,个数为1,当前块的上边一行,个数为W,当前块的右上一行,个数为H。总个数为2(W+H)+1。当然,有时候这5个部分的重建值不是都可用,比如在图像,Tile和slice的边缘时,某一部分的重建值或者全部的重建值都不可用,或者参考像素所属的编码块不是帧内预测模式且被限制不能作为帧内预测的参考块时,这时的处理如下:

             1.如果5个部分的重建值都不可用时,则用1<<(bitDepth-1)来填充;

            2.如果这5个部分中有部分可用部分不可用时,则先查看最左下角的重建像素值是否可用,如果可用,则从下往上遍历,不可用的重建值用其下方最相邻的像素值填充,到达左上角后,从左到右遍历,若有某点的重建值不可用,则用其左边最相邻的像素填充;

            如果最左下角的重建像素值不可用,则先从下往上,从左往右一次遍历知道找到可用的重建值吗,将该重建值填充到最左下角的位置,然后重新开始从下往上,从左往右遍历,填充像素值,规则和上述相同。

    二. 参考像素的平滑滤波

          为了提高帧内的预测效率,减少噪声对预测的影响,提高预测的精度,对参考像素进行平滑滤波。平滑滤波器其实是一个低通滤波器。

        进行平滑滤波是分很多情况的,并不是所有情况下都进行平滑滤波的,266中进行平滑滤波的条件是:

    1.亮度分量;

    2.大小在4*4到128*128之间;

    3.不是DC模式

    4.如果是2*2的块,则不进行平滑滤波;

      如果是4*4的块,则不进行平滑滤波;

     如果是8*8的块,则模式1,2,3,33,34,35,65,66进行滤波,其他模式不滤波;

     如果是16*16的块,则模式1,2-15,21-47,53-66进行滤波,其他模式不滤波;

     如果是32*32的块,则模式1,2-17,19-49,51-66都进行滤波,其他模式不滤波;

     如果是64*64的块,则不进行滤波(想不通);

     如果是128*128的块,则滤波模式和32*32的块相同;

     

        平滑滤波又分为两种,一种是常规滤波,一种是强滤波,如下图所示,左边是常规滤波,即将当前参考像素和左右两边的参考像素进行【1 2 1】的三抽头滤波,右边是强滤波,即当前像素用左上方和最右(最下)的参考像素加权平均得到,其中权重与当前像素距离最两角的距离成反比;

                    

         其中,强滤波的使用是需要满足一定条件的:

        1.亮度分量

       2.(abs(A+C-2B)<threshold)

         (abs(C+E-2D)<threshold)

    其中,threshold=1<<(bitDepth-5),A为左下部分的最下角的参考像素,B为左方的最下角的参考像素,C为左上角的参考像素,D为上方的最右边的参考像素,E是右上方的最右的参考像素。

      3.块的大小大于等于32*32

       可以看出,强平滑滤波用在低纹理区域,通过用沿着每个方向的线性内插值取代真是参考值,取消了小的局部变化,这样的变化尽管很小,但是在32*32的大样点区域上进行帧内预测,还是可以产生可见的结构性失真的。

    三.预测值的计算

       预测值的计算分成三种,分别是DC模式,PLANAR模式和角度模式

       DC模式的计算:适用于平坦区域,即将当前块的上方和左方的参考像素计算一个均值,该均值作为当前块中每个点的预测值。

    PLANAR模式的计算:适用于缓慢变化的区域,即根据a,b,c,d求加权平均,权重与距离有关;

    角度模式计算:适合纹理比较复杂的区域,先以简单的对角模式66为例,计算当前块中点的预测值的过程起始是投影的过程,将的那个块中的点按照模式66的预测方向45度往参考像素上投影,投影到哪个参考像素,则该参考像素值就是该点的预测值,因为预测角度是45度,所以模式66种当前块的所有点分投影在参考像素是都是整像素位置。

           再举个比较复杂的例子--模式21,为了减少的复杂度,先将参考像素统一到一维上,即对于垂直类预测模式35--49,将左方的参考采样投影到上方,对于水平类预测模式19--34,将上方的参考采样投影到左列,得到一维的参考像素后,即可进行预测值的计算。与模式66相似,计算预测值的过程其实也是反投影的过程,但是在模式21里,预测角度并不是45度,所以投影到参考像素上有两种情况,一种是投影到参考像素的整像素位置,一种是投影到参考像素的分像素位置。投影到整像素位置,也是直接将参考像素值作为预测值,如果是分像素位置,则要通过左右两边两个像素插值得到预测值,其中插值系数w1,w2与投影位置与两边像素的距离有关。

     四.预测块的边界滤波

           为了块边界的连续性,对预测得到的预测块的边界进行边界滤波,分为3种

    DC模式:

                                    左上角:  P[0]=(P[-1]+P[-stride]+2*P[0]+2)>>2;

                                     第一行:P[x]=(3*P[x]+P[x-stride]+2)>>2;

                                     第一列:P[y]=(3*P[y]+P[y-1]+1)>>2

     

    近)水平/垂直模式:即将参考采样中存在的增大或者变小的趋势也添加到边界中,下图以垂直模式为例。

        (近)水平模式(10,9,11):对第一行的预测值进行滤波

        (近)垂直模式(26,24,26):对第一列的预测值进行滤波

     

    近)对角模式:越接近对角模式,第一行或者第一列与其相邻的参考像素之间的差距越大,所以需要与参考像素进行滤波以减少边界的不连续性,下图以模式66为例。

    模式2及其相邻的8个模式(3,4,5,6,7,8,9,10):  对第一行进行边界滤波(模式2是对前四行)

    模式66及其相邻的8个模式(58,59,60,61,62,63,64,65): 对第一列进行边界滤波(模式66是对前四列)

                               

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    1:认证组成 看看80211协议上面对组成的说明如下: 先看看在认证模式为:open时,认证的格式:认证请求和认证响应。 响应 有上面的俩个的格式可以看出:使用的认证算法为:0,seqNum分别为:1和2.
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  • 聚合

    千次阅读 2015-06-24 10:29:42
    3.1 聚合 聚合技术包含针对MSDU的聚合(A-MSDU)和针对MPDU的聚合(A-MPDU): 3.1.1 A-MSDU A-MSDU技术是指把多个MSDU通过一定的方式聚合成一个较大的载荷。这里的MSDU可以认为是Ethernet报文。通常,当AP或...
  • 802.11控制&管理

    万次阅读 2017-07-26 20:27:38
    控制主要用于协助数据的传递,可用于管理无线媒介的访问、提供MAC层的可靠性。以下只讲类型,不讲结构。 1.1 RTS:用来取得媒介的控制权,用于传送分段,分段由网卡驱动程序中的RTS threshold阀值确定...
  • ISDN格式介绍

    千次阅读 2016-10-25 20:40:25
    BRI结构及其组帧 1 BRI结构 2 BRI组帧 T1结构及其组帧 1 T1结构 2 T1组帧 3 T1告警介绍 4 T1-CAS信令解析 E1结构及其组帧 1 E1结构 2 E1组帧 3 E1告警信号前言 本篇文章对ISDN中的基本速率接口(BRI)...
  • 802.11 Beacon

    千次阅读 2017-05-22 16:11:17
    Beacon是802.11中一个周期性的,Beacon周期调高,对应睡眠周期拉长,故节能(即越来休息100ms再起来发一个包,现在休息200ms再起来发一个包这样),不够节能意味着本身就没有什么接入速率的要求。Beacon周期调低...

空空如也

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帧的组成过程