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  • 程序采用C++编写,程序大致流程为,打开两摄像头采集,在接收到...理论上来说我抓取时间间隔基本上就差几十微妙。几乎可以说是同步了。但是拍出来图片,还是会出现前后差一帧的现象,并且此现象不是规律性出现。
  • 我们先梳理出3要解决核心问题: 1、生成红包,这里有两种解决方案 * 1、统一生成所有红包对象,从上到下分布在y轴,触发运动后后整体向下运动 * 2、在屏幕上方持续生成新红包对象&#...
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    数据链路层谁计算机网络底层,它使用的信道主要有两种类型:
    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。

    使用点对点信道数据链路层:

    帧的概念:它是数据链路层的协议数据单位。它包括三部分:帧头,数据部分,帧尾。其中,帧头和帧尾包含一些必要的控制信息,比如同步信息、地址信息、差错控制信息等;数据部分则包含网络层传下来的数据,比如IP数据包。
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    三个基本问题

    数据链路层协议有许多种,但有三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是:封装成帧、透明传输和差错检测。下面分别讨论这三个基本问题。
    一、封装成帧:就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,这样就够成一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后就能根据首部和尾部标记从比特流中识别帧的开始和结束。
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    一个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧首部和帧尾部的长度。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界(即确定帧的界限)。当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时,帧定界可以使用特殊的帧定界符。我们知道,ASCII码是7位编码,一共可组合成128个不同的ASCII码,其中可打印的有95个,而不可打印的控制字符有33个。下图的例子可说明帧定界的概念。控制字符SOH (Start Of Header)放在一帧的最前面,表示帧的首部开始。另一个控制字符EOT (End Of Transmission)表示帧的结束。请注意,SOH和EOT都是控制字符的名称。它们的十六进制编码分别是01(二进制是00000001)和04(二进制是00000100)。SOH(或EOT)并不是S, O, H(或E, O, T)三个字符。由于使用了帧定界符,接收端就知道前面收到的数据是否是个不完整的帧,进而判定是否丢弃。
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    二、透明传输:但当帧的数据部分是非ASCII码的文本文件时(如二进制代码的计算机程序或图像等),情况就不同了。如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT这种控制字符一样,数据链路层就会错误地“找到帧的边界”,把部分帧收下(误认为是个完整的帧),而把剩下的那部分数据丢弃
    透明是一个很重要的术语。它表示:某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样在数据链路层透明传送数据表示无论什么样的比特组合的数据,都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。因此,对所传送的数据来说,这些数据就“看不见”数据链路层有什么妨碍数据传输的东西。或者说,数据链路层对这些数据来说是透明的。

    为了解决透明传输问题,就必须设法使数据中可能出现的控制字符SOH和EOT在接收端不被解释为控制字符具体的方法是:发送端的数据链路层在数据中出现控制字符SOH或EOT的前面插入一个转义字符ESC(其十六进制编码是1B,二进制是00011011)。而在接收端的数据链路层在把数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。这种方法称为字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)。如果转义字符也出现在数据当中,那么解决方法仍然是在转义字符的前面插入一个转义字符。因此,当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个。下图表示用字节填充法解决透明传输的问题。
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    三、差错检测:比特在传输过程中可能会产生差错1可能会变成0,而0也可能变成1。这就叫做比特差错。比特差错是传输差错中的一种。本小节所说的“差错”,如无特殊说明,就是指“比特差错’。在一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER ,误码率与信噪比有很大的关系。如果设法提高信噪比,就可以使误码率减小。实际的通信链路并非是理想的,它不可能使误码率下降到零。因此,为了保证数据传输的可靠性,在计算机网络传输数据时,必须采用各种差错检测措施。目前在数据链路层广泛使用了**循环冗余检验CRC** (Cyclic Redundancy Check)的检错技术。可以实现无比特差错的传输。
    (此外还有无传输差错,传输差错包括帧丢失、帧重复、帧失序等,对此可增加帧编号、确认和重传机制,现在互联网根据链路通信质量采取区别对待提高通行效率(对于通信链路好的不使用确认和重传机制)具体在第五章讨论)

    点对点协议PPP

    互联网用户通常都要连接到某个ISP才能接入到互联网。PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议,如下图
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    PPP协议满足的需求:
    1.简单
    数据链路层没有必要提供比IP协议更多的功能,IETF把“简单”作为首要的需求。协议非常简单:接收方每收到一个帧,就进行CRC检验。如CRC检验正确,就收下这个帧;反之,就丢弃这个帧,其他什么也不做。

    2.封装成帧。必须规定特殊字符作为帧界定符,以便准确找出帧开始和结束位置。

    3.透明传输。遇到和帧界定符一样的符号时采取有效措施解决。

    4.多种网络层协议。
    PPP协议必须能够在在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议(如IP和IPX等)的运行。当点对点链路所连接的是局域网或路由器时,PPP协议必须同时支持在链路所连接的局域网或路由器上运行的各种网络层协议。

    5.多种类型链路
    除了要支持多种网络层的协议外,PPP还必须能够在多种类型的链路上运行。例如,串行的(一次只发送一个比特)或并行的(一次并行地发送多个比特),同步的或异步的,低速的或高速的,电的或光的,交换的(动态的)或非交换的(静态的)点对点链路。

    6.差错检测。能够对接收端收到的帧进行检测,并立即丢弃掉有差错的帧。

    7.检测连接状态。PPP协议必须具有一种机制能够及时(不超过几分钟)自动检测出链路是否处于正常工作状态。

    8.最大传送单元
    PPP协议必须对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元MTU的标准默认值。这样做是为了促进各种实现之间的互操作性。如果高层协议发送的分组过长并超过MTU的数值,PPP就要丢弃这样的帧,并返回差错。需要强调的是,MTU是数据链路层的帧可以载荷的数据部分的最大长度,而不是帧的总长度。

    9.网络层地址协商
    PPP协议必须提供一种机制使通信的两个网络层(例如,两个IP层)的实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址。协商的算法应尽可能简单,并且能够在所有的情况下得出协商结果。这对拨号连接的链路特别重要,因为如果仅仅在链路层建立了连接而不知道对方网络层地址,则还不能够保证网络层可以传送分组。

    10.数据压缩协商
    PPP协议必须提供一种方法来协商使用数据压缩算法。但PPP协议并不要求将数据压缩算法进行标准化。

    PPP协议有三个组成部分:
    1.一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
    PPP既支持异步链路(无奇偶检验的8比特数据),也支持面向比特的同步链路。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受最大传送单元MTU的限制。

    2.一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP (Link Control Protocol)。
    通信的双方可协商一些选项。在RFC 1661中定义了11种类型的LCP分组。

    3.一套网络控制协议NCP (Network Control Protocol)。
    其中的每一个协议支持不同的网络层协议,如IP, OSI的网络层、DECnet,以及AppleTalk等。

    PPP协议的帧格式
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    ** PPP的工作状态**
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  • 数据链路层3.1 使用点对点信道数据链路层3.1.1 数据链路和3.1.2 三个基本问题3.2 点对点协议 PPP3.2.1 PPP协议特点PPP协议满足需求PPP协议不需要功能PPP协议组成(了解)3.2.2 PPP协议的帧格式各字段...

    第三章 数据链路层

    • 点对点信道:使用一对一的点对点通道
    • 广播信号:一堆多的广播通信

    3.1 使用点对点信道的数据链路层

    3.1.1 数据链路和帧

    链路(物理链路):一是条无源的点到点的物理线段路段,中间没有任何其他的交换节点

    数据链路(逻辑链路):除去物理线路外,还要有通信协议来控制数据的传输

    3.1.2 三个基本问题

    • 封装成帧:在IP数据报的前后分别添加首部和尾部,就构成一个帧,确定帧的界限。MTU:数据部分的上限,最大传送单元在这里插入图片描述

    帧定界可以使用特殊的帧定界符。

    SOH 和 EOT 都是控制宇符的名称。它们的十六进制编码分别是 01 (二进制是 00000001) 和 04 (二进制是 00000100)

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    • 透明传输

    解决方法:字节填充(异步传输,字符为单位)或字符填充(同步网络,字节为单位)

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    发送端的数据链路层在数据中出现控制字符"SOH" “EOT” 的前面插入一个转义字符 “ESC” (其十六进制编码是 1B ,二进制是00011011 )

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    • 差错控制

    比特在传输过程中可能会产生差错:能会变成 ,而 也可能变成 。这就叫做比特差错。比特差错是传输差错中的一种

    在一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate) 。

    CRC循环冗余检错技术计算重点

    带传入数据为M(位数k),在M后面添加n位冗余码,构成一个帧(位数k +n)发送出去。

    n位冗余码获得方式:先在M后面加上n个0;除以P(双方协定的长度为n+1)得出商是Q而余数是R(n位,比P少一位);将余数拼接在M后传输即可。

    如果接收方的数据可以除尽P,那么就没错,反之。

    思考点:可能改变的很多位,导致最后接受的数据也可以除尽P,减少这种情况的概率的方法:增加P的位数

    多项式表示除数:多项式P(X)= X3 + X2 + 1;那么初始P = 1101。

    数据链路层若仅仅使用循环冗余检验CRC差错检测技术,则只能做到对帧的无差错接受;凡是接受端数据链路层接受的帧均无差错

    可靠传输:不重复,不丢失,不失序

    3.2 点对点协议 PPP

    3.2.1 PPP协议的特点

    PPP协议满足的需求

    • 简单:这是首要的要求
    • 封装成帧:必须规定特殊的字符作为帧定界符
    • 透明性:必须保证数据传输的透明性
    • 多种网络层协议:能够在同一条物理链路层上同时支持多种网络层协议
    • 多种类型链路:能够在多种类型链路上运行
    • 差错检测:能够对接收端收到的帧进行检测,并立即丢弃有差错的帧
    • 检测连接状态
    • 最大传输单元
    • 网络层地址协商
    • 数据压缩协商

    PPP协议不需要的功能

    • 纠错
    • 流量控制
    • 序号
    • 多点线路
    • 半双工或单工链路

    PPP协议的组成(了解)

    • 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
    • 链路控制协议LCP
    • 网络控制协议NCP

    3.2.2 PPP协议的帧格式

    各字段的意义

    ppp 帧的首部和尾部分别为四个字段和两个字段。

    首部的第一个字段和尾部的第二个字段都是标志宇段 (Flag) ,规定为 0x7E,标志宇段表示一个帧的开始或结束。

    协议是对应上层使用的协议,FCS是CRC冗余的效验码

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    字节填充(异步传输)

    转义符定义为 0x7D

    • 把信息宇段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 宇节序列(0x7D,0x5E日。

    • 若信息宇段中出现一个 0x7D 的字节(即出现了和转义宇符一样的比特组合) ,则0x7D 转变成为 字节序列(0x7D,0x5D)

    零比特传输(同步传输

    在发送端,先扫描整个信息子段。只要发现有5个连续1,则立即填入一个0。

    标识符F为:01111110
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    不提供使用序号(不需要可靠传输,所以不需要使用序号)和确认的可靠传输

    3.2.3 PPP协议的工作状态(了解)

    3.3 使用广播信道的数据链路层

    3.3.1 局域网的数据链路层

    局域网的特点:一个单位所拥有,地理范围和站点数目有限

    局域网的优点:

    • 广播功能
    • 共享连接在局域网上各种硬件和软件资源
    • 各设备可以灵活调整
    • 提高系统的可靠性、可行性和残存性

    媒体共享技术:

    • 静态划分信道:频分复用,时分复用,波分复用和码分复用
    • 动态媒体接入控制(多点接入):随机接入,受控接入(时分复用中的不同时间用)

    以太网的两个标准:DIX Ethernet V2(第一个局域网产品的规约),IEEE 802.3

    数据链路层的两个子层:逻辑链路控制LLC子层,媒体接入控制MAC子层

    适配器(网卡):用到(数据链路层,物理层)(又称网络接口层);重要功能:

    • 进行串行/并行装换
    • 戳数据进行缓存
    • 在计算机的操作系统安装设备驱动程序
    • 实现以太网协议

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    3.3.2 CSMA/CD协议(重点)

    以太网是许多计算机共同使用一条总线。

    使用广播机制在总线上给所有计算机都发送信息,但只有特定的计算机才可以接收(与数据帧的首部写入的地址匹配)。

    以太网两种重要特征(为了通信的简便):

    • 较灵活的无连接的工作方式

    • 不必先建立连接就可以直接发送数据

      • 对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认
      • 这样做的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率很小
    • 使用的曼彻斯特编码

    以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力交付

    对有差错的数据帧就丢弃啥也不做,差错的纠正由高层来决定

    高层发现缺失数据进行重传,但以太网不知道数据的重复,会将其当成一个新的数据帧来发送

    CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)含义:载波监听多点接入/碰撞检测

    多点接入:表示许多计算机以多点接入的方式连接在一条总线上

    载波监听: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:计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小

    两个信号碰撞后,二者不会有任何感觉,但是二者的信号会相互叠加

    碰撞检测过程(需要理解

    碰撞或的信号发生严重的失真,无法从中恢复有用的信号

    每一个发送数据的站,一旦发现总线上出现碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段时间后再发送。

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    CSMA/CD重要特性:

    • 半双工通信
    • 每个站发送数据之后的一小段时间内,存在碰撞的可能性
    • 这种萨松的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率

    争用期

    t = 2 * τ - δ 最小等于(δ = τ)的时间内可以知道是否发生碰撞δ = 0 时,t = 2 * τ 时,以太网的端到端往返时延 2 * τ 称为 争用期(或碰撞窗口)

    结论:如果在争用期捏没有发生碰撞,那么肯定没有发生碰撞,而且以后也不会发生碰撞

    二进制指数类型退避算法

    发生碰撞,我们推迟一个随机时间才能发送数据。

    基本退避时间为争用期2 * τ ;从整数[0, 1, 2,…,(2k - 1)]中随机地取出一个数,并与基本退避时间相乘;k = min(重传次数, 10);当重传达到16次仍不能成功时即丢弃该帧,并向高层报告。

    争用期长度

    10Mbit/s(1km的长度)以太网取51.2μs(2 * τ) 为争用期的长度

    10Mbit/s * 51.2μs = 512bit = 64字节

    强化碰撞

    在发现碰撞的时候,会继续发送若干比特的人为干扰信号,让所有用户都知道现在已经发生碰撞

    归纳总结:先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发

    3.3.3 使用集线器的星形拓扑

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    接到任何线路上的消息,直接复制到其他线路上发送,添加用户简便

    星型以太网标准

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    F:光纤

    集线器的一些特点

    • 物理上是一个星型网,逻辑上任是一个总线网,各工作站使用的还是CSMA/CD协议,并共享逻辑上的总线
    • 工作在物理层

    3.3.4 以太网的信道利用率

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    要提高以太网的信道利用率,就必须减小 τ 与 T0 之比

    在以太网中定义了参数 a 它是以太网单程端到端时延 τ 与帧的发送时间 T0 之比:a = τ / T0

    • 当数据率一定时,以太网的连线的长度受到限制
    • 同时以太网的帧长不能太短

    极限信道利用率Smax = T0 / (T0 + τ) = 1 / (1 + a)

    了只有当参数 远小于 才能得到尽可能高的极眼信道利用率

    3.3.5 以太网的MAC层

    MAC层的硬件地址(物理地址,MAC地址)

    如果连接在局域网内的主机或路由器安装有多个适配器,那么这样的主机就会有多个“地址”;

    这种48位“地址”应当是某个接口的标识符

    48位MAC地址

    6字节(48位):高位24位,是生产厂家,称组织唯一标识符;低位24位,称扩展唯一标识符,一个厂家没有重复的地址

    查看MAC地址:命令行:ipconfig -all

    三种帧:

    • 单播帧
    • 广播帧:发送的地址(FF-FF-FF-FF-FF-FF)
    • 多播帧

    混杂方式:只要听到的数据帧都收下来

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    前同步码,直到帧出现11时,帧开始定界符

    无效的MAC帧,直接丢弃

    • 数据字段的长度与长度(类型)字段的值不一致
    • 帧的长度不是整数个字节
    • 用收到的帧检验序列FCS查出有差错
    • 数据字段的长度不在46~1500字节之间
    • 有效的MAC帧长度为64~1518字节之间

    帧的最小间隔:9.6μs;就是接收到帧后,需要缓冲一下,再接收下一个帧

    3.4 扩展的以太网(略)

    17个视频16:50分

    3.5 高速以太网(略)

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  • 问题2-8:位同步(比特同步)和帧同步的区别是什么? 第3章 数据链路层 问题3-1:旧版的《计算机网络》认为数据链路层的任务是在两相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。数据链路层可以把一条...
  • 1.使用点对点信道数据链路层 数据链路层有多种协议,但有三个基本问题是相同:封装成,透明传输,差错检测。 A.封装成:在一段数据上分辨添加同步和尾部,便于在比特流中找到帧的开始和结束。 最大传输...

    数据链路层使用的传播信道主要有两种类型:点对点信道、广播信道。

    1.使用点对点信道的数据链路层
       数据链路层有多种协议,但有三个基本问题是相同的:封装成帧,透明传输,差错检测。
       A.封装成帧:在一段数据上分辨添加同步和尾部,便于在比特流中找到帧的开始和结束。
       最大传输单元 MTU。   || 帧首部 || 帧的数据部分<=MTU || 帧尾部||
       如果传输的是ASCII文本,帧定界可以使用特殊的 【帧定界符】SOH EOT:
        | SOH |帧的数据部分| EOT |

       B.透明传输
       帧的开始和结束用特殊的字符来制定,非ASCII文本的在EOT的前面加ESC转移字符,即可达到所有数据的透明传输。

       C. 差错检测:循环冗余检验CRC【重点,需学会其计算方法】

     2.点对点协议PPP【重点】:
       特点:
       帧格式:
       工作状态:

    3.使用广播信道的数据链路层


    4.使用广播信道的以太网

    5.扩展以太网
    6.高速以太网






    本章重点内容:封装成帧,透明传输,差错检测特别是CRC的计算,点对点协议PPP


      



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  • 程序使用win32开发,视频使用ffmpeg进行帧的截取,然后贴到OpenGL纹理中,渲染一个视频话不用使用到多线程,处理能力足够快,但是现在需要渲染多个视频,不可能在主线程完成,两三个视频基本上窗口就卡死了。...
  • 3.三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错控制 1)封装成帧:在一段二进制数据前后添加首部尾部,首部尾部有帧定界符。 首部:SOH,尾部:EOT (前提:由ASCII码组成文本文件) 2)透明传输:需要实现帧同步(要能从...

    数据链路层

    简介:数据链路层的基本服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻结点的网络层。

    1.组成部分:

    • 结点:网络中的主机、路由器
    • 链路:一条无源的点到点的物理线路段
    • 通信协议:PPP协议、CSMA/CD协议

    2.基本单元:帧

    3.三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错控制

    1)封装成帧:在一段二进制数据的前后添加首部尾部,首部尾部有帧定界符。
    首部:SOH,尾部:EOT (前提:由ASCII码组成的文本文件)

    2)透明传输:需要实现帧同步(要能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止)
    那么这里会遇到一个问题,怎么从一堆二进制中识别出那个就是帧开始符,哪个是帧结束符。------>解决方法:字符填充
    字符填充,用一个特定的字符做为转义字符ESC,当遇到ESC SOH这样的排列时候就把ESC删掉,遇到ESC ESC时候,也同样把ESC删掉这样就得到正确的数列了。注意!!前面的SOH,ESC时候
    注意看第一个SOH和最后一个EOT

    3)差错检测

    • 差错原因:全局性噪音、局部性噪声
      全局性噪声–由线路本身的电气特性产生,是信道固有的
      通过提高信噪比来减少或避免
      局部性噪声–外界短暂原因

    • 类型:位错、帧错 (帧丢失、帧重复、帧乱序)

    • 检验方式:奇偶检验、CRC循环冗余检验
      这里重点讲述CRC

    *除数表示: 比如1101表达为 在这里插入图片描述
    *被除数:比如要发送的数为101001,后面加上除数位数-1个0,即101001000
    将相除之后的余数接到除数后面
    在这里插入图片描述
    校验:用新生成的数据 / 原先的除数,如果为0则传输正确,否则错误。
    注意,这里只能做到无差错接受,不能做到无差错传输,不能做到可靠传输

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  • 计算机网络-数据链路层

    千次阅读 2020-03-08 15:04:38
    三个基本问题: 封装成帧 透明传输 差错检测 数据链路使用信道: 点对点信道:一对一点对点通信方式 广播信道:一对多广播通信方式 帧同步: 字节计数法 字符填充法 比特填充法 违法编码法 封装成帧:...
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  • 很强ccna教程

    2013-12-02 15:02:54
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空空如也

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帧同步的三个基本问题