第三章：鏈路層

• 數(shù)據(jù)鏈路層：結(jié)點(diǎn)，鏈路

  結(jié)點(diǎn)：主機(jī)、路由器

  鏈路：網(wǎng)絡(luò)中倆結(jié)點(diǎn)之間的物理通道，鏈路的傳輸介質(zhì)有雙絞線、光纖和微波，分為有線鏈路、無線鏈路。

  數(shù)據(jù)鏈路：倆個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的邏輯通道，把實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上就構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路。

  幀：是鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，用于封裝網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)

• 功能：在物理層基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)

  最基本的服務(wù)是將源自網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層。

  主要作用是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改造成為邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，使之對網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無差錯(cuò)的鏈路

  1. 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。無確認(rèn)無連接服務(wù)，有確認(rèn)無連接服務(wù)，有確認(rèn)面向連接服務(wù)。

  2. 鏈路管理：連接的建立、維持、釋放（用于面向連接的服務(wù)）

  3. 組幀

     

     • 封裝成幀

       在一段數(shù)據(jù)的前后部分添加包含控制信息的首部和尾部（作用：幀定界），這樣就構(gòu)成了一個(gè)幀。接收端在收到物理層上交的比特流后，就能根據(jù)首部和尾部的標(biāo)記，從而識(shí)別幀的開始和結(jié)束

     • 幀同步

       接收方應(yīng)當(dāng)能從接收到的二進(jìn)制比特流中區(qū)分出幀的起始和終止

     • 組幀的方法：字符計(jì)數(shù)法；字符填充法；零比特填充法；違規(guī)編碼法

       透明傳輸：指不管所傳數(shù)據(jù)是什么比特組合都能在鏈路上傳送。即沒有妨礙數(shù)據(jù)傳輸?shù)臇|西。當(dāng)數(shù)據(jù)中比特組合與某一個(gè)控制信息完全一樣時(shí)必須采取適當(dāng)措施，使收方不會(huì)將這樣的數(shù)據(jù)誤認(rèn)為是某種控制信息。

       1. 字符計(jì)數(shù)法：幀首部用一個(gè)計(jì)數(shù)字段來標(biāo)明幀內(nèi)字符數(shù)。
       2. 字符填充法：加上轉(zhuǎn)義字符?！?dāng)傳送的幀是由ascll文本文件組成時(shí)，都可以實(shí)現(xiàn)透明傳輸。非ascll碼文本文件（二進(jìn)制代碼的程序和圖像）要采用字符填充法實(shí)現(xiàn)透明傳輸。
       3. 零比特填充法：在發(fā)送端掃描整個(gè)信息字段，只要連續(xù)五個(gè)1，就立即填入1個(gè)0。在接收端收到一個(gè)幀時(shí)先找到標(biāo)志字段確定邊界，再用硬件對比特流進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)連續(xù)5個(gè)1則刪除后面的0。
       4. 違規(guī)編碼法：

       

  4. 流量控制：限制發(fā)送方

     • 數(shù)據(jù)鏈路層流量控制

       原因：較高的發(fā)送速度和較低的接受能力不匹配，會(huì)造成傳輸出錯(cuò)

       數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制是點(diǎn)對點(diǎn)的（相鄰結(jié)點(diǎn)），控制手段是接收方收不下就不回復(fù)確認(rèn)；傳輸層流量控制是端到端的（主機(jī)與主句），接收端給發(fā)送端一個(gè)窗口公告

       • 方法

         1. 停止-等待協(xié)議

            每發(fā)送一個(gè)幀就停止發(fā)送，等待對方確認(rèn)，收到確認(rèn)后再發(fā)送下一個(gè)幀。是一種特殊的滑動(dòng)窗口協(xié)議，窗口大小=1，接收窗口=1。

         2. 滑動(dòng)窗口協(xié)議：流量控制，可靠傳輸（發(fā)送方自動(dòng)重傳）

            后退N幀協(xié)議GBN（發(fā)送窗口>1，接收窗口=1）；選擇重傳協(xié)議SR（發(fā)送窗口>1,接收窗口>1）

            

       • 停止-等待協(xié)議

         原因：除了比特出差錯(cuò)，底層信道還會(huì)出現(xiàn)丟包（由物理線路故障、設(shè)備故障、病毒攻擊、路由信息錯(cuò)誤等導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失）

         前提：雖然常用全雙工通信方式，但僅考慮一方發(fā)送，一方接收；不考慮數(shù)據(jù)在那一層次傳送；每發(fā)送完一個(gè)分組就停止傳送，等待對方確認(rèn)，在收到確認(rèn)后再發(fā)送下一個(gè)分組。

         • 應(yīng)用情況：無差錯(cuò)情況，有差錯(cuò)情況

           無差錯(cuò)情況：

           

           有差錯(cuò)情況：

           1. 數(shù)據(jù)幀丟失或檢測到幀出錯(cuò)：

              1. 發(fā)送一個(gè)幀后，必須保留副本
              2. 數(shù)據(jù)幀和確認(rèn)幀必須編號

              每發(fā)送一個(gè)幀啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器超時(shí)計(jì)時(shí)器重傳時(shí)間比幀傳輸?shù)钠骄鵕TT更長一些。

           2. ACK丟失（確認(rèn)幀丟失）

           3. AXK遲到

           

         性能：利用率低

         信道利用率=（L/C）/T

         T發(fā)送周期（從開始發(fā)送數(shù)據(jù)到確認(rèn)收到第一個(gè)確認(rèn)幀為止）

         L一個(gè)周期內(nèi)發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù)

         C發(fā)送方數(shù)據(jù)傳輸率

         信道吞吐率=信道利用率*發(fā)送方發(fā)送速率

         

       • 選擇重傳協(xié)議SR

         • 滑動(dòng)窗口

           

           • SR發(fā)送方：發(fā)送幀，接收確認(rèn)幀ACK

             1. 從上層收到數(shù)據(jù)后，檢查下一個(gè)可用于該幀的序號，如果序號位于發(fā)送窗口內(nèi)則發(fā)送數(shù)據(jù)幀，否則就像GBN一樣要么數(shù)據(jù)緩存，要么返回給上層之后在傳輸。
             2. 收到ACK后加入該幀序列在窗口內(nèi)，SR發(fā)送方將該幀標(biāo)記為已接受。如果該幀序號是窗口下屆則窗口向前移動(dòng)到具有最小序號的未確認(rèn)幀處。
             3. 每個(gè)幀都有自己的超時(shí)事件，一個(gè)超時(shí)時(shí)間發(fā)送后重傳一個(gè)幀

           • SR接收方：接收幀，發(fā)送ACK

             來者不拒：確認(rèn)一個(gè)正確接收的幀不管其是否按序。失序的幀將被緩存并返回確認(rèn)幀，所有幀都被收到后按序交付上層，然后向前移動(dòng)窗口。

             如果收到窗口序號外（小于窗口下界）的幀返回ACK。

           • 滑動(dòng)窗口長度

             發(fā)送窗口最好等于接收窗口

             避免二義性：Wtmax=Wrmax=2^(n-1)

           只重傳超時(shí)幀

       • 后退N幀協(xié)議（GBN）

         弊端：如果出現(xiàn)錯(cuò)誤幀，該幀后的所有幀都要重傳，損失較大。

         解決辦法：設(shè)置單個(gè)確認(rèn)，同時(shí)加大接收窗口，設(shè)置接收緩存，緩存亂序到達(dá)的幀。

         • GBN發(fā)送方

           1. 上層調(diào)用：上層要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送方先檢查發(fā)送窗口，如果窗口未滿，則產(chǎn)生一個(gè)幀并發(fā)送；如果已滿，只需將數(shù)據(jù)返回。（實(shí)際發(fā)送時(shí)發(fā)送方可以緩存這些數(shù)據(jù)）
           2. 收到ACK：累計(jì)確認(rèn)，標(biāo)明接收方已經(jīng)收到n號幀和它之前的全部幀
           3. 超時(shí)協(xié)議：重傳所有已發(fā)送但未被確認(rèn)的幀。

         • GBN接收方

           正確收到N幀并按序?yàn)槠浒l(fā)送一個(gè)ACK，并將該幀中的數(shù)據(jù)部分交付上層。

           其余情況丟棄幀并為最近按序接收的幀重新發(fā)送ACK。（發(fā)送方會(huì)重傳所有已發(fā)送但未確認(rèn)的最大序號的幀）。接收方無需緩存失序幀，只需維護(hù)信息expectedseqnum。

         • 窗口尺寸

           尺寸過大接收方可能無法區(qū)別新幀和舊幀。采用n個(gè)比特對幀編號，發(fā)送方1≤Wt≤（2^n）-1，接收方窗口大小為1

         

  5. 差錯(cuò)控制（差錯(cuò)、位錯(cuò)）

     • 差錯(cuò)：由噪聲引起

       全局性：由于線路本身電氣特性產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，是信道固有的，隨即存在的。解決辦法：提高信噪比（傳感器）

       局部性：外部特定的短暫原因造成的沖擊噪聲。解決：利用編碼技術(shù)解決。

       分為幀錯(cuò)（丟失、重復(fù)、失序）和位錯(cuò)（比特位出錯(cuò)，1變?yōu)?或0變?yōu)?）。

     • 差錯(cuò)控制（比特錯(cuò)/位錯(cuò)）：冗余碼技術(shù)

       冗余編碼：數(shù)據(jù)發(fā)送前按某種關(guān)系附加一定冗余位，構(gòu)成一個(gè)符合某一規(guī)則的碼字后在發(fā)送。當(dāng)要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)變化，相應(yīng)冗余位也變化，使碼字遵從不變的規(guī)則。接收端根據(jù)碼字是否符合原規(guī)則判斷是否出錯(cuò)。

       1. 檢錯(cuò)編碼：奇偶校驗(yàn)碼，循環(huán)冗余碼CRC
       2. 糾錯(cuò)編碼：海明碼

       • 奇偶校驗(yàn)碼

         構(gòu)成：n-1位信息元和1位校驗(yàn)員

         采用奇校驗(yàn)：1的個(gè)數(shù)位奇數(shù)

         采用偶校驗(yàn)：1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)

         特點(diǎn)：只能檢查出奇數(shù)個(gè)比特錯(cuò)誤，檢錯(cuò)能力為50%

       • CRC循環(huán)冗余碼

         

         差錯(cuò)被丟棄，因此凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接收的幀均無差錯(cuò)，但并不是可靠傳輸（發(fā)送端發(fā)送什么，接收端就接收到什么）。

       • 糾錯(cuò)編碼：海明碼

         發(fā)現(xiàn)雙比特錯(cuò)，糾正單比特錯(cuò)。

         工作原理：動(dòng)一發(fā)而牽全身

         工作流程：

         1. 確定校驗(yàn)碼位數(shù)r

            

            

         2. 確定校驗(yàn)碼和數(shù)據(jù)位置

            

         3. 求出校驗(yàn)碼值

            算法：如p3第3位是1，D2，3，4第三位也是1，取實(shí)際值進(jìn)行異或加和（相異為1，相同為0）求出p3。

            

         4. 檢驗(yàn)并糾錯(cuò)

            101101海明碼為0010011101

            假設(shè)第五位即D2出錯(cuò)

            

       數(shù)據(jù)鏈路層編碼針對單個(gè)編碼的同步問題，物理層針對一組比特的差錯(cuò)問題

     • 差錯(cuò)控制（幀錯(cuò)）

• 傳輸數(shù)據(jù)鏈路

  點(diǎn)對點(diǎn)鏈路：倆個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)鏈路相連，沒有第三者。應(yīng)用：ppp協(xié)議，常用于廣域網(wǎng)。

  廣播式鏈路：所有主機(jī)共享通信介質(zhì)。應(yīng)用：早期的總線以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)，常用于局域網(wǎng)。典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、星型。

• 介質(zhì)訪問控制

  • 靜態(tài)劃分信道（信道劃分介質(zhì)訪問控制）

    分類：頻分多路復(fù)用FDM，時(shí)分多路復(fù)用TDM，波分多路復(fù)用WDM，碼分多路復(fù)用CDM

    含義：將使用介質(zhì)的每個(gè)設(shè)備與來自同一信道上的其他設(shè)備的通信隔離開，把時(shí)域和頻域資源合理地分配給網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。

    多路復(fù)用技術(shù)：多個(gè)信號組合在一條物理信道上傳輸，使多個(gè)計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備共享信道資源，提高信道利用率。

    • 頻分多路復(fù)用FDM（并行）

      用戶在分配到一定頻帶后在通信過程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。用戶在相同時(shí)間占用不同帶寬資源。

      優(yōu)點(diǎn)：充分利用傳輸介質(zhì)帶寬，系統(tǒng)效率高；技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)簡單。

    • 時(shí)分多路復(fù)用TDM（并發(fā)）

      將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀），每一份時(shí)分用戶在每一個(gè)TDM幀中占用固定序號的時(shí)隙，所有用戶輪流占用信道。

    • 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM

      集中器：將低速用戶連接，數(shù)據(jù)集中后發(fā)送給高速線路

      每一個(gè)STDM幀的時(shí)隙數(shù)小于連接在集中器上的用戶數(shù)。各用戶有了數(shù)據(jù)就隨時(shí)發(fā)送集中器的輸入緩存，然后集中器按序掃描輸入緩存，把緩存中的輸入數(shù)據(jù)放入STDM幀中。一個(gè)STDM幀滿了就發(fā)出。STDM幀不是固定分配時(shí)隙，而是按需動(dòng)態(tài)分配。

    • 波分多路復(fù)用WDM

      即光的頻分多路復(fù)用。在一根光纖中傳輸不同波長的光信號，由于波長不同，所以各路光信號互不干擾，最后再用波長分解復(fù)用器將各路波長分解出來。

    • 碼分多路復(fù)用CDM

      碼分多址（CDMA）使碼分復(fù)用的一種方式。

      1個(gè)比特分為多個(gè)碼片\芯片，每一個(gè)站點(diǎn)被指定一個(gè)唯一的m位芯片序列。即發(fā)送1時(shí)站點(diǎn)發(fā)送芯片序列，發(fā)送0時(shí)發(fā)送芯片序列反碼。

      多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求各個(gè)站點(diǎn)芯片序列相互正交。

      合并：各路數(shù)據(jù)在信道中線性相加。

      分離：合并的數(shù)據(jù)和源站規(guī)格化內(nèi)積。

  • 動(dòng)態(tài)分配信道：動(dòng)態(tài)媒體介入控制/多點(diǎn)接入

    • 輪詢訪問介質(zhì)訪問控制（令牌傳遞協(xié)議）

      信道劃分介質(zhì)訪問控制協(xié)議：

      基于多路復(fù)用技術(shù)劃分資源。

      網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時(shí)：共享信道效率高，且公平

      網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕：共線信道效率低。

      隨機(jī)訪問MAC協(xié)議：（沖突）

      用戶根據(jù)意愿隨機(jī)發(fā)送消息，可獨(dú)占信道帶寬。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重：產(chǎn)生沖突開銷。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕：共享信道效率高，單個(gè)結(jié)點(diǎn)可利用信道全部帶寬。

      輪詢訪問MAC協(xié)議/輪流協(xié)議/輪轉(zhuǎn)訪問MAC協(xié)議：既不產(chǎn)生沖突，又要發(fā)送時(shí)占全部帶寬

      輪詢協(xié)議：主節(jié)點(diǎn)輪流邀請從屬節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：輪詢開銷；等待延遲；單點(diǎn)故障

      令牌傳遞協(xié)議：一個(gè)特殊格式的MAC控制幀，不含任何信息。

      控制信道的使用，確保同一時(shí)刻只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)獨(dú)占信道。

      每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以在一定時(shí)間內(nèi)獲得發(fā)送數(shù)據(jù)的權(quán)力，并不是無線持有令牌。

      缺點(diǎn)：令牌開銷；等待延遲；單點(diǎn)故障

      應(yīng)用：令牌環(huán)網(wǎng)（物理星型拓?fù)?，邏輯環(huán)形拓?fù)洌Ｓ糜谪?fù)載較重、通信量較大的網(wǎng)絡(luò)

    • 隨機(jī)訪問介質(zhì)訪問控制（用戶隨機(jī)發(fā)送信息，占全部帶寬）：ALOHA協(xié)議，CSMA協(xié)議，CSMA\CD協(xié)議，CSMA\CA協(xié)議

      • 純ALOHA協(xié)議

        不監(jiān)聽信道，不按時(shí)間槽發(fā)送，隨機(jī)重發(fā)。

        檢測：發(fā)送沖突時(shí)，接收方檢測出差錯(cuò)，不予確認(rèn)，發(fā)送方一定時(shí)間內(nèi)收不到確認(rèn)就判斷沖突

        解決：超時(shí)后隨機(jī)事件再重傳

      • 時(shí)隙ALOHA協(xié)議

        把時(shí)間分成若干個(gè)相同時(shí)間片，所有用戶在時(shí)間片開始時(shí)刻同步接入網(wǎng)絡(luò)信道，若沖突，必須等到下一個(gè)時(shí)間片開始時(shí)刻在發(fā)送

      純ALOHA協(xié)議比時(shí)隙ALOHA協(xié)議吞吐量低，效率更低；純ALOHA想發(fā)就發(fā)，而時(shí)隙ALHA協(xié)議必須等到下一時(shí)間片。

      • 載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議CSMA

        CS：載波監(jiān)聽，每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)前要檢測一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

        幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號電壓擺動(dòng)值增大。

        MA：多點(diǎn)接入，表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。

        監(jiān)聽結(jié)果：信道空閑→發(fā)送完整幀（1-堅(jiān)持CSMA，非堅(jiān)持CSMA，p-堅(jiān)持CSMA）;信道忙→推遲發(fā)送

        • 1-堅(jiān)持CSMA

          堅(jiān)持指的是對于監(jiān)聽信道忙之后的堅(jiān)持監(jiān)聽

          空閑則直接傳輸，不必傳輸；忙則一直監(jiān)聽，知道空閑馬上傳輸。如果有沖突，則等待一個(gè)隨機(jī)長的時(shí)間再監(jiān)聽。

          優(yōu)點(diǎn)：只要空閑馬上發(fā)送，避免媒體利用率沖突

          缺點(diǎn)：假如有倆個(gè)或倆個(gè)以上的數(shù)據(jù)要發(fā)送，沖突不可避免。

        • 非堅(jiān)持CSMA

          監(jiān)聽信道忙之后不繼續(xù)監(jiān)聽

          空閑則直接傳輸；忙則等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再監(jiān)聽。

          優(yōu)點(diǎn)：采用隨機(jī)重發(fā)延遲時(shí)間可以減少?zèng)_突發(fā)生的可能性。

          缺點(diǎn)：可能存在大家都在延遲等待過程中，使得媒體可能處于空閑狀態(tài)，媒體使用率降低。

        • p-堅(jiān)持CSMA

          指的是對于監(jiān)聽信道空閑的處理

          思想：如果一個(gè)主機(jī)要發(fā)送信息，它先監(jiān)聽信道?？臻e則以p概率直接傳輸，概率1-p等待下一個(gè)時(shí)間槽再傳輸；忙則等待一個(gè)隨機(jī)事件再監(jiān)聽。

          優(yōu)點(diǎn)：既能像非堅(jiān)持算法那樣減少?zèng)_突，又能像1-堅(jiān)持減少媒體空閑時(shí)間。

          缺點(diǎn)：發(fā)送沖突依然堅(jiān)持發(fā)送數(shù)據(jù)幀，造成浪費(fèi)。

      • 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測協(xié)議CSMA/CD（總線式以太網(wǎng)）

        CS：發(fā)送數(shù)據(jù)之前和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都要檢測總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)

        MA：多點(diǎn)接入，表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。總線型網(wǎng)絡(luò)。

        CD：碰撞檢測，適配器邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上信號電壓變化情況。（半雙工網(wǎng)絡(luò)）

        傳播時(shí)延對載波監(jiān)聽的影響：端到端有傳播時(shí)延t，因此端可能監(jiān)聽不到電壓變化；

        只要經(jīng)過2t時(shí)間還沒有檢測到碰撞，就能肯定這次發(fā)送不發(fā)生碰撞。

        • 重傳時(shí)機(jī)：截?cái)喽壷埔?guī)避算法

          1. 確定基本退避時(shí)間為爭用期2t
          2. 定義參數(shù)k，重傳次數(shù)≤10時(shí)，k=重傳次數(shù)；重傳次數(shù)>10，k=10
          3. 從離散的整數(shù)集合[0,1…2^k-1]中隨機(jī)取數(shù)r，重傳所需時(shí)間為r倍的基本退避時(shí)間。為2r t。
          4. 當(dāng)重傳次數(shù)到16次，說明網(wǎng)絡(luò)太擁擠，認(rèn)為此幀無法正確發(fā)出，拋棄此幀并向高層報(bào)錯(cuò)

        • 最小幀長：避免發(fā)完后才檢測到碰撞

          最小幀長=總線傳播時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸速率2=2t*數(shù)據(jù)傳輸速率

          以太網(wǎng)規(guī)定凡小于64B的都是由于沖突而異常終止的無效幀

      • 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞避免協(xié)議CSMA/CA（無線局域網(wǎng)

        缺點(diǎn)：無法做到360°全面檢測碰撞；隱蔽站（A，C認(rèn)為信道空閑，同時(shí)向B發(fā)送數(shù)據(jù)則沖突）

        思想：

        1. 發(fā)送數(shù)據(jù)前檢測信道空閑?？臻e則發(fā)出RTS，RTS包括發(fā)送端地址，接收端地址、下一份數(shù)據(jù)將持續(xù)發(fā)送的時(shí)間；信道忙則等待。
        2. 接收端收到RTS，響應(yīng)CTS。
        3. 發(fā)送端收到CTS后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。（同時(shí)預(yù)約信道，告知其他站點(diǎn)自己要傳多久數(shù)據(jù)）。
        4. 接收端收到數(shù)據(jù)幀后，用CRC檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確，正確則響應(yīng)ACK幀
        5. 發(fā)送方收到ACK就可以進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，若沒有則一直重傳至規(guī)定重發(fā)次數(shù)為止（二進(jìn)制指數(shù)規(guī)避算法來確定隨機(jī)的推遲時(shí)間）

      • CSMA/CD和CSMA/CA異同

        相同：先監(jiān)聽再發(fā)送。

        不同：

        1. 傳輸介質(zhì)不同。前者用于總線式以太網(wǎng)（有線），后者用于無線局域網(wǎng)（無線）。
        2. 載波檢測方式不同：因傳輸介質(zhì)不同，檢測方式也不同。前者通過電纜中電壓變化檢測，碰撞時(shí)電壓隨著變化；而CSMA/CA采用能量檢測（ED）、載波檢測（CS）和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式。
        3. 前者檢測沖突，后者避免沖突，出現(xiàn)沖突后都會(huì)進(jìn)行有限重傳。

• 局域網(wǎng)：簡稱LAN，是指再某一區(qū)域內(nèi)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)成的計(jì)算機(jī)組，使用廣播信道。

  • 特點(diǎn)：
    1. 覆蓋地理范圍小，只在一個(gè)相對獨(dú)立的局部范圍內(nèi)聯(lián)。如一座或集中的建筑群內(nèi)
    2. 使用專門鋪設(shè)的傳輸介質(zhì)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率高
    3. 通信延遲時(shí)間短，誤碼率低，可靠性高
    4. 各站平等，共享傳播信道
    5. 多采用分布式控制和廣播式信道，能進(jìn)行廣播和組播

  決定局域網(wǎng)的主要要素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑐鞑ソ橘|(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法

  • 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)果

    星型拓?fù)洌褐行慕Y(jié)點(diǎn)是控制中心，倆結(jié)點(diǎn)通信最多倆步，傳輸速度塊，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型簡單，便于控制和管理；但網(wǎng)絡(luò)可靠性低，共享能力差，但有單點(diǎn)故障問題。

    總線型拓?fù)洌嚎煽啃愿?、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間響應(yīng)速度快、共享資源能力強(qiáng)、設(shè)備投入量少、成本低、安裝使用方便，單點(diǎn)故障影響小。

    環(huán)型拓?fù)洌合到y(tǒng)中通信設(shè)備和線路比較節(jié)省。有單點(diǎn)故障問題，不便于擴(kuò)充，響應(yīng)時(shí)間長，信息傳輸效率較低。

    樹型拓?fù)洌阂子谕卣?，易于隔離故障；有單點(diǎn)故障。

  分類：有線局域網(wǎng)（常用介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖），無線局域網(wǎng)（常用介質(zhì)：電磁波）

  • 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法

    CSMA/CD,常用于總線型局域網(wǎng)，也用于樹型網(wǎng)絡(luò)。

    令牌總線，常用于總線型局域網(wǎng)，也用于樹型網(wǎng)絡(luò)。

    令牌環(huán)，用于環(huán)形局域網(wǎng)，如令牌環(huán)網(wǎng)。

  • 局域網(wǎng)分類

    以太網(wǎng)：應(yīng)用最廣泛。包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbps）、快速以太網(wǎng)（100Mbps），千兆以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)。都符合IEEE802.3系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。邏輯拓?fù)涫强偩€型，物理拓?fù)涫切切突蛲卣剐切?。使用CSMA/CD.

    令牌環(huán)網(wǎng)：物理上采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，邏輯是環(huán)形拓?fù)?/p>

    FDDI網(wǎng)：物理上采用雙環(huán)拓?fù)?，邏輯是環(huán)形拓?fù)?/p>

    ATM網(wǎng)：較新型單元交換技術(shù)，使用53字節(jié)固定長度的單元進(jìn)行交換

    無線局域網(wǎng)：采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)

  • IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

    是IEEE802 LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)指定的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

    IEEE802.3：以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議及物理層技術(shù)規(guī)范。

    IEEE802.5：令牌環(huán)網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及物理層技術(shù)規(guī)范。

    IEEE802.8：光纖技術(shù)資詢組，提供有關(guān)光線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)咨詢。FDDI網(wǎng)

    IEEE802.11：無線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議及物理層技術(shù)規(guī)范。

  • MAC子層和LLC子層

    IEEE802標(biāo)準(zhǔn)所描述的局域網(wǎng)參考模型只對應(yīng)于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，它將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路層LLC子層和介質(zhì)訪問控制MAC子層。
    
    LLC負(fù)責(zé)識(shí)別和封裝網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。LLC報(bào)頭告訴數(shù)據(jù)鏈路層一旦幀倍接收到時(shí)，應(yīng)當(dāng)對數(shù)據(jù)包做何處理。為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)：無確認(rèn)無連接、面向連接、待確認(rèn)無連接、高速傳送。

    MAC功能包括幀的封裝/卸妝，幀的尋址和識(shí)別，幀的接收與發(fā)送，鏈路管理，幀的差錯(cuò)控制。它的存在屏蔽了不同物理鏈路種類的差異性。

  • 以太網(wǎng)Ethernet

    基帶總線局域網(wǎng)規(guī)范。最通用的局域網(wǎng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，使用CSMA/CD技術(shù)。

    優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低廉；應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)；便宜簡單；滿足網(wǎng)絡(luò)速率要求10Mb/s~10Gb/s。

    標(biāo)準(zhǔn)：DIX Ethernet第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）規(guī)約；IEEE802.3第一個(gè)IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。（幀格式有略微改動(dòng)）

    • 10BASE-T以太網(wǎng)

      時(shí)傳送基帶信號的雙絞線以太網(wǎng)，T表示采用雙絞線，現(xiàn)10BASE-T采用的是無屏蔽雙絞線，傳輸速率10Mb/s，每段雙絞線最長100m，采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制。采用曼徹斯特編碼。

    • 適配器與MAC地址

      計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過通信適配器的。適配器上裝有處理器和存儲(chǔ)器（包括RAM和ROM），ROM上有計(jì)算機(jī)硬件地址MAC地址。

      硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。每個(gè)適配器有一個(gè)全球唯一48位二進(jìn)制地址，前24位代表廠家（由IEEE）規(guī)定，后24位廠家主機(jī)指定。常用6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示。

    • 以太網(wǎng)MAC幀

      常用MAC幀是以太網(wǎng)v2格式。

      MTU鏈路層最大數(shù)據(jù)單元：1500

      IP數(shù)據(jù)報(bào)最短為64字節(jié)
      
      與IEEE802.3區(qū)別：第三個(gè)字段是長度/類型，當(dāng)長度/類型字段值小于0x0600，數(shù)據(jù)字段必須裝入LLC子層

    • 告訴以太網(wǎng)：速率≥100Mb/s

      100BASE-T以太網(wǎng)：在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，支持全雙工（無沖突）和半雙工。

      吉比特以太網(wǎng)：在光纖或雙絞線上傳送1Gb/s信號。支持全雙工和半雙工。

      10吉比特：光纖上傳送10Gb/s信號。只支持全雙工。

  • IEEE802.11無線局域網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)

    802.11的MAC幀頭格式
    
    

  • 無線局域網(wǎng)分類

    有固定基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng)

    

    無固定基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng)的自組織網(wǎng)絡(luò)

    

• 廣域網(wǎng)

  廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連，達(dá)到資源共享的目的。如因特網(wǎng)是世界范圍內(nèi)最大的廣域網(wǎng)。

  • 點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議ppp

    最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，只支持全雙工。應(yīng)用：用戶使用撥號電話接入因特網(wǎng)。

    應(yīng)滿足：簡單（對于鏈路層的幀，無需糾錯(cuò)，無需序號，無需流量控制）；封裝成幀（幀定界符）；透明傳輸（與幀定界符一樣的比特組合的數(shù)據(jù)處理方法：異步線路用字節(jié)填充，同步線路用比特填充）；多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（封裝的IP數(shù)據(jù)報(bào)可以采用多種協(xié)議）；多種類型鏈路（串行/并行，同步/異步，電/光,）；差錯(cuò)檢測（錯(cuò)誤就丟棄）；檢測連接狀態(tài)（鏈路是否正常工作）；最大傳送單元（數(shù)據(jù)部分最大長度MTU≤1500b）；網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商；數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商。

    無須滿足：糾錯(cuò)；流量控制；對幀編序號；不支持多點(diǎn)線路。

    三個(gè)組成部分：

    1. 一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路（同步串行/異步串行）的方法
    2. 鏈路控制協(xié)議LCP：建立并維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路連接（身份驗(yàn)證）
    3. 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP：ppp可支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，每個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議都要有一個(gè)相應(yīng)NCO來配置，為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議建立和配置邏輯鏈接。

    幀格式：

    

  • 高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC

    是一個(gè)在同步網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)，面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，由ISO開發(fā)

    數(shù)據(jù)報(bào)文可透明傳輸，“0比特插入法”易于硬件實(shí)現(xiàn)。

    采用全雙工通信。

    所有幀采用CRC檢驗(yàn)，對信息幀順序編號，防止漏收或重份，傳輸可靠性高。

    • 主站、從站、復(fù)合站

      主站：發(fā)送命令幀，接收響應(yīng)幀，并負(fù)責(zé)對整個(gè)鏈路的控制系統(tǒng)的初啟、流程的控制、差錯(cuò)檢測或恢復(fù)

      從站：接收主站命令幀，發(fā)送相應(yīng)幀，配合主站參與差錯(cuò)恢復(fù)等鏈路控制。

      復(fù)合站：既當(dāng)主站又當(dāng)從站

    • 三種數(shù)據(jù)操作方式

      正常響應(yīng)

      異步平衡

      異步響應(yīng)

    幀格式

    

    信息幀（I）第一位為0，用于傳輸數(shù)據(jù)信息，或使用捎帶技術(shù)對數(shù)據(jù)確認(rèn)

    監(jiān)督幀（S）10用于流量控制和差錯(cuò)控制、執(zhí)行對信息幀的確認(rèn)、請求重發(fā)、請求暫停發(fā)送

    無編號幀（U）11用于提供鏈路建立、拆除等多種控制功能

  • 異同

    支持全雙工鏈路，都可以實(shí)現(xiàn)透明傳輸，都可以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)檢測，但不糾正差錯(cuò)

    

• 擴(kuò)展以太網(wǎng)

  物理層擴(kuò)展以太網(wǎng):主機(jī)-光纖調(diào)制器-光纖調(diào)制器-集線器

  鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)：網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀目的地址對幀轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，當(dāng)網(wǎng)橋收到幀不向所有接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，二是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口，或是把它丟棄。

  網(wǎng)橋優(yōu)點(diǎn)：過濾通信量，增大吞吐量；擴(kuò)大了物理范圍；提高可靠性；可互連不同物理層，不同MAC子層和不同速率的以太網(wǎng)

  網(wǎng)橋分類：

  1. 透明網(wǎng)橋：即插即用（自學(xué)習(xí)算法），指以太網(wǎng)上的站點(diǎn)不知道發(fā)送的幀將經(jīng)過的網(wǎng)橋
  2. 源路由網(wǎng)橋：發(fā)送幀時(shí)把詳細(xì)的最佳路由信息放在幀的首部中。源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀

  多接口網(wǎng)橋：以太網(wǎng)交換機(jī)，每一個(gè)端口的區(qū)域都叫沖突域。

  • 以太網(wǎng)交換機(jī)的倆種交換方式：

    直通式交換機(jī)：查完目的地址立刻轉(zhuǎn)發(fā)。（延遲小，可靠性低，無法支持具有不同速率的端口的交換）

    存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式交換機(jī)：將幀放入高速緩存，并檢查，正確則轉(zhuǎn)發(fā)，錯(cuò)誤則丟棄。（延遲大，可靠性高，可以支持具有不同速率端口的交換）

  • 沖突域與廣播域

    

    文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854331.html

到了這里，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（王道考研）筆記個(gè)人整理——第三章的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！