计算机网络第三章
2019-06-25 16:54:44 0 举报AI智能生成
计算机网络第三章思维导图
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大纲/内容
使用点对点信道的数据链路层
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(一条链路只是一条通路的一个组成部分)(物理链路)
数据链路是除了物理线路外,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 (逻辑链路)
数据链路层传送的是帧
数据链路层的三个基本问题
封装成帧
就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,构成了一个帧.确定帧的界限 首部与尾部的一个重要作用就是进行帧定界
透明传输
如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT一样,数据链路层就会错误的"找到帧的边界"（前面加上esc）
差错控制
在传输过程中可能会产生比特差错,一段时间内,传输错误的比特所占传输比特总数的比率称为[误码率] , 误码率与信噪比有很大的关系
在数据链路层传送的帧中,广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术
在数据后面添加的冗余码称为帧检验序列(FCS)
CRC与FCS并不等同
CRC是一种常见的检错方法, FCS是添加在数据后面的冗余码
FCS可以用CRC这种方法得出,但CRC并非用来获取FCS的唯一方法
仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受
点对点协议PPP
特点
帧格式
工作状态
使用了OSI分层体系结构中的3层
PPP帧格式和HDLC帧格式相似, PPP是面向字符的 , 而HDLC是面向位的
使用广播信道的数据链路层
局域网的数据链路层
局域网的特点
网络为一个单位所拥有
地理范围和站点数目均有限
局域网优点
具有广播功能
便于系统的扩展与演变
提高系统可靠性,可用性和残存性
局域网对LLC子层是透明的
以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码
缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍
CSMA/CD
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根总线上
载波监听
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发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞
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,免得浪费网络资源,然后等待一段随机时间再次发送
只能采用双向交替通信(半双工通信)
要点
准备发送
检测信道
若检测到信道忙,则应不停检测,并在96比特时间内保持空闲,就发送这个帧
检测碰撞
发送成功
未检测到碰撞,则发送成功
发送失败
在争用期发送人为干扰信号,执行指数退避算法,等待r倍512比特时间后返回步骤(2),若重传16次仍不能成功,则停止重传而向上报错
成功发送一个帧需要占用信道的时间是T0 + , 在以太网中定义了参数α = / T0
α -->0, 表示一发生碰撞就可以检测出来,并立即停止发送,因而信道利用率很高
α越大,表明争用期所占的比例就越大,每发生一次碰撞就浪费许多信道资源,使信道利用率明显降低
MAC的硬件地址
又称物理地址
IEEE规定地址字段的第一字节的最低为I/G位 individual/Group
当I/G = 0 时 , 地址字段表示一个单站地址
当 I/G = 1 时,表示组地址 ,用来进行多播
当I/G 位分别为 0 和 1 时,一个地址可分别生成 2的23次幂个单个站地址 和 2的23次幂个组地址
当48位都为1时,为广播地址.只能作为目标地址使用
IEEE把地址字段的第一字节的最低2位规定为G/L位,表示 Global / Local
当G/L位 = 0时,是全球管理 (保证全球没有相同的地址)
当 G/L 位 = 1 时,是本地管理,这时用户可任意分配网络上的地址
适配器在网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查MAC帧中的MAC的地址
如果是发往本站的帧则收下,然后再进行其他处理
否则丢弃此帧
"发往本站的帧"包括
单播帧 (一对一)
广播帧(一对全体)
多播帧(一对多)
无效的MAC帧
数据字段的长度与长度字段的值不一致
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
扩展的以太网
在物理层扩展以太网
使用集线器扩展
多个集线器可连成更大的,多级星级结构的以太网
优点
扩大了以太网覆盖的地理范围
使原来属于不同碰撞域的以太网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信
缺点
碰撞域增大了,但总的吞吐量未提高
如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来
在数据链路层扩展以太网
扩展以太网较常用的方法
早期使用网桥,现在使用以太网交换机,以太网交换机
实际上是一个多接口的网桥
每个接口都直接与一个单台主机或另一个以太网交换机相连,一般工作都是全双工的方式
以太网交换机具有并行性,能够连接多对接口,并使多台主机同时通信
相互连通的主机都是独占传输媒体,无碰撞的传输数据
以太网交换机的接口有储存器,,能在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存
以太网交换机是一种即插即用设备,其内部的帧交换表(又称地址表)是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的
以太网交换机使用了专用的交换结构芯片,用硬件转发,其转发速率要比使用软件转发的网桥快很多
以台网交换机的交换方式
存储转发方式:把整个数据帧先缓存后再进行处理
直通方式
接收数据帧的同时立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发接口,因而提高了帧的转发速度
缺点是它不检查差错的就直接将帧转发出去,因此有可能也将一些无效帧转发给其他的站
虚拟局域网
高速以太网
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