計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)復(fù)習(xí)

1、第一章ITU（International Telecommunication Union，國(guó)際電信聯(lián)盟）任務(wù)是對(duì)電話、電報(bào)和數(shù)據(jù)通信接口提供一些技術(shù)性的建議。ISO（International Standards Organization，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織），其成員是各個(gè)國(guó)家的標(biāo) 準(zhǔn)化組織。IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）：專門開 發(fā)電氣工程和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。IAB（Internet Architecture Board，Internet體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)）內(nèi)存、硬盤、文件的大小 KB、MB、GB代

2、表 210 220 230傳輸速率 kbps、Mbps、Gbps代表 103 106 109國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO : International Standards Organization） 開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI : Open System Interconnection） 目標(biāo)：如何將開放的系統(tǒng)連接起來。對(duì)等實(shí)體:不同機(jī)器中對(duì)應(yīng)的層.服務(wù)由一組原語描述。如果協(xié)議位于操作系統(tǒng)中，則這些服務(wù)原語通常是一些系統(tǒng)調(diào)用。相鄰上下層之間都有接口，接口定義下層向上層提供的服務(wù)。原語：上下層之間交換的一些指令，通常帶有參數(shù)。用于層間的模塊調(diào)用。參數(shù)用以說明具體要求或在層間傳遞一些信息 一個(gè)服務(wù)通常用一組

3、原語（primitive）操作描述，用戶進(jìn)程通過這些原語操作可以訪問該服務(wù)為什么要引入有連接的服務(wù)呢？沒有理想的通信網(wǎng)絡(luò)。可能出現(xiàn)：信息丟失、錯(cuò)誤、亂序、延遲等問題，從而影響QoS。服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系。服務(wù)是某層為其上一層提供的一組原語（操作）。服務(wù)涉及層之間的接口。 服務(wù)提供者：第k層；服務(wù)用戶：第k+1層協(xié)議：同一層上對(duì)等實(shí)體的通信規(guī)則。，即通信雙方關(guān)于如何進(jìn)行通信的一種約定。 協(xié)議對(duì)上層用戶是不可見的。OSI參考模型物理層（physical layer）：涉及到在通信信道上傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)位。包括機(jī)械、電子和定時(shí)接口，以及位于物理層之下的物理傳輸介質(zhì)。數(shù)據(jù)鏈路層（data link laye

4、r）：數(shù)據(jù)段有效的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。具體問題包括成幀、尋址、差錯(cuò)控制、流量控制、介質(zhì)訪問控制等。網(wǎng)絡(luò)層（network layer）：控制子網(wǎng)的運(yùn)行過程，確定如何將分組從源端路由到目的端。具體問題包括尋址、路由、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、擁塞控制等。傳輸層（transport layer）：真正的端到端協(xié)議，端到端有效性和可靠性的保證。負(fù)責(zé)將源端上層的協(xié)議數(shù)據(jù)傳送到目的端。具體問題包括Naming,multiplexing, Disassembling and reassembling, error control, flow control.會(huì)話層（session layer）：允許在不同機(jī)器上的用戶之間建立會(huì)話

5、。具體包括會(huì)話控制、令牌管理以及同步。表示層（presentation layer）：定義所傳遞信息的語法和語義。應(yīng)用層（application layer）：直接針對(duì)用戶的需要的協(xié)議。TCP/IP參考模型?；ヂ?lián)網(wǎng)層（internet layer）：允許主機(jī)將分組發(fā)送到任何網(wǎng)絡(luò)上，并且讓這些分組獨(dú)立地到達(dá)目標(biāo)端（可能位于不同的網(wǎng)絡(luò)上），IP（Internet Protocol）協(xié)議。傳輸層：位于互聯(lián)網(wǎng)層之上，允許源和目標(biāo)主機(jī)的對(duì)等體之間進(jìn)行對(duì)話。兩個(gè)協(xié)議：可靠的面向連接的TCP（Transport Control Protocol）和不可靠的無連接的UDP（User Datagram Prot

6、ocol）。應(yīng)用層：所有的高層協(xié)議。 Virtual terminal : TELNET File transfer : FTP Email : SMTP Host name to network address : DNS Browse the Web : HTTP主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層：沒有明確規(guī)定。OSI和TCP/IP的比較？共同點(diǎn)： 兩者都是以協(xié)議棧的概念為基礎(chǔ) 協(xié)議棧中的協(xié)議相互獨(dú)立 各個(gè)層的功能大體相似 傳輸層以上的各層都是傳輸服務(wù)的用戶，并且是面向應(yīng)用的用戶。不同點(diǎn)： 服務(wù)、接口、協(xié)議是OSI的核心概念，但TCP/IP模型并沒有清晰的定義它們。 OSI模型出現(xiàn)在協(xié)議發(fā)明之前，而TCP/IP

7、模型是先有協(xié)議，再有模型。 OSI模型更便于理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是卻沒有實(shí)際的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。 TCP/IP模型僅僅是對(duì)已有模型的描述，不適合任何其它的協(xié)議棧，但是TCP/IP卻被廣泛的應(yīng)用，稱為實(shí)際的“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”。 OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層同時(shí)支持無連接和面向連接的通信，但是在傳輸層只支持面向連接的通信；TCP/IP模型的網(wǎng)絡(luò)層只支持無連接的通信，但是在傳輸層卻同時(shí)支持面向連接的通信（TCP）和無連接的通信（UDP）。第二章 物理層物理層的主要任務(wù)：確定與傳輸媒體接口的一些特性，機(jī)械，電氣，功能，規(guī)程特性。帶寬是傳輸介質(zhì)的一種物理特性，取決于介質(zhì)的材料、厚度和長(zhǎng)度。奈奎斯特定理：對(duì)于一個(gè)理想的無噪聲帶寬為

8、H的低通濾波器，最大數(shù)據(jù)傳輸率為 最大數(shù)據(jù)傳輸速率= 2Hlog V (位/秒）香農(nóng)定理：一條帶寬為H（Hz）、信噪比為S/N的有噪聲信道，最大數(shù)據(jù)傳輸率為 最大數(shù)據(jù)傳輸速率= Hlog（2 1+S/N）(位/秒）引導(dǎo)性傳輸介質(zhì)：磁介質(zhì)，雙絞線，同軸電纜，電力線，光纖磁介質(zhì)：磁帶、磁盤雙絞線：兩根絕緣銅線以螺旋狀的形式絞在一起的UTP（ Unshielded Twisted Pair，無屏蔽雙絞線3類（category 3）雙絞線，16MHz 5類（category 5）雙絞線，100MHz6類（信號(hào)速率500MHz）、7類（屏蔽）同軸電纜：由硬的銅芯和外面包上一層絕緣材料組成。絕緣材料外面是

9、一層密織的網(wǎng)狀圓柱導(dǎo)體，外層導(dǎo)體再覆蓋上一層保護(hù)塑料外套。特點(diǎn)：很高的帶寬，可以達(dá)到幾個(gè)GHz 很好的抗噪性能 仍然廣泛的使用于有線電視和城域網(wǎng)中電力線：網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛。新趨勢(shì)：室內(nèi)局域網(wǎng)、電力線安防網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)光纖的分類：多模 ，單模用于光纖通信的三個(gè)波段：0.85、1.30、1.55um，每個(gè)波段有2500030000帶寬光纖的連接： 在連接器上終止，并插入到光纖接口中 機(jī)械手段結(jié)合 熔合光纖和銅線的比較：光纖vs銅線的優(yōu)點(diǎn) 光纖具有寬的多的帶寬 每公里衰減低 不受電源震蕩、電磁波干擾，不受空氣中腐蝕化學(xué)物質(zhì)侵蝕的影響對(duì)電話公司的吸引力：細(xì)，重量輕，便宜 安全性光纖vs銅線的缺點(diǎn)： 對(duì)光纖的處

10、理需要較高的操作技能 過度彎曲容易造成光纖損壞 單工 接口成本高波長(zhǎng)：相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）間的距離電磁波的帶寬：一般將功率集中在窄頻帶上傳輸。擴(kuò)頻通信：跳頻擴(kuò)頻 直接序列擴(kuò)頻無線電頻率：（RF radio frequency）特點(diǎn)：容易產(chǎn)生，可以長(zhǎng)距離傳輸，易于穿透建筑物，全方向特性和頻率相關(guān)：低頻部分，穿透性好，但單位距離衰減大。頻率越高，越傾向于直線傳播， 穿透性變差，單位距離衰減小。在VLF/LF/MF波段，無線電波沿地面?zhèn)鬏?，傳輸距離遠(yuǎn)。在HF/VHF波段，地面波被地球吸收，到達(dá)電離層（距地表100500km）的波可以被電離層折射回來（遠(yuǎn)距離通信）微波傳輸：在100MHz以上的頻段內(nèi)

11、，電波幾乎按直線傳播。微波系統(tǒng)。 微波塔越高，微波能走的距離越遠(yuǎn)。塔高100m則中繼器間的距離可以為80km。 微波對(duì)建筑物的穿透力不好。 多徑衰落（multipath fading） 一直到10GHz的頻帶都被利用，4GHz左右，微波會(huì)被雨水吸收優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)便宜紅外和毫米波：廣泛用于短距離通信 方向性 便宜，易于制造 不能穿透墻壁 使用無需經(jīng)過政府許可光波傳輸：?jiǎn)雾?xiàng)，兩端都需要激光發(fā)生器和光檢測(cè)器 低成本，高帶寬 安裝簡(jiǎn)單，無需政府許可弱點(diǎn) ：激光的強(qiáng)度 不能穿透雨和霧，氣流也可以影響系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制與多路復(fù)用傳輸線路的三個(gè)主要問題 衰減（attenuation）：信號(hào)在傳輸過程中的能量損失（DB

12、/km），和頻率相關(guān)。 延遲畸變（delay distortion）：信號(hào)不同頻率的傅立葉分量在線路上的傳播速度不同。 噪聲（noise）：一些來自于非發(fā)射器的多余能量（熱噪聲、串?dāng)_、脈沖噪聲等）基帶信號(hào)：將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成信號(hào)?；鶐盘?hào)占有傳輸介質(zhì)上從零到最大值間的全部帶寬。通帶信號(hào)：把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。 信號(hào)占據(jù)以載波為中心的一段頻帶。復(fù)用：多個(gè)信號(hào)共享傳輸線路FDM（Frequency Division Multiplexing，頻分復(fù)用）：頻譜被分為頻段，每個(gè)用戶可以單獨(dú)擁有某個(gè)頻段（廣播電臺(tái)）T

13、DM（Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用）：用戶輪流獲得整個(gè)帶寬，每次僅使用一小段時(shí)間（大會(huì)上的輪流發(fā)言）CDM（Code Division Multiplexing，碼分復(fù)用）：通過設(shè)計(jì)碼字，用戶可以共享頻帶（同時(shí)用不同的語言）CDMA系統(tǒng)的工作原理：將每一位時(shí)間（bit time）分成m個(gè)時(shí)間間隔，稱為時(shí)間片（chip）每一個(gè)站分配一個(gè)唯一的m位代碼，稱為時(shí)間片序列（chip sequence）傳送1時(shí)，發(fā)送該站的時(shí)間片序列 傳送0時(shí)，發(fā)送該站的時(shí)間片序列的補(bǔ)碼對(duì)系統(tǒng)帶寬的要求增加了m倍（bmb）每個(gè)站都有唯一的時(shí)間片序列所有的時(shí)間片序列兩兩正交，即任何兩個(gè)不同

14、的時(shí)間片序列S和T歸一化內(nèi)積ST為0，即在S和T的分量中，對(duì)應(yīng)分量相等的數(shù)目與不相等的數(shù)目一樣多第3章 ：數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層：相鄰兩臺(tái)機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)可靠，有效地通信。為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)：無確認(rèn)的無連接服務(wù) 例：大多數(shù)的LAN 有確認(rèn)的無連接服務(wù) 例：無線系統(tǒng) 有確認(rèn)的有連接服務(wù)面向連接的服務(wù)執(zhí)行的三個(gè)階段 建立連接（初始化變量、計(jì)數(shù)器以及緩沖區(qū)） 傳送數(shù)據(jù) 拆除連接（資源回收）幀（frame）:一種結(jié)構(gòu)，包括幀頭、凈荷、幀尾，是數(shù)據(jù)鏈路層中數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝?。?shù)據(jù)鏈路層的工作：數(shù)據(jù)鏈路層將位流分解成離散的幀 源端機(jī)器計(jì)算每一幀的校驗(yàn)和 目的端機(jī)器收到幀后重新計(jì)算校驗(yàn)和成幀方法： 字符計(jì)數(shù) 含字

15、節(jié)填充的分界符法 含位填充的分界標(biāo)志法 物理層編碼違例法如何保證所有的幀最終被提交給目標(biāo)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)層，并保持正確的順序？解決辦法,1，接收方對(duì)所接收到的幀進(jìn)行確認(rèn) 2，發(fā)送方使用定時(shí)器 3，發(fā)送方對(duì)幀分配序號(hào)如何確保慢速的接收方不被快速的發(fā)送方淹沒？解決辦法：基于反饋的流控制（feedback-based flow control） 基于速率的流控制（rate-based flow control）無限制單工協(xié)議：假設(shè)：數(shù)據(jù)只是單向傳輸 傳輸方和接收方的網(wǎng)絡(luò)層一直處于就緒狀態(tài) 忽略處理時(shí)間 緩存空間無限大 通信信道永遠(yuǎn)不會(huì)損壞或丟失幀單工的停-等協(xié)議：假設(shè)：通信信道無措 數(shù)據(jù)流量單向如何避免快

16、的發(fā)送方淹沒慢的接收方？ 發(fā)送方減速 接收方向發(fā)送方反饋信息有噪聲信道的單工協(xié)議：前提：一個(gè)可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的通信信道 定時(shí)器：發(fā)送方經(jīng)過一段時(shí)間后仍然收不到幀的確認(rèn)后，將再次重發(fā)該幀 幀序號(hào)：接收方區(qū)分重復(fù)幀 ARQ（Automatic Repeat reQuest，自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求協(xié)議）停-等協(xié)議的信道利用率：Tf：數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)延 Td：在線路上的傳播時(shí)延停-等協(xié)議對(duì)信道利用率的影響 ： 在時(shí)延大的信道（如衛(wèi)星通信）中，停-等協(xié)議的效率是很低的。 考慮兩個(gè)地面站通過衛(wèi)星通信，典型的傳輸時(shí)間約為270ms。假設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間為20ms，則從發(fā)送站開始發(fā)送算起，經(jīng)20ms+270ms=290ms，數(shù)

17、據(jù)幀才能到達(dá)目的站。假設(shè)不考慮目的站的處理時(shí)間，且認(rèn)為確認(rèn)幀非常短，其發(fā)送時(shí)間可忽略不計(jì)，則又需270ms確認(rèn)幀才能被發(fā)送站收到。因此信道的利用率為：20ms/(290ms+270ms)=1/28，非常低。這是由于每發(fā)一個(gè)幀之前都必須等待前一個(gè)幀的確認(rèn)幀所造成的。 為了提高傳輸效率，可以設(shè)想讓發(fā)送站連續(xù)不斷地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)發(fā)完第28個(gè)幀數(shù)據(jù)后，恰好第1幀的確認(rèn)幀到達(dá)，根據(jù)確認(rèn)可緊接著發(fā)第29幀或重發(fā)第1幀。以后，每過20ms（發(fā)一個(gè)幀）就有一個(gè)確認(rèn)幀到達(dá)，這樣信道的利用率就大大地提高了。 允許發(fā)送站連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀而不需等待確認(rèn)的做法稱作管道化（pipelining），屬于一種窗口（window

18、s）機(jī)制?；瑒?dòng)窗口協(xié)議 捎帶確認(rèn)（piggybacking）：將確認(rèn)幀延遲以便可以等到下一個(gè)外發(fā)數(shù)據(jù)幀的技術(shù)滑動(dòng)窗口協(xié)議（sliding window protocol） 發(fā)送方可以在收到ACK之前發(fā)送多個(gè)幀 接收方具有一定的緩沖能力 每一個(gè)幀都被編號(hào)（保證幀順序接收） 如果幀中的序號(hào)位為n，則幀編號(hào)的范圍是從0到2n-1，2n-1后從0重新開始 ACK includes number of next frame expected發(fā)送窗口（sending window） 發(fā)送方維護(hù)一組序列號(hào)，對(duì)應(yīng)允許發(fā)送的幀 落在發(fā)送窗口中的幀表示已經(jīng)發(fā)送但尚未得到確認(rèn)的幀，或者可以被發(fā)送的幀 接收窗口（re

19、ceiving window） 接收方維護(hù)一組序列號(hào)，對(duì)應(yīng)允許接收的幀1位滑動(dòng)窗口協(xié)議 ：發(fā)送窗口為1的滑動(dòng)窗口協(xié)議。 由于發(fā)送方在送出一幀以后，在發(fā)送下一幀之前要等待前一幀的確認(rèn)，是一種停-等協(xié)議。使用回退n幀技術(shù)的協(xié)議： 發(fā)送方在發(fā)完一幀數(shù)據(jù)后，不是停下來等待對(duì)方的應(yīng)答，而是可以繼續(xù)再發(fā)送若干個(gè)幀。 發(fā)送窗口大于1； 接收窗口為1，因此只能按序接收。 處理錯(cuò)誤方法：回退n幀；使用選擇性重傳的協(xié)議 ：接收端接收所有序號(hào)落在接收窗口內(nèi)的幀，對(duì)于丟失或錯(cuò)誤的幀，利用NAK指示發(fā)送端出錯(cuò)，發(fā)送端僅僅發(fā)送丟失或錯(cuò)誤的幀接收端需要設(shè)置緩沖區(qū)緩沖非順序到達(dá)的幀，以便順序提交給網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送窗口的大小限制：如

20、果序號(hào)位為n，發(fā)送窗口大小2n/2=2n-1高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC 控制域：序列號(hào)、確認(rèn)等數(shù)據(jù)域：任何信息，可以任意長(zhǎng)校驗(yàn)和域：循環(huán)冗余碼 幀分界：01111110三種類型的幀：信息幀管理幀無序號(hào)幀PPP點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（Point to PointProtocol）提供了三類功能： 一種成幀方法，分割幀，支持錯(cuò)誤控制 一個(gè)鏈路控制協(xié)議LCP（Link ControlProtocol，鏈路控制協(xié)議），用于啟動(dòng)線路、測(cè)試線路、協(xié)商參數(shù) 一種協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層選項(xiàng)的方法，該方法和使用的網(wǎng)絡(luò)層獨(dú)立，NCP（Network ControlProtocol，網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議）PPP幀結(jié)構(gòu)：Flag（01111110)

21、地址和控制域：通常為常數(shù)，但是可以協(xié)商 協(xié)議域：指明凈荷中是哪一種分組（LCP/NCP/IP等）凈荷：變長(zhǎng)，默認(rèn)長(zhǎng)度1500字節(jié)第四章：介質(zhì)訪問控制子層： 共享信道時(shí)需要網(wǎng)絡(luò)的分類：點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò) 使用廣播信道的網(wǎng)絡(luò)廣播信道由多個(gè)用戶共享，由此產(chǎn)生沖突，關(guān)鍵的問題是解決信道的爭(zhēng)用，即MAC(Media Access Control )。數(shù)據(jù)鏈路層拆為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制LLC (Logical Link Control)子層 介質(zhì)訪問控制MAC (Medium Access Control)子層。邏輯鏈路控制LLC ：主要負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)層提供可靠，有效的點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路，與傳輸媒體無關(guān)。 通過邏

22、輯連接，差錯(cuò)控制，流量控制等辦法 當(dāng)不需要可靠性時(shí)，LLC可以是很薄的一層，甚至省略。 介質(zhì)訪問控制MAC ：當(dāng)存在多方要競(jìng)爭(zhēng)使用信道的時(shí)候，決定誰可以使用信道。底層信道對(duì)LLC子層是透明的MAC的設(shè)計(jì)目標(biāo)：沖突發(fā)生后再解決 提前避免沖突 公平接入 尋址信道分配：靜態(tài) 動(dòng)態(tài)靜態(tài)的信道分配方案 ：FDM頻分復(fù)用 TDM時(shí)分復(fù)用 將信道均分為若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道為一個(gè)用戶所獨(dú)占。FDM系統(tǒng)的性能分析： N個(gè)子信道時(shí)，每個(gè)子信道的帶寬為C bps，幀到達(dá)率為每秒幀 平均幀長(zhǎng)為1/ bit 子信道平均服務(wù)率為每秒C幀 若到達(dá)率和服務(wù)速率均服從泊松分布，數(shù)據(jù)幀的平均時(shí)延TFDM若合并這N個(gè)子信道為一

23、個(gè)信道為N個(gè)用戶同時(shí)提供服務(wù)，對(duì)應(yīng)的平均時(shí)延動(dòng)態(tài)信道分配：隨機(jī)訪問 受控訪問隨機(jī)訪問：各節(jié)點(diǎn)根據(jù)自已的意愿發(fā)送數(shù)據(jù)，可能會(huì)產(chǎn)生沖突。分布式，節(jié)點(diǎn)間協(xié)作化解沖突。 ALOHA CSMA CSMA/CD CSMA/CA受控訪問：通過某種控制機(jī)制使得任何時(shí)刻只有一個(gè)接點(diǎn)接入信道，需要一個(gè)仲裁機(jī)制，可以是集中式的，也可以是分布式的。純ALOHA： 想說就說：每當(dāng)用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送，立刻發(fā)送發(fā)送方通過廣播的反饋特性偵聽信道，可以知道是否發(fā)生了沖突；若發(fā)生沖突，則發(fā)送方等待一段隨機(jī)的時(shí)間，再次發(fā)送該幀，直到發(fā)送成功為止ALOHA性能分析 ：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載G：在一個(gè)幀時(shí)內(nèi)等待發(fā)送的平均幀數(shù)（成功發(fā)送的+未成功發(fā)送的

24、）又叫offered load 吞吐量S：在一個(gè)幀時(shí)內(nèi)成功傳送的平均幀數(shù) S=0 信道上無成功數(shù)據(jù)幀傳送 S=1 意味著數(shù)據(jù)幀一個(gè)接一個(gè)的傳送，幀間無空隙又叫carried load 顯然，GS ，當(dāng)G=S，說明數(shù)據(jù)幀在信道上無沖突時(shí)隙ALOHA（Slotted ALOHA）：將時(shí)間分成離散間隔（slot），所有用戶遵守統(tǒng)一的時(shí)隙邊界，用戶只能在時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隙ALOHA的性能：危險(xiǎn)周期減少一半，系統(tǒng)吞吐率S=Ge-G G=1時(shí)，Smax=1/e0.368，是純ALOHA的兩倍 每幀平均重傳次數(shù)隨著G的增大而呈指數(shù)增長(zhǎng)ALOHA的信道利用率很低，根本原因在于想說就說，導(dǎo)致了頻繁的沖突。

25、載波檢測(cè)（載波偵聽）（carrier sense）：可以檢測(cè)到信道上當(dāng)前是否有數(shù)據(jù)在傳輸 載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access,CSMA）-先聽再說 1堅(jiān)持CSMA 0堅(jiān)持CSMA p堅(jiān)持CSMA1-堅(jiān)持CSMA ：工作原理：發(fā)送站一直偵聽信道，一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑馬上發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)生沖突后，等待一段隨機(jī)的時(shí)間后再次檢測(cè)和發(fā)送。 優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑 缺點(diǎn)：增大的沖突發(fā)生的概率非堅(jiān)持CSMA：工作原理：發(fā)送站偵聽信道，發(fā)現(xiàn)信道空閑，則開始傳送數(shù)據(jù)；如果信道不空閑，則等待一段隨機(jī)的時(shí)間后再次偵聽信道 優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突概率 缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，增大了數(shù)據(jù)發(fā)送

26、延遲p-堅(jiān)持CSMA（時(shí)隙信道）：工作原理： 如果信道忙，則發(fā)送站持續(xù)偵聽信道； 如果信道空閑，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)的發(fā)送延遲到下一時(shí)隙并重復(fù)這一過程。當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，等待一段隨機(jī)時(shí)間后再重新開始非堅(jiān)持CSMA可以大大減少碰撞機(jī)會(huì)，提高系統(tǒng)吞吐量，但是因?yàn)橥吮軙?huì)造成時(shí)延特性變差。1堅(jiān)持CSMA無退避措施，在業(yè)務(wù)量很小時(shí)，報(bào)文的發(fā)送機(jī)會(huì)多，響應(yīng)速度快，當(dāng)業(yè)務(wù)量增加時(shí)，碰撞的機(jī)會(huì)增多，使得吞吐量和遲延特性急劇變差。P堅(jiān)持CSMA是兩者的折中，選擇合適的p值可以獲得較為滿意的系統(tǒng)性能。 堅(jiān)持對(duì)信道的檢測(cè)，以利于及時(shí)知道信道的忙閑情況，避免浪費(fèi)。 即便發(fā)現(xiàn)信道空閑，也不一定非要堅(jiān)持發(fā)送，

27、若某個(gè)結(jié)點(diǎn)能主動(dòng)退避一下的話，可以減少?zèng)_突的可能性。帶沖突檢測(cè)(Collision Detection)的CSMA 邊說邊聽：正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)一旦檢測(cè)到?jīng)_突，立刻停止發(fā)送。 半雙工系統(tǒng)CSMA/CD工作流程：先聽再說 邊說邊聽 沖突停止 延時(shí)再試CSMA/CD由三種狀態(tài)組成： 競(jìng)爭(zhēng) 傳輸 空閑競(jìng)爭(zhēng)周期為2T，T是信道上間隔最遠(yuǎn)的兩臺(tái)機(jī)器的傳播時(shí)延無沖突的協(xié)議：位圖協(xié)議 （比特映射協(xié)議） 令牌傳遞 二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)協(xié)議位圖協(xié)議：特點(diǎn)：各站需嚴(yán)格同步 各站需監(jiān)聽信道以了解發(fā)送時(shí)機(jī) 擴(kuò)展性不好 假設(shè)幀長(zhǎng)為d比特：低負(fù)載情況下：信道利用率為d/(N+d) 高負(fù)載情況下：信道利用率為d/(d+1)二進(jìn)制倒

28、計(jì)數(shù)法：地址采用二進(jìn)制編碼，開銷減少。設(shè)d為數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)，N為站點(diǎn)數(shù)，則信道利用率為d/(d+log2N) 如果幀格式選擇恰當(dāng)，幀中第一字段為發(fā)送方地址，則效率為100%。 特點(diǎn)： 各站需嚴(yán)格同步 公平性差經(jīng)典以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3 DIX V2經(jīng)典以太網(wǎng)MAC子層協(xié)議 :幀格式使用類型或長(zhǎng)度字段取決于使用以太網(wǎng)幀還是IEEE802.3幀 IEEE802.3協(xié)議中，使用LLC子層判斷幀的類型最大幀長(zhǎng)：1500字節(jié)（因?yàn)樵缙赗AM價(jià)格因素）最小幀長(zhǎng)：64字節(jié) 限制最小幀長(zhǎng)的原因?通過限制最小幀長(zhǎng)度，對(duì)于電纜上幀數(shù)據(jù)部分小于64字節(jié)的，可以視為無效數(shù)據(jù)避免短幀還沒到達(dá)電纜遠(yuǎn)端的發(fā)送方，

29、該幀的傳輸已結(jié)束這種情況出現(xiàn)二進(jìn)制指數(shù)退避的CSMA/CD經(jīng)典以太網(wǎng)使用CSMA/CD協(xié)議接入媒質(zhì)。以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即“盡最大努力交付” 采用無連接的工作方式，不必建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù) 對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)（假設(shè)信道質(zhì)量很好，出錯(cuò)的概率很?。?，出錯(cuò)的幀直接丟棄，差錯(cuò)的糾正由高層決定。 實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)的健壯性好二進(jìn)制指數(shù)退避算法 :算法實(shí)現(xiàn)：發(fā)生沖突后，時(shí)間被分成時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙為2t(51.2us)第一次沖突，每個(gè)站隨機(jī)等待0或者1個(gè)時(shí)隙再重試 第i次沖突后，在02i-1之間選取一個(gè)隨機(jī)數(shù)，然后等待這么多個(gè)時(shí)隙后再次重試 到第10次沖突后，隨機(jī)

30、數(shù)的區(qū)間固定在01023到第16次沖突后，控制器放棄重發(fā)的努力，向計(jì)算機(jī)報(bào)告失敗以太網(wǎng)的性能分析:假設(shè) 重負(fù)載，恒定負(fù)載（總有k個(gè)站要傳送數(shù)據(jù)） 每個(gè)時(shí)隙中每個(gè)站發(fā)送幀的概率不變，為p 在某個(gè)時(shí)隙中，某個(gè)站獲取信道的概率A為 A=kp(1-p)k-1 當(dāng)p=1/k時(shí)，A最大，k時(shí)，A1/e 某一站需要j次才能發(fā)送一幀的概率為A(1-A)j-1 每一次競(jìng)爭(zhēng)的平均時(shí)隙數(shù)為 每個(gè)時(shí)隙的平均長(zhǎng)度為2，所以平均競(jìng)爭(zhēng)間隔w為2/A 對(duì)于最優(yōu)的p，競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙的平均數(shù)最多為e，w最多為2e5.4 假設(shè)幀的傳輸時(shí)間為P，則信道利用率為 其中F為幀長(zhǎng)，B為網(wǎng)絡(luò)帶寬，L為電纜長(zhǎng)度，c是信號(hào)傳播的速度結(jié)論:短的競(jìng)爭(zhēng)周期

31、，長(zhǎng)幀，使得信道利用率提高 電纜越長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)周期越長(zhǎng) 幀越短，傳送幀所需要的時(shí)間越短 帶寬越大，傳送幀所需要的時(shí)間越短 經(jīng)典以太網(wǎng)不適用于長(zhǎng)距離，高帶寬，短幀的網(wǎng)絡(luò)802.11的體系結(jié)構(gòu) :兩種配置方式：有AP 無AP（ad hoc）802.11物理層:每一種傳輸技術(shù)都有可能將MAC幀從一個(gè)站通過無線方式發(fā)送給另一個(gè)站 使用短程無線傳輸信號(hào)，工作在2.4GHz或5GHz頻段802.11所使用的傳輸技術(shù): 紅外技術(shù)，使用0.85或0.95微米波段上的漫射傳輸，允許速率為1Mbps和2Mbps 跳頻擴(kuò)頻FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）跳頻技術(shù)，使用79個(gè)

32、信道，每個(gè)信道1MHz帶寬，從2.4GHz ISM頻段向上，使用一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生跳頻序列。 直接序列擴(kuò)頻DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，1MBps或2 Mbps。原理和CDMA類似每一位被編碼為11個(gè)時(shí)間片。使用1M波特的相移調(diào)制802.11 MAC子層協(xié)議: 需要解決的問題 不能檢測(cè)沖突的前提下如何避免沖突 隱藏站和暴露站問題隱藏站：不能發(fā)，發(fā)了暴露站：能發(fā)，沒發(fā)兩種工作模式：分布式協(xié)調(diào)功能（DCF）全分布式控制，不具備任何中心控制手段 CSMA/CA 協(xié)議 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能（PCF） 使用AP控制單元內(nèi)的所有活動(dòng)物理偵聽和虛擬偵聽物理偵聽：檢查介

33、質(zhì)，看是否存在有效信號(hào)虛擬偵聽： 每個(gè)站保留信道合適可用的邏輯記錄 網(wǎng)絡(luò)分配向量(NAV) 每幀攜帶一個(gè)NAV字段，告知該幀所屬數(shù)據(jù)將傳輸多長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際中很少使用RTS/CTS：對(duì)短幀開銷過大 在自組織網(wǎng)中，對(duì)于AP沒有意義 只解決了隱藏終端問題，對(duì)暴露終端問題無效帶有物理偵聽和虛擬偵聽的CSMA/CA是802.11協(xié)議的核心其他機(jī)制：提高可靠性 降低傳輸速率 發(fā)送短幀 節(jié)省電源 建立信標(biāo)幀 自動(dòng)省電交付 提供服務(wù)質(zhì)量 定義不同的時(shí)間間隔：定義5種時(shí)間間隔 規(guī)數(shù)據(jù)幀幀間隔：常規(guī)數(shù)據(jù) 短幀幀間隔： CTS、ACK and Segment 仲裁幀幀間隔1：語音或其他高優(yōu)先級(jí)流量 仲裁幀幀間隔2：延遲

34、到常規(guī)流量后的背景流量 擴(kuò)展幀幀間隔：報(bào)告壞幀網(wǎng)橋的定義：用于將多個(gè)LAN連接起來，使之構(gòu)成更大的LAN的設(shè)備，也稱為交換機(jī)為什么要使用網(wǎng)橋？ 不同類型局域網(wǎng)之間通信的需求； 局域網(wǎng)覆蓋范圍的需求；設(shè)備裝機(jī)容量的需求。實(shí)現(xiàn)透明網(wǎng)橋的兩種方法：后向?qū)W習(xí)法（阻止不需要發(fā)送的流量） 生成樹法（打破網(wǎng)絡(luò)中可能存在的環(huán)路）網(wǎng)橋加入局域網(wǎng)的方式：按照站的形式加入 替換集線器后向?qū)W習(xí)算法網(wǎng)橋的地址學(xué)習(xí) 擴(kuò)散（flooding）：對(duì)于每一個(gè)發(fā)向未知目的地址的幀，網(wǎng)橋?qū)阉敵龅剿械腖AN中（除卻入口LAN） 后向?qū)W習(xí)（backward learning）：通過檢查進(jìn)入網(wǎng)橋的幀的源地址，網(wǎng)橋可以識(shí)別出通過那個(gè)

35、LAN可以訪問到哪個(gè)機(jī)器 地址表（Hash表）中表項(xiàng)的時(shí)效性對(duì)于進(jìn)入網(wǎng)橋的幀 如果目標(biāo)LAN和源LAN相同，丟棄 如果目標(biāo)LAN和源LAN不同，轉(zhuǎn)發(fā) 如果目標(biāo)LAN未知，擴(kuò)散為了提高可靠性，網(wǎng)橋間可使用冗余鏈路冗余鏈路帶來的問題：網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中出現(xiàn)環(huán)路問題的解決思路：讓網(wǎng)橋間相互通信 使用可以到達(dá)每個(gè)網(wǎng)橋的生成樹覆蓋實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（無環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在的層次及幀結(jié)構(gòu)中繼器：物理層設(shè)備，不能理解幀，分組或頭信息。作用：擴(kuò)展電纜的最大長(zhǎng)度。集線器：物理層設(shè)備，不放大信號(hào)，針對(duì)多根輸入線網(wǎng)橋：數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，連接兩個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)，每個(gè)端口都自成一個(gè)沖突域。當(dāng)幀到達(dá)時(shí)，從幀頭中提取目的地址

36、，然后通過查表方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)?？梢赃B接不同速率的網(wǎng)絡(luò)和不同類型的網(wǎng)絡(luò)。路由器：網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)層分組的頭信息來選擇輸出線路，不訪問MAC地址。網(wǎng)關(guān)：傳輸層網(wǎng)關(guān) 和應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)傳輸層網(wǎng)關(guān)：傳輸層設(shè)備，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，并根據(jù)需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)：應(yīng)用層設(shè)備，理解數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)消息的格式轉(zhuǎn)換。網(wǎng)橋/交換機(jī)中的透明性問題 不同幀格式的轉(zhuǎn)換，需要處理時(shí)間 網(wǎng)橋內(nèi)存出錯(cuò)導(dǎo)致差錯(cuò)控制失效 不同幀長(zhǎng)帶來的問題 安全性和服務(wù)質(zhì)量問題第5章 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層關(guān)注的是如何將分組送達(dá)目的端，沿路可能要經(jīng)過多個(gè)路由器。網(wǎng)絡(luò)層必須知道通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且選擇合適的路徑。數(shù)據(jù)報(bào)的特點(diǎn)：每個(gè)分組的尋路是獨(dú)立的，可

37、以合理利用網(wǎng)絡(luò)資源 如果途中一個(gè)節(jié)點(diǎn)或一條鏈路發(fā)生故障，能給分組重選路由 分組頭需要包含地址字段，也會(huì)增加開銷（overhead) 各分組途經(jīng)的路徑可能不同，因此有可能出現(xiàn)先發(fā)后到現(xiàn)象 分組必須有生存時(shí)間限制，當(dāng)生存期滿時(shí)，分組則被拋棄，免得在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)死轉(zhuǎn)無連接的服務(wù)： 所有的分組（數(shù)據(jù)報(bào)，datagram）在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸相互獨(dú)立 每個(gè)分組需要攜帶完整的目的地址 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)模式（store and forward）虛電路的特點(diǎn)：一條物理鏈路可以對(duì)應(yīng)多條邏輯信道 一條虛電路由各物理鏈路上的邏輯信道級(jí)聯(lián)而成，占用了節(jié)點(diǎn)上的一條邏輯信道實(shí)際上就是占用了該節(jié)點(diǎn)上緩存器內(nèi)的一個(gè)存儲(chǔ)空間 分組靠邏輯信道號(hào)（LCN）選擇路由，因LCN只有局部意義，所以減少了分組頭標(biāo)的