計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終極必殺

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終極必殺按覆蓋的地理范圍劃分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為：廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)資源子網(wǎng)的概念資源子網(wǎng)的組成： 主機(jī) 終端 終端控制器通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)的組成： 通信控制處理機(jī) 通信線路 其他通信設(shè)備 通信控制處理機(jī)（CCP），在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸悾盒切?，環(huán)形，總線形，樹(shù)形，網(wǎng)形總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)單，但是必須解決多結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制問(wèn)題樹(shù)形拓?fù)涫褂门c匯集信息，數(shù)據(jù)在上下結(jié)點(diǎn)直接交換網(wǎng)狀拓?fù)淇煽啃愿?，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用路由選擇算法、流量控制、擁塞控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換方式：線路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換線路交換：（1）線路建立 （2）數(shù)據(jù)傳輸 （3）線

2、路釋放 優(yōu)點(diǎn)： 建立通信連接后實(shí)時(shí)性強(qiáng)；適用于會(huì)話類通信（長(zhǎng)連接） 缺點(diǎn)：不適用于突發(fā)性通信；不具備存儲(chǔ)功能；無(wú)法差錯(cuò)糾正存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換： （1）發(fā)送數(shù)據(jù)與地址信息控制信息組成數(shù)據(jù)單元發(fā)送 （2）路由器動(dòng)態(tài)選擇路徑 （3）數(shù)據(jù)單元通過(guò)路由器時(shí)差錯(cuò)校驗(yàn) （4）路由器課對(duì)不同通信速率的線路進(jìn)行速率轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)又分為： 1. 報(bào)文交換 2.分組交換虛電路方式先通過(guò)路由跳轉(zhuǎn)找到路徑，建立虛電路連接，分組不再需要攜帶目的地址、源地址，分組通過(guò)路由 器時(shí)只做差錯(cuò)糾正。虛電路連接不同于線路交換是因?yàn)樵撨B接為邏輯連接，這種電路不是專用的。路由器可以與多個(gè)主機(jī)之間的通信建立多條虛電路1.6.5網(wǎng)絡(luò)延時(shí)： 發(fā)送延時(shí)

3、、傳播延時(shí)、排隊(duì)延時(shí)、處理延時(shí) P33第二章協(xié)議：一組控制數(shù)據(jù)交互過(guò)程的通信規(guī)則 協(xié)議分為 語(yǔ)義、語(yǔ)法、時(shí)序?qū)哟危簩哟谓Y(jié)構(gòu)是處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題最基本方法接口：同一主機(jī)（結(jié)點(diǎn)）內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點(diǎn)低層向高層通過(guò)接口提供服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)： 網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合服務(wù)與協(xié)議的區(qū)別： 服務(wù)是各層向它上層提供的一組操作 協(xié)議是定義同層對(duì)等實(shí)體之間通信的一組規(guī)則OSI參考模型 定義了網(wǎng)絡(luò)互連的7層框架：開(kāi)放系統(tǒng)互連 Open System Interconnection 互聯(lián)性 互操作性 可移植性O(shè)SI劃分的主要原則:網(wǎng)中各結(jié)點(diǎn)都具有相同的層次 不同結(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能 同意結(jié)點(diǎn)內(nèi)

4、相鄰層之間通過(guò)接口通信 每一層可以使用下層提供的服務(wù)，并向上層提供服務(wù) 不同結(jié)點(diǎn)的同等層通過(guò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信 物理層：利用傳輸介質(zhì)為通信的主機(jī)之間建立、管理和釋放物理連接 比特?cái)?shù)據(jù)鏈路層：通過(guò)建立數(shù)據(jù)鏈路連接，采用差錯(cuò)控制與流量控制方法 幀網(wǎng)絡(luò)層：通過(guò)路由選擇算法為分組通過(guò)通信子網(wǎng)選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斅窂?，?shí)現(xiàn)流量控制、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 數(shù)據(jù)分組（數(shù)據(jù)包）傳輸層：傳輸層為分布在不同地理位置計(jì)算機(jī)的進(jìn)程通信提供可靠的端到端連接與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 數(shù)據(jù)報(bào)文會(huì)話層：負(fù)責(zé)維護(hù)兩個(gè)會(huì)話主機(jī)之間連接的建立、管理和終止，以及數(shù)據(jù)的交換表示層：通信系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)應(yīng)用

5、層：應(yīng)用程序之間的通信過(guò)程控制服務(wù)類型與服務(wù)質(zhì)量QoS通信協(xié)議的四種類型： 面向連接與確認(rèn)服務(wù) 面向連接與不確認(rèn)服務(wù) 無(wú)連接與確認(rèn)服務(wù) 無(wú)連接與不確認(rèn)服務(wù)TCP/IP參考模型各層的功能網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受IP數(shù)據(jù)報(bào)；允許主機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用多種線程的與流行的協(xié)議；充分體現(xiàn)出TCP/IP協(xié)議的兼容性與適應(yīng)性互聯(lián)層：負(fù)責(zé)將源主機(jī)的報(bào)文分組發(fā)送到目的主機(jī) TCP/IP參考模型中網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是IP協(xié)議，該協(xié)議是一種不可靠、無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳送服務(wù)的協(xié)議，數(shù)據(jù)單元為IP分組互連網(wǎng)絡(luò)層的主要功能梳理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求；處理接受的數(shù)據(jù)報(bào)；處理互聯(lián)的路徑、流控與擁塞問(wèn)題傳輸層：在互連網(wǎng)中源主機(jī)與目的

6、主機(jī)的對(duì)等實(shí)體建立用于會(huì)話的端到端連接 使用兩種協(xié)議：TCP，UDP應(yīng)用層：包括了所有的高層協(xié)議，并且總是不斷有新的協(xié)議加入 主要有：Telnet,FTP,SMTP,DNS,SNMP,HTTP.一種建議的參考模型第三章 物理層設(shè)計(jì)物理層的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽通信技術(shù)的差異性物理層想數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)： 物理連接的建立、維護(hù)和釋放 物理連接分為點(diǎn)-點(diǎn)連接與多點(diǎn)連接 數(shù)據(jù)傳輸分為全雙工、半雙工與單工方式 數(shù)據(jù)傳輸分為串行傳輸方式（位 bit）與并行傳輸方式（n位 bits）模擬信號(hào) 信號(hào)電平連續(xù)變化數(shù)字信號(hào) 用兩種不同的電平表示0、1比特序列的電壓脈沖信號(hào)按照傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，通信

7、系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)單工、半雙工與全雙工單工：數(shù)據(jù)單項(xiàng)傳輸半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能在同意時(shí)刻雙向傳輸全雙工：數(shù)據(jù)可同時(shí)雙向傳輸，兩個(gè)方向的信號(hào)共享鏈路寬帶1） 鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路2）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有4種組合 用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制發(fā)送端 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)模擬數(shù)據(jù)信號(hào) 調(diào)制接收端 模擬數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào) 解調(diào)數(shù)據(jù)編碼分類：在調(diào)制過(guò)程中選擇某一角頻率w的正弦信號(hào)作為載波 u(t) = um*sin(wt+b) 振幅 um 角頻率 w 相位 b模擬

8、編碼中的三種鍵控即針對(duì)這些變量頻帶傳輸： 利用模擬通信信道通過(guò)調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的方法基帶傳輸：利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的方法基帶傳輸方式主要由有： 非歸零碼NRZ 曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼非歸零碼： 二進(jìn)制數(shù)字0、1 缺點(diǎn)是無(wú)法判斷一位的開(kāi)始與結(jié)束；收發(fā)雙發(fā)不同步；在發(fā)送時(shí)要用另一個(gè)信道同時(shí)傳送同步信號(hào)；若“1”和“0”數(shù)量不等，存在直流分量曼徹斯特編碼： 每比特的周期T分為前T/2與后T/2兩部分 通過(guò)前T/2傳送該比特的反碼，通過(guò)后T/2傳送該比特的原碼 優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)比特中間有一次電平跳變，兩次跳變間隔T或T/2；跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號(hào)，有稱作“自含鐘編碼

9、”，無(wú)需同步信號(hào)差分曼徹斯特編碼： 每比特的中間跳變僅做同步之用 每比特的值根據(jù)其開(kāi)始邊界是否發(fā)生跳變來(lái)決定 一個(gè)比特開(kāi)始處出現(xiàn)電平跳變表示傳輸二進(jìn)制0，不發(fā)生跳變表示傳輸二進(jìn)制1 波特率： 也稱為調(diào)制速率，描述通過(guò)模擬線路傳輸模擬數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸過(guò)程中，從調(diào)制解調(diào)器輸出的調(diào)制信號(hào)每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的數(shù)值，單位是1/T baud比特率： 也稱數(shù)據(jù)傳輸速率，描述在計(jì)算機(jī)通信中每秒傳送的構(gòu)成代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位是bps比特率S（單位為bps）與調(diào)制速率B（單位為baud）的關(guān)系： S=B*log2Klog2k 表示一次調(diào)制狀態(tài)的變化傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)、奈奎斯特準(zhǔn)則 如果表示碼元的窄脈沖信號(hào)以事

10、件間隔為 pi/w (w=2 pi f) 通過(guò)立項(xiàng)通信信道，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互串?dāng)_ 根據(jù)準(zhǔn)則，二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與理想信道帶寬B(單位Hz)的關(guān)系為： Rmax = 2*B*log2V(bps) V是指信號(hào)電平級(jí)數(shù) 二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 Rmax=2*B (bps) 描述了有限帶寬、無(wú)噪聲的理想信道的最大傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系。香農(nóng)定理 在有隨機(jī)熱噪聲的信道中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，傳輸速率Rmax與信道帶寬B、信燥比S/N（信燥比是指信號(hào)功率S與噪聲功率N之比）的關(guān)系為： Rmax = B*log2(1+S/N) 描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱燥聲信道的最大傳輸速

11、率與信道帶寬、信號(hào)噪聲功率比之間的關(guān)系總之，奈奎斯特準(zhǔn)則描述理想狀態(tài)，香農(nóng)定理表述有信燥條件多路復(fù)用技術(shù) 發(fā)送端可以將多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)通過(guò)復(fù)用器 匯集，并將匯集的數(shù)據(jù)通過(guò)一條通信線路傳送到接收端；接收端通過(guò)分用器將數(shù)據(jù)分離成各路數(shù)據(jù)，分發(fā)給接受的多個(gè)用戶。 頻分多路復(fù)用（FDM）： 在一條通信線路設(shè)計(jì)多路通信信道，每路信道的信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制 各個(gè)載波頻率是不重疊的，那么一條通信線路就可以同時(shí)獨(dú)立傳輸多路信號(hào) 波分多路復(fù)用（WDM） 根據(jù)頻率 時(shí)分多路復(fù)用（TDM） 同步時(shí)分多路復(fù)用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用 T1載波速率 24路 每個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度8位 其中7位是數(shù)據(jù)位，1位用于信道控制 每幀由2

12、4*8=192位組成，附加一位作為幀開(kāi)始標(biāo)志位，所以共193位 發(fā)送一幀需要125微秒，T1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為： T1=(193/125) * 106 = 1.544 (Mbps) E1載波速率 將30路數(shù)字語(yǔ)音信道和2路控制信道復(fù)用在一條通信線路 每個(gè)信道在一幀中插入8位數(shù)據(jù)，因此一幀要傳送的數(shù)據(jù)共(30+2)*8=256位 發(fā)送一幀的時(shí)間為125微秒 E1載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為: E1=(256/125)*106 = 2.048 (Mbps) STM-1參數(shù) 總的傳輸速率： 8(bit)*9(行)*90(列)*8000(幀/秒) = 51.840 (Mbps) 線路管理消耗帶寬： 8*3*

13、9*8000 = 1.728 (Mbps) SPE速率： 8*9*87*8000 = 50.112 (Mbps) 第四章 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層，需解決媒體訪問(wèn)控制功能，分為： 邏輯鏈路控制子層（LLC） 介質(zhì)訪問(wèn)控制子層（MAC） 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是在有差錯(cuò)的物理線路的基礎(chǔ)上，采取差錯(cuò)檢測(cè)、差錯(cuò)控制和流量控制 數(shù)據(jù)鏈路控制的主要功能： 鏈路管理 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放 幀同步 收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出一幀的開(kāi)始和結(jié)束 流量控制 控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率 差錯(cuò)控制 接受端能發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，并糾正 幀的透明傳輸 不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能在鏈路上傳送 尋址

14、在多點(diǎn)連接的情況下，必須保證每一幀都送到正確的地址 通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲、沖擊噪聲 誤碼率是指二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，它在數(shù)值上近似等于： Pe = Ne/N 其中：N為傳輸?shù)亩M(jìn)制比特總數(shù)，Ne為被傳錯(cuò)的比特?cái)?shù)誤碼率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)，指二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被舛錯(cuò)的概率 糾錯(cuò)碼： 為每個(gè)傳輸單元加上足夠多的冗余信息，以便接受端能夠發(fā)現(xiàn)，并能夠自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò) 檢錯(cuò)碼： 為每個(gè)傳輸單元加上一定的冗余信息，接收端可以根據(jù)這些冗余信息發(fā)現(xiàn)傳輸差錯(cuò)，但是不能確定是哪一位或 哪些位出錯(cuò)，并且自己不能夠自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。 碼字(codewor

15、d)：一個(gè)幀包括m位數(shù)據(jù)，r個(gè)校驗(yàn)位，n=m+r，則此n比特單元稱為n位碼字。 海明距離(Hamming distance)：兩個(gè)碼字不同的比特位數(shù)目 如果兩個(gè)碼字的海明距離為d，則需要d個(gè)單位比特錯(cuò)就可以把一個(gè)碼字轉(zhuǎn)換成另一個(gè)碼字 為了檢查出d個(gè)錯(cuò)（單比特錯(cuò)），需要使用海明距離為d+1的編碼 為了糾正d個(gè)錯(cuò)，需要使用海明距離為2d+1的編碼 奇偶校驗(yàn)碼： 最常見(jiàn)的校驗(yàn)碼，在數(shù)據(jù)后添加一個(gè)奇偶位，通過(guò)增加冗余位時(shí)的碼字中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法，是一種檢錯(cuò)碼。 10110101 101101011 10110001 101100010 奇偶校驗(yàn)可以用來(lái)檢查單個(gè)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)糾錯(cuò)碼： 要求：m個(gè)

16、信息位,r個(gè)校驗(yàn)位，糾正單比特錯(cuò)； r位校驗(yàn)位，則共有0到2r-1個(gè)共2r個(gè)組合。若用0表示無(wú)差錯(cuò)，則剩余2r-1個(gè)值表示有差錯(cuò)，并指出錯(cuò)在第幾位。由于差錯(cuò)可能發(fā)生在m個(gè)數(shù)據(jù)位中或r個(gè)校驗(yàn)位中，因此有 2r-1 = r+m 即 2r = r+m+1循環(huán)冗余編碼(CRC) 【重要】 使用糾錯(cuò)碼傳數(shù)據(jù)，效率低，適用于不可能重傳的場(chǎng)合，大多數(shù)情況采用檢錯(cuò)碼加重傳。 循環(huán)榮譽(yù)嗎(CRC碼，多項(xiàng)式編碼) 110001，表示多項(xiàng)式x5+x4+1 CRC檢錯(cuò)方法的工作原理： 將發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列當(dāng)做一個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，在發(fā)送端用生成多項(xiàng)式去除，求得余數(shù)多項(xiàng)式； 將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式后，發(fā)送到接收端； 接

17、收端用同樣的生成多項(xiàng)式去除收到的數(shù)據(jù)多項(xiàng)式，得到計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式； 如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式于接受余數(shù)多項(xiàng)式相等，則傳輸無(wú)差錯(cuò)，反之則有差錯(cuò)。 舉例： 若發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列為110011 生成多項(xiàng)式G(x) = x4+x3+1，則比特序列為11001 G(x)為4階，將110011乘以24，得到1100110000 將1100110000除以11001，得到1001，即為余數(shù)比特序列 除法即為異或 將余數(shù)比特序列1001加到乘積中；1100110000+1001 = 1100111001 最后將校驗(yàn)碼1100111001除以11001，檢驗(yàn)余數(shù)為0 CRC檢驗(yàn)碼能檢查出全部單個(gè)錯(cuò)，全部離散的二位錯(cuò)，全

18、部奇數(shù)個(gè)錯(cuò)，全部長(zhǎng)度小于或等于k位的突發(fā)錯(cuò)，以1-(1/2)(k-1)的概率檢查出長(zhǎng)度為(k+1)位的突發(fā)錯(cuò) 差錯(cuò)控制機(jī)制 反饋重發(fā)機(jī)制 1.停止等待方式 發(fā)送方在發(fā)送完一數(shù)據(jù)幀后，要等待接收方的應(yīng)答幀的到來(lái) 協(xié)議簡(jiǎn)單，但通信效率低 2.連續(xù)工作方式 a)拉回方式 b)選擇重發(fā)方式 數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 1.無(wú)連接不確認(rèn)服務(wù)： 目的機(jī)接受后無(wú)確認(rèn)返回 不提供誤碼重傳機(jī)制 用于誤碼率要求低、實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合 2.無(wú)連接確認(rèn) 目的的機(jī)器對(duì)接受的每個(gè)幀返回確認(rèn) 提供誤碼重傳機(jī)制 用于信道不可靠的鏈路傳輸 3.連接確認(rèn)服務(wù) 建立虛電路連接，協(xié)商幀結(jié)構(gòu) 存在數(shù)據(jù)鏈路建立、傳輸、釋放3個(gè)階段 源

19、端將編號(hào)幀上傳，接受方接受幀，依次返回確認(rèn)，對(duì)幀編號(hào)以確保幀傳輸?shù)膬?nèi)容和順序的正確性 大多數(shù)廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層都采用面向連接確認(rèn)服務(wù) 成幀（Framing） 數(shù)據(jù)鏈路層將比特流分成離散的幀進(jìn)行傳輸 成幀的目的： 物理層會(huì)出錯(cuò) 便于糾錯(cuò) 流量控制 成幀的方法： 字符計(jì)數(shù)法 帶字符填充的首尾字符定界法 帶位填充的首尾標(biāo)志法 1.字符計(jì)數(shù)法： 在幀頭部用一個(gè)域來(lái)表示幀內(nèi)的字符個(gè)數(shù) 2.帶字符填充的首尾字符定界法 每一幀以特殊的ASCII字符作為開(kāi)頭和結(jié)束 例如以DLE STX開(kāi)頭，以DLE ETX結(jié)束 3.帶位填充的首尾標(biāo)志法 每一幀使用一個(gè)特殊的位模式，即01111110作為開(kāi)始和結(jié)束的

20、標(biāo)志(flag)字節(jié) “0”比特插入刪除技術(shù) 當(dāng)發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中遇到5個(gè)連續(xù)的1時(shí)，自動(dòng)在后面插入一個(gè)“0” 當(dāng)接收方看到5個(gè)連續(xù)的1后面跟著1個(gè)“0”時(shí)，自動(dòng)將此“0”刪掉 優(yōu)點(diǎn)：允許每個(gè)字符編碼包含任意個(gè)數(shù)的比特 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線路 可以分為兩類：面向字符型與面向比特型 面向字符型的協(xié)議： 二進(jìn)制同步通信協(xié)議（BSC） 缺點(diǎn)：不同類型計(jì)算機(jī)的控制字符可能不同；不能實(shí)現(xiàn)“透明傳輸”；協(xié)議效率低 面向比特型協(xié)議有HDLC與PPP協(xié)議 面向比特型協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)： 以比特作為傳輸控制信息的基本單元 數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同 連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高 可靠性好，擴(kuò)展性強(qiáng) 數(shù)據(jù)鏈路的配置方

21、式和數(shù)據(jù)傳送方式 配置有兩種基本方式： 1.非平衡配置（主從式） 由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工作，主站發(fā)出的幀叫做命令，受控的各站叫做從站（或次站），從站發(fā)出的幀叫做響應(yīng)。又分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式和多點(diǎn)方式 2.平衡配置 兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站，復(fù)合站歐諾更是具有主站和次站的功能，因此每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令和響應(yīng)。只有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。 非平衡配置方式的數(shù)據(jù)傳送方式： a) 正常響應(yīng)模式 NRM 主站可以隨時(shí)向從站傳輸數(shù)據(jù)幀 從站只有主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行探詢，從站響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀 b)異步響應(yīng)模式 ARM 主站和從站可以隨時(shí)相互傳輸數(shù)據(jù)幀 從站可以不需要等待主站發(fā)出探詢就可以發(fā)送數(shù)據(jù) 主站負(fù)責(zé)

22、數(shù)據(jù)鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯(cuò)恢復(fù)等功能 平衡配置方式： 兩個(gè)站都是復(fù)合站 每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令和響應(yīng) 平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式 異步平衡模式的每個(gè)復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對(duì)方復(fù)合站的許可 平衡配置方式只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作方式HDLC HDLC的幀結(jié)構(gòu)包括： F(Flag) : 標(biāo)志字段 8 A(Address) : 地址 8 C(Control) : 幀的類型、幀的編號(hào)、命令與控制信息 8 I(Information) : 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù) 可變長(zhǎng)度 FCS(checksum) : 校驗(yàn)A、C、字段 8 標(biāo)志字段F 有8個(gè)比特組成：01111110 采用零比特插入

23、和刪除實(shí)現(xiàn)鏈路層的透明傳輸 地址字段A 地址字段的作用 1.多終端線路，用來(lái)區(qū)分終端 2.點(diǎn)到點(diǎn)線路，可以用來(lái)區(qū)分命令和響應(yīng) 地址字段可以試8位的整數(shù)倍 1.首位為1地址字段為8位 2.首位為0地址字段為16位 地址字段的內(nèi)容 1.非平衡方式次站的地址 2.平衡方式時(shí)應(yīng)答站的地址 控制字段C 控制字段共8比特 最復(fù)雜 HDLC的許多重要功能都要靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn) 根據(jù)最前面的兩個(gè)比特的取值，將HDLC幀劃分為三大類 信息幀簡(jiǎn)稱I(Information) N(S)b1,b2,b3發(fā)送幀的順序號(hào) N(R)b5,b6,b7接受幀的順序號(hào) N(R)具有捎帶確認(rèn)的作用：捎帶第一個(gè)未收到的幀序號(hào)，而不是最

24、后一個(gè)已收到的幀序號(hào) P/F位 是 探詢/終止位 Poll/Final P = 1 詢問(wèn) F = 1 發(fā)送結(jié)束 監(jiān)控幀簡(jiǎn)稱S(Supervisory) S = 00 表示確認(rèn)幀RR (receive ready) S = 01 表示否定性確認(rèn)幀 RJE (reject) S = 10 表示接受未準(zhǔn)備好RNR (receive not ready) S = 11 表示選擇拒絕SREJ (selective reject) 無(wú)編號(hào)幀簡(jiǎn)稱U(Unnumbered) 用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能 不帶編號(hào)，即沒(méi)有N(S) N(R)位 利用b2,b3,b5,b6,b7表示不同作用 無(wú)編號(hào)幀的命令： 信息字段

25、I 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)用戶數(shù)據(jù) 任意信息采用了零比特插入/刪除方法 任意長(zhǎng)度（有上限）Nmax = 256B 信息字段只出現(xiàn)在信息幀和無(wú)編號(hào)幀中 幀校驗(yàn)字段FCS 校驗(yàn)A,C,I字段的數(shù)據(jù)，生成多項(xiàng)式CRC-CCITT 正常響應(yīng)模式的工作過(guò)程分析 過(guò)程解析： 主站發(fā)送無(wú)編號(hào)幀 SNRM 請(qǐng)求 P=1探詢 從站發(fā)送無(wú)編號(hào)幀 UA 確認(rèn) F=1結(jié)束 主站發(fā)送信息幀 N(S)=1 N(R)=0 發(fā)送幀序號(hào)為1，希望收到0號(hào) 主站發(fā)送信息幀 N(S)=2 N(R)=0 繼續(xù)發(fā)送幀序號(hào)為2，希望收到0號(hào) 探詢P=1 從站收到2個(gè)信息幀后，發(fā)送信息幀，N(S)=1,N(R)=3 希望收到的序號(hào)為3 繼續(xù)發(fā)送信息幀

26、N(S)=2 , N(R)=3 N(S)=3 , N(R)=3 N(S)=4 , N(R)=3 F=1 結(jié)束 主站接受到3個(gè)信息幀 希望收到編號(hào)為4的幀，發(fā)送信息幀 N(S)=3 , N(R) = 4 P=1 從站收到第3個(gè)信息幀，希望收到第4個(gè) 發(fā)送信息幀 N(S)=4 , N(R)=4 N(S)=5 , N(R)=4 F=1 結(jié)束 主站發(fā)送U , DISC , P=1 拆鏈 無(wú)編號(hào)幀 從站發(fā)送U , UA , F=1 確認(rèn) 無(wú)編號(hào)幀 數(shù)據(jù)鏈路層滑動(dòng)窗口協(xié)議與幀傳輸效率分析 單幀停止： 一旦某一幀發(fā)生錯(cuò)誤，重傳至該幀發(fā)送成功 多幀連續(xù) GBR方式：某一幀發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，在接到響應(yīng)之前的所有幀重傳

27、 SR方式：?jiǎn)螏却憫?yīng)，選擇錯(cuò)誤幀重傳 滑動(dòng)窗口控制機(jī)制： 滑動(dòng)窗口協(xié)議： 發(fā)送的信息幀都有一個(gè)序號(hào)：02n-1 發(fā)送端始終保持一個(gè)已發(fā)送但尚未確認(rèn)的幀的序號(hào)表，稱為發(fā)送窗口 發(fā)送窗口上界表示要發(fā)送的下一個(gè)幀的序號(hào)，下界表示未得到確認(rèn)幀的最小編號(hào) 發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)幀，序號(hào)取上界值，上界加1；每接受到一個(gè)正確響應(yīng)幀，下界加1 接受端有一個(gè)接受窗口，大小固定，不一定與發(fā)送窗口相同。接受窗口的上界表示允許接受的序號(hào)最大的幀，下界表示希望接受的幀。 接受窗口表示允許接受的信息幀，落在窗口外的幀均被丟棄。序號(hào)等于下界的幀被正確接收，并產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)幀，下界加1.接受窗口大小不變。 SLIP協(xié)議 支持TC

28、P/IP協(xié)議，對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的封裝；SLIP協(xié)議發(fā)送原始IP包，用一個(gè)標(biāo)記字節(jié)來(lái)定界，采用字符填充技術(shù) 控制字符幀頭與幀尾的“C0” 缺點(diǎn)：通信雙方都必須知道對(duì)方的IP地址 不具備同時(shí)處理多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的能力 沒(méi)有校驗(yàn)和字段 并不是Internet的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) CSLIP協(xié)議 壓縮SLIP幀的頭部 PPP 協(xié)議 處理了差錯(cuò)檢查，支持面向字符型協(xié)議與面向比特型協(xié)議 在撥號(hào)電話線，路由器-路由器之間的專用線都廣泛使用 PPP協(xié)議包括三個(gè)部分： 1.一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法 2.一個(gè)用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP 3.一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP PPP協(xié)議的幀分為三類

29、 PPP信息幀 PPP鏈路控制LCP幀 PPP網(wǎng)絡(luò)控制NCP幀 標(biāo)志(flag) ：01111110 地址(address) ：值為FF (11111111)，表示網(wǎng)中所有的站都接受該幀 控制(control) ： 值為“03” (00000011) 協(xié)議(protocol) : 長(zhǎng)度為2字節(jié)，它表示出網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)域的類型 0021HTCP/IP 0023HOSI 0027HDEC 幀檢驗(yàn)字段FCS ： 2個(gè)字節(jié)，保證數(shù)據(jù)的完整性 PPP協(xié)議的幀格式采用了面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 SLIP協(xié)議的幀格式采用了面向字符的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 PPP幀的協(xié)議字段值為 C021H 時(shí) ，表示鏈路控制幀 同

30、步鏈路零比特插入/刪除技術(shù) 異步鏈路字符填充 PPP幀的協(xié)議字段值為 8021H 時(shí) ， 表示網(wǎng)絡(luò)控制幀 網(wǎng)絡(luò)控制NCP幀支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP協(xié)議、OSI的網(wǎng)絡(luò)層和DECnet等 第四章 介質(zhì)訪問(wèn)控制子層 三種不同的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，對(duì)應(yīng)三種不同類型的局域網(wǎng) 1. 帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CD) 訪問(wèn)控制方法的總線形 Ethernet ，稱為 “以太網(wǎng)” 2. 采用令牌控制的令牌總線形(Token Bus) 局域網(wǎng) ， 稱為 Token Bus 或 令牌總線網(wǎng) 3. 采用令牌控制的令牌環(huán)形(Token Ring) 局域網(wǎng) ， 稱為 Token Ring 或 “令牌環(huán)網(wǎng)

31、”總線型局域網(wǎng)： 共享介質(zhì) 所有節(jié)點(diǎn)都連接到總線上 傳輸介質(zhì)采用同軸電纜或雙絞線 “沖突”不可避免 必須解決介質(zhì)訪問(wèn)控制問(wèn)題令牌總線 令牌環(huán)網(wǎng) 不同通信負(fù)荷下數(shù)據(jù)傳輸速率的比較 IEEE 802參考模型 即為 局域網(wǎng) 的體系結(jié)構(gòu) 由于局域網(wǎng)只是一個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，而且局域網(wǎng)不存在路由選擇問(wèn)題，因此它不需要網(wǎng)絡(luò)層，而只有最低的兩個(gè)層次 局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層，即：介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC子層 和 邏輯鏈路控制LLC子層 802.3 Ethernet 802.4 Token bus 802.5 Token ring載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議CSMA 站點(diǎn)在為發(fā)送幀而訪問(wèn)傳輸信道之前，首先監(jiān)聽(tīng)信道有無(wú)載

32、波，若有載波，說(shuō)明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突多路訪問(wèn) 多個(gè)用戶共用一條線路CSMA協(xié)議的分離 1. 1-持續(xù)CSMA 原理： 若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽(tīng)信道； 若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送 若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(fā)送 若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開(kāi)始發(fā)送過(guò)程 優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑時(shí)間 缺點(diǎn)：增加了發(fā)生沖突的概率 2. 非持續(xù)CSMA 原理： 若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽(tīng)信道 若發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送 若信道忙，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開(kāi)始發(fā)送 若產(chǎn)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后重新開(kāi)始發(fā)送過(guò)程 優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突的概率 缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大

33、 3. p-持續(xù)CSMA 原理： 若站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽(tīng)信道 若站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以 概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率q=1-p延遲至下一個(gè)時(shí)隙發(fā)送。若下一個(gè)時(shí)隙仍空閑，重復(fù)此過(guò)程，直至數(shù)據(jù)發(fā)出或時(shí)隙被其他站點(diǎn)占用 若信道忙，則等待下一個(gè)時(shí)隙，重新開(kāi)始發(fā)送 若發(fā)生沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間，然后從新開(kāi)始發(fā)送 適用于分隙信道 沖突檢測(cè)的原理： 站點(diǎn)使用CSMA協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送； 在發(fā)送期間如果檢測(cè)到?jīng)_突，立即終止發(fā)送，并發(fā)出一個(gè)瞬間干擾信號(hào)，使所有的站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突； 在發(fā)出干擾信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重復(fù)上述過(guò)程 檢測(cè)方法： 1. 比較法 將發(fā)送信號(hào)波形與總線上接受到的信號(hào)波形進(jìn)行比較 2. 編碼

34、違例法 檢查從總線上接受到的信號(hào)波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)律 Ethernet基本工作原理 先聽(tīng)后發(fā)邊聽(tīng)邊發(fā)沖突停止延遲重發(fā) 載波偵聽(tīng)的方法是利用曼徹斯特編碼來(lái)判斷總線是否忙閑 沖突窗口：連接在一個(gè)纜段上所有節(jié)點(diǎn)都能夠檢測(cè)到?jīng)_突發(fā)生的最短時(shí)間 （2） 沖突窗口=2D/V D為總線傳輸介質(zhì)的最大長(zhǎng)度 V是電磁波在介質(zhì)中的傳播速度 帶沖突檢測(cè)的CSMA 隨機(jī)延遲重發(fā) 截止二進(jìn)制指數(shù)后退延遲算法： 其中，為節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送需要的后退延遲時(shí)間，a為沖突窗口值，R為隨機(jī)值 限定k的范圍, k = min(n,10) 若果n小于10 則k取n，若果發(fā)送次數(shù)n大于10，則k取值為10 第n次重發(fā)延遲是分布在0與

35、2min(n,10) - 1個(gè)時(shí)間片，最大可能延遲時(shí)間為1023個(gè)時(shí)間片 當(dāng)沖突次數(shù)超過(guò)16時(shí)，表示發(fā)送失敗，放棄發(fā)送。Ethernet幀結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度在461500字節(jié)，若少于46個(gè)字節(jié)，需要填充 幀的最小長(zhǎng)度為 64 字節(jié) ，最大長(zhǎng)度為1518字節(jié) 采用32位的CRC校驗(yàn) 校驗(yàn)的范圍是：目的地址、源地址、長(zhǎng)度、LLC等字段 前導(dǎo)碼： 7個(gè)字節(jié) （10101010.101010） 幀前定界符： 1個(gè)字節(jié) 10101011 目的地址和源地址：（2或6個(gè)字節(jié)，以太網(wǎng)為6個(gè)字節(jié)） 目的地址最高位為 0 ，表示單一結(jié)點(diǎn)地址 目的地址最高位為 1 ，表示組地址 目的地址全1，為廣播地址 Ethernet地址網(wǎng)絡(luò)物理地址（MAC地址） Ethernet地址 = Manufacture ID + NIC ID 24bit + 24bit 交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)技術(shù) 交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路