期末計網滿績計劃
教材：計算機網絡(第七版)謝希仁版
資料鍊路層
1. 鍊路與資料鍊路
2. 資料鍊路層的三個基本問題：封裝成幀、透明傳輸和差錯檢測
3. MTU 誤碼率 無差錯接受 可靠傳輸 傳輸差錯：比特差錯、幀丢失、幀重複、幀失序
4. 循環備援校驗碼 CRC(計算)
5. PPP(特點、幀格式、工作狀态)
5.1 特點：
5.2 幀格式
5.3 工作狀态
6. 共享通信媒體資源的技術
6.1 靜态劃分通道
6.2 動态媒體接入控制(多點接入)
7. Mac 位址，I/G 位，G/L 位
7.1 Mac 層的硬體位址
7.2 I/G位
7.3 G/L位
7.4 幀類型
7.5 幀格式
8. CSMA/CD 協定
9. 争用期、沖突視窗、最短幀長
10. 以太網信道使用率
11. 以太網幀格式
12. 透明網橋，生成樹協定
12.1 透明網橋
12.2 生成樹協定
13. 交換機與集線器比較，VLAN
13.1 交換機與集線器比較
13.1 VLAN 虛拟區域網路
14. 以太網實體層标準
15. 載波延伸、分組突發
15.1 載波延伸
15.2 分組突發
16. 課後習題
結點：主機和路由器
鍊路：從一個結點到相鄰結點的一段實體線路，而中間沒有其他交換結點。
資料鍊路：當需要在一條線上傳送資料時，處理必須有一條實體線路外，還必須有一些表的通信協定來控制在這些資料的傳輸，把這些二協定的硬體和軟體加到鍊路上，構成資料鍊路。
封裝成幀：把網絡層交下來的IP資料包添加首部和尾部封裝成幀。
透明傳輸：
SOH、EOT一個是開始的控制符号，一個是結束的控制服務。
用特殊比特流實作幀同步，某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。表示無論是什麼樣的比特組合資料，都能夠按照原樣沒有差錯地通過這個資料鍊路層。是以，對鎖傳送地資料來說，這些資料就“看不見”鍊路層有說明妨礙資料傳輸地東西。或者說，資料鍊路層對這些資料來說是透明的。
為了解決透明傳輸地問題，就必須設法使資料中可能可能出現地“SOH”和“EOT”在接受端不被解釋為控制字元。可以在SOH或是EOT前面插入一個轉義字元ESC 而在接受端的資料鍊路層在把資料送往網絡層之前删除這些插入的控制字元。這種方法也稱為位元組填充，字元填充。
差錯檢測：
最大傳送單元MTU ：每一種鍊路層協定都規定所能傳送的幀的資料部分長度上限。
誤碼率BER ：在一段時間内，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數的比率。
無差錯接受：凡是接收端資料鍊路層接收的幀，我們都能以非常接近于1的機率認為這些幀在傳輸過程中沒有産生差錯。
可靠傳輸：資料鍊路層的發送端發送什麼，在接受端就收到什麼。
比特差錯：比特在傳輸過程中可能會産生差錯，1可能會變成0，0也可能會變成1。
幀丢失：收到[#1]-[#3]（丢失[#2]）
幀重複：收到[#1]-[#2]-[#2]-[#3]（收到兩個[#2]）
幀失序：收到[#1]-[#3]-[#2]（後傳輸的幀反而先到達）
PPP 點對點協定，是目前使用得最廣泛得資料鍊路層協定。用于撥号接入得PPP，在以太網交換機和主機之間得點對點鍊路。不可靠傳輸，全雙工。
簡單：PPP協定并沒有像TCP協定或是IP協定那麼複雜，資料鍊路層得協定沒有必要提供比TCP/IP協定更多的功能，是以資料鍊路層的幀，不需要糾錯，不需要序号，也不需要流量控制。是以IETF把“簡單”作為首要的需求。
資料鍊路層的協定非常簡單，接收方每收到一個幀，就進行CRC檢驗，如果CRC檢驗正确，就收下這個幀，反之則丢棄這個幀，其他掃碼也不做。
封裝成幀：PPP協定必須按照規定的特殊字元作為幀定字元。上文提到的SOH或是EOT等等。
透明性：PPP協定必須保證特殊字元的透明性，也就是說如果資料中碰巧出現了和幀定界符一樣的比特組合時候，就要采取特殊的措施，如同上文提到的位元組填充等等。
多種網絡層協定：PPP協定必須能夠在同一條實體鍊路上同時支援多種網絡層協定(IP和IPX等)的運作。當然也必須支援區域網路或是路由器運作的各種網絡層協定。
多種類型鍊路：PPP協定還能支援多種類型在鍊路上運作，串行還是并行，同步或是異步，低俗或是高速等等。
差錯檢測：PPP協定必須能夠對接收端收到的幀進行檢測，并立即丢失有錯誤的幀。如果無法進行差錯檢測，那麼錯誤的無用幀就會在鍊路層上繼續前進，浪費許多網絡資源。
檢測連接配接狀态：PPP必須具有一種能夠及時自動檢測鍊路是否正常工作的狀态。每隔幾分鐘發一次。
最大傳送單元：PPP協定必須對點對點的鍊路設定最大傳送單元MTU，如果高層發送分組過長并超過MTU的數值，PPP就要丢棄這樣的幀，并傳回差錯。強調一點：MTU是資料鍊路層的幀可以載荷的資料部分的最大長度，不是幀的長度。
網絡層位址協商：PPP協定必須提供使得通信的兩個網絡層(例如兩個IP層)的實體能夠通過協商知道或能夠配置彼此的網絡位址。
資料壓縮算法：提供一種方法來協商使用資料壓縮算法，但是PPP協定并不要求資料壓縮算法進行标準化。
PPP協定的組成
一個将IP資料報封裝到串行鍊路的方法。
一個用來建立、配置和測試資料鍊路層連接配接的鍊路控制協定LCP。
一套網絡控制協定NCP。
各字段的意義
F ：标志字段
A ：位址字段
C ：控制字段
位元組填充
當資訊字段中出現和标志字段意義的比特(0x7E)組合時，就必須采取一些措施是這種形式上和标志字段一樣的比特不出現在資訊字段中
把資訊字段中出現的每一個0x7E位元組轉變成為2位元組序列(0x7D、0x5E)
若資訊字段中出現一個0x7D的位元組(即出現了和轉義字元一樣的比特組合)，則把0x7D位元組，同時将轉變為2位元組序列（0x7D、0x5D）。
若資訊字段中出現ASCII碼的控制字元，則在該字元前面加一個0x7D位元組，同時将字元的編碼加以改變。
零比特填充
PPP協定用在SONET/SDH鍊路時，使用同步傳輸(一連串的比特連續傳送)而不是異步傳輸(逐個字元地傳送)。在這種情況下就要采用零比特填充方法來實作透明傳輸。
在發送端像掃描整個資訊字段。
隻要發現5個連續地1，則立即填入一個0.
接收方收到一個幀，先找到一個标志字元F，确定一個幀的邊界。
發現5個連續1是，就把5個連續的1後的一個0删除，還原成原來的資訊比特流。
實體層連接配接建立
再進行LCP配置協商，如果協商失敗，則鍊路靜止。
如果成功進行鑒别，鑒别失敗則鍊路終止
鑒别成功或無須鑒别，則進入網絡層協定，進行NCP配置協商。
當網絡層配置完畢後，鍊路就進入可進行資料通信的鍊路打開狀态。
LCP（鍊路控制協定）是PPP協定的底層，負責鍊路控制；
NCP（網絡控制協定）是PPP協定的上層，負責網絡控制。
上一章提到的，頻分複用，時分複用，波分複用，波分複用和碼分複用。
信道并非再使用者通信時固定配置設定給使用者。
随機接入：
所有使用者可随機地發送資訊。但如果恰巧有兩個或更多地使用者通信同一時刻發送資訊，那麼在共享媒體上産生碰撞(發生沖突)。
受控接入：
使用者不能随機的發送資訊而必須必須服從一定的控制。這類的典型代表有分散控制的令牌環區域網路和集中控制的多點線路探詢，也稱為輪詢。
硬體位址又稱實體位址或MAC位址
位址字段的第一個位元組的最低位為I/G位，當I/G位為0時，位址字段表示一個的單個站位址。當I/G位為1時表示組位址，用來進行多點傳播。
位址字段第1位元組的最低第二位規定為G/L位，當G/L為0時候是全球管理(保證全球沒有相同的位址)，當G/L為1時時本地管理，這時使用者可任意配置設定網絡上的位址。
機關幀 (一對一)：收到的幀的MAC位址于本站的硬體位址相同
廣播幀(一對全體)：即發送給本區域網路上所有站點的幀(全1位址)
多點傳播幀(一對多)：即發送給本區域網路上的一部分站點的幀。
載波監聽，多點接入，碰撞檢測，為了減少沖突發生的機率。不可靠傳輸，半雙工。
多點接入：就是說明這是總線型網絡，許多計算機以多點接入的方式連接配接在以跟總線上。協定的實際是“載波監聽”和“碰撞檢測”
載波監聽：用電子技術檢測總線上有沒有其他計算機也在發送。就是檢測信道，不管在發送前，還是發送中，每個站都必須不停地檢測信道。
碰撞檢測：邊發送邊監聽，即擴充卡邊發送資料邊檢測信道上的信号電壓的變化情況，以便判斷自己在發送資料其他站是否也在發送資料。
每一個站在自己發送資料之後的一小時内，存在着遭遇碰撞的可能性。這一小段是不确定的，它取決于另一個發送資料的站到本站的距離。是以以太網不能保證某一時間之内一定能把自己的資料幀成功發出去，因為存在碰撞。
争用期：從上圖我們可以知道最先發送資料幀A站，在發送資料幀後至多經過時間2t就可以知道所遇到的資料幀是否遭受到了碰撞，是以以太網的端到端往返時間2t為争用期。經過争用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發送碰撞。
沖突視窗
也叫争用期和碰撞視窗
最短幀長
最短幀長是64位元組，凡是小于64位元組的幀都是由于沖突而異常終止的無效幀。隻要收到了這種無效幀，就應該立即将其丢棄。
以太網的信道被占用的情況。
隻有當參數a遠小于1才能得到盡可能高的極限信道使用率。
以太網V2的MAC幀較為簡單，由五個字段組成。
前兩個字段分别6字段長的目的位址和源位址字段。
第三個字段是2字段和類型字段。用來表示标志上一層使用的是什麼協定，以便把收到來的MAC幀的資料上交到上一層的這個協定。
第四個字段是資料字段。
最後一個字段是幀檢驗序列FCS(使用CRC檢驗)
透明網橋是一種即插即用裝置，隻要把網橋接入區域網路，不需要改動硬體和軟體，無需設定位址開關，無需裝入路由表或參數，網橋就能工作。
在不改變網絡的實際拓撲，但在邏輯上則切斷了某些鍊路，使得一台主機到所有其他主機的路徑是無環路的樹狀結構，進而消除了都兜圈子現象。
防止交換機備援鍊路産生的環路.用于確定以太網中無環路的邏輯拓撲結構.進而避免了廣播風暴,大量占用交換機的資源。
交換機把集線器淘汰了。
1）在OSI/RM（OSI參考模型）中的工作層次不同
交換機和集線器在OSI／RM開放體系模型中對應的層次就不一樣，集線器是同時工作在第一層（實體層）和第二層（資料鍊路層），而交換機至少是工作在第二層，更進階的交換機可以工作在第三層（網絡層）和第四層（傳輸層）。
（2）交換機的資料傳輸方式不同
集線器的資料傳輸方式是廣播（broadcast）方式，而交換機的資料傳輸是有目的的，資料隻對目的節點發送，隻是在自己的MAC位址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發送，然後因為交換機具有MAC位址學習功能，第二次以後就不再是廣播發送了，又是有目的的發送。這樣的好處是資料傳輸效率提高，不會出現廣播風暴，在安全性方面也不會出現其它節點偵聽的現象。
（3）帶寬占用方式不同
在帶寬占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬，而交換機的每個端口都具有自己的帶寬，這樣就交換機實際上每個端口的帶寬比集線器端口可用帶寬要高許多，也就決定了交換機的傳輸速度比集線器要快許多。
（4）傳輸模式不同
集線器隻能采用半雙工方式進行傳輸的，因為集線器是共享傳輸媒體的，這樣在上行通道上集線器一次隻能傳輸一個任務，要麼是接收資料，要麼是發送資料。
VLAN是由一些區域網路網段構成的構成的與實體位址無關的邏輯組，而這些網段具有某些共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明确的辨別符，指明發送這個幀的計算機是屬于哪一個VLAN。
三個虛拟區域網路VLAN1 VLAN2 VLAN3的構成
可以看出每一個VLAN的計算機處在不同的區域網路中，也可以不再同一層樓中。
在100Mbit/s的以太網中采用的方法是保持最短幀長不變，對于銅纜100Mbit/s以太網，一個網段的最大長度是100m，其最短幀長64位元組，即512比特，是以争用期是5.12us，幀間最小間隔現在是0.96us，都10Mbit/s以太網的1/10。
全雙工時不使用
在千兆以太網中加到一個媒體通路控制幀尾部的若幹個比特。用以讓該幀傳輸更長的時間，避免發生沖突。
為避免發送短幀時的載波延伸開銷，當很多短幀要發送時，第一個短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進真充。
第一題(3-07)
要發送的資料為1101011011.采用CRC的生成多項式是P(X)=X^4+X+1,求應添加在資料後面的餘數。資料在傳輸過程中最後一個1變成了0，問接收端能否發現？最後兩個1都變成0呢？
第二題(3-09)
一個ppp幀的資料部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。請問真正的資料是什麼？
第三題(3-10)
PPP協定使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問經過零比特填充後變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的資料部分是0001110111110111110110，問删除發送端發送端加入的零比特後變成什麼樣的比特串？
第四題(3-14)
常用的區域網路的網絡拓撲有哪些種類？現在最流行的是哪種結構？
第五題(3-16)
資料率為10Mbit/s的以太網在實體媒體上的元碼傳輸屬于為多少？
是以是加倍了，2*10e6 碼元/s
第六題(3-18)
說明一下10BASE-T中的10、BASE、T所代表的意思？
第七題(3-20)
假定1km長的CSMA/CD網絡的資料率為1Gbit/s。設信号在網絡上的傳播速率為200000 km/s。求能夠使用此協定的最短幀長。
第八題(3-21)
什麼叫比特時間，使用這種時間機關有什麼好處，100比特時間是多少微秒？
第九題(3-22)
假定在使用CSMA/CD協定的10Mbit/s以太網中某個站在發送資料時檢測到碰撞，執行退避算法時選擇了随機數r=100.試問這個站需要等待多長時間後才能再次發送資料？如果是100Mbit/s的以太網
第十題(3-24)
假定站點A和點B在同一個10Mb/s以太網網段上。這兩個站點之間的傳播時延為225比特時間。現假定A開始發送一
幀，并且在A發送結束之前B也發送一幀。如果A發送的是以太網所允許的最短的幀，那麼在A在檢測到和B發生碰撞之前能否把自己的資料發送完畢？換言之，如果A在發送完畢之前并沒有檢測到碰撞，那麼能否肯定A所發送的幀不會和B發送的幀發生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每一個以太網幀在發送到信道時，在MAC幀前面還要增加若幹位元組的前同步碼和幀定界符）
這兩題直接看答案吧，答案講的很清楚(字太多不想打)
第十一題(3-25)
在上題中的站點A和B在t=0時同時發送了資料幀。當t=255比特時間，A和B同時檢測到發生了碰撞，并且在t=255+48=273比特時間完成了幹擾信号的傳輸。A和B在CSMA/CD算法中選擇不同的r值退避。假定A和B選擇的随機數分别是rA=0和rB=1。試問A和B各在什麼時間開始重傳其資料幀？A重傳的資料幀在什麼時間到達B？A重傳的資料會不會和B重傳的資料再次發生碰撞？B會不會在預定的重傳時間停止發送資料？
第十二題(3-27)
有10個站連接配接到以太網上。試計算以下三種情況下每一個站所能得到的帶寬。
（1）10個站都連接配接到一個10Mb/s以太網集線器
（2）10個站都連接配接到一個100Mb/s以太網集線器
（3）10個站都連接配接到一個10Mb/s以太網交換機
第十三題(3-33)
以太網交換機有6個接口，分别接到5台主機和一個路由器。在下面表中的“動作”一欄中，表示先後發送了4個幀。假定在開始時，以太網交換 機的交換表是空的。試把該表中其他的欄目都填寫
答案：