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计算机网络一、计算机网络体系结构二、物理层三、数据链路层

文章目录

  • 一、计算机网络体系结构
    • (一)思维导图
    • (二)计算机网络的相关概念
    • (三)计算机网络的功能
    • (四)计算机网络的发展
    • (五)计算机网络的标准化
    • (六)计算机网络的性能指标
    • (七)计算机网络的分层结构
  • 二、物理层
    • (一)思维导图
    • (二)相关概念
    • (三)数据通信
  • 三、数据链路层
    • (一)思维导图
    • (二)相关概念
    • (三)数据链路层的功能

一、计算机网络体系结构

(一)思维导图

计算机网络一、计算机网络体系结构二、物理层三、数据链路层

(二)计算机网络的相关概念

  • 计算机网络:是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。计算机网络是互连的、自治的计算机集合,互连即通过通信链路实现互联互通,自治即无主从关系。
  • 计算机系统:各种系统的手机端以及电脑端
  • 通信设备:包括路由器、集线器、交换机等等
  • 线路:可以是逻辑线路,比如手机可以连wifi

(三)计算机网络的功能

  • 数据通信
  • 资源共享:同一个计算机网络上的其他计算机可使用某台计算机的计算机资源的行为,可共享硬件、软件、数据
  • 分布式处理:多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分
  • 提高可靠性:如果某台机器宕机了,可以由替代机来完成未完成的事情,是使用了分布式处理所衍生出来的功能
  • 负载均衡:使多台计算机承担不同的任务,也是分布式处理衍生出来的功能

(四)计算机网络的发展

  • 第一阶段:美国国防部高级研究计划局(ARPA)设计一个分散的指挥系统ARPAnet阿帕网,通过无线分组交换网以及卫星通信网连接,缺点是只可以连接同一类型的网络。之后为了实现不同网络互连即互联网(interconnected network),1983年阿帕网接受了TCP/IP协议,选定Internet为主要的计算机通信系统,从而得到了因特网(注意互联网和因特网有大小写区别,小写的internet代表网络的网络,是一个通用的名词,而大写的Internet代表的专有名词因特网,是目前全球范围内最大的互联网),阿帕网是因特网的前身。
  • 网络:网络把许多计算机连接到一起,而互联网则把许多网络连接在一起,因特网是世界上最大的互联网。
  • 第二阶段-三级结构:1985年起,美国国家科学基金会NSF围绕6个大型计算机中心建设计算机网络,即国家科学基金网NSFNET,它是三层结构,底层到顶层分别是校园网-地区网-主干网
  • 第三阶段-多层次的ISP结构:美国将NSFNET的控制权逐步移交给很多公司,并对介入因特网的用户进行收费,这些公司就被称为ISP,即因特网服务提供商
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(五)计算机网络的标准化

要实现不同厂商的软硬件之间相互连通,必须遵从统一的标准。

标准的分类:

  • 法定标准:由权威机构指定的正式的、合法的标准,可以是国内的,也可以是国际的,比较常见的是OSI标准
  • 事实标准:某些公司的产品在竞争中占据了主流,时间长了,这些产品中的协议和技术就成为了标准,比较常见的是TCP/IP协议

RFC(Request For Comment,请求评论):因特网标准的形式,只要是因特网标准就是RFC形式,但不是所有的RFC都是因特网标准,RFC如果要上升到因特网标准需要经过的四个阶段。

  • 因特网草案:在这个阶段还不算是RFC文档,只能算是一个构思
  • 建议标准:草案通过审核之后就成为了建议标准,这个阶段开始成为为RFC文档
  • 草案标准(2011年后取消了这个阶段):建议标准放到因特网上让其他人提出建议修改之后,通过审核成为草案标准
  • 因特网标准:最终通过审核成为因特网标准

标准化工作的相关组织

  • 国际标准组织ISO:建立了OSI参考模型、HDLC协议
  • 国际电信联盟ITU:制定了通信规则
  • 国际电气电子工程师协会IEEE:是一个学术机构,建立了IEEE802系列标准以及5G的相关协议
  • Internet工程任务组IETF:负责因特网相关标准的制定

(六)计算机网络的性能指标

  • 速率:速率即数据率或称数据传输率或比特率,指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率,单位是b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s(吉每秒),Tb/s(太每秒)。1Tb/s=103Gb/s=106Mb/s=109kb/s=1012b/s(这里的b是比特)。

注意区分存储容量的单位1KB=210B=1024B=1024*8b,这里的B是字节,1B=8b,1MB=210KB,1GB=210MB,1TB=210GB。

  • 带宽:带宽原本是指某个信号具有的频带宽度,即最高频率与最低频率之差,单位是赫兹,在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力,通常指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特每秒”,b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s。通俗的说,也就是网络设备所能支持的最高速度(理想中的速率),表示的是在发送端最高能够支持的速率,而在链路中是以其他介质为载体发送的,有特定的速率。带宽越大,单位时间内往链路注入的数据量会更多,不会影响数据在链路上传播的速率。
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  • 吞吐量:在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量,单位b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s等。吞吐量受网络的带宽(网络的额定速率)的限制。
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  • 时延:指数据(报文/分组/比特流)从网络(链路)的一端传送到另一端所需的时间,也叫迟延或延迟,单位是s,是描述时间的性能指标。

分成了四大类,分别是

发送时延(传输时延):从发送分组的第一个比特到该分组的最后一个比特发送完毕所需要的时间,发送时延=数据长度/信道带宽(发送速率)。发生在主机内部的发送器(比如适配器)。提高了信道带宽(发送速率)使得发送时延很低的链路称为高速链路,高速链路并不指传播时延很低。

传播时延:电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间,取决于电磁波传播速度(固体介质传播一般都是2*108m/s)和链路长度,传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率。发生在机器外部的信道上。

排队时延:数据进入路由器需要在输入队列等待,在路由器确定转发端口后,数据还要在输出队列等待转发所产生的时间。

处理时延:数据为了进行转发而进行的一些处理所需要花费的时间。

  • 时延带宽积:=传播时延*带宽,描述数据量和信息量的属性,单位为b,时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度,即“某段链路现在又多少比特”,描述一个链路此时此刻的数据容量。
  • 往返时延RTT:从发送端发送数据开始,到发送端收到接收端的确认(接收端接受到数据后立即发送确认)总共经历的时延。RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多。RTT包括:往返传播时延=传播时延*2,末端处理时间(接收端接受到数据后可能对数据进行一个处理才发送确认),RTT不包括发送时延。
  • 利用率:分为信道利用率和网络利用率,如果信道上长时间有数据则信道利用率好,信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过时间,网络利用率=所有的信道利用率加权求平均值

    时延跟利用率的关系:利用率趋近于1时,时延会急剧增大

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(七)计算机网络的分层结构

为什么要分层?计算机之间传输数据需要进行大量的工作。分层能够方便管理且高效。

分层涉及到的一些名词:

  • 实体:每一层中的活动元素,同一层的实体称为对等实体。
  • 协议:一系列的规则,协议是水平的,存在于对等实体中。有三大要素,分别是语法(规定传输数据的格式)、语义(规定所要完成的功能)和同步(规定各种操作的顺序)。
  • 接口(访问服务点SAP):每两层之间存在着接口,是上层使用下层服务的接口
  • 服务:每两层之间所提供的东西,上层是使用下层的服务的,下层要为上层提供服务

分层的基本原则

  • 各层之间相互独立,每层只实现一种相对独立的功能
  • 每层之间界面自然清晰,易于理解,相互交流尽可能少,也就是强调接口问题,每层之间的接口要强调两层之间是如何提供服务的,并且要简洁明了。
  • 结构上可分割开,每层都采用最合适的技术来实现。
  • 保持下层对上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务。

各层传输的数据单元PDU=SDU+PCI

  • SDU:服务数据单元,为完成用户要求的功能而应传送的数据,也就是有用的部分
  • PCI:协议控制信息,控制协议操作的信息
  • PDU:协议数据单元,对等层次之间传送的数据单位,每一层的PDU作为下一层的SDU,加上下一层的PCI再构成下下层的SDU。
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计算机网络分层结构分别有:

  • 7层的OSI参考模型(法定标准),有七层,从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层(逆过来记忆:物联网淑慧试用),计算机网络按照分类可以分为通信子网和资源资源,通信子网(用于数据通信)包括下三层(网络层、数据链路层、物理层),资源子网(用于数据处理)包括上三层(应用层、表示层、会话层),传输层是通信子网和资源子网连接的接口
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应用层:所有能和用户交互产生网络流量的程序(联网才能使用的程序),典型应用层服务有文件传输(主要使用FTP协议)、电子邮件(主要使用SMTP协议)、万维网(主要使用HTTP协议)

表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(主要负责最后呈现在设备上有什么东西,通常是对语法和语义的处理),

功能一是数据格式变换,

功能二是数据加密解密,数据的压缩和恢复

会话层:向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据(即会话,也叫建立同步SYN)。

功能一是建立、管理、终止会话,

功能二是使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信,实现数据同步(适用于传输大文件)。

传输层:负责主机两个进程的通信,即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。

功能一是可靠传输(基于确认机制的传输)、不可靠传输,

功能二是差错控制、

功能三是流量控制(控制发送端的发送速率)、

功能四是复用分用(复用是指多个应用进程可同时使用下面运输层的服务,分用是指运输层会把收到的信息分别交付给上面应用层相应的经层)。

(记忆:可差流用)。

主要协议有TCP、UDP协议。

网络层(IP层、网际层):主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务,网络层传输单位是数据报。

功能一是路由选择,

功能二是流量控制,

功能三是差错控制,

功能四的拥塞控制(若所有结点都来不及接受分组,而要大丢弃大量分组的话,网络就处于拥塞状态,因此要采取一定措施环节这种拥塞)。

主要协议有IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

数据链路层:主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧,数据链路层的传输单位是帧。

功能一是成帧(定义帧的开始和结束),

功能二是差错控制(帧错和位错),

功能三是流量控制,

功能四是访问(接入)控制(控制对信道的访问,当多台主机共享一条信道时,控制同一时间只有一台主机对信道进行访问)。

主要协议有SDLC、HDLC、PPP、STP。

物理层:主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输(不管是什么样的比特组合,都能在链路上进行传输),传输单位是比特。

功能一是定义接口特性(确定连接电缆的插头,如何连接等),

功能二是定义传输模式[单工(同一时间只有一个主机进行发送数据,且发送端接收端已经确定)、半双工(双方都可作为接收端或发送端,但同一时间只能有一个主机进行发送)、双工(同一时间双方都可以进行传输)],

功能三是定义传输速率,

功能四是比特同步(保证发送和接受的比特数据相同),

功能五是比特编码。

主要协议有Rj45、802.3。

  • 4层的TCP/IP参考模型(事实标准),先得出TCP/IP协议栈,再进行分层实现的TCP/IP参考模型,从上到下分别是应用层、传输层、网际层、网络接口层
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  • OSI参考模型和TCP/IP参考模型的相同点:

1.都分层

2.基于独立的协议栈的概念

3.可以实现异构网络互联(实现不同厂家生产的设备进行通信)

  • OSI参考模型和TCP/IP参考模型的不同点:

1.OSI定义三点:服务、协议、接口

2.OSI先出现,参考模型先于协议发明,不偏向特定协议

3.TCP/IP设计之初就考虑到互联网异构问题,将IP作为重要层次

4.

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  • 由7层和4层的模型结合得出一个适用于学习的5层体系结构,它综合了OSI和TCP/IP的优点,从上到下分为应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
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二、物理层

(一)思维导图

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(二)相关概念

  • 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体,物理层的主要任务是确定与传输媒体接口有关的一些特性,也就是定义一些标准。

物理层的接口特性(要能够根据题目判断出对应的是哪条特性):

  • 机械特性:定义物理连接的特性,规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况
  • 电气特性:规定传输二进制位时,线路上信号的电压范围、阻抗范围、传输速率和距离限制等。
  • 功能特性:指明某条线上出现的某一电平表示何种意义,接口部件的信号线的用途。
  • 规程特性(过程特性):定义各条物理线路的工作规程和时序关系

(三)数据通信

数据通信模型

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数据通信的相关术语:

  • 数据通信指在不同的计算机之间传输表示信息的二进制0、1序列的过程
  • 数据通信的目的是传送消息(语音、文字、图像、视频)
  • 数据:传送信息的实体,通常是有意义的符号序列
  • 信号:数据的电器/电磁的表现,是数据在传输过程中的存在形式。分为数字信号(离散信号)和模拟信号(连续信号),数字信号代表消息的参数的取值是离散的,模拟信号代表消息的参数的取值的连续的。
  • 信源:产生和发送数据的源头
  • 信宿:接收数据的终点
  • 信道:信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质,因此一条通信线路往往包含一条发送信道和接收信道。信道按传输信号分,有模拟信道(传送模拟信号)和数字信道(传送数字信号);按传输介质分,有无线信道和有线信道。
  • 码元:
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  • 带宽:
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  • 失真:
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为了解决码间串扰,则有了奈式准则:

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奈式准则只规定了最高的码元传输速率,但是没有规定最高的比特传输速率,香农定理解决了这个问题。

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奈式准则和香农定理的对比,当试题没有给出信噪比算极限数据传输率则用奈氏准则,如果既给出信噪比又给出码元种数,则要算出两个极限数据传输率,比较选出最小的,才是实际上最大的极限数据传输率。

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码元传输速率越高,信号传输距离越远,噪声干扰越强,传输媒体质量越差,失真程度越高。

  • 基带信号和宽带信号
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  • 编码和调制:
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三种通信方式:

  • 单工通信:只有一个方向的通信而没有反方向的交互,仅需要一条信道。(广播)
  • 半双工通信(双向交替通信):通信的双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不能同时发送和接收,需要两条信道。(对讲机)
  • 全双工通信(双向同时通信):通信双方可以同时发送和接收信息,也需要两条信道。(打电话)

数据传输方式:

  • 串行传输:将表示一个字符的八位二进制数由低位到高位的顺序依次发送。特点是速度慢,费用低,适合远距离
  • 并行传输:将表示一个字符的八位二进制数同时通过八条信道发送。特点是速度快,费用高,适合近距离。
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  • 实现同步的传输/通信方式
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数据通信系统中数据传输速率的两种表示方法:

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数据交换:

数据交换方式有三种方式,分别是:后两种交换方式属于存储转发交换方式。

  • 电路交换:
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电路交换的优缺点:

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  • 报文交换:
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报文交换的优缺点:

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  • 分组交换:分为数据报方式和虚电路方式
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数据报方式:

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数据报方式的特点:

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虚电路方式:

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虚电路方式的特点:

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数据报服务跟虚电路服务的比较

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分组交换的优缺点:

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数据交换方式的选择:

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物理层的传输介质:

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导向性传输介质——双绞线:

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导向性传输介质——同轴电缆

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导向性传输介质——光纤:

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光纤的特点:

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非导向性传输介质:

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物理层的设备:

中继器:

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在以太网中使用中继器遵循5-4-3规则:5代表最多只能有5个网段,4代表在5个网段中最多只能有四个物理层的网络设备,3代表只有三个段可以连接计算机

集线器(多口中继器):

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不具备信号的定向传送能力的意思是进行传送数据的方式是广播,每台主机都能收到,如果是发送给自己的数据就留下,否则就丢弃。

集线器连接的主机数越多,效率越低,如果多台主机同时发送数据的时候,可能就会产生冲突,需要等下一个随机时间再发送数据。

三、数据链路层

(一)思维导图

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(二)相关概念

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(三)数据链路层的功能

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(1)封装成帧:

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透明传输:

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组帧的四种方法:

  • 字符计数法,缺点是加入第一个帧的首部发生错误后,其后的所有帧都会发生错误。
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  • 字符填充法:

需要使用字符填充法的情况:

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字符填充法的过程:

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  • 零比特填充法:
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  • 违规编码法:对曼彻斯特编码来说,每个比特的电平都是高低或者低高,不会出现高高或者低低这种情况,因此可以用高高、低低来作为帧的起始和终止的标志。
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(2)差错控制

差错的来源以及差错的种类:

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数据链路层进行差错控制的方法:

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检错编码:

  • 奇偶校验码:发送的数据有n-1位信息元,也就是要发送的有用的信息,然后再加上1位校验元。特点是只能检查出奇数个比特错误,比如使用的是奇校验码,信息元中有3个1,那么当一位比特发生错误的时候,1的个数变为了4,那么就能够找检测出错误,如果有两位比特发生错误的话,1的个数变为了5,也是奇数,就检测不出来错误了。
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  • CRC循环冗余码:商定的除数一般都会给出,或者以多项式的形式给出,多项式最高次数即为它的阶
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我们默认:凡是接收端数据链路层接收的帧均无差错。数据链路层使用CRC检验能够实现无比特差错的传输,但这还不是可靠传输,因为有一些错误的帧被丢弃了。可靠传输指的是:数据链路层发送什么,接收端就收到什么。

纠错编码——海明码:前面的检错编码只能知道收到的帧有错误,并不能纠错,而海明码既能够检错又能纠错。

海明码的工作流程:

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需要先了解海明距离(码距),如果要检测出d位错误的话,需要海明距离为d+1,如果要纠正d位错误的话,需要海明距离是2d+1

  • 确定校验码位数r,校验码能够纠错的原因就是校验码的组合可以代表不同的位数、不同的位置发生的错误,发生错误和不发生错误的取值情况有m+r+1,其中m+r是发生错误情况下的取值,1是不发生错误的取值情况,因此有以下的海明不等式。
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  • 确定校验码和数据的位置
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  • 求出校验码的值,每个校验码都代表着一个通配符,能够管序号的二进制为该形式的数据。然后采用偶校验(一般情况)得到校验码的值。
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  • 检错并纠错,对接受到的数据,根据校验码负责检验的几位数据,分别写出相应的位数上的数据,满足偶校验数据则没有错,然后进行纠错。纠错的方法有两种,一种是画图,找到不满足奇/偶校验的分组取交集,并与符合检验的分组的取差集;另一种方法是将相应的校验码写在它们负责校验的数据的旁边,使它满足偶校验,然后得到一组校验码,将它们转置求出它们的十进制数,则这个十进制数就是出错的位数。
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(3)流量控制

数据链路层的流量控制:如果发送端的发送速度过快,接收端的接受能力较弱,就会造成传输出错,因此需要流量控制。数据链路层和传输层都有流量控制,数据链路层的流量控制是点到点的,也就是在相邻结点之间的,比如一台主机到一台通信过程中的路由器,而传输层的流量控制是端到端的,也就是两台主机。数据链路层流量控制手段是,当接收方接受不下就不回复确认,如果还能接受就会回复一个确认信息;传输层流量控制手段是,接收端给发送端一个窗口公告。

数据链路层的流量控制方法:停止-等待协议的效率较低,滑动窗口协议效率高一点,可以连续发送多个帧,当收到一个帧的确认后窗口就会往前移动一帧。

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这几个协议的发送窗口和接收窗口大小:数据链路层的这三种协议中,发送窗口和接收窗口在发送数据的过程中是固定的。

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可靠传输、流量控制、滑动窗口之间的关系

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  • 停止-等待协议:
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无差错情况:

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有差错情况:

数据帧丢失或者在接收端检测到帧出错的时候,不返回确认帧,发送端等待一个计时器的时间,如果超时则重传,时间比帧传输的平均RTT(发送到收到确认的时间)要更长一些,因为有发送时延和处理时延等。

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确认帧丢失:

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确认帧迟到:

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停止-等待协议的性能:TD和TA是发送时延。

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信道利用率以及信道吞吐率:

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  • 后退N帧协议GBN:

后退N帧协议的发送窗口和接收窗口

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发送端需要做的事:

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接收端需要做的事:

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后退N帧协议的运行过程:

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GBN协议的滑动窗口长度不能为无限大,如果采用n个比特对帧编号,那么发送窗口的尺寸WT应该满足1≤WT小于等于2n-1,因为如果发送窗口尺寸太大,就回使得接收方无法区别旧帧和新帧,比如如果采用2个比特对帧编号,那么就有4个编号1,2,3,4,如果这4个帧的确认帧都丢失,那么当超时计时器超时后就会把1,2,3,4号帧重新发一遍,这和后面的新帧的编号是一样的,会导致接收方无法区分新帧和旧帧。

GBN协议的重点:捎带确认是指接收方也能当发送方发送一些信息,因此发送端可以在发送信息的同时将确认帧一同发送。

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习题:

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GBN协议性能:

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  • 选择重传协议:

选择重传协议的滑动窗口:

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SR发送方必须响应的事:

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SR接收方要做的事情

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SR协议的运行过程:

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SR协议的滑动窗口的长度不能无限,否则会出现二义性,接收方无法判断接收到的是重传的帧还是新帧,发送窗口的大小最好等于接收窗口的大小(发送窗口大了会溢出,小了没意义)WTmax(发送窗口大小)=WRmax(接收窗口大小)=2(n-1),其中n是用多少个比特来进行编码。

SR协议重点:

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习题:

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(4)介质访问控制

传播数据时常用的两种链路,当两个主机同时发送信息时,就可能会产生冲突,这就需要介质访问控制来解决这种冲突。

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介质访问控制:静态划分信道就是提前划分信道来规定怎么通信,动态分配信道就是当冲突产生时如何解决冲突。

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(静态划分信道)信道划分介质访问控制:

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  • 频分多路复用FDM:这里的带宽跟之前所说的带宽是不一样的,是指频率带宽,以Hz为单位。
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  • 时分多路复用TDM:每一个主机轮流占用一个时间片
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时分多路复用的一个缺点就是,当其他主机都休息不发送信息时或隔很长一段时间才发送数据,而只有一台或几台主机要经常发送信息,它们也需要等待到达它们可发送数据的时间才能发送,这样的话信道利用率就会比较低,因此有一种改进的时分复用,也就是统计时分复用STDM。利用一个集中器,把低速用户发送的数据集中起来再通过一个高速线路发送到计算机去,其中STDM帧也是在物理层传送的比特流所划分的帧。

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STDM跟TDM的区别就是,比如一条链路上有4个用户,假如线路的最高传输速率是8000b/s,如果使用TDM的话,每个用户最高的传输速率只有2000b/s,而如果使用STDM的话,每个用户最高的传输速率为8000b/s。

  • 波分多路复用:
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  • 码分多路复用:和波分多路复用类似,但是将收到的数据进行分离的操作有所不同,首先在发送时将每个比特划分为一个唯一的芯片序列,发送1时就发送芯片序列,发送0时就发送芯片序列的反码。
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动态分配信道(动态媒体接入控制/多点接入):特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。

随机访问介质访问控制:所有用户可以随机发送信息,发送信息时占用全部带宽。

  • 纯ALOHA协议(不听就说):T0是指发送一个数据帧所需要的时间,包括传输时延和传播时延。
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  • 时隙ALOHA协议:纯ALOHA协议太过随性,导致数据发送成功的概率太低(吞吐量太低),于是就有了时隙ALOHA协议。把时间分成多个时间片,只有在每个时间片的开始才能发送数据,这样的话发生冲突的概率就会降低。并且发生冲突后重传也只能在每个时间片的开始重传。
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  • CSMA协议(载波监听多路访问协议)(先听再说)
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三种CSMA对比:它们三个都有共同的特点就是由于没有检测冲突的机制,当发生冲突的时候仍然会将数据继续发送完,这样就会造成资源的浪费。

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  • CSMA/CD协议(载波监听多点接入/碰撞检测):
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当A发送的数据还没到达B时,B没有检测到数据到达自己的站点,以为信道是空闲的,就发送数据,结果与A发送的数据发生冲突,发生冲突后数据就会产生错误继续向前发送,假设单程端到端传播时延是τ,那么当t=τ时B就会检测到发生碰撞,然后停止发送数据,假设B发送数据后经过δ时间检测到碰撞,则B发送数据的时间就为τ-δ,A检测到发生碰撞的时间是τ-δ+τ=2τ-δ,两者发生碰撞的时间是τ-δ/2。当δ趋近于0时,A检测到碰撞的时间就趋近于2τ,于是最迟知道自己发送的数据没和别人碰撞的时间是2τ。

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发生碰撞后的处理:

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当主机发送的帧长度太短时,就可能出现发送完帧后检测到碰撞的情况,这样就无法停止发送了,因此需要规定一个最短帧长。以太网规定的最短帧长是64B,因此若长度不到64B需要填充到64B。

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  • CSMA/CA协议(载波监听多点接入/碰撞避免):CSMA/CA主要是应用于无线局域网,而CSMA/CD协议主要是应用于总线型的以太网,也就是有线网。之所以用CSMA/CA是因为CSMA/CD无法做到360°全面检测碰撞,而且用CSMA/CD还存在隐蔽站问题,就是当A和C都检测到信道空闲时,同时给B发送数据,这样就会导致冲突,而CSMA/CA可以避免这样的冲突。
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CSMA/CD和CSMA/CA的不同点和相同点

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