保定网站制作设计哪个公司好,建设人员变更是哪个网站,企业网站管理系统安装教程,templates文件夹[复习提示] 王道#xff1a;本章是历年考试中考查的重点。要求在了解数据链路层基本概念和功能的基础上#xff0c;重点掌握滑动窗口机制、三种可靠传输协议、各种MAC协议、HDLC协议和PPP协议#xff0c;特别是CSMA/CD协议和以太网帧格式#xff0c;以及局域网的争用期和最…[复习提示] 王道本章是历年考试中考查的重点。要求在了解数据链路层基本概念和功能的基础上重点掌握滑动窗口机制、三种可靠传输协议、各种MAC协议、HDLC协议和PPP协议特别是CSMA/CD协议和以太网帧格式以及局域网的争用期和最小帧长的概念、二进制指数退避算法。此外中继器、网卡、集线器、网桥和局域网交换机的原理及区别也要重点掌握。 一、数据链路层的功能
为网络层提供服务链路管理帧定界、帧同步与透明传输流量控制对发送方控制差错控制
注 为网络层提供服务 无确认的无连接服务。有确认的无连接服务。有确认的面向连接服务。 无确认的无连接服务是指源机器向目标机器发送独立的帧目标机器并不对这些帧进行确认。 事先并不建立逻辑连接事后也不用释放逻辑连接。当错误率很低时这一类服务非常合适这时恢复任务可以留给上面的各层来完成。这类服务对于实时通信也是非常合适的因为实时通信中数据的迟到比数据损坏更不好。若由于线路上有噪声而造成某一帧丢失则数据链路层并不会检测这样的丢帧现象也不会回复。 为防止在传输过程中帧丢失在可靠的数据链路层协议中发送方对发送的每个数据帧设计一个定时器当计时器到期而该帧的确认帧仍未到达时发送方将重发该帧。为保证接收方不会接收到重复帧需要对每个发送的帧进行编号海明码和循环冗余校验码都用于差错控制。为终端结点隐蔽物理传输的细节是物理层的功能数据链路层不必考虑如何实现无差别的比特传输 二、组帧
组帧的目的是为了在出错时只重发出错的帧而不必重发全部数据从而提高效率。
字符计数法如第一个帧51239第二个帧7123456。。。字符填充的首尾定界符法零比特填充的首尾标志法遇到5个“1”后就插入一个“0”违规编码法 字符计数法 违规编码法 在物理层进行比特编码时通常采用违规编码法。例如曼彻斯特编码方法将数据比特“1”编码成“高一低”电平对将数据比特“0”编码成“低一高”电平对而“高一高”电平对和“低一低”电平对在数据比特中是违规的即没有采用。
三、差错控制 实际通信链路都不是理想的比特在传输过程中可能会产生差错1可能会变成00也可能会变成1这就是比特差错。比特差错是传输差错中的一种本节仅讨论比特差错。 检错编码
奇偶校验码附加一个校验元后数量为奇数个或偶数个循环冗余码CRC CRC 计算实际发送的数据 1为原始数据M0加0加r位; 2加0后的原始数据模2除以G(x)位串 3用结果的余数替代1中加的0; 校验是否出错 1用收到的二进制序列模2除以G(x)位串 2余数为0则没有出错 正向例题设G(x)1101即r3)待传送数据M101001即m6)
101001000 发送出的数据为 101001001,共有mr位。
反向例题在数据传输过程中若接收方收到的二进制比特序列为10110011010接收双方采用的生成多项式为G(x)x^4x^31,则该二进制比特序列在传输中是否出错如果未出现差错那么发送数据的比特序列和CRC检验码的比特序列分别是什么 G(x)1*x^41*x^30*x^20*x^11*x^0
纠错编码 海明码
效信息的位数n
校验位的位数k
nk≤2^k-1若要检测两位错则需再增加1位校验位即k1位
海明距离两个合法编码码字的对应比特取值不同的比特数称为这两个码字的码距 如001和000的码距是1
检测D位错需要码距D1
纠错D位需要码距2D1 一般来说数据的传输差错是由噪声引起的。通信信道的噪声可以分为两类:热噪声和冲击噪声。热噪声一般是信道固有的引起的差错是随机差错可以通过提高信噪比来降低它对数据传的影响。冲击噪声一般是由外界电磁干扰引起的引起的差错是突发差错它是引起传输差错的主要原因无法通过提高信噪比来避免。 四、流量控制与可靠传输机制
停止-等待流量控制滑动窗口流量控制可靠传输机制
停止-等待流量控制发送方每发送一帧都要等待接收方的应答信号之后才能发送下一帧
在连续ARQ协议中发送窗口的大小≤窗口总数-1。 滑动窗口流量控制
停止-等待协议发送窗口大小1接收窗口大小1。后退N帧协议GBN发送窗口大小1接收窗口大小1。选择重传协议SR发送窗口大小1接收窗口大小1。接收窗口的大小为1时可保证帧的有序接收。发送窗口接收窗口≤帧序号
可靠传输机制
确认重传
信道最大利用率例题一个信道的数据传输速率为4kb/ s 单向传播时延为30ms如果使停止等待协议的信道最大利用率达到80%那么要求的数据帧长度至少为)。 (L/C) / (L/C 2R) L/(L 2RC) L/(L 2x30msx4kb/s) 80%得出L 960bit。
GBD
GBN一般采用累积确认如果收到了对5号帧的确认意味着接收方已收到1~5号帧因此发送方仅需要重传后面的帧在后退N帧的协议中序列号个数不小于MAX_ SEQ 1,题中发送窗口的大小是32,那么序列号个数至少33个后退N帧的ARQ协议中发送窗口WT≤(2^n)-1。
SR
在选择重传协议中若采用n比特对帧进行编号为避免接收端向前移动窗口后新的窗口 与旧的窗口产生重叠接收窗口的最大尺寸应该不超过序号范围的一半即WR≤2^(n-1)数据链路层采用选择重传协议(SR)传输数据发送方已发送0~3号数据帧现已收到1号帧的确认而0、2号帧依次超时则此时需要重传的帧数是(2)。重传0和2
五、介质访问控制
采用一定的措施使得两对节点之间的通信不会互相干扰。
信道划分介质访问控制 静态分配信道
频分多路复用/ FDM类似并行时分多路复用/ TDM类似并发波分多路复用/ WDM光的频分多路复用码分多路复用/ CDM主要用于无线通信系统特别是移动通信系统。) 没有码分多路复用 TDM与FDM相比抗干扰能力强可以逐级再生整形避免干扰的积累而且数字信号比较容易实现自动转换所以根据FDM和TDM的工作原理FDM适合于传输模拟信号TDM适合于传输数字信号。 随机访问介质访问控制动态分配信道
所有用户可随机发送信息。发送信息时占全部带宽。
ALOHA协议CSMA协议CSMA/CD协议CSMA/CA协议 轮询访问令牌传递协议谁有令牌谁老大
ALOHA协议
纯 ALOHA协议时隙ALOHA协议。
CSMA协议
1-坚持CSMA(监听到信道忙后继续坚持监听信道监听到信道空闲后发送帧的概率为1即立刻发送数据。)非坚持CSMA(一个结点要发送数据时首先监听信道如果信道空闲那么立即发送数据如果信道忙那么放弃监听等待一个随机的时间后再重复上述过程。)p-坚持CSMA( p,1-p,p,1-p ) CSMA/CD协议
适用于总线型网络和半双工网络“先听后发边听边发冲突停发随机重发”。碰撞检测Collision Detection)就是边发送边监听如果监听到了碰撞则立即停止数据发送等待一段随机时间后重新开始尝试发送数据。CSMA/CD协议中定义的冲突检测时间(即争议期)是指信号在最远两个端点之间往返传输的时间。最短帧长等于争用期时间内发出的比特数。因此当传输速率提高时可减少电缆介质的长度(使争用期时间减少即以太网端到端的时延减小)或增加最短帧长。最小帧长总线传播时延x数据传输速率x2CSMA/CD协议已成功应用于使用有线连接的局域网 CSMA/CD协议
广泛应用于无线局域网
以太网的二进制回退算法一般来说 在第i (i10)次碰撞后站点会在0到2^i-1中之间随机选择一个数M然后等待M倍的争用期再发送数据。在达到10次冲突后随机数的区间固定在最大值1023上以后不再增加。如果连续超过16次冲突那么丢弃。
CSMA/CD与CSMA/CA主要区别
CSMA/CD可以检测冲突但无法避免CSMA/CA发送数据的同时不能检测信道上有无冲突本结点处没有冲突并不意味着在接收结点处就没有冲突只能尽量避免。传输介质不同。CSMA/CD用于总线形以太网CSMA/CA用于无线局域网802.11a/b/g/n等。检测方式不同。CSMA/CD通过电缆中的电压变化来检测而CSMA/CA采用能量检测、载波检测和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。总结CSMA/CA协议的基本思想是在发送数据时先广播告知其他结点让其他结点在某段时间内不要发送数据以免出现碰撞。CSMA/CD协议的基本思想是发送前监听边发送边监听一旦出现碰撞马上停止发送。
六、局域网
基础概念
局域网的主要特点如下:
为一个单位所拥有且地理范围和站点数目均有限。所有站点共享较高的总带宽( 即较高的数据传输速率)。较低的时延和较低的误码率。各站为平等关系而非主从关系。能进行广播和组播。
局域网常见拓扑结构
①星形结构;②环形结构;③总线形结构;④星形和总线形结合的复合型结构。
三种特殊的局域网拓扑实现如下:
以太网(目前使用范围最广的局域网)。逻辑拓扑是总线形结构物理拓扑是星形或拓展星形结构。令牌环(Token Ring, IEEE 802.5)。 逻辑拓扑是环形结构物理拓扑是星形结构。FDDI (光纤分布数字接口IEEE 802.8)。 逻辑拓扑是环形结构物理拓扑是双环结构。
以太网与IEEE 802.3 IEEE802.3标准是一种基带总线形的局域网标准它描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法。 以太网采用两项措施以简化通信①采用无连接的工作方式不对发送的数据帧编号也不要求接收方发送确认即以太网尽最大努力交付数据提供的是不可靠服务对于差错的纠正则由高层完成②发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号每个码元的中间出现一次电压转换接收端利用这种电压转换方便地把位同步信号提取出来。 1.以太网的传输介质与网卡
以太网常用的传输介质有4种粗缆、细缆、双绞线和光纤。 2.以太网的MAC帧
以太网的MAC协议提供无连接的不可靠服务全世界的每块网卡在出厂时都有一个唯一的代码称为介质访问控制MAC地址这个地址用于控制主机在网络上的数据通信。12个十六进制数表示如02-60-8c-e4-b1-21高24位为厂商代码低24位为厂商自行分配地址通常使用6字节48bit地址MAC地址。类型2字节指出数据域中携带的数据应交给哪个协议实体处理。数据461500字节包含高层的协议消息。由于CSMA/CD算法的限制以太网帧必须满 填充0~46字节当帧长太短时填充帧使之达到64字节的最小长度。校验码(FCS)4字节校验范围从目的地址段到数据段的末尾算法采用32位循环冗余码CRC不但需要检验MAC帧的数据部分还要检验目的地址、源地址和类型字段但不校验前导码。 3.高速以太网
快速以太网仍然使用CSMA/CD协议它采用保持最短帧长不变而将最大电缆长度减少到100m的方法使以太网的数据传输速率提高至100Mb/s。
速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。
1100BASE-T以太网以太网是在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星形拓扑结构以太网2吉比特以太网210吉比特以太网 光纤
是否工作在全双工是否工作在半双工速度是否使用CSMA/CD100BASE-T以太网√√100Mb/s在半双工方式下使用全双工方式不需要吉比特以太网√√1Gb/s在半双工方式下使用全双工方式不需要10吉比特以太网 √×10Gb/s不用
吉比特以太网的物理层有两个标准IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab前者采用光纤通道后者采用4对UTP5类线。
IEEE802.11无线局域网
1.无线局域网的组成
有固定基础设施无线局域网
CSMA/CA协议Wi-Fi无线局域网的基本服务区的范围直径一般不超过100m802.11使用星形拓扑其中心称为接入点Access Point,AP
无固定基础设施移动自组织网络 自组网络没有AP各结点之间地位平等中间结点都为转发结点因此都具有路由器的功能。由移动站构成的网络拓扑可能随时间变化得很快因此在固定网络中行之有效的一些路由选择协议对移动自组网络已不适用需引起特别的关注
2.802.11局域网的MAC帧
1)MAC首部共30字节。帧的复杂性都在MAC首部。2)帧主体即帧的数据部分不超过2312字节。它比以太网的最大长度长很多。3帧检验序列FCS是尾部共4字节。 VLAN-虚拟局域网 一般有三种划分VLAN的方法
①基于端口将交换机的若干端口划为一个逻辑组这种方法最简单、最有效如果主机离开了原来的端口那么就可能进入一个新的子网。②基于MAC地址按MAC地址将一些主机划分为一个逻辑子网当主机的物理位置从一个交换机移动到另一个交换机时它仍然属于原来的子网。③基于IP地址根据网络层地址或协议划分VLAN这样VLAN就可以跨越路由器进行扩展将多个局域网的主机连接在一起。 VLAN建立在交换技术基础上以软件方式实现逻辑分组与管理VLAN中的计算机不受物理位置的限制。当计算机从一个VLAN转移到另一个VLAN时只需简单地通过软件设定而无需改交在网络中的物理位置。同一个VLAN的计算机不一定连接在相同的物理网段它们可以连接在相同的交换机上也可以连接在不同的局域网交换机上只要这些交换机互连即可。
广域网
广域网不等于互联网。互联网可以连接不同类型的网络(既可以连接局域网又可以连接广域网)通常使用路由器来连接。广域网是单一的网络通常使用结点交换机连接各台主机(或路由器)而不使用路由器连接网络。其中结点交换机在单个网络中转发分组而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。广域网的通信子网主要使用分组交换技术将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起 来达到资源共享的目的。广域网所使用的传输方式是(存储转发式)。TCP/IP协议族主要包括TCP、IP、 ICMP、IGMP、ARP、RARP、UDP、DNS、FTP、HTTP等。 PPP协议
PPP协议有三个组成部分:
1)链路控制协议(LCP)。 一种扩展链路控制协议用于建立、配置、测试和管理数据链路。 2)网络控制协议(NCP)。PPP协议允许同时采用多种网络层协议每个不同的网络层协议 要用一个相应的NCP来配置为网络层协议建立和配置逻辑连接。 3) 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分这个信 息部分的长度受最大传送单元(MTU)的限制。
PPP是一-种面向字节的协议所有的帧长度都是整数个字节使用一种特殊的字符填充法完 成数据的填充。
PPP协议的特点:
1) PPP提供差错检测但不提供纠错功能只保证无差错接收(通过硬件进行CRC校验)。它是不可靠的传输协议因此也不使用序号和确认机制。 2)它仅支持点对点的链路通信不支持多点线路。 3) PPP只支持全双工链路。 4) PPP 的两端可以运行不同的网络层协议但仍然可使用同一个PPP进行通信。 5) PPP是面向字节的当信息字段出现和标志字段一致的比特组合时PPP有两种不同的处理方法:若PPP用在异步线路(默认)则采用字符填充法若PPP用在SONET/SDH等同步线路则协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法一样)。
数据链路层设备
交换机就是多端口网桥
就传播时延而言路由器 交换机 集线器局域网交换机实现的主要功能在物理层和数据链路层 交换机能隔离冲突域工作在全双工状态使网络中多对结点同时通信支持多用户同时通信提高了网络的利用率这是交换机的优点。一个交换机对于10Mb/s 的半双工端口端口带宽为10Mb/s若端口速率保持不变则全双工端口带宽为20Mb/s。在使用以太网交换机( 默认工作在全双工)来连接这些主机虽然在每个端口到主机的带宽还是10Mb/s,但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽因此拥有N个端口的交换机的总容量为Nx10Mb/s。若是半双工交换机,因此拥有N对10Mb/s端口的半双工交换机的总容量为Nx 10Mb/s其中N 24/212 总容量为120Mb/s
