组帧
组帧主要解决帧定界、帧同步、透明传输等问题(P63)
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- 计数字段提供的字节数包含自身所占用的一个字节
- 鸡蛋放在一个篮子里:如果第一个帧的技术字段出错,那么后面一连串帧都无法正确定界
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- SOH:表示帧的首部开始
- EOT:表示帧的结束
- ESC:表示转义字符,接收到转义字符之后,就知道后面跟的是数据信息,而不是控制信息
- 文本文件都是ASCII码,可以直接进行透明传输
- 图像、二进制代码的程序是非ASCII码,需要采用字节填充方法来实现透明传输
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目前常用的组帧方法:零比特填充法and违规编码法
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- 曼彻斯特编码中1和0分别用高高and低低表示,高低和低高这两种状态没有被使用,可以用来定界一个帧的起始和终止
- 局域网IEEE 802标准采用的就是违规编码法
- 违规编码不需要任何的填充技术
- 只适用于采用冗余编码的特殊编码环境
差错控制(面向位错)
概述
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- 帧错:通过在链路层引入定时器和编号机制,能保证每一个帧都能有且仅有一次地正确地交付给目的地点
- 自动重传请求(ARQ):重传出错位,用于处理位错
- 以太网:是无确认无连接
- 无线通信:有确认无连接
- 链路管理:指数据链路层连接的建立、维持和释放过程,它主要用于面向连接的服务
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检错编码都采用冗余编码技术
检错编码 (奇偶校验+循环冗余码)
- 奇偶校验码只能检测出错误而无法对其进行修正,也无法检测出双位错误;
- 循环冗余校验码可以检测出所有的单比特错误;
- 海明校验码可以纠正一位差错。
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- 奇偶校验码只能检测出奇数位的出错情况,不能发现偶数位的出错情况
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FCS:frame check sequence帧检验序列
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纠错编码(海明码多看视频多看书!!!)
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- 要检测d位错误,需要的码距为d+1位
- 要纠正d位错误,需要的码距为2d+1位
- 海明码能发现双比特错,但只能纠正单比特错。
流量控制与可靠传输(看79页的几道计算真题)
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- 数据链路层的可靠传输通常使用确认和超时重传两种机制来完成
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/d0b02b38e8c148729aaaff9c889f13a3.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/7ca79f3c8f094ae19af6a1e738f3b1eb.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b1a2f054e513413db71c0e2e3688dbca.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
停止-等待协议
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/0a35b0d64da0421da7587a4147745be8.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
每发送1个数据帧就停止并等待,因此用1bit来编号就够。
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2cd66e428e5f4af080ded6f5a67bb021.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/e474e58d55f14fc4bbc1991428c7a111.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 停止-等待协议会有三种差错情况
- 发送的数据帧丢失:可以再发送端设置一个计时器,达到一定的时间(至少是一个RTT),没有收到确认,就重新发送相同的帧
- 接收端发送的确认帧丢失:这时,发送端在一个计时器内收不到确认,就会重新发送这个数据帧,接收端收到这个重复的数据帧会丢失,然后重新发送对这个帧的确认
- 确认帧迟到:发送方经过一个计时器后进行超时重传,接收端丢弃这个接收到的数据帧,重新发送一个确认,接收端,收到确认帧之后,发送下一个数据。当接收端之后才收到迟到的这个确认帧,那就丢弃
补充:信道利用率+吞吐率的计算
- 信道利用率又称:信道的效率
- 信道的效率是对发送方而言的
- 信道利用率是指发送方在一个发送周期的时间内,有效地发送数据所需要的时间占整发送周期的比率
- 信道吞吐率= = 信道利用率*发送方的发送速率
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/fa3eb8886bc247409736c338e4ee2bd4.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b535bd30ddd14eb384e55f9651b37086.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) 发送周期T应该包括四个部分, - 发送数据的发送时延t1
- 向接收端传送数据的时延t2
- 接收端发送确认帧的时延t3
- 确认帧在链路上传播的时延t4
后退N帧协议(GBN)
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![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/af193431914243408f06986d337da44a.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 需要增加序号范围,因为有一个发送窗口的概念,所以说这个序号是可以重复利用的,自我认为,只要序号表示的范围大于等于窗口大小即可
- 发送窗口>1,接受窗口=1
- 可以实现累计确认:因为发送窗口大,一次可以传输多个数据,接收窗口接收到多个连续有序的数据后,可以只发送最后一个数据的确认,告诉发送方已经收到n号帧和它之前的全部帧了
- ACKn表示对第n号数据帧的确认,区别传输层的ACK:表示前n-1个帧已经收到,请求发送第n个数据帧
滑动窗口的大小是有限制的 发送窗口确定好之后就不可以再修改了,这一点要区别传输层的滑动窗口协议![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/7ffd6f18b033444e9cbc4c099dc736f6.png) 1. 假如采用2bit对数据帧进行编号,因为编号是可以重复使用的,0123 0123 0123一直连续的编号 2.正常滑动窗口的范围是[1,3] ,假如滑动窗口的值变为4,那么当0/1/2/3这四个帧全部发送出去,结果全部丢失,那么当经过一个计时器的时间,接收方要进行重传的时候,需要发送0号帧,就不知道是新的帧还是旧的帧。 3. 如果窗口大小为3,把0/1/2全部传送,到时候,如果全部丢失,就算全部丢失,也可以知道到底传送的是那个部分的数据帧
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/6ed0d17c898f44be9eb6869bbc9e8f40.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 偶尔捎带确认:正常情况下,发送方和接收方可以互相传送数据,当接受方发送数据的时候,把确认帧捎带传送给接受方
选择重传协议(SR)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b22fec51e952414f84b4fd256a54ff2c.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/70ebd7c9744c443292d82dff5ab6303b.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/5787a84c4dd242eaae168bb0e4307188.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 窗口需要满足:接收窗口+发送窗口 小于等于 2n
- SR中需要对每一个数据帧都进行确认,也就是说,只有GBN才有累次确认
- SR可以避免重复传送哪些本已经正确到达接收端的数据帧,弥补了GBN的不足
介质访问控制(MAC)
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- 介质访问控制:Medium Access Control
- 随机访问介质控制:所有用户可随机发送信息。发送信息时占 全部带宽 。
静态划分信道
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- 统计时分多路复用STDM是时分多路复用的改进版本
- 假设线路传输速率为8000b/s,一共有4个用户传输数据。
TDM平均速度为2000b/s,而STDM平均速度为8000b/s
码分多路复用(用到CDMA码分多址技术)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/00636a8709804da3b23645c04b540c22.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 码分多路复用:与FDM和TDM不同。它既共享信道的评论,有共享时间
- 码分多址:CDMA(Code Division Multiple Access)
- 码分多址 ( CDMA ) 是码分复用的一种方式。
- CDM中要求发送的S和T两个数据是正交的,
- 公共信道上,两个数据线性相加
- 数据S和T到达接收端之后,用S和公共信道上传来的线性相加后的数据规格化数据进行规格化内积,就得到了S的值,T也是同理,用T与线性相加的数据规格化内积
- 注意:发送1的时候,就是发送原本的芯片序列(那一串01二进制)
发送0的时候,需要把这一串01二进制数0变成1,1变成0,然后才能发送 - CDM主要用于无线通信系统,特别是移动通信系统
随机访问机智访问控制(动态)
ALOHA协议(Additive Link On-line HAwaii system)
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![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/4390ffa075c34531aa47b47e703909da.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低,效率更低。
- 纯ALOHA想发就发,时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发。
CSMA(Carrier Sense Multiple Access)
- CSMA:载波侦听多路访问。carrier:载体的意思
- 协议思想 : 发送帧之前, 监听 信道。
信道空闲 :发送完整帧; 信道忙 :推迟发送
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注意:信道忙的时候,1-坚持和P-坚持都是持续监听
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/0e82b35b627944018a1360409b544e25.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/206059f41b0a403cb35f2d4b6a8be1cc.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/dff912adbb054c7987442a97aaa64a65.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
- CSMA/CD:载波侦听多路访问/碰撞检测。Collision 碰撞 ; Detection 侦查; 探测;
- 适用于总线型网络or半双工网络
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/be485733de7d412eba9f646372349dd1.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 电磁波在总线上的传播速率是有限的,假设t为单程传播时延
- 站A发送帧后至多经过时间2t就能知道所发送的数据帧有没有发送碰撞。只有经过争用期2t这段时间之后还未检测到碰撞时,才能确定这次发送不会发生碰撞
- 争用期=冲突窗口=碰撞窗口:2t
- 为了确保发送站在发送数据的同时,能够检测到可能存在的碰撞,需要在发送完一个完整的帧之前就能收到发送出去的数据。
- 所以这就需要保证每个帧的帧长有一个下限。
7. 传输时延=发送时延 8. 以太网的最短帧长:64B
二进制退避算法(看看看!!!)
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CSMA/CA ( carrier sense multiple access with collision avoidance )
- CSMA/CD:载波监听多点接入 / 碰撞避免
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![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/beb9c0e79cc74fd2b88d174c1bd65f85.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/e99c96940ab244d68bbc1a8cf4eb37ea.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
CSMA/CA的基本思想是:在发送数据时,先广播告知其他结点,告诉他们自己正在发送数据 CSMA/CD的基本思想是:先听后发,边听边发,冲突停发,随机重发
轮询访问介质访问控制:令牌传递协议(主要用在令牌环局域网中)
- 既不产生冲突,又可以在发送时候占用全部带宽
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局域网(LAN)
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- 决定局域网的主要要素为:网络拓扑,传输介质与介质访问控制方法(最主要的是介质…)
- 总线型拓扑最好:当某个工作站节点出现故障时,对整个网络系统影响小
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以太网
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/438901ce2e7b42ffb08407156a1f0f1e.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 以太网的最小帧长64B,最大帧长1518B,前导码长度为8B
- 目的地址和源地址都是MAC地址,占用6B,128bit
- MAC地址:每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址,前24位代表厂家(由IEEE规定),后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示,如02-60-8c-e4-b1-21。
- FCS校验码:采用32位的循环冗余校验,不校验前导码。
- 逻辑控制子层和MAC子层
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/4fa4a68ba7b7489fa130929c92f89f04.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/16c404560a4846ceb915d07ba15f18ac.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网
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无线局域网
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/f0ea91b45b174fdc973f1f15fd8b2a2f.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- 注意无线局域网MAC地址的格式
接收端:下一站的MAC地址
广域网(看书上P114)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/6d0317f4b085411abff5907de071be15.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
PPP协议和HDLC协议(看书115)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/abd154d1e6ff4337a5df9c54ca1b0a1f.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
- PPP协议和HDLC协议是目前最常用的两种广域网数据链路层控制协议
- High-Level Data Link Control,高级数据链路控制
- PPP帧的前3个字段和最后2个字段与HDLC帧是一样的
- PPP协议不支持多点线路,仅支持点对点的链路通信
- 因为PPP协议是点对点的,并不是总线型,所以无需采用CSMA/CD协议,自然就没有最短帧长,所以信息段占0-1500字节,而不是46-1500字节
- HDLC协议实现透明传输采用“0比特插入法”,即5110
- PPP协议无需满足的要求
纠 错 流量控制 序 号 不支持多点线路 >9. HDLC帧可以划分为三类(无奸细) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b7cb6ef6c2c54be0b13c8c61473307cc.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
数据链路层设备(看书看书!!一定要看书!!!)
网桥
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/8be732938300485ca3091af081d6b4b1.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
透明网桥(选择的不是最佳路由)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/ec5c4cdf3c774f08ba929589638d7fe9.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
源路由网桥(选择的是最佳路由。并不是说路由器最少)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/73c16d11015b473090d9f4bb455ab44d.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
局域网交换机(多端口的网桥)
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/9d96673c7ae440cf802658a51e632987.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/100309b8fbc34adda6d36c0afe4b8bf6.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAU3Bhcmt5Kg==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
冲突域和广播域
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