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[网络协议]计算机网络基础学习汇总

参考书目(计算机网络原理.谢希仁)

目录

一、计算机网络概述

1 互联网概述

1 互联网的构成

2 网络分类

3 接入网

4 计算机网络的性能指标

2 网络分层体系

OSI 7层模型

TCP/IP 四层模型

各层主要协议

两种模型对比

二、物理层

1.物理层传输介质

引导型介质

?非引导型介质

2 数据通信基础知识

?3 信道复用技术

三、数据链路层

1 封装成帧

2 透明传输

?3 差错检测

奇偶检验

循环冗余检验CRC

?4 可靠传输

4.1 传输差错

?4.2?三种可靠传输实现机制

1)停止-等待协议SW

5 点对点协议PPP

?6 数据媒体接入控制

6.1?静态划分信道

6.2 动态接入控制

?7?适配器的作用


一、计算机网络概述

1 互联网概述

网络,互连(非“联”)网,因特网的概念

  • 起源于美国的因特网,现在是世界上最大的国际性计算机网络公司。
  • 网络由若干节点和连接这些节点的链路组成(节点可以是计算机,集线器,交换机,路由器等)
  • 网络和网络之间通过路由器连接起来,构成了互连网——即网络的网络
  • 因此,网络把许多计算机连接在一起,互连网将许多网络连接在一起

因特网发展的三个阶段:

  • 第一阶段:单网络ARANET——1969年美国国防部建立的第一个分组交换网
  • 第二阶段:三级结构的因特网——主干网,地区网,校园网
  • 第三阶段: 多层次IPS(因特网服务提供者)结构的因特网

因特网交换点IXP——(更快的转发分组,更有效地利用网络资源)允许两个网络直接相连并交换分组,不需要其他网络来转发分组,IXP常采用工作在数据链路层的网络交换机,这些网络交换机都用局域网互连起来(典型的IXP由一个或多个网络交换机组成,)

1 互联网的构成

网络边缘:位于互联网边缘与互联网相连的计算机和其他设备,如桌面计算机、移动计算机、服务器、其他智能终端设备。
网络核心:由互联端系统的分组交换设备和通信链路构成的网状网络。
如:分组交换路由器、链路层交换机、通信链路(光纤、铜缆、无线电、激光链路)

2 网络分类

按作用范围

  • 个域网PAN( Personal Area Network ):能在便携式消费电器与通信设备之间进行短距离通信的网络,覆盖范围一般在10米半径以内,如蓝牙耳机等
  • 局域网LAN(Local Area Network):局部地区形成的区域网络,如企业网络。分布地区范围有限,可大可小,大到一栋建筑、小到办公室内的组网。电脑WLAN接入,打印机共享等等
  • 城域网MAN(Metropolitan Area Network ):范围覆盖一个城市的网络
  • 广域网WAN(Wide Area Network):覆盖很大地理区域,乃至覆盖地区和国家

按网络的使用者

  • 公有网
  • 专有网

用来把端主机接入因特网的网络

  • 接入网

3 接入网

用途

  • 接入网的用途是将主机连接到边缘路由器上
  • 边缘路由器是客户端系统Host去往任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器

各种异构网络通过边缘路由器接入,分类

  • 光纤到户FTTH
  • 数字用户线DSL
  • 同轴电缆
  • 无线接入
  • 企业和家庭网络

4 计算机网络的性能指标

  • 速率:数据率
  • 带宽:单位时间内信道能通过的最高数据率
  • 吞吐量:单位时间内通过某网络(信道或者接口)的实际数据量
  • 时延
    1. 发送时延:发送端发送一个完整的数据帧所需要的时延
    2. 传播时延:电磁波在信道中传播所需要的时间
    3. 处理时延:主机或路由器处理数据分组时花费的时间
    4. 排队时延:在路由器中等待分组时间
  • ?时延带宽积——以比特为单位的链路长度
  • 利用率:包括信道利用率和网络利用

2 网络分层体系

????????OSI标准7层——由国际标准化组织制定的网络标准,分为七层,但在实际应用中被TCP/IP协议替代

????????TCP/IP四层——

????????tcp/ip协议:是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP?和IP两个协议,而是指一个由FTPSMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇, 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性,所以被称为TCP/IP协议。

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执行流程(高层到低层)

  1. 在OSI的上三层,信息被表示为一定格式和形式的数据流;
  2. 数据流被传到传输层,将其切割为适合传输的数据段,并加上段头,段头中包含定位应用进程的端口号等信息;
  3. 数据段传到网络层,添加分组头部形成分组,分组头部中包含寻址主机的IP地址和其他一些传输需要用到的信息;
  4. 分组再传到数据链路层,添加帧头形成帧,帧头中包含寻址主机所需的物理地址、校验等信息;
  5. 帧到了物理层,被转成可供传输的比特流。

OSI 7层模型

<1> 应用层
????????OSI参考模型中最靠近用户的一层,是为计算机用户提供应用接口,也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有:HTTP,HTTPS,FTP,POP3、SMTP等。
实际公司A的老板就是我们所述的用户,而他要发送的商业报价单,就是应用层提供的一种网络服务,当然,老板也可以选择其他服务,比如说,发一份商业合同,发一份询价单,等等。

<2> 表示层
????????表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要,该层可提供一种标准表示形式,用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。
由于公司A和公司B是不同国家的公司,他们之间的商定统一用英语作为交流的语言,所以此时表示层(公司的文秘),就是将应用层的传递信息转翻译成英语。同时为了防止别的公司看到,公司A的人也会对这份报价单做一些加密的处理。这就是表示的作用,将应用层的数据转换翻译等。

<3> 会话层
????????会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。
会话层的同事拿到表示层的同事转换后资料,(会话层的同事类似公司的外联部),会话层的同事那里可能会掌握本公司与其他好多公司的联系方式,这里公司就是实际传递过程中的实体。他们要管理本公司与外界好多公司的联系会话。当接收到表示层的数据后,会话层将会建立并记录本次会话,他首先要找到公司B的地址信息,然后将整份资料放进信封,并写上地址和联系方式。准备将资料寄出。等到确定公司B接收到此份报价单后,此次会话就算结束了,外联部的同事就会终止此次会话。

<4> 传输层
????????传输层建立了主机端到端的链接,传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的,TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。
传输层就相当于公司中的负责快递邮件收发的人,公司自己的投递员,他们负责将上一层的要寄出的资料投递到快递公司或邮局。

<5> 网络层

????????本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。
网络层就相当于快递公司庞大的快递网络,全国不同的集散中心,比如说,从深圳发往北京的顺丰快递,首先要到顺丰的深圳集散中心,从深圳集散中心再送到武汉集散中心,从武汉集散中心再寄到北京顺义集散中心。这个每个集散中心,就相当于网络中的一个IP节点。

<6> 数据链路层
????????将比特组合成字节,再将字节组合成帧,使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测。
数据链路层又分为2个子层:逻辑链路控制子层(LLC)和媒体访问控制子层(MAC)。
MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等;LLC子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。 在实际使用中,LLC子层并非必需的。

<7> 物理层
????????实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚。常用设备有(各种物理设备)集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。
快递寄送过程中的交通工具,就相当于我们的物理层,例如汽车,火车,飞机,船。

TCP/IP 四层模型

?四层模型执行流程:

  • 在OSI的上三层,信息被表示为一定格式和形式的数据流;

数据流被传到传输层,将其切割为适合传输的数据段,并加上段头,段头中包含定位应用进程的端口号等信息;
数据段传到网络层,添加分组头部形成分组,分组头部中包含寻址主机的IP地址和其他一些传输需要用到的信息;
分组再传到数据链路层,添加帧头形成帧,帧头中包含寻址主机所需的物理地址、校验等信息;
帧到了物理层,被转成可供传输的比特流。

  • 网络接口层:接收IP数据并通过特定的网络进行传输,将数据(bit)封装为帧,抽取IP数据报并转交给网际层。
  • 网络层:该层负责相同(连接层,局域网内)或不同网络(网络层,不同的局域网间)中计算机之间的通信,包括提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收)。
  • 传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据。并且确定数据已被送达并接收(TCP/UDP协议所做的)。 通俗来讲,计算机接收到的包(信息),使用端口号来识别究竟是哪个进程需要接收这个信息。
  • 应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。通俗来讲,数据包确定传递给了该进程,但该进程需要进一步的进行识别,要读懂数据需要满足应用层的协议。

各层主要协议

(1)物理层

  • 物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除,而提供具有机械的,电子的,功能的和规范的特性,确保原始的数据可在各种物理媒体上传输,为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。?

(2)数据链路层

  • 主要提供链路控制(同步,异步,二进制,HDLC),差错控制(重发机制),流量控制(窗口机制)

(3)网络层

????????提供阻塞控制,路由选择(静态路由,动态路由)等

  • IP:网际协议。IP协议提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。IP地址是重要概念
  • ARP:地址解析协议。基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址(硬件地址)来确定接口的,而不是根据32位的IP地址。内核必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。P2P的连接是不需要ARP的。?
  • RARP:反向地址转换协议。允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP 地址。局域网网关路由器中存有一个表以映射MAC和与其对应的 IP 地址。当设置一台新的机器时,其 RARP 客户机程序需要向路由器上的 RARP 服务器请求相应的 IP 地址。假设在路由表中已经设置了一个记录,RARP 服务器将会返回 IP 地址给机器。
  • IGMP:组播协议包括组成员管理协议和组播路由协议。组成员管理协议用于管理组播组成员的加入和离开,组播路由协议负责在路由器之间交互信息来建立组播树。IGMP属于前者,是组播路由器用来维护组播组成员信息的协议,运行于主机和和组播路由器之间。IGMP 信息封装在IP报文中,其IP的协议号为2。
  • ICMP:Internet控制报文协议。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。
  • BGP :边界网关协议。处理像因特网大小的网络和不相关路由域间的多路连接。
  • RIP:路由信息协议。是一种分布式的基于距离矢量的路由选择协议。

(4)传输层

????????提供分割与重组数据,按端口号寻址,连接管理差错控制和流量控制,纠错的功能。传输层要向会话层提供通信服务的可靠性,避免报文的出错、丢失、延迟时间紊乱、重复、乱序等差错。

  • TCP: 一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
  • UDP: 用户数据报协议,一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

(5)应用层

  • HTTP:超文本传输协议,基于TCP,是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。
  • SMTP:简单邮件传输协议,是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则,由它来控制信件的中转方式。
  • SNMP:简单网络管理协议,由一组网络管理的标准组成,包含一个应用层协议、数据库模型和一组资源对象。
  • FTP:文件传输协议,用于Internet上的控制文件的双向传输。同时也是一个应用程序。
  • Telnet:是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序,用它连接到服务器。
  • SSH:安全外壳协议,为建立在应用层和传输层基础上的安全协议。SSH 是目前较可靠,专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。
  • NFS:网络文件系统,是FreeBSD支持的文件系统中的一种,允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。

两种模型对比

?本文中是按照TCP/IP五层模型讲的

二、物理层

  • 物理层考虑的是怎样才能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。
  • 物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异
  • 用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)

1.物理层传输介质

引导型介质

信号在固体介质中传播,例如铜、光纤、同轴电缆

光纤

  • 高速运行
    高速点对点传输(10-100 Gbps)
  • 低错误率
    中继器相距很远,对电磁噪声免疫

双绞线

  • 两根绝缘铜线互相缠绕为一对
  • 电话线为1对双绞线,网线为4对双绞线,广泛用于计算机网络(以太网)双向传输
  • 第5类:100 Mbps~1 Gbps;第6类:10Gbps
  • 传输距离一般为为100米

?同轴电缆

  • 两根同心铜导线,双向传输
  • 电缆上的多个频率通道
  • 带宽可达100Mbps
  • 传输距离一般为200米

?非引导型介质

信号自由传播,例如无线电(陆地无线电、卫星无线电信道)

无线电

  • 电磁频谱中各种“波段”携带的信号
  • 没有物理“电线”
  • 不依赖介质的广播
  • 半双工(发送方到接收方)

无线链路类型

  • 无线局域网(WiFi)? 10-100 Mbps;10米
  • 广域(如3/4/5G蜂窝)? 在~10公里范围内
  • 蓝牙:短距离,有限速率
  • 地面微波:点对点;45 Mbps
  • 同步卫星:36000km高空, 280毫秒的往返时延
  • 低轨卫星:近地,但围绕地球高速运动,需要大量卫星才能覆盖地球

2 数据通信基础知识

?源系统(源点,发送器)——通信系统(传输线或者网络)——目的系统(接收器,终点)

常用术语:

  • ? 消息:传送的信息
  • 数据:消息的实体,即用特定方式表示的信息
  • 信号:数据的电气或者电磁表现 (模拟信号和数字信号)
  • 信道:向某一个方向传送信息的媒体,包括:
    • 单向信道:一方发送,一方接收
    • 双向交替信道:双方都可发送消息,但不能同时进行
    • 双向同时信道:双方可同时发送信息
  • 调制:将来自源信号的低频甚至直流信号进行变换,使得这种低频直流信号可以便于在信道内传输,包括两种调制方法:
    • 基带调制: 把数字信号转换为另一种形式的数字信号,即仅对信号的波形进行变换,可称之为编码调制,数字信号的编码调制如下图所示:

    • 带通调制:使用载波进行调制,将基带信号的频率般到高频段,并将之转换为模拟信号

?3 信道复用技术

复用,即信道共享,一个信道在某一时刻传递多个信号,通过复用器分用器进行信号的复用和分用

频分复用FDM

????????用户在同样的时间内占用不同的频率带宽而复用同一个信道 ??

时分复用TDM

???????时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM 帧)。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。

?统计时分复用STDM?

????????改进的时分复用,按需动态分配时隙,而不是固定分配时隙 (时隙数小于连接在集中器上的用户数,使得每次传送的STDM帧中的分组都是满的

波分复用WDM

光的频分复用,利用在光线技术通信中;

?码分复用CDM

????????每个用户在相同的时间使用相同的频带进行通信,但各用户使用经过挑选的不同码型,从而使得个用户之间可以进行独立的通信

三、数据链路层

  • 功能:实现数据在一个网络之间的传输,以及将网络层的数据包封装成帧(交给物理层)发送到链路上;或者把(从物理层中)接收到的帧中的IP数据报取出并交给网络层。
  • 数据链路的组成:

链路:从一个节点到一个相邻节点的一段物理线路,而中间没有任何其他交换节点

数据链路:数据链路的构成由把实现通信协议的硬件和软件加到链路上构成的。

  • 传输方式:数据链路以帧为单位传输和处理数据。

  • ?数据链路层三个问题:封装成帧,透明传输,差错检测

封装成帧

? ? ? ? 将网络层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾的操作,称为封装成帧。目的是为了接收端能够在物理层的比特流中根据帧头和帧尾知道帧的开始和结束,即进行帧定界。

????????首部和尾部还要添加许多控制信息,链路层协议规定了所能传送的帧的数据部分长度上限,最大传送单元——MTU

不同格式帧:?

MAC帧:

?PPP帧:?

?????????在帧头和帧尾各有一个帧定界编制,由1子节组成,其01111110和01111110所包裹的数据就是一个帧,数据链路层可以识别这个帧定界从而提取出一个帧。

透明传输

? ? ? ? 数据传输过程中面临的问题:传输数据过程中可能会出现数据比特流与帧定界标志符一样的情况,造成误读定界标志导致传输错误。

? ? ? ? 不透明传输:因为上面的问题,数据链路层对于数据有了一个要求:数据中不能存在与定界符一样的数据编码。这就代表着对上层交付的数据有了限制,这就是不透明传输。

? ? ? ??透明传输:数据链路层不对上层交付的数据没有任何限制,就像是数据链路层不存在一样,上层传来什么数据就能让接收方的得到什么数据。

? ? ? ?如何保证透明传输:既要保证不对数据做限制,又要防止数据部分出现帧定界符,因此数据链路层中就会有对数据的处理来实现透明传输功能。例如:字节填充、比特填充,主要思路是在每一个传输数据中出现的定界符进行转义,防止误读。

? ? ? ? 字节填充:适用于面向字节传输的物理链路。

????????1. 通过在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是1B)。

????????2.接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

????????3.如果转义字符也出现在数据当中,那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个。

? ? ? ? ?比特填充:适用于面向比特传输的物理链路。

? ? ? ? 1. 在数据链路层中发送帧前扫描帧的数据部分,若出现连续的5个1,将在后续增加1个0(因为帧定界标志符为01111110)。

? ? ? ? 2. 在接收方数据链路层接收帧时,帧的数据部分,若出现连续的5个1,续将后的一个0删除。

差错检测

????????实际的通信过程中都不是理想的,在传输过程中可能会产生比特差错:1 可能会变成 0, 而 0 也可能变成 1。差错检测指的是检测在传输过程中产生的比特差错。

????????一段时间内,传输错误的比特占传输总数的比率,就称为误码率BER(Bit Error Rate)。

? ? ? ? 常用差错检测的方法有两种,奇偶检验循环冗余检验。

奇偶检验

奇偶检验

? ? ? ? ?当有偶数个错误就检测不出来,因此这种检验方法存在很大的局限性。

循环冗余检验CRC

????????循环冗余检验是一种可靠性非常高的校验方法。

主要有以下几步:

1. 收发双方约定好一个生成多项式G(x)

2. 发送方基于待发送的数据和生成多项式计算出差错检测码(冗余码),将其添加到待传输数据的后方一起传输

3. 接收方通过生成多项式来计算收到的数据是否出现误码

发送方处理:整体做除法,根据约定的多项式次数,在待发送数据后面添加多项式最高项次数个零。然后进行除法,最后生成的余数就是冗余码,其长度应该和多项式最高次数相同。其中除数就是生成多项式的各项系数构成的比特串

?接收方处理:已接受数据加上余数,同生成多项式各项系数构成比特串进行除法,若余数为零则无误码,余数不为零则有误码。

?差错检测总结:

可靠传输

????????根据差错检测技术,接收方的数据链路层可以检测出帧在传输过程中是否出现了误码。接收方主机收到有误码的帧后,是不会接受该帧的,会将它丢弃,

? ? ? ? 可靠传输:丢弃有误码的帧后,会进行其他措施来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本,来实现发送方发送什么,接收方就能接收到什么

? ? ? ? 不可靠传输:在丢弃有误码的帧后,不进行任何其他处理,接收方不一定能够收到发送方发送的东西。

1 传输差错

? ? ? ? 有线链路中:有限链路的误码率比较低,因此为了减小开销,不要求数据链路层向上提供可靠传输服务。即使出现了误差,可靠传输的问题由其上层解决。

? ? ? ? 无限链路中:无限链路的误码率比较高,因此要求数据链路层必须向上层提供可靠传输服务。

????????比特差错知识传输差错中的一种,还包括分组丢失、分组失序、分组冲重复。

1)分组丢失

2) 分组失序

3)分组重复

2?三种可靠传输实现机制

  • 可靠传输服务并不局限于数据链路层,在其他各层协议均可选择实现。

1)停止-等待协议SW

? ? ? ? 有四个最基本的原则:确认与否,超时重传,确认丢失,

????????确认与否:

  • 在每个数据发送后,接收方接到后会发送ACK(确认)信号确认无误收到,发送收到ACK信号后便开始发送下一个数据。
  • 接收方检测收到数据出现误码后,会发送NAK(否认)信号,发送方接收到NAK信号后会重新发送缓存区中的数据。
  • 因此,在此过程中,发送方与接收方一直处于一种停止等待对方的过程,在此过程中要进行确认与否认,这也是停止-等待协议的最基本原则。

? ? ? ? 超时重传:

  • 解决问题:当数据传输过程中出现丢失,导致接收方一直等待不到数据传送到达,无法判断数据是是否正确,而发送方又在等待接收方发送确认信号,系统处于互等的请况。
  • 解决方法:当发送方发送一个完整的数据组时,计时器开始计时,指定时间收不到接收方的确认消息,就默认自己么发过去再发一次。超时时间一般设置为略大于数据平均往返时间。

????????确认丢失:

  • 解决问题:接收方发送ACK信号后,由于传输问题出现ACK信号丢失,导致发送方没收到确认信号,重传分组,此时接收方重新接收到一样的分组,造成分组重复错误
  • 解决办法:给每个数据分组都加上一个编号,根据判断相邻分组编号是否相同,就可以避免分组重复问题。

????????确认迟到:

解决问题:接收方发送ACK信号后,由于传输问题出现ACK信号迟到,导致发送方没收到确认信号,重传分组,同时开始传输下一个分组,此时ACK到达,但是此时超时重传的分组已经发送出去,接收方接收到后会发送一个一样的ACK信号。

解决办法:给ACK信号添加编号。

点对点协议PPP

1)PPP协议标准办法

????????PPP协议为在点对点链路传输各种协议数据报中提供了一个标准办法,主要由三部分组成:

  • ?对各种协议数据报的封装方法(封装成帧)
  • ?链路控制协议LCP ——用于建立、配置以及测试数据链路的连接
  • ?一套网络控制协议NCPs——其中的每一个协议支持不同的网络层协议

2)PPP协议的帧格式:

PPP帧的格式

?3)透明传输和差错检测和上面的原理相同。

4)PPP协议的工作状态

数据媒体接入控制

????????数据媒体接入控制(Medium Access Control)简称MAC,其要着重考虑的问题就是如何协调多个发送和接收站对一个个共享传输媒体的占用,也就是解决冲突的问题。

1)静态划分信道

  • 预先固定分配好信道,这类方法非常不灵活,对于突发性数据传输信道利用率会很低。
  • 通常在无线网络的物理层中使用,而不是在数据链路层中使用。

? ? ? ? 结合上面的思念到复用技术理解。

2)动态接入控制

动态接入控制

适配器的作用

1)适配器用来连接计算机与局域网;同时要能够实现以太网协议;

2)适配器和局域网之间的通信是通过双绞线或者电缆以串行传输的方式进行的;而适配器与计算机之间的通信是并行方式进行的,之所以适配器要能够进行两种数据传送方式之间的串并行转化;

3)网络上的数据率与计算机总线上的数据率不同,因此适配器要安装内存储器以进行两种速率下的缓存功能

4)适配器要能够实现以太网协议

5)计算机的硬件地址就在适配器的ROM中;(计算机的软件地址IP地址,在计算机的存储器中)

CSMA/CD协议

????????基于以太网的广播通信方式采用的具有检测功能的协议

要点:

  • 多点接入——即总线网络的方式
  • 载波监听——每个站在发送前和发送的时候都不断的检测信道是否有其他站点在发送信号
  • 碰撞检测——边发送边监听,若在信道上有至少两个站点同时发送信息便发生碰撞,使得两边发送的信息都作废;

MAC层的硬件地址

  • 硬件地址又称为物理地址或MAC地址
  • 硬件地址其实不算严格意义上的地址,因为并没有指明具体位置,硬件地址是适配器唯一编号,用来唯一的标识每台电脑上的适配器
  • 硬件地址在适配器生产时固化在适配器的ROM中;

MAC地址的格式:

????????总共64位(6字节)前三字节由管理全球硬件地址的机构——注册管理机构RA向适配器制造公司出售称为组织唯一标识符OUI,后三字节由制造公司自行分配,称为扩展标识符,(其中前三字节中有两位是用来标识是否位单播地址和是否属于全球管理的)

MAC帧的格式

  • 目的地址和源地址指的是硬件地址
  • 类型字段用来标志上层使用的是什么协议
  • FCS帧检验序列,使用CRC检验
  • 前同步码是为了使适配器的时钟与比特流达成同步;其帧的提取由物理层添加的前导码来识别开始,并且按照稳定的时钟周期,在每一帧的结束会由96比特发送时间的间隔,以此来识别一个帧的结束。
  • 同时我们要注意的是在MAC帧中并没有数据长度的标识,但由于传输时使用的是曼彻斯特编码的方式,所以通过对曼彻斯特编码的信号特点的观察便可确定是否传送完毕;(曼彻斯特编码信号的码元正中间有一次电压转换)

四、网络层

未完待续

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