计算机网络[系统学习二]

文章目录

• 局域网的拓扑
• 局域网的特点与优点
• 广播信道的数据链路层
• CSMA/CD协议
• 碰撞检测
• 争用期
• 二进制指数类型退避算法
• 以太网
• 星形拓扑
• 信道利用率
• MAC层
• MAC帧格式
• 无效的MAC帧

局域网的拓扑

• 拓扑指的是网络物理上如何连接的
• 总线网 和 树形网两边的电阻用来吸收能量, 防止反弹造成干扰
• 星形网一个设备损坏并不影响其余设备, 总线网则会影响. 局域网一般是星形结构
  

局域网的特点与优点

• 特点 : 局域网是一个单位所拥有的, 地理范围和节点数目都有限, 带宽有保证, 出了问题但维修复.
  • 广域网 : 花钱租别人链路, 出问题了别人负责. 即使两个人离得很近, 但是用的是广域网技术通信, 也是广域网.
• 优点 : 具有广播功能, 从一个站点可以很方便的访问全网. 局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源.
  

广播信道的数据链路层

• 最初的以太网将许多计算机连接到一根线上.
• 某个节点发送数据时, 总线上所有节点都会监测到该数据信号, 但是只有和数据帧中的目标地址一致的节点才会接收这个数据, 其余的会直接丢弃
• 具有广播特性的总线上实现了一对一通信

CSMA/CD协议

• 载波监听多点接入/碰撞检测
• 多点接入 : 许多计算机以节点的方式连接在一根总线上
• 载波监听 : 每一个节点在发送数据前需要先检测一下总线上是否有其他计算机正在发送数据, 如果有则暂时不发送数据, 以免发生碰撞.
• 碰撞检测 : 计算机一边发送数据一边检测信道上的信号电压大小
• 使用CSMA/CD协议的以太网只能进行双向交替通信(半双工通信).
• 因为每个节点发送数据之后的一小段时间内, 存在着碰撞的可能性, 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率.

碰撞检测

• 信道越长, 监测到冲突的时间越长. 所以说以太网不超过100m
  

争用期

• 最先发送数据的节点, 最多需要经过时间2t(往返时延)才能知道发送的数据帧是否遭受了碰撞. 这段时间称为争用期
  • 以太网端到端的往返时延2t称为争用期, 或碰撞窗口, 通常取51.2us
  • 对于10Mb/s以太网, 在争用期内可发送512bit, 即64字节.
  • 以太网发送数据时, 若前64字节未发生冲突, 则后续的数据就不会发生冲突.
  • 以太网规定了最短有效长度为64字节, 接收到的小于64字节帧都是由于冲突而异常中止的无效帧, 直接丢弃
  • 发送的数据不能小于64字节, 如果小于, 会自动补上.

二进制指数类型退避算法

• 发生碰撞的节点, 需要推迟一个随机时间再发送数据.
  
  
  

以太网

• 符合DIX Ethernet V2标准的局域网
• 以太网提供的服务是不可靠的交付
• 当接收到有错误的数据帧时丢弃该数据帧. 整个数据包的差错纠正由高层来决定
  • 如果高层发现丢失了一些数据会要求重传, 但以太网并不知道这是一个重传帧, 而是当作一个新的数据帧来发送接收.

星形拓扑

• 传统以太网最初是使用同轴电缆, 总线结构, 只能一对一通信
• 后来改成了使用双绞线, 每个节点需要两个双绞线, 分别用于发送和接收, 采用星形拓扑结构, (最初集线器后来改成了交换机)
• 冲突域

信道利用率

• 一般情况下分母会有冲突, 大于T0 + t
• a需要尽可能小, 这样的话t就会尽量小, 越快监测到冲突, 冲突耗费时间就越少, 分母就越少. T0尽可能大, 分子越大. 所以最后的信道利用率最大.

MAC层

• 每台计算机的网卡都有全球唯一的一个MAC地址(物理地址), 48位二进制组成, 前24位代表生产厂家, 后24位是厂家自己分配的流水号
  • 生产网卡的厂商都需要到IEEE的注册管理机构RA申请, 申请时会被分配一个MAC地址段
  • 电脑中显示的MAC地址一般是16进制 (12位)
• 计算机使用的MAC地址可以人为更改
  • 局域网中不可以出现相同的MAC地址, 不会报错, 不会联通
  • 更改MAC地址用来蹭网

MAC帧格式

无效的MAC帧