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第1章(数制转换与运算) 概念:“数制”的全称就是“数据制式”,是指数据的进位计数规则,所以又称为“进位计数制”简称“进制” 基数:在一种数制中所能使用的数码的个数 十进制(decimal):标志为D,表示方式为:(1250)D或者(1250)10 二进制(binary):标志为B,表示方式为:(101)B或者(101)2 八进制(Octal):标志为O或Q,表示方式为:(107)O或者(107)8 十六进制(Hexadecimal):标志为H,表示方式为:(10D)H或者(10D)16 或者:0X10D数制转换与运算: 非十进数转换成十进数制:二进制、八进制、十六进制的,相互转换方法是:权位相加法。整数部分的格式为:BN-1 (基数)n-1 + BN-2(基数)n-2 + B1(基数)1 + B0(基数)0 十进制 数转换成非十进数:整数之间的转换用“除基(基数)取余法”,小数部分为:“乘基(基数)取整法”八转二,1对3;十六转二,1对4,小转大反一反;小数点前向左移,小数点后向右移;不足者用零补加需逢二进一,减需向高借一当二,乘要全一才一,除只有零与一每位十进制转为二进制的编码,称之为BCD码(Binary coded decimal,也称“二-十进制编码)8421BCD与2421BCD码的区别在于权位不同,转换方法为权位相加法余3码:8421码+3的转换即为它的值机器数:计算机中的二进制机器码是带带符号的,最高权位放符号(0为正,1为负)真值是除了符号位的二进制字长为一次可以处理的二进制数字的数目,是计算机进行数据存储和数据处理的运算单位模是指一个计量系统的计数原码:符号位加上真值的绝对值,其实就是数据值的机器数表示形式本身反码:就是原码除符号位外的其余各位逐位取反补码:对反码加1正(0)数反补为原码,负(1)数反码取其反,老大(符号位)动不得,负(1)数补码为造反,加衣返乡不忘本(符号位不动)与、或、非、异或,与数同为同,不同为小,或同为同,不同为大,非取反,异或同为零,不同为一补码加减法运算:【X+Y】=【X】补+【Y】补【X-Y】=【X】补+【-Y】补表1-1 不同数制的对应关系二进制十进制八进制十六进制000011111022211333100444101555110666111777100081081001911910101012A10111113B11001214C11011315D11101416E11111517F表2-2 8421BCD码十进制数字8421BCD码2421BCD码000000000100010001200100010300110011401000100501011011601101100701111101810001110910011111第2章 计算机网络概述1. 计算机网络:利用通信线路和通信设备,用一定的连接方法,将公布在不同地点(相对来说,也可是同一地点)的具有独立功能的多台计算机系统(可包括独立计算机和网络两种。这样的定义就同时适用于虚拟网络了)相互连接起来,在网络软件的支持下进行数据通信,实现资源共享的系统。2.计算机网络的组成包括:终端计算机(或者是只具有基本计算机功能的计算机终端)、网络连接和通信设备、传输介质(媒体)、网络通信软件(包括网络通信协议)。计算机网络系统计算机网络软件系统计算机网络硬件系统传输介质(媒体)传输介质(媒体)终端计算机(裸机)网络设备(裸机)计算机和网络设备中的通信协议网络设备软件(如设备网络操作系统计算机软件(如操作系统和通信软件)3、计算机应用:商业应用(资源共享、分布式处理、电子商务、网络通信、数据通信、远程访问与管理)和家庭和/个人应用1、 局域网(LAN):是属于个人,或者组织专用的网络。位于一栋或者多栋建筑物内,或者一个校园内,最远可以覆盖到几公里的范围,通常是将个人(如家庭)或者组织中的计算机和其他网络设备连接起来形成的网络(如家庭网络、企业局域网、校园网),主要目的是为了资源共享、交换信息、共享上网等。LAN主要特点:覆盖范围小、广播式或者点对式传输技术、多种拓扑结构并存等几个方面。广播式传播与之对应的网络拓扑结构:总线型结构和4、根据计算机覆盖范围可分为: 环型结构。2、 城域网(MAN):覆盖一个城市的计算机网络。典型:有线电视网,银行终端网(如各银行的ATM终端机)3、 广域网(WAN):一个国家,一个洲,包括了大量称之为“主机”的机器,这就是主机共同构成了整个广域网的“资源子网”。这些主机又是通过许多由电信或者ISP(因特网服务提供商)提供的专门通信网络(称之为“通信子网”)设备进行网络连接和数据路由的。通信子网主要包括两个部分:传输线和交换单元传输线就是传输介质:如同轴电缆、双绞线、光纤,或者无线电磁波。交换单元:特殊计算机的路由器 5.网关不仅起到网络的连接作用,还可以提供必要的网络通信协议、网络硬件/软件层次的转换 网关可以工作在OSI/RM的网络层、传输层或者应用层6.子网(实际上就是指“通信子网”)与广域网的唯一区别就在于是否有主机存在:如果区域中只有路由器,那么它就是一个通信子网;如果区域中既有路由器又有主机,则它就是一个广域网。通信子网的概念只有在广域网中才有意义7无线计算机:系统无线互连、无线局域网(WLAN)和无线广域网(WWAN) 系统无线互连:一种短距离的无线连接技术,如:无线键盘和无线鼠标8.广播网络:计算机或设备使用一个共享的通信信道进行数据传播,网络中的所有节点都能收到任何节点发出的数据信息 广播:发送信息中使用一个指定的代码标识目的地址,如果被传输的数据包带有这样的目的地址编码,则网络中的每一台机器都将接收该数据包,并对数据包进行处理。 传统的集线器共享式以太网和令牌环网都属于广播网多播技术是广播技术的一个特例,它是有针对性地把数据发送到指定的多个用户主机中去。 组播应用于路由器和多媒体传输 D类地址用于组播中:.055点对点网络其实就是通常所说的单播网络 单播是客户端与服务器之间的点对点的连接ATM网采用信元交换技术,在数据传输之前预先在源节点和目的节点建立一条虚电路,然后将不同的数据切割成大小相同的信元进行传输。 因此X.25、FR、ATM都不属于广播网络,而属于点对点的单播网络9. 、传输介质: 有线传输:同轴电缆、双绞线、光纤 无线网络的大气:红外线、微波、通信卫星 10、光纤分为单模光纤和多模光纤;单模光纤就是在一条光纤中包括一条芯线,且只能以直 线方式(不会反射)传输一种光纤;多模光纤是在一条中可以包括金条芯线,以不同的 反射角方式传输多种不同的光的光纤; 单模光纤比较昂贵,广泛应用于长距离传输 10. 同轴电缆带宽取决于电缆质量、长度和数据信息的信噪,一般都可以达到1GHz以上 应用领域:有线电视 同轴电缆: 1、阻抗为50的电缆,属于基带 粗同轴电缆(AUI)最长为250M 细同轴电缆(BNC)最长为185M 2、阻抗为75的电缆,属于宽带同轴电缆,宽带同轴电缆 交换机: 最基本的工作层次还是OSI/RM的第二层-数据链路层 三层交换机:工作在OSI/RM的第三层-网络层 四层交换机:工作在OSI/RM的第四层-传输层 七层交换机:工作在OSI/RM的第七层-应用层11、路由器纯粹工作在OSI/RM的网络层设备 网关可以工作在OSI/RM的网络层、传输层或者应用层 路由器主要是用来进行不同网段或者网络的互连,而不是用来集中连接网络设备的。12. 网桥作用:用来连接被中断的同一个网络(同一网络地址)的两个部分(也就是两个网段),目前很少用,取而代之的是具有更强功能的交换机。所以网桥是工作在OSI/RM七层结构中的第二层-数据链路层13. 生成树协议(STP(生成树协议)、RSTP(快速生成树协议)、MSTP(多生成树协议):用途就是在保证需要时备份的网络链路使用的同时,消除网络中容易引起环路的链路冗余。11、星型结构的主要优点:1.网络传输数据快 2、实现容易,成本低 3、节点扩展、移动方便 4、维护容易 缺点:1、核心交换机工作负荷重 2、网络布线较复杂 3、广播传输,影响网络性能 星型结构主要采用双绞线为传输介质的(100M内)12、环型网络结构: 采用同轴电缆(也可以是光纤)作为传输介质的令牌网中,是由连接成封闭回路的网络节点组成 IEEE802.5令牌环 优点:1、网络路径选择和网络组建简单 2、投资成本低 缺点:1、传输速度慢 2、连接用户非常少 3、传输效率低 4、扩展性能差 5、维护困难13、总线型结构:同轴电缆传输、速度为10Mb/s,适用于IEEE802.4标准下的线型令牌网络 优点:1、网络结构简单,易于布线 2、扩展容易 3、维护容易 缺点: 1、传输速率低 2、故障诊断困难 3、故障隔离比较困难 4、网络效率和传输性能不高 5、难以实现大规模扩展14、树形结构:优点:1、扩展性能好 2、易于网络维护 缺点:1、对要(核心,或者骨干层)交换机的依赖性太大 2、大量数据要经过多级传输,系统的响应时间较长15、混合型结构:常见的是由星型结构和总线型结构相结合的在一起组成的 优点:1、应用广泛 2、扩展灵活 缺点:1、性能差 2、较难维护16、无线局域网:Ad-hoc结构和星型结构的infrastructureinfrstrkt结构第3章 计算机网络体系结构1.OSI/RM(open system interconnection reference model,开放系统互连参考模型)含义:“开放系统”是指网络中可以存在基于不同网络通信协议的网络系统 “互连”是指该标准是用来解决不同网络系统之间的相互连接问题的,当然是指网络意义上的连接,而不是仅限于物理连接 “参考模型”说明OSI/RM给出了一个在不同类型网络互连设计中,可以参考的层次化网络结构模型,但并一定要严格遵守,可以根据特定协议网络做适当修改2、OSI/RM七个层次:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层3、物理层:解决的是网络通信的基础设施-传输介质,也就是网络通信的“线路”问题 基本作用:为网络通信提供线路 标识线路是用“接口号”进行的,是一个最粗略的标识方式 基本特性:网络接口类型、可用网络带宽、机械性能(如抗拉伸性能)、电气性能、光/电性能(如光纤就具有光学性能,双绞线、同轴电缆等具有电子性能) 职责:确保通信信道中传输的原始数据位不发生变化 主要作用:1、定义了光学、电气、机械和功能特性 2、定义网络接口类型和数据传输方式 注意:OSI/RM中的物理屋传输的是bit(比特,或位)流4、数据链路层:解决的是数据通信链路的问题,它是网络通信过程中实际使用的“路” 数据链路层对应的是“通道”,也称“链路”而不是“传输介质”形成的整条“路” 专用:指这个通道只能由某个通信使用,即使通道空闲,其他通信也不能使用 非专用:指在某个通道上,可以充许多条通信同时存在,只是通道有空闲,其他通信就可以使用这个通道 数据链路层的标识信息就是“MAC地址对” 数据以“帧”(一帧包括多个Bit)为单位进行传输链路与线路的区别:链路是在线路之中划分出来的,当然也可能是对等的,那就是在线路交换机的点对点通信中基本特性:1、带宽的特性:也就是相应链路上可以人急提供的最高传输速率,称之为“链路带宽”主要功能:1、数据链路建立、维护与释放 2、数据帧的封包和传输 3、数据链路加密 4、帧接收顺序与控制 5、差错检测与控制 6、数据流量控制 7、在多点连接或多条数据连接的情况下,提供数据链路端口标识的识别,支持网络层实体建立网络连接 功能是通过具体的数据链路层协议完成的5、网络层:如何到达另一个网络目标主机或者设备的问题 网络层提供面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务 主要功能:1、提供网络间连接的路由,为信息包的传送先把一条最佳路径 2、网络间通信连接的建立与管理 3、网络IP地址编址和寻址 4、流量和拥塞控制,数据包顺序控制及网络记账等 5、提供其他 网络服务,如身份认证、数字签名、数据加密等 功能同样是通过具体的网络层协议来完成 IP地址进行标识6、传输层:标识信息是“IP地址+端口号”,这里的“端口”是逻辑上的端口,并不是物理层实际的接口 基本功能:1、数据传输连接和通道的建立、维护和管理 2、数据传输的差错检测和控制 3、数据传输的流量控制 4、其他数据传输服务,如数据加密以上功能也都是通过具体的传输层协议(如TCP/UDP)完成的7、会话层:主要功能:1、建立、维护和管理会话连接 2、管理会话活动和服务 3、控制会话和数据传输同步8、表示层:主要功能:1、语法转换和协商 2、表示连接和数据传输同步控制 3、其他服务,如数据压缩和加密等9、应用层:凡是需要借助于网络进行通信的应用都属于应用层10、OSI/RM工作原理中涉及到两个主要原理:一是通信双方逻辑上的对等通信原理,另一个是数据传输发送端自上而下,接收端自下而上传输原理,也就是数据传输原理 一般把网络层以下的三层(物理层,数据链路层、网络层)划分为“通信子网”,负责为网络通信提供平台,建立网络通信连接。而把“会话层、表示层、应用层”这三层称之为“资源子网”,负责具体的数据通信任务11、主机与主机之间不可能实现数据链路以上层次之间的实际直接通信 在OSI网络模型中,除了最低层(物理层)之外,没有其他层能够把信息直接传递到别外一台计算机上与之相对应的层上去 OSI七层结构中的各层功能代表和描述层次代表功能传输的数据单位模拟描述应用层与用户应用进程的接口报文做什么表示层数据格式的转换报文对方看起来像什么会话层会话管理和数据传输的同步报文该谁讲话?从哪儿开始讲起 传输层端到端的可靠数据传输报文和分段对方在哪儿?网络层分组传送、路由选择和流量控制分组(数据包)走哪条路可以到达对方?数据链路层相信结点无间的无差错地传送帧帧第一步该怎么走?物理层在物理介质上透明传送位流比特怎样利用物理介质? 12、OSI/RM数据通信的发送端的数据是从上向下传输的,而接收端的数据则是从下向上传输的,这也是OSI的基本通信流程12、AH为应用层头,PH为表示层头,SH为会话头,TH为传输层头,NH为网络层头,DH为数据链路层头 OSI/RM的基本通信原理是数据在发送端自上而下,而在接收端是自下而上传输的,整个通信过程是需要一层层(但不是必须经过全部的七层)经过的,而不能跨越。但是最终的数据通信是在通信双方的对等层进行的,如一方的网络层只能另一方的网络层进行通信,一方的层只能与另一方的传输层进行通信,而不能出现错位通信的13、OSI/RM缺点:糟糕的时机,糟糕的技术,糟糕的实现、糟糕的策略14、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protoco,传输控制协议/Internet协议)协议体系结构(也称“TCP/IP协议参考模型)15、 TCP/IP协议簇组件ATMFrame Relay802.11WirelessLANEthernerICMPv6NDMLD IPV6IGMPIGMPARP IP(IPV4)UDPTCPSNMPRIPDNSSMTPFTPHTTP网络访问层网际互连层传输层应用层物理层层数据链路层层网络层层会话层层表示层层应用层OSI参考模型 TCP/IP协议参考模型 传输层层 16、注意:没有指出“网络访问层“应该具有那些功能,只是指出,主机必须通过某个协议连接到网络上,以便可以将分组发送到网络上 网际互连层:定义了正式的分组格式和协议,也就是通常所说的“IP协议”。该层的主要任务是将IP分组传递到它们该去的地方 传输层:请允许我源和目标主机上的对等实体之间可以进行对话 TCP(协议号为6)是一个“可靠的”、面向连续的传输机制,它提供一种可靠的字节流并保证数据完整、无损并且按顺序到达。 UDP(协议号为17)是一个无连接的数据协议,提供一对一或一对多、无连接不可靠通信服务 SCTP(Stream C ontrol Transmission Protocol,串流控制传输协议) DCCP数据报拥塞控制协议 RTP实时传输协议 TCP和UDP都用来支持一些高层的应用。任何给定网络地址的应用通过它们的TCP或者UDP端口号区分(1024号以前的端口通常是为固定服务分配的,如Web的80,FTP的21,DNS的53,POP的110,SMTP的25等) 应用层:17、TCP/IP协议缺点:1、没有很好地区分服务、接口和协议 2、网络访问层规定得不明白确 3、没有区分物理层与数据链路层OSI/RM和TCP/IP协议参考模型有很多共同点,都是以协议伐为基础进行层次结构划分的 不同:1、层次结构不同 2、支持的通信类型不同 3、适用范围不同18、局域网体系结构(LAN/RM):数据链路层LLC子层MAC子层物理层高层 OSI七层参考模型 局域网参考模型 数据链路层(DLL)物理层(PHY) 注:介质访问控制(MAC,Medi Access Control)子层逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC)子层19 物理层:处理物理线路上传输的比特流,实现比特流的传输、接收和同步;物理连接的建立、维护和撤销;处理机械、电气和过程的特性;为数据链路层提供服务 规定了所使用的信号、编码、传输介质、传输速率,以及电平和功能特性 20 MAC子层:将数据成帧进行传输,并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制,使不可靠的链路变为可靠的链路MAC子层:局域网中数据链路层(DLL)下层部分,与物理层(PHL)关系密切。 提供MAC地址寻址和介质存取(也就是数据的接收和发送)的控制方式,即处理局域网中各站点对共享通信介质的急用问题,不同类型的局域网通常使用不同的介质访问控制协议 MAC子层在支持LLC子层中完成介质访问控制功能,可以提供多个可供选择的介质访问控制方式21 LLC子层 为用户的数据链路服务向网络层提供统一的接口。 LLC提供了两种无连接和一种面向连接的三种服务。 方式一:无确认无连接服务。它请允许给以下地址发送帧:l 给单一的目的地址(点到点协议或单点传输)l 给相同网络中的多个目的地址(多点传输)l 给网络中的所有地址(广播传输) 在这种无连接LLC操作中,具有以下特征:l 链路服务是一种数据服务,信息帧在LLC实体(也就是通信双方的LLC子层)间交换,无需在同等实体间事先建立逻辑链路。l 对这种LLC帧既不确认,也无任何流量控制或差错恢复l 支持点对点、多点和广播式通信。多点和广播传输在同一信息需要发送到整个网络的情况下可以减少网络流量。如果在这种方式中采用单点传输,则不能保证接收端收到帧的次序和发送时的次序相同,发送端甚至无法确定接收端是否收到了帧,因为它是无回复的 方式二:有确认无连接服务。它仅限于点到点通信 方式三:面向连接服务。在这种操作方式中,所具有的特征如下:u 给每个帧进行编号,接收端就能保证它们按发送的次序接收,并且没有帧丢失,利用滑动窗口流控制协议可以让快的发送端也能流到慢的接收端u 在面向连接LLC操作中,提供服务访问点之间的虚电路服务在任何信息帧交换前,在一对LLC实体间必须建立逻辑链路。u 在数据传送过程中,信息帧依次发送,并提供差错恢复和流量控制22、LLC帧格式 8位 8位 8/16位 8n位DSAPSSAP控制信息(1) DSAP(Destination Service Access Ponint,目的服务接入点)和SSAP(Source Service Access Point,源服务接入点)字段SAP(服务访问点)提供多个高层协议进程共同使用一个LLC层实体通信的机制 SSAP和DSAP地址字段分别定义了源LLC SAP地址和目的LLC SAP地址,各占8位(1个字节)。DSAP的7位是实际地址,1位为地址类型标志I/G(个人/组织)位,用来标识DSAP地址为单个地址,还是组地址。当I/G位为0时,表示DSAP地址是一个单个地址,此时LLC帧,此时LLC帧由DSAP标识的唯一目的LLC 接收;当I/G位为1时,表示DSAP地址是一组地址,此时LLC帧由DSAP标识的一组目的LLC SAP接收 SSAP中的7位是实际地址,1位为命令/响应标志C/R(命令/响应)位,用来识别LLC帧,。当C/R为0时,表示LLC帧是命令帧;当C/R为1时,表示LLC为响应帧 定义DSAP字段全“1”的是全局地址,由MAC服务访问地址所实际服务的全部DSAP组成;定义DSAP或SSAP地址字段中全”0”的为空地址(2) Control(控制)字段,用于定义LLC帧类型,占8位或16位LLC帧的类型取决于控制字段的第1、2位,定义了三种帧:信息帧(I帧)、监控帧(S帧)、无编号帧(U帧)l I(Information,信息)帧,16位的控制和帧编号字段,用于面向连接的应用l S(Supervisory,监控)帧,16位的控制字段,用于在LLC层中进行管理监督l U(Unnumbered,无编号)帧,8位的控制字段,特别适用于无连接的应用,是应用最普遍的一种格式23、WLAN/RMLLC子层LLC子层MAC子层PCF(ponint,coordination function,点协调功能)DCF(distrid coordination function,分布式协调功能)采用CSMA/CA访问控制机制物理层2.4GHz FHSS1mb/s2mb/s2.4GHz DSSS1mb/s2mb/sIR1mb/s2mb/s5GHzOFDM6/9/12/18/24/36/48/54Mbg2.4GHzHR-DSSS1/2/5.5/11Mb/s2.4GHzOFDM时6/9/12/18/24/36/48/54MbgDSSS时1/2/5.5/11Mb/sIEEE802.11802.11a802.11b802.11g 24WLAN接入标准所用的调制技术l FHSS-Frequency Hopping Spread Spectrum,跳频扩频技术 例如:IEEE802.11l DSSS-Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频技术 例如 :IEEE802.11l OFDM-Orthogonal Frequency Division MULTIPEXING,正交频分复用 例如:IEEE802.11a和IEEE802.11gl HR-DSSS-High Rate Dsss,高速直接序列扩频技术 例如:IEEE802.11g 25.MAC子层两种工作方式:分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF) 采用新的CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance,带有冲突避免的载波侦听多路访问)时间间隔:IFSSIFSPIFSDIFSEIFSCSMA/CA与CSMA/CD区别l 载波检测方式不同l 信道利用率不同DCF在WLAN网络中采用的是争用服务,PCF采用的是无争用服务第四章 以太网标准与技术介质访问控制方法有三种:具有冲突检测载波监听多路访问CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection,载波侦听多路访问冲突/冲突检测)、控制令牌、时槽环l CSMA/CD采用随机访问和竞争,适用于总线拓扑结构网络l 控制令牌用于环形网拓扑结构、总线网拓扑结构。按照所有站点共同理解和遵守的规则,从一个站点到另一个站点传递控制令牌,一个站点只有当它占有信息时,才能发送数据帧,发送完帧之后,再把令牌传递给下一个站点l 时槽环适用于环形网介质控制访问,这种方法对每个节点预先个特定的时间段,每个节点只能在时槽环内传输数据。时槽环采用集中控制方式。在时槽环介质访问控制方法中,每个站点每次只能传送一个帧,若想要传送另一个帧,则首先必须释放前一个帧所用的槽,这种对环的访问方法体现了公平性1、 CSMA(载波侦听多路访问)介质急用技术适用于总线型和树型拓扑结构,主要解决如何共享一条公用总线介质。其原理是:在网络中任何一个工作站在发送信息前,要先侦听网络中有无其他站点在发送信号,如无则立即发送;如有其他站点正在发送数据,则此站点要先避让一下,等一段时间后再侦听,直到介质空闲才发送。l “非坚持”算法规则如下:1、如果介质是空闲的,则可以立即发送数据 2、如果介质是忙的,则等待一个随机延迟的时间后,再继续侦听,直到介质为空闲才发送数据缺点:在有多个站点发送数据时,可能会由于大家都在延迟等待过程中,到处使介质即使当前已牌空闲状态也,没有站点发送数据,这样一来,介质的利用率就可能很低。 只适用于小型的总线,或者树形拓扑结构网络中,不适用于像现在大型的星型结构以太网中l “1-坚持”算法规则:1、如果介质空闲的,则可以立即发送数据2、 如果介质是忙的,则继续侦听,直到检测到介质是空闲,立即发送数据3、 如果在发送数据过程中发生了冲突(因为可能有多个站点在同一时间检测到介质为空闲,并立即进行了数据发送),则放弃当前的数据传送任务,等待一个随机的延迟时间,再重复上述步骤缺点:在有多个站点发送数据的情况下,这种毫不等待的算法也就使得冲突时常发生只适用于小型的总线,或者树形拓扑结构网络中,不适用于像现在大型的星型结构以太网中l “P-坚持”算法1、 如果介质空闲,则以P概率发送数据(注意,只是一种概率,而不是马上发送数据),而以(1-P)的概率延迟一个时间单位t,t等于最大信号传播时延的两倍2、 站点的发送已被延迟一个时间单位t后,则重复上述步骤(1),当然这时的P值可能不一样3、 如果介质是忙的,继续侦听直到介质处于空闲状态,然后重复上述步骤信号传播时延(us)=两站点间的距离(m)/信号传播速度(200m/us)数据传输时延(s)=数据帧长度(bit)/数据传输速率(b/s)2、载波侦听(carrier sense),意思是网络上各个工作站在发送数据前都 要确认总线上有没有数据传输。若有数据传输(称总线为忙),则不发送数据;若无数据传输(称总线为空),立即发送准备好的数据 多路访问(Multiple access),意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线,且发送数据是广播式的 冲突(Collision),意思是若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据,在总线上就会产生信号的混合,这样哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称为数据冲突,又称为碰撞。 冲突检测(Collision detected),为了减少冲突发生后的影响,工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据,看有没有在传输过程中与其他工作站的数据发生冲突。CSMA/CD的工作原理可以用以下几句话来概括:l 先听后说,边听边说l 一旦冲突,立即停说l 等待时机,然后再说这里的“听”即监听、检测之意:“说”即发送数据之意。(1) 当一个站点想要发送数据的时候,它检测网络查看是否有其他站点正在传输,即侦听停产是否空闲(2) 如果停产忙,则等待,直到停产空闲;如果停产空闲,站点就准备好要发送的数据(3) 在发送数据的同时,站点继续侦听网络,确信没有其他站点在同时传输数据才继续传输数据。因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据,就会产生冲突。若无冲突则继续发送,直到发完全部数据(4) 若有冲突,则立即停止发送数据,但是要发送一个加强冲突的JAM(阻塞)信号,以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突,然后,等待一个预定的随机时间,且在总线为空闲时,再重新发送未发完的数据。CSMA/CD控制方式的优点是:原理比较简单,技术上易实现,网络中各工作站处于平等地位,不需集中控制,不提供优先级控制。但在网络负载增大时,发送时间增长,发送效率急剧下降。4、 CSMA/CD二进制指数退避算法:是按“先进先出”(Last in first out,LIFO)的次序控制的,即未发生冲突或很少发生冲突的数据帧具有优先发送概率;而发生过多次冲突的数据帧,发送成功的概率更少。5、 二进制指数退避算法的规则如下:l 对每个帧,当第一次发生冲突时,设置参数L=2。退避重发时间在0或者1个时隙中随机抽取一个再重发l 当帧再次冲突时,退避时间参数的最大值加倍,即是原来L值2的2次方。退避重发时间在03(=22-1)个时隙中随机抽取一个再重发l 当冲突N次,由此时的退避时间参数的最大值 为最初L值的2n倍。退避重发时间在0(2n-1)时隙中随机抽取一个再重发。可以设置一个最大重传次数,超过此值,不再重发,并报告出错。一般是第10次冲突之后,随机数的时间间隙数就固定在1023上,不再增加了。16次冲突后,就会放弃努力,并且给发送数据的站点返回一个错误报告最短数据帧长(bit)=2*数据传输速率(b/s)*两站点间的距离/200(m/us)6.采用传输介质为10mb/s以太网标准,标准别名格式为: Base表示基带方式传输 T表示双绞线(twisted pairwire)、光纤(Fiber)传输介质7.标准以太网规范:IEEE802.3 快速以太网IEEE802.3u计算机系统总线7.以太网物理层结构:总线接口LLC子层MAC子层 数据链路层PLS子层L网 卡 物理层 AUIMDI子层PMA子层MAU传输介质8MAU(medium attachment unit,介质连接单元)是直接与传输介质相连接的部分,一般称为收发器(transceiver). 主要的用途:l 连接传输介质l 信号发送和接收l 冲突检测l 越长控制9.AUI(attachment unit interface,连接单元接口)连接PLS子层和MAU这两部分。AUI上的信号有4种:发送/接收的曼彻斯特编码、冲突信号和电源信号。 PLS子层位于MAC子层和AUI接口之间,其主要功能如下:l 编码、解码:发送时将MAC子层来的串行数据编码为曼彻斯特编码,并通过收发器电缆发送给收发器;时,接收AUI(连接单元接口)发送来的曼彻斯特编码信号,并进行解码,然后以串行方式发送给MAC子层l 载波侦听:确定信号是否空闲,然后把侦听到的载波侦听信号发送给MAC子层。10.以太网中MAC帧格式: 7 1 2/6 2/6 2 461500BYTES 4bytesPRESFDDASALength/TYPEData unit+PADfcs前导码字段PRE、帧起始定界符号字段SFD、目的地址字段DA、源地址字段SA、表示数据字段字节数长度字段LAN、要发送数据字段DATA、填充字段PAD和帧校验序列字段FCS。11.MAC子层主要功能l 数据的封闭和解封l 介质访问控制12.快速以太网IEEE802.3U标准中定义了以下三种不同的快速以太网规范l 100Base-TX:传输介质采用两对5类(包括超5类)非屏蔽双绞线或者屏蔽双绞线l 100Base-T4:传输介质采用四对普通3、4、5类(包括超5类)双绞线。l 100Base-FX:传输介质采用光纤13.快速以太网物理层结构:计算机系统总线总线接口LLC子层MAC子层 数据链路层PLS子层RS子层网 卡LMIIL物理层PCS子层 PMA子层PMD子层MDI子层传输介质14、9种千兆以太网规范比较千兆以太网规范规范使用的传输介质有效早熟1000Base-CX150双绞线25M1000Base-LX波长为1310mm的单模或者多模光纤5KM1000Base-SX波长为850mm的多模光纤500M1000Base-LH波长为1310mm的单模或者多模光纤10KM1000Base-ZX波长为1550mm的单模光纤70KM1000Base-LX10波长为1310mm的单模光纤10KM1000Base-BX10下行为波长为1490nm的单模光纤,上行为波长 为1310nm的单模光纤10KM1000Base-T 5类、超5类、6类或者7类双绞线100M1000Base-TX6类或者7类双绞线100M151000Base-T规范中不采用交叉网线,只需直通线(两端按同一标准制作网络)即可,因为这一规范中总是采取全双工传输的,任何一根网线都可以同时发送和接收数据 1000Base-T与1000Base-TX,唯一的区别就是X,有X表示的是不同设备连接是时要采用交叉线,而没有X的表示为不同交叉线16.100Base-T的主要优势:(1).它支持以太网MAC,而且可以向后兼容10mb/s,100mb/s以太网技术。(2).很多的100Base-T产品都支持100/1000自动协商功能,100Base-T因此可以直接在快速以太网络中通过升级实现。(3). 100Base-T是一种高性能技术,它第传送100比特,其中错误的数据位不会超过一个(误比特率低于10(-10),这与100Base-T的误比特率相当)。16.千兆以太网物理结构: 计算机系统总线总线接口LLC子层MAC子层 数据链路层PLS子层RS子层网 卡LGMIIL物理层PCS子层 PMA子层PMD子层MDI子层传输介质17.IEEE千兆以太网MAC子层 7 1 2/6 2/6 2 461500BYTES 4bytes variablePRESFDDASALength/TYPEData unit+PADfcsEXT与标准以太网MAC子层帧格式的唯一区别:千兆载波扩展部分EXT字段。 EXT字段是一个非数据可变扩展字段,扩展字段用于填充长度小于最小值的帧18.当以太网交换控制电路端口工作半双工模式时,符合IEEE802.3协议的载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)算法,可以实现隐匿的流量控制,即采用背压技术(Back Pressure)防止缓冲区的溢出,在发送方数据到来前采取某种动作,阻止发送方发送数据。 背压技术是交换控制电路发出一种伪碰撞信号(False collision singnal)技术。19. 万兆以太网规范比较:万兆以太网规范使用的传输介质有效距离应用领域10GBase-SR850nm多模光纤,50m的OM3光纤300m局域网10GBase-LR1310nm单模光纤10Km10GBase-LRM62.5m多模光纤,om3光纤260m10GBase-ER1550nm单模光纤40km10GBase-Z

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