《计算机网络》(第五版)复习提纲.doc

计算机网络复习提纲第1讲第一讲 网络基础一、网与网络二、计算机与网络三、计算机网络的概念四、网络的功能及分类五、计算机网络的性能六、网络的应用举例一、网与网络对网的认识构成网所必需的三个要素：网线网结网边网络的概念对网络的解释网络是一个系统一个具有网状结构的系统。网络是一种结构它多用于传输目的的系统。二、计算机与网络计算机与网络计算机用于数据(信息)加工、处理的工具。网络用于数据传输的系统。计算机+网络方便数据(信息)的加工、处理，以及数据(信息)的传输、交换和共享。三、计算机网络的概念计算机网络的定义所谓计算机网络，就是指利用通信设备和线路，将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，并配以功能完善的网络软件，实现网络中资源共享和信息传递的系统。组成计算机网络概念的要素：通信设备(网结)通信线路(网线)计算机系统(网边)网络软件(软件)网络功能(功能)计算机网络的功能计算机网络的几个共同的特点和功能：资源共享硬件资源共享软件资源共享数据通信计算机间的数据传递与交换分布式处理网络中数据的分布式采集及处理四、网络的分类1. 按计算机网络所覆盖的地域范围来进行的划分：1) 局域网2) 城域网3) 广域网2. 按计算机网络实现的功能来划分：资源子网通信子网五、计算机网络的性能计算机网络的性能可以从两个方面来进行描述：计算机网络的性能指标计算机网络的非性能特征计算机网络的性能指标1. 速率概念网络的速率，是指单位时间内网络能够传输数据的多少。它又可称为是数据率(data rate)或比特率(bit rate)它是计算机网络中的一个重要性能指标单位b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等注意：速率往往是指额定速率或标称速率。2. 带宽带宽(bandwidth)的由来带宽原是指用于表示数据内容信号的自身所具有的频带宽度。信号带宽的单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。现用（网络）带宽的概念是指在数字信道上所能传送数据的“最高数据率”现用带宽的单位“比特每秒”，或 b/s ，或bit/s3. 吞吐量概念吞吐量(throughput)，是指在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。吞吐量通常用于对现实网络的一种测量，以便确切地了解实际上传输中有多少数据能够通过网络。注意吞吐量要受网络的带宽或网络的额定速率的限制。4. 时延(delay 或 latency)概念时延，是指数据从开始发送到完全被接收所需要花费的时间长度。网络传输中的时延，通常可以分解为多个不同的部分：传输时延传播时延处理时延排队时延时延(delay 或 latency)(1)传输时延(发送时延)是指发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据块(帧)的第一个比特算起，到该数据块(帧)的最后一个比特发送完毕所需的时间。(2)传播时延是指电磁波在信道中，需要传播一定距离时，而花费的时间。注意：信号传输速率(即发送速率)和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。(3)处理时延是指交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。(4)排队时延是指交换结点在缓存数据队列时，数据分组排队所需要经历的时延。注意：排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。数据传输的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：5. 时延带宽积链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。6. 利用率概念信道利用率是指某信道被利用的百分比，即有多少比率的时间信道是被利用的(或有数据通过)。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均值。注意：信道利用率并非越高越好。六、网络的应用举例目前实际应用的网络有“三网”：电信网络有线电视网络计算机网络。1. 因特网概述英特网：最大的网络中的网络起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网组成网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。2. 因特网的组成从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。网络中的数据问题：主机A和B间传输的数据，到底是谁产生的？可能的答案：A.由网卡产生B.由CPU产生C.由系统(OS)产生D.由操作者产生E.由程序产生网络中的数据是由端系统中的程序产生。在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式(C/S 方式)即Client/Server方式对等方式(P2P 方式)即 Peer-to-Peer方式客户服务器方式概念客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。关系客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。第2讲第二讲 数据通信基础与OSI模型一、数据与通信二、数据通信系统模型三、通信信道四、交换技术五、网络体系结构六、网络分层模型一、数据与通信1. 数据数据的概念所谓数据，是指客观事物的符号化表示。数据是一种符号，用于表示客观存在的事物。计算机所能处理的对象，就是这些符号化的事物，即数据。2. 通信通信的概念所谓通信，是指通过某种媒体进行的信息传递与交换。通信是一个过程，是信息传递、交换的过程。3. 信息信息的概念所谓信息，是指在通信过程中需要传递的、接收方所未知的内容。4. 信号信号的概念所谓信号，信息(或数据)的一种物理表现形式。信号中包含有所要传递的信息。信号的分类数据通信中的信号，按照其因变量的取值方式(是否为连续)，可分为：模拟信号数字信号模拟信号的概念所谓模拟信号，是指表示信号的因变量完全随连续信息的变化而变化的信号。模拟信号的自变量(时间)可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连续取值的。数字信号的概念所谓数字信号，是指表示消息的因变量是离散的，并且自变量(时间)的取值也是离散的信号。数字信号的因变量的状态是有限的。二、 数据通信系统模型1. 通信系统的概念所谓通信系统，是指使用特定通信技术而设计、运行的用于信息传递的系统。2. 数据通信的概念所谓数据通信，即DC(Date Communication)，是指在两个通信传输功能单元之间，依照一定的通信协议所完成的以传输数据为主要目的通信过程。3. 数据通信系统的概念所谓数据通信系统，是指用于实现数据通信功能的通信系统。三、通信信道与数据传输1. 信道的概念信道是指在通信过程中，传递信号的通道。根据传输信号的不同，信道分为：数字信道和模拟信道数字信道：可以或允许数字脉冲形式(离散)信号通过的数据传输信道。模拟信道：可以承载连续模拟信号形式的传输数据信道。2. 信号通过信道的方式根据信号在信道上的传输方向确定的信道的通信方式。单工：信道中只能有一个方向的通信，而没有反方向的交互。半双工通信的双方都可以发送信息，但双方不能同时发送(当然也就不能同时接收)信息。数据可以在信道中双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输(例：对讲机)全双工通信的双方可以同时发送和接收信息。需要具有两条物理上独立的传输线路；或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。3. 信号与信道根据信号在信道中占用的频带资源的情况，可以分为：基带和带通信号基带信号(baseband)又可称为基本频带信号，它通常是指那些直接来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。对于基带信号，通常会是需要进行调制(modulation)处理。带通信号(band pass)通常是指只使用信道的某一段频率资源的信号。将基带信号经过载波调制，就可以得到带通信号，载波调制就是将信号变化的频率范围，搬移到较高的频段上，以便在信道中进行传输。根据信道传输信号的方式，可以将数据传输分为：基带传输频带传输宽带传输几种基本的调制方法调制(modulation)，是指利用基带信号表示变化的物理量来控制载波的信号，从而达到使传输信号的频率进行搬移的处理方式。最基本调制方式是二元调制，具体有：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。4. 信道的数据传输容量信道的极限容量任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。信道自身的特性，会导致信号在传输过程中的频率损失，从而导致最终信号的失真。信道周边的环境因素，会导致信号在传输过程中叠加其它周围杂波的影响，从而导致传输性能下降。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。5. 信道复用技术复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。(1) 频分复用FDM频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)按信号载波频率的两清将公共传输信道划分为若干个不同的子信道，子信道上信号的传输互不干扰，如CATV系统中的应用。用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)。(2) 时分复用TDM时分复用TDM (Time Division Multiplexing)按使用时间的分配将一公共信道划分为不同的子信道。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。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现(其周期就是 TDM 帧的长度)。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。(3) 波分复用WDM波分复用WDM (Wave Division Multiplexing)按传输信号波长的不同将所使用的信道划分不同的子信道多用于光信号在光纤中的复合传输。波分复用就是光的频分复用。(4) 码分复用CDM码分复用CDM (Code Division Multiplexing)按通信分配的地址码不同将公共信道划分为不同的工作信道。常用的技术是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。各用户使用特殊挑选过的不同码型，彼此不会造成干扰。信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。四、数据交换技术数据交换的概念：所谓数据交换，是指在数据的传输过程中，按照某种特定的方式，将传输中的数据动态地分配到不同的传输线路上。数据交换多表现为，在设备上将传输中的数据从一个端口接收进来，然后从另外一个端口转发出去的过程。交换是一种共享、复用的技术。实现的方法：电路交换、报文交换和分组交换。1. 电路交换概念所谓电路交换，是指通信的双方为建立通信而临时建立的一条专用传输线路的过程或操作。特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。由于通路的建立是传输的前提，所以这一技术常常被称为是“面向连接的”2. 报文交换概念所谓报文交换，是指以报文为单位的，通过进行“存储-转发”而实现的交换技术。所谓“存储-转发”，是指在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储起来，等到传输信道空闲时，再转发出去的技术。特点：在传输之前，不需要建立特定的端到端的连接，而只需要在相邻的节点之间建立节点间的连接和传输。3. 分组交换概念所谓分组交换，是指将要传送的报文先进行分割，形成若干个大小相等的数据分组(Packet)，然后再通过存储转发技术进行数据传输的方式。特点：数据传输前不需要建立一条端到端的物理通路。分组交换通常又可分为两种方式：数据报方式虚电路方式五、网络体系结构1. 网络协议概念网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。网络协议的组成要素 ：语义语法时序(同步)语义语义，是指对通信协议中各组成协议的协议元素，其作用和含义的解释。实际上，它是用于说明需要发出的控制信息，完成的动作以及做出的响应。语法语法，是指用于规定如何将若干个协议元素和数据组合在一起的格式或规则。也就是指数据与控制信息的结构或格式 。语法也被称为是报文格式。时序时序，是指用于说明双方通信各操作的执行顺序和规则。事件实现顺序的详细说明。2. 计算机网络的体系结构概念所谓计算机网络的体系结构(architecture)，是指由计算机网络的各层及其协议等要素组成的集合。体系结构是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。服务服务是指服务提供者根据服务用户的要求而进行的操作或完成的功能。3. 服务访问点与协议数据单元服务访问点同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。数据单元的概念所谓数据单元，即Data Unit 缩写为DU，是指在系统处理过程中或在网络上进行传送数据的分组、分段。关于数据单元(1) 协议数据单元所谓协议数据单元PDU，即Protocol Data Unit，是指在数据传输过程中，不同的主机系统中各层对等实体之间，为实现本层协议，所必须要交换的数据单元。(2) 服务数据单元所谓服务数据单元SDU，即Service Data Unit，是指本层实体为完成本层服务用户所请求的功能(服务)，所需要的数据单元。(3) 接口数据单元六、网络分层模型1. OSI参考模型OSI参考模型的概念OSI的含义OSI模型，有时缩写为OSI/RM，即Open System Interconnect Reference Model，其全称为开放式的系统互联参考模型。OSI模型的定义所谓OSI模型，是指在80年代中期由国际标准化组织ISO为规范互连网络中计算机网络通信功能的分层结构，而制定的用于实现最广泛系统互联的网络结构化模型。2. OSI模型的分层结构OSI参考模型根据网络通信的需求，将网络通信的功能划分为七个不同类别的层。注意：这里不同的层，描述了不同的通信功能。(1) 应用层位置位于OSI参考模型的最高一层功能为端系统用户的应用程序，提供网络数据的传输业务。实现的操作确定应用进程之间通信的性质，以满足用户的需要，负责实现开放系统间，进行互联所需的管理性工作。注意在OSI的七层模型中，所有其他各层的工作目，都是为了支持应用层的操作。(2) 表示层位置OSI参考模型的第六层。功能表示层为数据的表示提供指定的编码方法及格式。实现的操作实现两个通信系统间为交换信息而需要进行的数据表示格式之间的转换。即将不同的数据表示形式转换(或限定)为通用的网络传送所规定的数据形式。(3) 会话层会话层的位置OSI参考模型的第五层。会话层的功能负责应用程序之间会话过程的建立、维护及管理。会话层实现的操作在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和同步其会话过程及内容，并管理数据交换的实现过程。(4) 运输层运输层的位置OSI参考模型的第四层。运输层的功能向其高层屏蔽其下层数据通信的细节，并向高层提供透明的报文传送，实现有保证的、可靠的端到端的数据传输服务。运输层实现的操作有发送方将需要传送的上层数据进行分段处理，在接收方将分段的数据重组为数据流。TCP、UDP协议工作在运输层。问题：什么是透明？(5) 网络层网络层的位置OSI参考模型的第三层。网络层的功能通过建立路由机制，在互联的网络中负责为传送的数据分组选择最优的路径，以最快捷的方式将其传送到接收端。网络层实现的操作实现路由选择，负责在互联的网络中，实现以最优的方式将数据分组从一个网络转发到另一个网络。IP协议工作在这一层上。(6) 数据链路层数据链路层的位置OSI参考模型的第二层。数据链路层的功能为相邻节点间数据的可靠传输，提供最基本的保证。数据链路层实现的操作提供建立、维持和释放数据链路连接的有关功能和规程。负责处理比特级差错识别、网络拓扑和流量控制。(7) 物理层物理层的位置OSI参考模型的最低层。物理层的功能利用物理传输媒介为数据链路层提供数据传输的物理连接通道，实现透明的比特流传送。物理层实现的操作为激活、维持系统间的物理链路，提供电气、机械、过程和功能等方面的保障方法。3. OSI模型中的对等层对等层的概念所谓对等层，是指处于不同系统中的相同的OSI层面。对等层通信4. OSI模型中的数据的封装数据封装的概念所谓数据封装，是指在OSI各层中数据单元被处理的过程。具体地说，就是OSI的不同层面根据层中协议的要求，完成数据处理并添加协议信息的过程。封装数据解封装数据5. TCP/IP模型TCP/IP模型是由美国国防部创建的。TCP/IP模型分为四层：应用层运输层互联网络层网络接口层TCP/IP的体系结构6. 五层协议的体系结构应用层(application layer)运输层(transport layer)网络层(network layer)数据链路层(data link layer)物理层(physical layer)自由主题第3讲第三讲 物理层与传输媒体一、物理层的功能及接口标准二、网络中使用的传输媒体三、数字传输系统四、宽带接入技术一、物理层的功能及接口标准1. 物理层的主要功能就是要将数据化的电信号正确地传输到传输媒体上。物理层的主要操作就是将编码后的电信号送入传输媒体中去，而规定这些操作内容的标准就是物理接口上的标准。物理层上的接口标准，定义了物理层与物理传输媒体之间的边界和接口方式。2. 物理层的接口特性根据物理层的功能及实际应用的需求，物理层接口的标准，可以从下面四个特性进行描述机械特性电气特性功能特性规程特性(1)机械特性概念所谓机械特性，是指在使用物理层接口进行网络连接时，那些用于说明所使用的连接器的形状和尺寸、连接器中引脚的数目和排列方式、连接器的固定/活动一端的分配方法等的规定。通俗地讲，机械特性描述了网络连接端口的物理连接方面所具备的特性。(2) 电气特性概念所谓电气特性，是指在物理连接接口中传输二进制的比特流时，用于规定其线路上的信号电平及连接器上的与电气性能相关的特性。电气特性包括：线路上，最大允许传输速率及最大传输距离每种信号电平，可处状态及所代表的意义连接器可承受的，最大电流及电压(3) 功能特性概念所谓功能特性，是指在物理接口上，各条信号线所实现功能分配的确切意义。注意在物理层的物理接口上使用的物理线路，可能不只是一条或二条传送线通常，实际使用的物理线路多是由多条信号线所组成的线对，如多芯线的电缆。(4) 规程特性概念所谓规程特性，是指在使用信号线进行二进制比特流的传输时，对所所传送信号的时序的操作过程的规定。规程特性包括：各种信号线的工作规则各个信号之间的时序二、网络中使用的传输媒体与物理层直接相连的是传输媒体，它通常可以分为两大类：导向传输媒体指用于传输信号的固体媒体，即用于表示信号的电磁波将沿此媒体进行有导向的传输。非导向传输媒体指自由空间，电磁波在此媒体中的传输为不受约束的非导向传输，它又常称为是无线传输。1. 常用的导向传输媒体(1) 双绞线概念所谓双绞线，是指由多对相互绝缘的导线，两两相互缠绕、绞合而成的，用于数据传送介质。性能缠绕或绞合在一起的两条导线，可以有效地抵御外面的电气干扰。双绞线适合于传输比特率较高的数据。在以太网中，双绞线的单段最大传输距离为100 m。(2) 同轴电缆概念所谓同轴电缆，是指一种最早用于数据网和局域网的，具有同心结构的数据传输线缆。特性同轴电缆，可以实现高速率的数据传输，并能提供性能优良的抗电磁干扰能力。系统设计造价高，不易安装(3) 光缆概念是指专用于光信号传输的数据传输线缆。通常光缆是由传输光波的玻璃内芯以及包围它的反射层所组成。数据被表示为光信号，在光缆内芯中传送。性能光缆能支持极高的数据传输率，在理论上可达50Gb/s。光纤支持远距离传输，通常可达2km以上。光纤中的信号不受EMI/RFI干扰的影响。光纤是一种高度安全的媒介。光缆的结构玻璃内芯光线传输的中心通道。反射层将光反射回内芯保护套防止光纤受到可能的损伤光纤的种类多模光纤通过光纤传输的每一条光束称做一个模。使用多模信号的时候，不同的光束经过的传输距离不一样。可能因光脉冲的重叠而导致数据错误。这个问题称做色散。单模光纤单模光纤的直径是由所传输的光波波长决定的。单模光纤中只有一种模在光纤中传输，单模光纤不存在多模光纤中的扩散和时延扩展问题。三、数字传输系统概念所谓数字传输系统，是指通过使用数字技术实现数据信号传输的系统。基本实现技术数字传输系统最为基本的实现技术，就是脉冲编码调制技术，即 PCM技术。四、宽带接入技术1. xDSL技术2. 光纤同轴混合网3. FTTx 技术第4讲第四讲 数据链路层一、数据链路层概述二、数据链路层协议三、PPP协议一、数据链路层概述1. 数据链路层提供的服务(1)链路管理(2)帧同步(3)差错检测与控制(4)流量控制(5)寻址(6)区分数据和控制信息(7)透明传输(8)帧接收顺序控制2. 数据链路的概念链路的概念链路，指一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何对数据进行交换和转发的结点。一条链路可以只是一条通路的一个组成部分。数据链路的概念数据链路(data link) ，是指在一条配备有一定的控制数据传送规程的链路。通常，也称为逻辑链路。数据链路除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。数据链路=链路+控制数据传送的规程二、数据链路层协议数据链路层使用的信道主要有两种：点对点信道这种信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道这种信道使用一对多的广播通信方式，其控制过程比较复杂。广播信道上连接的主机较多，必须使用专用的共享信道协议来协调主机的数据发送。数据链路层的三个基本问题数据链路层所使用的协议有许多种，但要解决的问题都可以归结为三个基本问题，它们是：封装成帧透明传输差错控制1. 封装成帧概念所谓封装成帧(framing)，就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。封装帧的首部和尾部的一个重要作用，就是进行帧的定界。2. 透明传输当传输的帧是ASCII文本时，数据部分不会出现帧定界控制字符。当传输帧的数据部分是非ASCII文本时，数据中有可能会出现帧定界控制码，数据中的“EOT”会导致错误的解释。3. 差错检测差错的概念：所谓差错，是指在通信过程中所发现、检测或纠正出的非正确的数据内容。差错控制方法最常用的差错控制方法是：差错控制编码差错控制编码有两种：检错码纠错码差错控制方法检错法：利用检错码，当检测到错误时，将该信息丢弃，同时通知发送者，重发该信息。纠错法：利用纠错码，是当检测到错误时，接收方纠正错误而无须重发，发送者并不知道该信息在传送中出现差错了。相应的差错控制技术有两种：反馈重发技术ARQ前向纠错技术FEC4. 循环冗余检验数据链路层常用的数据检验在传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。在发送端，先把数据划分为组。概念CRC检错码，又称为循环冗余码 (Cyclic Redundancy Code)。CRC检错码编码方式：将位串看成是系数为0或1的多项式一个k位帧可以看成是从xk-1到x0的k次多项式的系数序列，这个多项式的阶数为k-1。高位(最左边)是xk-1项系数，下一位是xk-2的系数，以此类推。例如，110001有6位，表示成多项式是x5+x4+x0。它的6个多项式系数分别是1、1、0、0、0和1。基本思想是：收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方根据发送的数据和G(x)，来计算出一个CRC校验和，并把这个和加在数据的末尾。这个附带有校验和的数据，其多项式是能被G(x)除尽的。接收方则用G(x)去除接收到的数据，若有余数，则表明传输有错。CRC校验的关键：传输数据的校验和计算。计算校验和的算法如下：(1)设生成多项式G(x)为n阶，在k位原始帧K(x)的末尾附加r个零，使帧长为k+r位，则相应的多项式是2rK(x)。(2)按模2除法，用对应于G(x)的位串去除对应于2rK(x)的位串，所得的余数为R(x)。(3)按模2减(加)法从对应于2rK(x)的位串中减去(加上)余数R(x) 。(4)所得结果就是要传送的带校验和的帧，称为多项式T(x)。多项式的运算法则是模2运算。按照模2运算的法则，是加法不进位，减法不借位。加法和减法两者都与异或运算相同。帧检验序列 FCS概念帧检验序列，即Frame Check Sequence，缩写为FCS，指在数据后面添加上的冗余码。注意循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非是获得 FCS 的唯一方法。三、PPP协议概述PPP协议是目前全世界使用得最多的数据链路层协议。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。概念所谓PPP协议，即点对点协议(Point-to-Point Protocol)，是一种用于点对点链路连接中使用最为广泛的数据链路层协议。1. PPP 协议的帧格式PPP 协议的帧格式协议字段注意PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。2. PPP协议的透明传输PPP协议在进行透明控制时，需要根据传输内容的不同，采取不同的透明传输控制当 PPP 用于异步传输时，使用的是一种特殊的字符填充法。当 PPP 用在同步传输链路时，协议将采用硬件完成的比特填充法(与 HDLC协议一样)。零比特填充当PPP 协议用于同步传输的SONET/SDH 链路时，将使用面向比特的零比特填充方法来实现透明传输。在发送端只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端零比特填充第5讲第五讲 局域网及组网一、局域网概述二、以太网技术三、局域网的扩展四、局域网的组网一、 局域网概述1. 局域网的概念定义所谓局域网，是在一个较小的地理范围内，把若干个独立的设备相互连接起来，通过物理信道，以较高的数据速率及较低的差错率来实现各独立设备之间直接通信的系统。要点：较小的地理范围较高的数据速率及较低的差错率直接通信2. 局域网的参考模型局域网与OSI模型3. 局域网的实现技术二、以太网技术以太网是局域网技术中最为常见、也是最为流行的技术标准。1. 以太网概念所谓以太网，是指使用CSMA/CD访问控制技术，可以在不同的物理介质上，以不同速率实现网络数据传输的局域网技术。要点CSMA/CD访问控制技术不同的物理介质、不同速率特点：以太网属于一种共享使用网络介质的局域网技术。连接在同一个以太网网中的所有设备，都被连接到了相同的传输介质上，所有设备对于网络介质的使用，都是通过共享及争用的方式来实现的。以太网提供的是一种尽力而交付服务。这一服务是一种不可靠的服务。以太网原理要解决的主要问题是：如何有效地分配共享传输介质给需要进行数据传输的设备。以太网的分类以太网根据网络所采用的数据传输速率不同，可以将以太网分为三类：常规以太网如：10BASET快速以太网如：100BASETx高速以太网如：1000BASEX2. 媒体访问控制技术媒体访问控制(MAC)的概念所谓媒体访问控制，是指网络中的主机在发送数据时，如何有效地使用或控制网络介质，来完成数据传送的方式。以太网中的媒体访问控制在以太网技术中，它所采用的媒体访问控制方式为：CSMA/CD，即载波监听多点接入/碰撞检测的控制方式。3. CSMA/CD技术含义CSMA/CD技术，即载波监听多点接入/碰撞检测 ，其英文为 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。解释“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。(1)CSMACSMA的要点CS要求网络中各计算机，发送数据前需要先检测传送信道是否空闲，当发现信道空闲后再发送数据。“先听后发”MA是指在网络中多台计算机共用同一介质的情况。“多路共用”注意总线上并没有什么“载波”。“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。CSMA的概念所谓CSMA(载波监听多点接入)，就是一种在多点连接的网络环境，解决数据传输时争用介质的技术。其具体的控制方式为，要求每个连接到网络系统中的计算机，在需要发送数据前，首先必须要先检测(总线)介质是否空闲或可用，并根据检测结果，执行相应的操作：如果介质空闲，才允许进行发送操作。如果介质不空闲，则不允许马上进入发送状态。(2) CDCD的含义CD，即是指Collision Detection，其具体的含义为碰撞检测，是一种对已经发生的碰撞进行检测、自我发现的技术。CD技术，要求发送方在发送时，继续继续监听网络上的传送信号，并根据监听到的结果来判断是否有碰撞发生。“边发边听”CD的概念所谓碰撞检测，就是指在进入发送中的站点在发送开始后继续监听介质，并根据监听结果判断是否有碰撞发生，在确认碰撞发生后，进入碰撞处理操作的技术。碰撞的含义所谓“碰撞”就是发生了碰撞。因此“碰撞检测”也称为“碰撞检测”。影响当发生碰撞时，传输到总线上的信号，就会产生严重的失真。接收方是无法从失真的信号中恢复出有用的信息。处理因此，每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，以免继续浪费网络资源。为了避免再次碰撞的发生，每个站需要等待一段随机时间，然后再进行发送。5. 传播速率的影响由于当某个站监听到总线处于空闲时，总线可能并非真正空闲。 原因：电磁波在总线上的传播总是要消耗一定的时间A向B发出的信息，需要经过一定的时间传输，才能传送到 B。B若在A发送的信息到达B之前，发送自己的帧，则必然要在某个时间和A发送的帧发生碰撞。因为B在发送时，其载波监听检测不到A所发送的信息。注意：碰撞的结果将导致两个帧都因变形，而无法被正确地接收。传播时延对载波监听的影响传播时延对载波监听的影响争用期最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2(两倍的端到端往返时延)就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。含义以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。应用经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。以太网的争用期定义以太网是取 51.2s 为争用期的长度。应用对于10 Mb/s以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生碰撞，则后续发送的数据就不会再发生碰撞。以太网的最短有效帧长根据争用期的定义，可以推算出：如果发生碰撞，就一定是在发送的前 64 字节之内。由于一检测到碰撞就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。结论：以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于碰撞而异常中止的无效帧。6. 以太网的信道利用率以太网在通信时信道的占用情况：假设信道的端到端传播时延为?，则争用期长度为 2?，它是端到端传播时延的两倍。结论当发送时间超过争用期后，网络中不再会发生碰撞。推论如果要发送的帧长度为 L (bit)，而数据发送速率为 C (b/s)，那么，帧的发送时间T0为：T0 = L/C (s)7. 以太网的 MAC 子层MAC 地址MAC地址是由48个比特组成，分成两个地址块：高位24位由IEEE 的注册管理机构RA负责向厂家分配地址字段的前三个字节。低位24位地址字段中的后三个字节由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。以太网的 MAC 帧格式三、局域网的扩展以太网的演变传统以太网最初是使用粗同轴电缆后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。使用集线器的星形拓扑这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。1. 在物理层扩展局域网主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器用集线器组成更大的局域网用集线器组成更大的局域网，都在一个碰撞域中2. 在数据链路层扩展局域网在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网桥网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定