保证比特流的正确传输html
为数据链路层提供数据传输服务git
报文:数据块长度无限制github
报文分组:数据块长度有限制,有分组头算法
数据报传输特色:数据库
无序、无路径、有地址小程序
虚电路传输特色:微信小程序
有序、有路径、无地址安全
OSI7层模型 |
---|
应用层微信 |
表示层 |
会话层 |
传输层 |
网络层 |
数据链路层 |
物理层 |
通讯子网 |
网络层 |
数据链路层 |
物理层 |
层数 | 协议 |
---|---|
应用层 | Telnet、FTP |
传输层 | TCP、UDP网络 |
互联网络层 | IP协议 |
主机-网络层 | IP分组 |
单工传输:A——>B,方向不可更改
半双工传输:A——>B,B<——A,能够双向传输,必须交替进行
全双工传输:A——>B,B<——A,能够同时双向传输
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2019-09-22 11:19:57 OAOiii 阅读数 89
教材:计算机网络(第四版)
做者:吴功宜 吴英
出版社:清华大学
节点经过点-点通讯线路与中心节点链接
中心节点控制全网的通讯
任何两节点之间的通讯都要经过中心节点
优势:结构简单,易于实现,便于管理。
缺点:中心节点的故障可能形成全网瘫痪
节点经过点-点通讯线路链接成闭合环路。
环中数据将沿一个方向逐站传送。
优势:环形拓扑结构简单,传输延时肯定。
缺点:环中任何一个节点出现线路故障,均可能形成网络瘫痪;须要设计复杂的环维护协议
全部节点链接到一条做为公共传输介质的总线,以广播方式发送和接收数据。
一个节点发送数据时,其余节点只能接收数据。
多个节点同时发送数据会出现冲突,形成传输失败
优势:结构简单
缺点:必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。
节点按层次进行链接,兄弟节点之间一般不进行数据交换,或数据交换量比较小。
树形拓扑能够当作是星形拓扑的一种扩展
优势:适用于聚集信息
缺点:
节点之间的链接是任意的,没有规律
优势:系统可靠性高
缺点:拓扑结构复杂,必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法
优势:通讯实时性强,适用于交互式会话类通讯
缺点:对突发性通讯不适应,系统效率低;系统不具备存储数据的能力,不能平滑交通量;不具有差错控制能力
优势:
缺点:
无论发送数据的长度是多少,都把它看成一个逻辑单元发送
优势:
缺点:花费时间长;存储空间利用率低
限制一次传输数据的最大长度,若是传输数据超过规定的最大长度,发送结点就将它分红多个报文分组发送。
优势:高效、灵活、迅速、可靠
缺点:时延、开销
是分组存储转发的一种形式
分组传送之间不须要预先创建“线路链接”;
每个分组均可以独立地选择一条传输路径;
优势:同一报文的不一样分组能够由不一样的传输路径经过通讯子网
缺点:可能出现乱序、重复与丢失;传输延迟较大;每个分组必须带有目的地址与源地址
将数据报方式与线路交换方式结合起来
创建一条逻辑链接
全部分组都经过这条虚电路顺序传送(没必要带目的地址、源地址等,不会出现丢失、重复与乱序)
结点只须要作差错检测
优势:
缺点:
类型:处理延时、排队延时、发送延时、传播延时
通讯服务类型:面向链接服务(电路交换)、无链接服务(分组交换)
协议:是一组控制数据交互过程的通讯规则
语义:解释控制信息每一个部分的意义,规定了须要发出何种控制信息,以及完成的动做与作出什么样的响应
语法:用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现的顺序
时序:对事件发生顺序的详细说明
层次:是处理计算机网络问题最基本方法
接口:是同一主机内相邻层之间交换信息的链接点
网络体系结构:是网络层次结构模型与各层协议的集合
层次划分的原则:
网中各主机都具备相同的层次
不一样主机的同等层具备相同的功能
同一主机内相邻层之间经过接口通讯
每层可使用下层提供的服务,并向其上层提供服务
不一样主机的同等层经过协议来实现同等层之间的通讯
物理层利用传输介质为通讯的网络主机之间创建、管理和释放物理链接,实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数据传输服务(不一样介质下的传输)
数据传输单元:比特(bit)
数据链路层在物理层基础上,经过创建数据链路链接,采用差错控制与流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路
数据传输单元:帧(一堆二进制数)
网络层经过路由选择算法为分组经过通讯子网选择最适当的传输路径,实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能
数据传输单元:分组
传输层为分布在不一样地理位置计算机的进程通讯提供可靠的端—端链接与数据传输服务
传输层向高层屏蔽了低层数据通讯的细节
数据传输单元:报文
会话层负责维护两个会话主机之间链接的创建、管理和终止,以及数据的交换
表示层负责通讯系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复
应用层实现协同工做的应用程序之间的通讯过程控制
由顶层到底层逐层封装
由底层到顶层逐步解析
同一层,使用相同协议
TCP/IP参考模型:与ISO视角不一样
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2018-03-28 19:38:58 TimoTolkki1966 阅读数 5168
18年的考试是真的怪,考了30分的TCP握手……写错一个数,后面全错
老师给换教材的解释是这版本书的课后题更好(???书后附的答案基本正确率30%不到)
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
(学最后一章的时候跑去学物理了,没怎么记笔记
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2019-12-18 11:07:23 OAOiii 阅读数 78
教材:计算机网络(第四版)
做者:吴功宜 吴英
出版社:清华大学
IP协议:是一种无链接、不可靠的分组传送服务的协议
(分组→相似数据报P30)
IP协议是点-点的网络层通讯协议
IP协议是针对源主机—路由器、路由器—路由器、路由器—目的主机之间的数据传输的点—点的网络层通讯协议
IP协议屏蔽了互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差别
(IP协议承上启下)
IP协议是为了在分组交换(Packet-switched,又译为包交换)计算机通讯网络的互联系统中使用而设计 IP层只负责数据的路由和传输,在源节点与目的节点之间传送数据报,但并不处理数据内容。 数据报中有目的地址等必要内容,使每一个数据报通过不一样的路径也能准确地到达目的地,在目的地从新组合还原成原来发送的数据
IP分组也称为IP数据报
IPv4分组:分组头和数据。IP分组头长度为20B~60B(就是一串数字)
长度:4位
版本字段值为4,表示IPv4
版本字段值为6,表示IPv6
长度: 8位
做用: 表示使用IP协议的高层协议类型
标识使用何种协议,经过该字段指示了IP分组应该交给哪一个传输层协议
(IP数据部分须按什么协议来进行解析,可参考第六章UDP协议)
IP分组头有两个长度字段:分组头长度(报头长度)、总长度
分组头长度字段
长度: 4位
做用:它定义了以4字节为一个单位的分组头的长度
(定义了分组头有多少行)
分组头中除了IP选项字段与填充字段以外,其余各项是定长的
IP分组的分组头长度必须为4字节的整数倍。若是不是4字节的整数倍,则由填充字段(填充域)“添0”补齐
分组头长度字段最小值为5(4B×5行=20B4B×5行=20B)
(分组头最少有五行)
最大长度为15 (4B×15行=60B4B×15行=60B)
(分组头长度为4bit,取值范围为:0000B-1111B,也就是0~15行,但规定了分组头最少必需要有五行,所以 分组头的长度范围是5~15行)
总长度字段
长度: 16位
(P216 中写的是8位,估计是印错了)
做用: 保证分组头部数据完整性
IP分组只对分组头进行校验,不包括分组数据
地址字段包括源地址与目的地址(点-点传输)
在分组的整个传输过程当中,不管采用什么样的传输路径或如何分片,源地址与目的地址始终保持不变
(在物理链路层中,物理地址在转发时会改变)
源地址字段
目的地址字段
MTU(Maximum Transmission Unit):最大传输单元
每一个数据链路层可以肯定发送的一个帧的最大长度
分片: 实际使用的网络最大传输单元长度比IP数据报最大长度短,使用它们传输IP数据报时,要对其进行分片传输
如:Ethernet的MTU的长度为1500B,所以,在使用这些网络传输IP分组时,要将IP分组分红若干较小的片(fragment)来传输
IP数据报(做为网络层数据)→数据链路层(封装成帧)→物理层(传输到另外一物理层)
一个数据报可能要经过多个不一样的物理网络
不一样的物理网络的数据链路层的MTU长度可能不一样(MTU长度由物理网络所采用的协议决定,如PPP协议规定它的信息帧的信息字段最长为1500B,P117)
因为IP协议是数据链路的上一层,因此它必须不受数据链路的MTU大小的影响可以加以利用
所以,路由器将接收到的帧进行拆包和处理,而后封装成另一个帧,并准备转发到目的主机时,首先根据下一个网络的数据链路层MTU,决定该分组在转发以前是否须要分片
先肯定片长度,而后将原始IP分组包括分组头分红第1片,若剩下的数据仍大于片长度,再进行第2次分片,第2个分片数据加上分组头构成第2个片,如此直到剩下的数据小于片长度
在IP分组的报头中,与一个分组的分片、组装相关的域有
标识域
标志域
长度:3位,最高位为0
不分片(Do not Fragment,DF)
=1,表示接收主机不能对分组分片
=0,表示能够分片
分片(More Fragment,MF)
=1,表示接收的分片不是最后一个分片
=0,表示接收的是最后一个分片
片偏移域
长度:13位
做用:表示该分片在整个分组中的相对位置
(就是记录分片在数据报中的顺序位置)
值以8B为单位计数,即分片长度应为8B的整数倍
例:片2的片偏移值:800/8=100,片3的片偏移值:1600/8=200
RFC791指出:名字说明他是谁;地址说明他在哪里;路径说明如何找到他
MAC地址(物理地址):每块网卡的硬件地址
IP地址(逻辑地址):网络层地址
在路由器发送的报文中目标MAC地址是下一跳路由器的MAC地址,可是目标IP地址则是真正的终点IP地址
举个例子, 把整个网络比做一间教室, IP地址就是教师里的位置, 而MAC地址就是座位上的人。这个座位能够A坐也能够B座, A能够到这个位置坐, 也能够到那个位置坐
分三种状况:
为每个网络接口分配一个IP地址
一台计算机连入网络,需分配一个IP地址,与MAC地址一一对应,且在Internet中惟一的
为多归属主机的每个网络接口分配相应的IP地址
路由器经过多个网卡链接到多个网络时,需为每一个网卡分配一个IP地址
能够为一个接口分配多个IP地址
D类IP地址不标识网络
E类IP地址暂时保留
标准分类的IP地址存在的问题:
子网的基本思想: 借用主机号的一部分做为子网的子网号,划分出更多的子网IP地址,而对于外部路由器的寻址没有影响
(也就是在网络号-主机号的两层地址结构中,借用主机号的一部分做为子网号)
又称子网屏蔽码
背景: 一个标准的IP地址,不管用二进制仍是点分十进制表示,均可以从数值上直观判断出它的类别(A、B、C类),指出它的网络号和主机号
掩码表示方法: 主机号置0,其他置1
做用: 从一个IP地址中提取出子网号
适用范围:(也可适用于没有进行子网划分的)A类、B类、C类地址
转存失败从新上传取消例子:一个B类地址划分为64个子网
方法:网络号不变,借用原主机号中的6位做为子网号,剩余10位为子网主机号
如:B类IP地址190.1.2.26,它的子网掩码用点分十进制表示为255.255.252.0;或表示成190.1.2.26/22
例:一个校园网要对一个B类地址(156.26.0.0)进行子网划分。该校园网有近210个局域网组成
析:2^8=25628=256,所以可将B类地址主机号的8位做为子网号
B类地址共16位主机号,用8位做为子网号,剩下8位主机号
所以,子网掩码为:255.255.255.0
以上子网划分结果为:
子网号和主机号全0(子网网络地址) 或全1(广播地址) 的地址保留,所以校园网划分后有254个子网,每一个子网254台主机
子网长度的肯定,应考虑两个因素:子网数与每一个子网中主机与路由器数。子网数要考虑留有必定余量为原则
例:某公司申请一个C类202.60.31.0的IP地址,该公司有100名员工在销售部,50名在财务部,50名在设计部。要求为销售部门、财务部门、设计部门分别组建子网
无类别域间路由(CIDR):将剩余的IP地址不是按标准的地址分类规则,而是以可变大小地址块的方法进行分配
CIDR用区别于传统标准分类的IP地址与划分子网的概念的“网络前缀(network -prefix)”,代替“网络号+主机号” 二层地址结构,造成新的无分类二层地址结构
(抛弃使用ABC类地址的用法)
CIDR使用网络前缀去代替了标准分类的IP地址的网络号与主机号,也再也不使用子网的概念
与标准分类IP地址与子网划分的方式相比,CIDR是以任意二进制倍数的大小来分配地址
表示方法:“斜线记法”, <网络前缀>/<主机号><网络前缀>/<主机号>
(网络前缀其实就至关于网络号)
如:200.16.23.0/20表前20位为网络前缀,后12位为主机号
200.16.23.0/20=11001000 00010000 00010111 00000001
CIDR地址块: 网络前缀相同的连续的IP地址组成一个CIDR地址块
如:200.16.23.1/20的网络前缀为20位,该地址块有的主机号可达212(4096)
一个CIDR地址块由块起始地址和前缀表示。 块起始地址为地址块中地址数值最小(主机号全0)的一个
如:200.16.23.1/20地址块中起始地址的主机号全0,即这个地址块的最小地址的结构为:
200.16.16.0/20=11001000 00010000 0001 0000 00000000
题目:一个校园网得到200.24.16.0/20的地址块,但愿将它划分为8个等长的较小的地址块
8=2^38=23,即借用CIDR地址中12位主机号的前三位,实现进一步划分(8个地址块网络地址前20位相同)
链接到Internet的主路由器向外部网络发送一个通告,说明它接收全部目的地址的前20位与200.24.16.0/20相符的分组。外网不须要知道在该地址块内部还有8个系级的网络存在
(减小路由器工做量,只需辨别前20位)
NAT技术应用领域:ISP、ADSL、有线电视与无线移动接入的动态IP地址分配
优势: 弥补IP地址的短缺
缺点: 对网络性能、安全和应用有很大影响
在使用专用IP地址的内部网络中,要访问Internet,需使用NAT技术
分组交付: 在Internet中主机、路由器转发IP分组的过程
分组交付的分类: 能够分为直接交付和间接交付
是直接交付仍是间接交付,路由器须要根据分组的目的IP地址与源IP地址是否属于同一个子网来判断
直接交付: 当分组的源主机和目的主机是在同一个网络,或是当目的路由器向目的主机传送时,分组将直接交付,即直接进行分组传输
间接交付: 若目的主机与源主机不在同一网络,分组就要间接交付
网关(网间链接器、协议转换器): 一个网络链接到另外一个网络的“关口”
因为历史的缘由,许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关,在今天不少局域网采用都是路由来接入网络,所以一般指的网关就是路由器的IP
默认路由器(默认网关):多数主机先接入一个局域网,局域网经过一台路由器再接入Internet。这台路由器就是局域网主机的默认路由器,又称第一跳路由器
一台主机发送一个IP分组时,首选将其发送到默认路由器。所以默认路由器称为源路由器。与目的主机链接的路由器称为目的路由器
掩码表示方法:主机号置0,其他置1
做用:从一个IP地址中提取出子网号
(该IP地址属于哪一个网络,好比属于子网1)
路由器收到IP包后,取出目的网络地址
将目的网络地址与掩码相与(&)
将相与结果与表中的目标网络地址相比
若相等,则证实该IP包是发送给该目标网络地址(子网)
若不相等,则继续与路由表下一条进行比较
分组在逐跳转发的过程当中,
分组头中源IP地址和目的IP地址是不变的(网络层)
但封装IP分组Ethernet帧的源MAC地址与目的MAC地址是变化的(网络链路层)
IP地址: 做为任意一台主机在虚拟网络上的惟一标识。在主机通讯中必不可少。
IP地址是为了确认目的主机。若是IP地址改变,则目的主机改变没法进行正常通讯
对帧当中的IP地址的理解:发货人、收货人
MAC地址: 直译为媒体访问控制地址,也称为局域网地址、以太网地址或物理地址
MAC地址是为了进行数据传输。若是MAC地址不改变没法进行正常的分组转发算法,数据没法流通
对帧当中的MAC地址的理解:
源MAC: 货物中途所通过的上一个驿站
目标MAC: 货物中途所要到达的下一个驿站
设计路由选择算法的目标:是生成路由表,为路由器转发IP分组找出适当的下一跳路由器。
设计路由选择协议的目标:是实现路由表中路由信息的动态更新
思想:要求路由器周期性地向外发送路由刷新报文通知相邻路由器:本身能够达到的网络,及到达该网络的距离(跳数)(直接相连的路由器之间)
路由刷新报文主要内容是由若干(V,D)组成的表
矢量V:标识该路由器能够到达的目的网络或目的主机
距离D:表示该路由器到达目的网络或目的主机的跳步数(跳数)
其余路由器在接收到某个路由器的(V,D)报文后,按照最短路径原则对各自的路由表进行刷新
路由信息协议RIP适用于相对较小的自治系统,直径通常小于16跳步数
对其(V,D)路由表进行初始化
与RIP比较,OSPF协议的主要特色
================= 略 ====================
(1)创建并维护路由表
路由表中,保存路由器每一个端口对应的目的网络地址,及默认路由器的地址。路由器经过按期与其余路由器交换路由信息来自动更新路由表
(2)提供网络间的分组转发功能
当分组进入路由器时,路由器检查IP分组的目的地址,而后根据路由表决定该分组的交付方式。如果直接交付,就将分组传送到目的网络。如果间接交付,肯定转发端口号与下一跳路由器的IP地址
路由器能以线速转发:路由器分组处理速率等于输入端口的线路的传送速率
基于ICMP的具体应用程序
Ping命令:用于测试目的主机是否可达
一台主机Ping另外一台主机的过程
Tracert命令(“路由跟踪”命令): 能够得到从测试命令发出源主机到达目的主机完整的路径
Tracert命令的应用
IP多播协议(Inernet Group Management Protocol IGMP)
能够将分组发送到属于一个组的多台计算机
单播方式与多播方式的比较
MPLS提供的四个主要的服务功能:
提供面向链接与保证QoS的服务
合理利用网络资源
支持虚拟专网VPN服务
MPLS提供虚拟专网(virtual private network,VPN)服务
支持多协议
在描述一个网络的工做过程时,其实是作了一个假设:已经知道通讯的目的主机的IP地址,而且知道对应这个IP地址的目的主机物理地址
这个假设成立的条件是:在任何一台主机或路由器中必须有一张 “IP地址—MAC地址映射表”
主机A打算给主机B发送一个IP分组,它知道主机B的IP地址,但不知道B的MAC地址,那么它首先要在本地ARP映射表中查找。若找到就不须要进行地址解析。若找不到,则需进行地址解析(这里的主机也但是路由器)
工做过程分4个阶段:
代理发现
移动代理周期性发送代理通告报文,或为相应的移动结点的代理请求而发送代理通告报文
移动结点在接受到代理通告报文后,判断它是否从一个网络切换到另外一个网络,是在家乡网络仍是在外地网络。在切换到外地网络时,能够选择使用外地代理提供的转交地址
注册
移动结点到达新的网络后,经过注册过程将本身的可达信息通知家乡代理
注册目的:
使移动结点得到外地代理的转发服务
使家乡代理知道移动结点当前的转发地址
家乡代理更新即将过时的移动结点的注册,或注销回到家乡的移动结点
注册过程
经过外地代理转发注册请求
移动主机直接到家乡代理注册
分组路由
注销
若是移动结点已经回到家乡网络,则它须要到家乡代理进行注销
IPv6地址某个位段中前几位为连续的0,则可将这几个0省去
若一个位段中全为0则可压缩为一个0
若是连续几个位段都为0,则可将这些0简写为双冒号::
不能将一个位段中的有效0压缩掉。如:0030不能压缩为3,而应是30
双冒号在一个地址中只能出现一次
在IPv4中,子网掩码用来表示网络和子网地址长度。用前缀长度来区分子网号和主机号
IPv6不支持子网掩码,只支持前缀长度表示法
前缀是IPv6的一部分,用作IPv6路由或子网标识
用 “地址/前缀长度” 表示
如:21DA:D3::/48
少于64位的前缀是一个路由前缀,或是一个地址范围
64位前缀是一个子网前缀
双IP:在彻底过渡到IPv6以前,使部分节点和路由器装有两个协议:IPv6和IPv4
这个节点既能与IPv6节点通讯,又能与IPv4节点通讯
具备双IP层的节点或路由器应具备两个IP地址
双协议层和双协议栈结构
IPv6分组进入IPv4网络时,将IPv6分组封装成为IPv4分组,整个IPv6分组变成IPv4分组的数据部分
当IPv4分组离开IPv4网络时,再将其数据部分交给主机的IPv6协议,就如同在IPv4网络中打通一个隧道来传输IPv6分组
经过IPv4隧道传输IPv6分组的机制
路由器-路由器
主机-路由器或路由器-主机
主机-主机
6over4
6to4
是一种地址分配和路由器-路由器的自动隧道技术
ISATAP
是一种地址分配和结点-结点、结点-路由器和路由器-结点的自动隧道协议
思惟导图(2020.01.08终于补上了)
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2019-11-22 10:40:52 OAOiii 阅读数 96
教材:计算机网络(第四版)
做者:吴功宜 吴英
出版社:清华大学
介质控制访问(MAC)是全部“共享介质”类型的局域网必须解决的共性问题
共享介质:做为总线链接多台计算机的同轴电缆
多路访问/多路存取:多个主机经过一条“共享介质”发送和接收数据
冲突:若两台或两台以上的主机同时在一条“共享介质”发送数据,那么多路的信号就会出现互相干扰,形成接收主机没法正确接收任何一台主机发送的数据的现象
介质访问控制方法:解决局域网“冲突”问题
①设立一个中心控制主机,由其决定主机发送数据的顺序。
优势:简单、有效
缺点:中心主机可能成为瓶颈
②采用分布式控制,不存在中心主机,由每一个主机自主决定是否发送数据,以及出现冲突时如何处理
全部结点都链接到一条做为公共传输介质的总线上,节点经过总线发送或接收数据,但一个时刻只容许一个节点经过总线发送数据
当一个节点经过总线以“广播”方式发送数据时,其余节点只能以“收听”方式接收数据
总线做为公用传输介质被多个节点共享,可能出现同时有两个以上节点经过总线发送数据,即“冲突”,形成传输失败
节点需经过“竞争”总线的方式获取发送权,每一个节点能获得总线发送权的时间是不肯定的,故CSMA/CD属于随机型介质访问控制方法
总线型Ethernet的标准是IEEE802.3,它的介质访问子层采用的是CSMA/CD控制算法
利用令牌做为控制节点访问公用总线的一种局域网
令牌一种特殊结构的控制帧,用来控制节点对总线的访问权。任何一个节点在取得令牌后才能使用总线去发送数据
经过预先肯定节点得到令牌的顺序,使得链接在共享总线的多个节点在传输过程当中造成逻辑的环状
令牌持有时间:一个节点接收到令牌时,最多能够持有令牌的时间。THT值为10ms
一个节点两次得到令牌的时间间隔:⊿T=N×(THT+Tr+Tc)⊿T=N×(THT+Tr+Tc)。节点两次得到令牌的最长的⊿T是肯定的
在重负载状况下信道利用率高,可以支持优先级服务。较复杂,须要完成大量的逻辑环维护工做
正在上传…从新上传取消4. CSMA/CD与Token Bus、Token Ring的比较
CSMA/CD、Token Bus与Token Ring共同之处:
CSMA/CD、Token Bus与Token Ring不一样之处:
访问控制方法
CSMA/CD属于随机型介质访问控制方法
Token Bus、Token Ring属于肯定型介质访问控制方法
针对局域网类型
CSMA/CD与Token Bus都是针对总线型的局域网设计
Token Ring是针对环状拓扑局域网设计的
6. 肯定型介质访问控制方法Token Bus、Token Ring的主要特色
相同网络负载条件下,CSMA/CD方法的Ethernet
带宽利用率较低。而Token Bus和Token Ring在网络负荷较重时,表现出很好的吞吐率和较低的传输延迟
Token Bus和Token Ring网卡和联网设备较复杂,硬件造价高,组网费用远超过采用CSMA/CD方法的Ethernet
组网费用低廉的Ethernet适用于对传输延迟要求不高的应用
Token Bus和Token Ring使用于对数据传输实时性要求严格的工业环境中
Ethernet的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法
一、局域网参考模型
IEEE 802在数据链路层中专门划分出一个传输介质访问控制(MAC,Medium Access Control)子层来进行传输介质访问控制,并用逻辑链路控制(LLC,Logical Link Control)子层处理逻辑上的链路
局域网研究的范围
一个局部地区范围内的计算机组网问题。所以,只需面对OSI参考模型中的数据链路层与物理层,高层不属于局域网协议研究的范围
逻辑链路控制子层与介质访问控制子层的划分
不一样的局域网在MAC子层和物理层能够采用不一样协议,而在LLC子层必须采用相同的协议
LLC子层与底层具体采用的传输介质、介质访问控制方法无关,网络层能够不考虑局域网采用哪一种传输介质、介质访问控制方法和拓扑结构
协议层次变化
目前局域网大都采用了Ethernet,所以再也不去讨论LLC协议的问题
不一样协议标准规定了不一样介质访问控制技术
先听 后说 边听 边说
一旦冲突 马上退让 等待一段随机时间再说
目的:检查是否已经有结点利用总线在发送数据
Ethernet的物理层规定发送的数据采用曼彻斯特编码方式。
若是总线上已有数据在传输,总线的电平会按曼彻斯特编码规律出现跳变,则可断定此时为**“总线忙”**
若无数据传输,总线电平不发生跳变,在可断定此时为**“总线空闲”**
如一结点准备发送数据,且总线空闲,则可**“启动发送”**
载波侦听不能彻底消除冲突。数字信号以必定速度在介质中传输。
源结点向目的结点发送数据须要必定的时间,若在这个时间段中,目的结点不知道源结点已发送数据,它也可能向源结点发送数据,这时,就会发生“冲突”。
所以,多个结点共享公共传输介质发送数据须要进行“冲突检测”
冲突窗口
链接在一个缆段上全部主机都可以检测到冲突发生的最短期
即冲突窗口为2τ2τ(传播延迟τ =D/V,Dτ=D/V,D为总线最大长度,VV为电磁波在介质中的传播速度)
在冲突窗口时间内,全部节点都应检测到冲突
最小帧长度与总线长度、发送速率间的关系
发送一个最短帧的时间要超过冲突窗口的时间。若是Lmin为最短帧长度,S为主机发送速率,发送一个最短帧的时间L_{min}/SLmin/S,则:
L_{min}/S≥2D/VLmin/S≥2D/V
那么,可根据发送速率、总线长度、电磁波传播速率,估算出最短帧长度:
L_{min}=S×2D/VLmin=S×2D/V
在网络环境中如何检测到冲突
从物理层看,“冲突”指总线上同时出现两个或两个以上的发送信号,它们叠加后的信号波形将不等于任何结点输出的信号波形
冲突检测的方法:
截止二进制指数后退延迟算法
τ=2^k·R·aτ=2k⋅R⋅a
其中:τ为结点从新发送须要的后退延迟时间,a为冲突窗口值,R为随机数
限定k的范围,k=min(n,10)k=min(n,10)
若是重发次数n<10n<10,则取$k=n $
若是重发次数n≥10n≥10时,则kk取值为10
在到后退延迟时间以后,结点将从新判断总线忙、闲状态,重复发送流程
当冲突次数超过16时,表示发送失败,放弃该帧发送
前导码
DIX帧前8B是前导码,每一个字节都是10101010
802.3帧前7B是前导码,每一个字节都是10101010,以后1B为“10101011”的帧前定界符
类型字段与长度字段
DIX帧规定了一个2B的类型字段,表示高层网络层所使用的协议类型。
• 0x0800,表使用的是IPv4协议
• 0x8106,表示地址解析协议ARP
• 0X86DD,表示使用IPv6协议
802.3帧规定该字段为长度字段,数据字段长度范围为46~1500B,不是固定长度
目的地址和源地址字段
帧的接收结点地址和发送结点的硬件地址,地址长度为6B(48位)
硬件地址通常称为MAC地址、物理地址或Ethernet地址
交换机利用“地址学习”方法来创建和维护地址表
“地址学习”:经过读取帧的源地址并记录进入交换机的端口号进行的
获得MAC地址与端口的端口的对应关系后,检查地址表是否已经存在该对应关系
不存在,加入;已存在,更新该记录
每次加入或更新时,该表项被赋予一个计时器,使其能存储一段时间。到时间前未捕获对应关系,则该表项被删除
直接交互方式
只要接收并检测到目的字段,当即将该帧转发出去,而不进行差错校验。
优势:交换延迟时间短
缺点:缺少差错检测能力
接收 -> 查目的 -> 转发
改进直接交换方式
在接收到Ethernet帧的前64字节后,判断帧头字段是否正确,正确则转发出去。
优势:交换延迟时间会较少
接收 -> 校验帧头 -(正确)-> 转发
存储转发交换方式
完整地接收帧,并进行差错检测。如接收帧正确,则据目的地址选择对应的输出端口号转发出去。
优势:具备帧差错检测能力,并支持不一样输入速率与输出速率端口间的帧转发
缺点:交换延迟时间会增加
接收 -> 校验整个帧 -(正确)-> 转发
交换机交换带宽 = 端口数 × 相应端口速率(全双工模式 × 2)交换机交换带宽=端口数×相应端口速率(全双工模式×2)
例:一台交换机有24个100Mbps全双工端口和两个1000Mbps全双工端口,若全部端口都工做在全双工状态,那么交换机交换带宽为
S=24×2×100Mbps+2×2×1000Mbps=8800Mbps=8.8Gbps
经过软件在交换机上实现VLAN
基于交换机端口的VLAN划分方法
从逻辑上把局域网交换机的端口划分红不一样的虚拟子网。
**缺点:**当用户从一个端口移动到另外一个端口时,网络管理者须对VLAN成员从新进行配置
正在上传…从新上传取消基于主机MAC地址的VLAN划分方法
使用结点的MAC地址定义虚拟局域网
优势:MAC地址与硬件相关的地址,固用此法容许结点移动到网络的其余物理网段,没必要从新配置。因此可把其当作是基于用户的VLAN
缺点:全部用户的初始阶段须配置到至少一个虚拟局域网中,初始配置经过人工完成,其后才能自动跟踪用户
基于网络层地址或协议的VLAN划分方法
属于一个子网的全部节点划分在一个VLAN中
或使用相同网络层协议的子网节点划分在一个VLAN中.
如:子网1网络层使用IP,子网2使用IPX,则可将它们划分到两VLAN中.
优势: 它容许按照协议类型来组成VLAN,这有利于组成基于服务或应用的VLAN;
其次,用户能够随意移动工做站而无须从新配置网络地址,这对于TCP/IP协议的用户是特别有利的
缺点: 性能较差,检查网络层地址比检查MAC地址花费的时间多,速度会比较慢
经过添加标记的方法扩展标准的Ethernet帧结构,拓展后的帧以下
至关于加油站
集线器做为Ethernet的中心链接设备,全部节点经过非屏蔽双绞线与集线器链接。物理结构上属于星状结构,逻辑上仍然是总线型结构,在MAC层仍然采用CSMA/CD介质访问控制方法
将多个局域网互联起来
网桥:是实现两个或两个以上相同类型的同构局域网的互联,也能够实现两个或两个以上不一样类型的异构局域网的互联设备
网桥是MAC层的互联设备
网桥主要有两大主要的功能:
端口号与对应的MAC地址表的转发表生成与维护
帧接收、过滤与转发
网桥类型:
(1) 源路由网桥
帧传输路径由源主机肯定
(2)透明网桥
转发表由网桥经过自学习来实现
工做流程:学习过程和帧转发
用透明网桥互联局域网时,网桥的转发表开始是空的。网桥采起与交换机相同的自学习方法,在转发帧的过程当中,逐渐将创建和更新转发表
自学习基本思路:若网桥从一个端口接收到一个帧,则将该源地址与对应端口记录下来。若接收到以该地址为目的地址的帧则可经过转发表中对应端口转发出去。
透明网桥经过自学习算法生成和维护网桥转发表,是一种即插即用的局域网互联设备
局域网的主机不负责帧传输路径的选择。互联的局域网主机不须要知道网桥的存在,也不须要了解网桥之间的链接关系,网桥对主机是透明的
网桥互联有时会造成环状结构,即环路
环路使网桥反复转发同一个帧,从而增长网络负荷。为防止出现这种现象,透明网桥和交换机使用一种生成树协议(Spanning Tree Protocol STP)以防止出现环路,同时提供传输路径的备份功能
是链路管理协议,可以自动控制局域网系统的拓扑,造成一个无环路的逻辑结构,使得任意两个网桥或交换机间,任意两个局域网间只有一条有效的帧传输路径
网桥之间经过网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit BPDU)交换各自的状态信息。生成树协议经过BPDU所提供的各个网桥的状态信息,选出根网桥与根端口,自动完成无环路结构最佳路径的计算与网桥端口配置的任务
中继器、集线器、交换机的比较
IEEE 802.11标准定义了两类网络拓扑结构模式
基础设施模式(基础结构型)
独立模式
基础设施模式可分为:
基本服务集(Basic Service Set,BSS)
扩展服务集(Extended Service Set,ESS)
基本服务集主要是指无线自组网(Ad hoc网络 )
无线Mesh网络又叫作Mesh基本服务集(MBSS)或无线网状网(WMN)
无线Mesh网络与Ad hoc网络的区别在于
无线Mesh网络是经过Mesh AP与Mesh AP的点-点链接造成了网状网结构
Ad hoc网络直接由无线主机之间的点-点链接去造成网状网
在无线通讯中可实现两个无线主机之间的正常通讯须要知足两个基本条件
MAC层协议必须解决无线环境中隐藏主机与暴露主机问题,以提升无线信道的利用率
802.11协议定义了AP的服务集标识符(Service Set Identifier,SSID)与基本服务集标识符BSSID的概念
1.传统Etherne局域网与802.11无线局域网的异同点
帧间间隔IFS:802.11协议规定全部的无线网卡在检测到信道空闲到真正发送一帧,或者是发送一帧以后到发送下一帧时,须要间隔一段时间
CSMA/CA的工做原理:信道监听、推迟发送、冲突退避