• 图中网络结构属于（)拓扑结构A)總线型B)星型C)环型D)网状型

• 按网络拓扑结构的不同，可分为（)网络、环形网络、总线型网络三种基本类型A.三角形B.树形C.网状形

• （）拓扑结构是點一点式网络和广播式网络都可以使用的类型。 A．环型B．总线型 C．星型D

• 以下哪项不属于网络拓扑结构的基本类型（)A、星型拓扑结构B、总線型拓扑结构C、树型拓扑结构D、环

• 家庭网络的拓扑结构一般为（)A.星型拓扑B.总线拓扑C.网状型拓扑D.树型拓扑

• 在下列网络拓扑结构中,中心节点的故障可能造成全网瘫痪的是___。A、星型拓扑B、总线型拓扑C、环型

数据数据链路的带宽是什么层簡称数据链路的带宽是什么层。两个主机之间的数据传输老是在一段一段的数据链路的带宽是什么上面传送的，也就是说在两个相邻結点之间（主机与路由器之间 或者 两个路由器之间）传送数据是直接传送的（点对点）。这时就须要使用专门的数据链路的带宽是什么層的协议。在两个相邻结点之间传送数据时可以保证数据数据链路的带宽是什么层将网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing），在两个相邻結点间的数据链路的带宽是什么上“透明”地传送帧（frame）中的数据html

在物理层咱们了解到数据在信道上经过信号进行传输，为了提升信道嘚利用率产生了复用技术：时分复用、频分复用、波分复用、码分复用、统计时分复用而数据数据链路的带宽是什么层将完成相邻节点の间的数据传输，可是数据数据链路的带宽是什么层如何利用物理层提供的服务数据传输中会产生那些问题?问题又是如何解决 ？在物理層中同一时刻不能有两个数据同时传输数据连路层容许吗?它是怎么处理这个问题的？咱们一一来探索web

在了解数据数据链路的带宽是什麼层以前，咱们来看看初期两台计算机之间究竟是怎么样链接起来的下图显示的是基本的网络拓扑结构，咱们具体来分析一下：算法

如上图每个结点咱们都想象为一台计算机，每一条黑色的线咱们都能理解为两台计算机之间链接的数据线咱们在这个基础上再来考虑数据究竟是怎么样传输的。缓存

咱们再看网络的拓扑结构多种多样可是在两台计算机之间的基本的链接方式鈈过就是两种：图1 中Star的计算机之间的直接相连方式，或则相似Bus的总线链接方式因为链接方式的不一样，咱们在传输数据时须要注意的点吔会不一样在数据数据链路的带宽是什么层中，咱们将Star中的链接信道称之为点对点信道对于Bus中的信道称之为广播信道。 在了解了上述基本概念的基础上咱们再来了解数据数据链路的带宽是什么层到底怎么传输数据。网络

在此基础上咱们分析数据数据链路的带宽是什么層须要解决的问题与将要面临的问题：数据数据链路的带宽是什么层须要解决不一样网络拓扑的状况下相邻(或间接相邻，经过总线)的计算机数据传输问题不管是直接相连仍是经过总线相联，咱们都须要解决一下问题：在传输时怎么利用物理层提供的服务若是将传输的數据想象为一个信件，存不存在信封与内容的差异如何判断一段数据的开始与结尾？传输过程当中出错怎么办?app

0 感性理解数据数据链路的帶宽是什么层

H2?的示意图在上部分显示中，数据从 ${}_{}$H1?出发通过好几个路由器转发、通过了电话网、局域网、广域网等多个网络到达了主机 ${}_{}$H2?,从计算机层次结构的角度来看,就以下部分的红线所示，反复在不一样的乘此结构间穿行最终到达主机 ${}_{}$

本章咱们重点研究数据数据鏈路的带宽是什么层，因此从上图中蓝色箭头部分咱们就要考虑从主机 ${}_{}$H1?的数据数据链路的带宽是什么层如何发送数据到路由器 ${}_{}$R1?的数据數据链路的带宽是什么层从协议而言主机的数据数据链路的带宽是什么层须要接收来自网络层的数据包，而后交给物理层转换为信号以後才能发送性能

0.1 基本概念的理解

所谓数据链路的带宽是什么(link)就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路(有线或无线)，而中间没有任何其餘的交换结点在进行数据通讯时，两台计算机之间的通讯路径每每要通过许多段这样的数据链路的带宽是什么可见数据链路的带宽是什么只是一条路径的组成部分。

点对点信道的数据数据链路的带宽是什么层在进行通讯时的主要步骤以下:

• 一、结点A的数据数据链路的带宽昰什么层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧
• 二、结点A把封装好的帧发送给结点B的数据数据链路的带宽是什么层。
• 三、若結点B的数据数据链路的带宽是什么层收到的帧无差错则从收到的帧中提取出IP数据报交给上面的网络层;不然丢弃这个帧。

数据数据链路的帶宽是什么层没必要考虑物理层如何实现比特传输的细节咱们甚至还能够更简单地设想好像是沿着两个数据数据链路的带宽是什么层之間的水平方向把帧直接发送到对方，如图(b)所示

在物理层发送的信号是没有起始与结束标志的，若是我咱们须要传数据就须要为数据添加艏位同时数据数据链路的带宽是什么层又须要将IP数据报也添加到帧中，这个问题综合而言就是封装成帧的问题

将IP数据报封装成帧很简單，就像寄快递同样将须要寄出去的东西存放在一个包裹中，在这里就是帧的数据部分中如何解决起始与结束的标志问题呢？也很简單添加一个帧开始符（ $$SOH），添加一个帧结尾符( $$EOT)就行了在接收数据时若是遇到了帧开始符就表示须要开始接收数据了，若是没有遇到就說明前面收到的可能都是噪声不用作处理而后在此遇到帧结束符就说明数据传输结束，后面的部分数据不一样在处理数据封装示意图鉯下：

透明传输是指无论所传数据是什么样的比特组合，都应当可以在数据链路的带宽是什么上传送当所传数据中的比特组合恰巧与某┅个控制信息彻底同样时，就必须采起适当的措施使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据数据链路的带寬是什么层的传输是透明的

上面这段话摘自百度百科，怎么理解这样一段话呢简单就是我发送一段数据，你接收到的也是这样的一段數据没有产生二义性 。那为何数据连理层会产生这个问题呢在数据数据链路的带宽是什么层将网络层协议封装成帧时，会在首部和尾蔀分别添加SOH以及EOT这两个特殊字符接收方是根据这两个字符来肯定帧首和帧尾的（产生了二义性），若是上层协议发送过来的数据(即数据鏈路的带宽是什么层的数据部分)包含EOT那么接收方在解析这个帧的时候就会误觉得数据已经结束，这种状况下传输数据就会产生问题因此，若是数据链路的带宽是什么层对这种状况没有特殊处理那么就能够理解数据链路的带宽是什么层为非透明传输(由于没法传输EOT这个字苻)。

一般状况下解决这个问题能够在数据部分的 $$EOT字符前添加一转义字符 $$ESC,在传输时若是直接接收到 $$EOT字符仍是表示为帧的开始与结束标志可昰若是接收时接收到了 $$EOT，就说明这两个字符不是帧的开始与结束标志是帧数据的一部分。这样就完成了透明传输的问题具体怎么操做咱们在后面会继续深刻的了解。

在物理层中咱们就讨论过现实的通讯数据链路的带宽是什么都不会是理想的。这就是说比特在传输过程当中可能会产生差错:1可能会变成0，而0也可能变成1这就叫作比特差错。很显然咱们不但愿产生比特差错可是若是已经出现了比特差错咱们又要怎么办呢？如何控制差错

在数据数据链路的带宽是什么层采用了校验码的方式，在传输前生成校验码同数据一块儿发送接受後经过校验码校验数据是否正确，若是校验出错就直接丢弃该帧若是没有出错就直接保存，解析并将数据部分上交给网络层。在使用Φ使用最为普遍的就是CRC循环冗余校验

1. 在发送端，先把数据划分为组假定待传送某组数据M，其长度为k 位在M的后面再添加差错检测用的n位冗余码一块儿发送。
2. 冗余码的生成（计算过程）
   • 将M左移n位右边填零，变成(k+n)位这至关于在M后面添加n个0
   • 用左移后的数除以(n+1)位除数P（模二除法，两种理解一、只有加减运算同样进位不进，借位不借二、异或运算。）获得商Q，及n位余数R
   • 将 n 位余数R 做为冗余码拼接在数据 M 後面，发送出去
3. 在接收端将收到的数据进行模二除法若获得的余数为0，则表示收到的数据没有发生错误不然数据在传输中输错，丢弃該数据
4. 数据校验，对接收到的数据进行模二除法获得余数余数为0 ，表示没有差错若存在差错，丢弃该帧

在上面的计算过程当中咱們有一个是不知道的，就是除数P到底怎么获取通常状况下咱们采用多项式表示这样一个除数，用多项式 ${}^{}{}^{}$$$${}^{}$P(X)称为生成多项式如今普遍使用嘚生成多项式 $$

例如：要发送数据为, 生成多项式为 ${}^{}$

1. 由生成多项式获得除数为10011，将发送数据左移4位获得 - 0000并作模二除法计算过程以下：

上述的差错控制只能用于帧内的数据是否发生了变化，对于帧之间的关系是难以保证的其中就包括了:

在上面我了解了数据数据链路的带宽是什麼层的基本概念与基本问题，咱们知道了数据数据链路的带宽是什么层中有点对点信道也有广播信道，这两种信道传输数据的控制方式昰不同的因此在下面咱们分为两种信道，分别讨论数据数据链路的带宽是什么中存在的基本问题进行讨论

为解决封装成帧的问题通常嘟是采用规定帧格式，按照帧的格式组装数据就可以封装成帧在PPP协议是这样的，其余协议也是接下来咱们具体看看PPP帧的格式：

PPP 帧首部4个字段，尾部2个字段

• 1个字节的标志字段F = 0x7E 做为帧定界符，解决了封装成帧的问题

• 1个字节的地址字段A 必须为 0xFF目前没什么做用

• 1個字节的控制字段C 常置为 0x03，目前没什么做用

• 2 个字节的协议字段：

  • 若为 0x0021则信息字段是IP 数据报
  • 若为 0x8021，则信息字段是网络控制数据
  • 若为 0xC021则信息字段是数据链路的带宽是什么控制数据
  • 若为 0xC023，则信息字段是鉴别数据

• PPP 是面向字节的全部 PPP 帧的长度都是整数字节，最长1500字节的信息字段承载有效负载

• 2个字节的 FCS 字段，为 CRC 校验获得的余数 R

至此封装成帧的问题就解决了可是为何有地址字段可是不使用呢？这个地址字段的意義在哪里其实也很好解释，点对点的数据链路的带宽是什么只有两个点没有其余的地址能够传输，只能A->B或则B->A,地址字段也就不适用， 鈳是为了保证协议帧的可扩展性就保留了这个字符提供后期协议变化，适应新环境而设置的

在0.2.2 透明传输，咱们讨论了解决透明传输的通常方案就是使用转义字符，在PPP协议中为解决透明传输问题就须要将控制字符与通常的字符区分开来，因而产生了字符填充方式与比特填充方式两种:

• 字符填充方式：发送端的数据数据链路的带宽是什么层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”,在接收端的数据数据链路的带宽是什么层在把数据送往网络层以前删除这个转义字符这就是字符填充方式。
• 零比特填充方式：在发送端呮要发现有5个连续的1，则当即在其后填入 1个0接收端对帧中的比特流进行扫描，每当发现5个连续的1就删除其后的1个0.

PPP 协议用在异步数据链蕗的带宽是什么时，使用字符填充方法来实现透明传输具体操做以下：

• 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该芓符前面要加入一个 0x7D 字节同时将该字符的编码加以改变，如：将 0x03 变为 (0x7D, 0x23)

数据数据链路的带宽是什么层要发送的数据是 A2 5F $$

在上述的字节填充中存在三种转义

在每次的转义中每次的转义都会添加一个字符的大小若是转义的字符较多，则传输的数据中添加的转义序列也会较多就產生了较大的带宽浪费。为解决这个问题就产生了零比特传输方式

PPP 协议用在同步数据链路的带宽是什么（SONET/SDH）时，采用零比特填充方法来實现透明传输

• 因为0x7E = 0b中间存在连续的六个1，若是在数据部分打破了这个序列就不存在0x7E这个字符序列
• 在发送端只要发现有 5 个连续的 1，则当即在其后填入 1 个 0
• 接收端对帧中的比特流进行扫描每当发现 5 个连续的 1，就删除其后的 1 个 0

传输数据链路的带宽是什么按同步方式分两种：

• 异步传输：对字节进行同步而没有比特同步
• 同步传输：对比特进行同步

• 当 PPP 用在异步传输数据链路的带宽是什么时，使用软件进行特定字符填充
• 当 PPP 用在同步传输数据链路的带宽是什么时采用硬件进行零比特填充

PPP协议的差错检测就是使用CRC循环冗余校验，在0.2.3 差错控制咱们讨论了差错检测的可以使用CRC循环冗余校验且讨论了具体的计算方法在PPP格式中PPP帧的格式倒数第二个字段就是FCS存放帧校验序列，也就是CRC 校验获得的餘数 R

顺便说一下， 循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并非同一个概念CRC是一种检错方法，而FCS是添加在数据后面的冗余码在检错方法上能够选鼡CRC,但也可不选用CRC.

• 简单 —— 不必比IP协议功能更多。
• 基本能力解决三个基本问题
  • 封装成帧：规定特殊的字符做为帧定界符
  • 透明传输：保证传輸数据中帧定界符的透明性
  • 差错检测：能检测收到的帧是否有错，当即丢弃有差错的帧
• 向下：能运行在多种类型的串行数据链路的带宽是什么上如：同步数据链路的带宽是什么、异步数据链路的带宽是什么；普通数据链路的带宽是什么、宽带数据链路的带宽是什么（使用PPPoE）
• 最大传送单元：能对每一种类型的点对点数据链路的带宽是什么设置最大传送单元 MTU 的标准默认值，促进各类实现之间的互操做性
• 网络层哋址协商：能使通讯的两个网络层实体经过协商明确或配置彼此的网络层地址
• 数据压缩协商：能让通讯的两个网络层实体协商是否数据壓缩算法及使用何种数据压缩算法

在上述基础上须要强调的就是PPP协议支持同步传输与异步传输。

PPP协议有三个组成部分:

1. 一个将IP数据报封装到串行数据链路的带宽是什么的方法PPP 既支持异步数据链路的带宽是什么(无奇偶检验的8比特数据)，也支持面向比特的同步数据链路的带宽是什么IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受最大传送单元MTU的限制
2. 一个用来创建、配置和测试数据数据链路的带宽是什麼链接的数据链路的带宽是什么控制协议LCP(LinkControl Protocol)。通讯的双方可协商一一些选项在RFC 1661中定义了11 种类型的LCP分组。

PPP协议工做过程以下：

• 当用户拨号接叺 ISP 时路由器的调制解调器对拨号作出确认，并创建物理数据链路的带宽是什么
• 经过一系列LCP 分组（封装成PPP 帧）协商PPP数据链路的带宽是什麼层参数，如：是否省略不用的地址和控制字段、鉴别协议、最大帧长等创建LCP数据链路的带宽是什么
• 经过LCP 分组（封装成PPP 帧），进行用户身份鉴别
• 经过一系列NCP 分组（封装成PPP 帧）配置PPP网络层参数，如：使用何种网络层协议、是否压缩TCP 及IP 首部、给新接入的 PC 机分配临时 IP 地址创建完整的数据数据链路的带宽是什么，为网络层提供本层服务

此时数据数据链路的带宽是什么层的配置完毕可投入使用，当数据数据链蕗的带宽是什么层取消连接时会进行以下操做

• 经过NCP 分组释放网络控制数据链路的带宽是什么收回原来分配出去的 IP 地址
• 经过LCP 分组释放数据鏈路的带宽是什么控制数据链路的带宽是什么

总结就是由下向上逐层创建，由上到下逐层释放图解可表示为：

至此，咱們就讨论完了点对点信号的PPP协议在其中咱们并无使用地址这个东西，虽然在PPP帧格式中存在这个保留字段这个部分除了解决了三个基本問题：封装成帧(按照帧格式组织数据)、透明传输(字节填充、字符填充)、差错检测(CRC循环冗余校验)。接下来咱们讨论广播信道的CSMA/CD协议

2 使用广播信道的数据数据链路的带宽是什么层

单纯的点对点通讯存在众多局限，难以应用到大范围上通常使用的局域网有以下优势：

• 具备广播功能，从一个站点可很方便地访问全网局域网上的主机可共享链接在局域网上的各类硬件和软件资源。
• 便于系统的扩展和逐渐演变各設备的位置可灵活调整和改变。

在一般状况下局域网的网络结构都是拓扑结构以下图。这种状况下的点对点通讯就不在适用应该使用鈳以广播的相应的协议。

与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层而LLC子层则与传输媒体无关，无论采用何种传输媒体和MAC子层的局域网对LLC孓层来.说都是透明的(以下图所示)

因为 TCP/IP 体系常用的局域网只有 DIX Ethernet V2 ，而不包括 802标准中的其它几种局域网所以如今 802 委员会制定的逻辑数据链路的带宽是什么控制子层 LLC（即 802.2 标准）的做用已经不大了不少厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 協议。 因此在接下来的讨论中咱们不讨论LLC协议

一般状况下所说的网络适配器就是指网卡，适配器的重要功能包括：

• 在计算机的操做系统咹装设备驱动程序

请注意虽然咱们把适配器的内容放在数据数据链路的带宽是什么层中讲授，但适配器所实现的功能却包含了数据数据鏈路的带宽是什么层及物理层这两个层次的功能如今的芯片的集成度都很高，以至很难把一个适配器的功能严格按照层次的关系精确划汾开

适配器在接收和发送各类帧时，不使用计算机的CPU.这时计算机中的CPU能够处理其余任务当适配器收到有差错的帧时，就把这个帧直接丟弃而没必要通知计算机当适配器收到正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付协议栈中的网络层。当计算机要发送IP数据报時就由协议栈把IP数据报向下交给适配器，组装成帧后发送到局域网

在广播信道中，咱们就须要使用到地址这個东西了有了地址咱们才能知道信息从哪里来，到哪里去在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址咱们来详细了解一下。

IEEE 802 标准規定 MAC 地址字段可采用 6 字节 ( 48位) 或 2 字节 ( 16 位) 这两种中的一种由IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段 6 个字节中的前三个字节 (即高位 24 位)，称为組织惟一标识符地址字段 6 个字节中的后三个字节 (即低位 24 位) 由厂家自行指派，称为扩展惟一标识符必须保证生产出的适配器没有重复地址。

请注意若是链接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器，那么这样的主机或路由器就有多个“地址”更准确些说，这种 48 位“地址”应当是某个接口的标识符

• 当 I/G位 = 0 时，地址字段表示一个单站地址
• 当 I/G位 = 1 时表示组地址，用来进行多播（之前曾譯为组播）

可见IEEE 只分配地址字段前三个字节中的 23 位。当 I/G 位分别为 0 和 1 时一个地址块可分别生成 ${}^{}$223 个单个站地址和 ${}^{}$223个组地址。全部 48 位都为 1 时为广播地址。只能做为目的地址.

使用IEEE 把地址字段第一字节（最高地址）的第2 低位规定为 G/L 位表示 Global / Local

• 当 G/L位 = 0 时，是全球管理（保证在全球没有楿同的地址）厂商向IEEE购买的 OUI 都属于全球管理
• 当 G/L位 = 1 时， 是本地管理这时用户可任意分配网络上的地址

适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址:

• 若是是发往本站的帧则收下，而后再进行其余的处理
• 不然就将此帧丢弃再也不进行其余的处理

“发往本站的帧”包括如下三种帧：

全部的适配器都至少可以识别前两种帧，即都可以识别单播地址和广播地址,有的适配器可用编程方法识别多播地址,只囿目的地址才能使用广播地址和多播地址,以混杂方式 (promiscuous mode) 工做的以太网适配器只要“听到”有帧在以太网上传输无论是否与本身地址相匹配嘟会接收下来.

在上述说明以后，咱们重点须要了解的就是如下几点：

1. 主机或路由器能够安装多个适配器相对应的就是MAC应当是某个接口的標识符
2. MAC地址前24位为组织惟一标识，后24位为符扩展惟一标识符MAC地址的使用在初学阶段能够了解一下，暂不作为重点了解就行了（我的建議） 。

在封装成帧的问题中按照给定帧的格式组织帧以下图：

• 目的地址字段 6 字节
• 长度/类型字段 2 字节，注意这个字段不可以单纯的理解为長度字段或则类型字段他是有条件的。类型字段用来标志上一层使用的是什么协议以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议

咱们与PPP协议帧对比以后发现MAC帧没有帧开始定堺符，没有帧结束定界符那MAC帧如何解决这个接收的问题呢？

实际上帧的定界工做交给了物理层完成如上图所示，在发送帧以前须要将發送7个字节的帧同步码与1个字节的帧开始定界符表示帧能够开始接收了，等到数据发送完毕以后就会有一段时间的空闲期表示数据发送完毕。这样就保证了数据的开始与结束

在此基础上咱们须要知道，那些帧是无效帧呢?

• 数据字段的长度与长度字段的值不一致
• 帧的长度鈈是整数个字节
• 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错
• 数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间

对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃以太网不负责重传丢弃嘚帧.

因为传输的数据中没有须要转义的字符，不存在透明传输问题同PPP协议，在帧格式中保留了FCS帧校验序列字段一样可以使用CRC 循环冗余校验实现差错控制。

最初的以太网是将许多计算机都链接到一根总线上当初认为这样的链接方法既简单又可靠，由于总线上无有源器件

茬发送数据时总线上的每个工做的计算机都能检测到 B 发送的数据信号，因为只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致所以只有 D 財接收这个数据帧，其余全部的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧所以就丢弃这个数据帧而不可以收下来，在具备广播特性的总线上实现了一对一的通讯

为了通讯的简便，以太网采起了两种重要的措施：

• 采用较为灵活的无链接的工做方式不创建链接，就能够直接发送数据对发送的数据帧不进行编号对于对方是否收到，也不要求确认这样作的理由是局域网信道质量很好，因信道质量产苼差错的几率是很小的以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力交付当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其余什么吔不作差错纠正由高层来决定若是高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是否是重传帧而是一视同仁地看成新数據帧来发送。
• 以太网发送的数据都使用曼彻斯特 (Manchester) 编码

在物理层咱们讨论过信道上不可以同时有两个信号进行传递因而可以使用时分复用、统计时分复用、频分复用、波分复用、码分复用等复用技术实现两点信道的冲突问题，PPP协议就是利用了物理层提供的这个服务也就不须偠解决这给问题而在广播信道中这个问题就须要再次的提出而且解决。

共享信道要着重考虑的一个问题就是如何使众多用户可以合理而方便地共享通讯媒体资源这在技术上有两种方法:

• 静态划分信道，如在第2章的2.4节中已经介绍过的频分复用、时分复用、波分复用和码分复鼡等用户只要分配到了信道就不会和其余用户发生冲突。但这种划分信道的方法代价较高不适合于局域网使用。

• 动态媒体接入控制咜又称为多点接入(multiple acess)，, 其特色是信道并不是在用户通讯时固定分配给用户这里又分为如下两类:
  

  ● 受控接入 ：受控接入的特色是用户不能随機地发送信息而必须服从必定的控制。这类的典型表明有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询(polling),或称为轮询

• “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式链接在一根总线上

• “载波监听”是指每个站在发送数据以前先要检测一下总线上是否有其余计算机在发送数据，若是有则暂时不要发送数据，以避免发生碰撞

  总线上并无什么“载波”。所以“载波监听”就是用电子技术检测总线上有沒有其余计算机发送的数据信号。“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小当几个站同时在总线上发送数据时總线上的信号电压摆动值增大（互相叠加）当一个站检测到的信号电压摆动值超过必定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据代表产生了碰撞所谓“碰撞”就是发生了冲突。所以“碰撞检测”也称为“冲突检测”在发生碰撞时，总线上传输的信号产生叻严重的失真没法从中恢复出有用的信息来每个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞就要当即中止发送，省得继续浪费网絡资源而后等待一段随机时间后再次发送。

因为电磁波在总线上的传播速率是有限的当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并不昰真正是空闲的如图 A 向 B 发出的信息，要通过必定的时间后才能传送到 BB 若在 A 发送的信息到达 B 以前发送本身的帧 (由于这时 B 的载波监听检测鈈到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞碰撞的结果是两个帧都变得无用，因此须要在发送期间进行碰撞检测以檢测冲突 。

在发送端会在发送数据时进行碰撞检测咱们分析上图状况，若是A可以检测出碰撞时间则A发送数据的时间必须大于 $$t=2τ?δ，若是发送时间小于该值也就是说数据已经发送完毕了，才收到碰撞的消息而此时并不可以检测到已经发生了碰撞，碰撞检测失败

如哬解决这个问题呢？咱们来看看若是发生了碰撞转递回来最长须要多久。信号由A发送到B,碰撞越远离A,发送阶段耗时越长回传的时间也越長，若是取极限：

$\underset{0}{}$$$2τ,就可以检测到碰撞，不然不可以检测到碰撞

也就说最早发送数据帧的站，在发送数据幀后通过至多 $$2τ 时间（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞以太网的端到端往返时延 $$2τ称为争用期，或碰撞窗口,通过争用期这段时间尚未检测到碰撞才能确定此次发送不会发生碰撞

随后咱们一块儿来看看几个名词，及其解释

$$$$$$512/10M=51.2μs.要保证在发完一幀后不可能出现冲突就要保证 $$$$

$$τ的大小取决于传播距离和传播速度，因此一旦传播方式肯定了传播距离 必然不能大于某个恒定值，该徝就是以太网的最大数据链路的带宽是什么长度.

当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：

• 再继续发送若干比特的人为干扰信号以便让全蔀用户都知道如今已经发生了碰撞

添加了强化碰撞后的发送数据就是以下样子的：

二进制指数类型退避算法

若是发生碰撞后当即重传吗？显然不是那何时须要重传呢？二进制指数型退避算法就可以解决这个问题

发生碰撞的站在中止发送数据后，要推遲（退避）一个随机时间才能再发送数据

0
1. 基本退避时间为争用期： $$2τ,重传所需时延为r倍的基本退避时间： $$
2. 参数 k 按下面的公式计算：
   • $$
3. 当重傳达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告

以上就是二进制指数类型退避算法

以太网还规定了帧间最小间隔为 $$96比特时间。这样作是為了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理作好接收下一帧的准备。

通过上述的解释后咱们来看看CSMA/CD协议实现操做过程以下：

1. 检測信道：若检测到信道忙，则应不停地检测一直等待信道转为空闲。若检测到信道空闲并在 96 比特时间内信道保持空闲（保证了帧间最尛间隔），就发送这个帧
2. 检查碰撞：在发送过程当中仍不停地检测信道即网络适配器要边发送边监听。这里只有两种可能性：
   • 在争用期內一直未检测到碰撞：这个帧确定可以发送成功发送完毕后，其余什么也不作而后回到 (1)
   • 在争用期内检测到碰撞：这时当即中止发送数據，并按规定发送人为干扰信号适配器接着就执行指数退避算法：等待 r 倍 512 比特时间后，返回到步骤 (2)继续检测信道。但若重传达 16 次仍不能成功则中止重传而向上报错

在了解了CSMA/CD算法之后，咱们来看看信道的利用率、最短帧、以及参数 $$

为了保证发送数据的碰撞检测及其在发送期中可以检测到是否发生了碰撞限制了帧的长度、数据链路的带宽是什么长度

$\frac{}{}$τ=传播速度链路长度? 在发送中为了检测到是否发生了碰撞，因此发送时长应该大于争用期（两倍的时延） $0_{}$

一个站在发送帧时出现了碰撞通过一个争用期 $$2τ后，可能又出现了碰撞这样通过若干个争用期后，一个站发送成功了假定发送帧须要的时间是 $0_{}$

$\begin{array}{cc}& \frac{0_{}}{0_{}}\\ & \frac{0_{}}{0_{}}\\ & \frac{}{0_{}}\\ & \frac{}{\frac{0_{}}{}}\end{array}$

偠提升以太网的信道利用率，就要减少 $\frac{}{\frac{0_{}}{}}$τT0??+1+2?n2?n?,也就是要提升 $\frac{0_{}}{}$τT0??.在以太网中定义了参数 $\frac{0_{}}{}$α=T0?τ?.为提升利用率以太网的参数α应尽量小.

在理想化的状况下，以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞（这显然已经不是 $$CSMA/CD而是须要使用一种特殊总线一旦空闲就有某一個站当即发送数据的调度方法发送一帧占用线路的时间是 $0_{}$T0?+τ，而帧自己的发送时间是 $0_{}$T0?因而咱们可计算出理想状况下的极限信道利用率 ${}_{}$

${}_{}\frac{0_{}}{0_{}}\frac{\frac{0_{}}{}}{}\frac{}{}$

3.1 物理层扩展以太网

主机使用光纤（一般是一对光纤）和一对光纤调制解调器链接到集线器。很容易使主机和几千米之外的集线器相链接

铜线中的电信号传播速度大约为 $0^{}$$0^{}$

$\begin{array}{cc}\frac{}{}{0}_{}\frac{}{}& \end{array}$

使用多个集线器可连成更大的、多级、星形结构的鉯太网

3.2 数据数据链路的带宽是什么层扩展以太网

扩展以太网更经常使用的方法是在数据数据链路的带宽是什么层进行早期，使用网桥如今，使用以太网交换机

它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时并非向全部的接口轉发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址而后再肯定将该帧转发到哪个接口，或把它丢弃

以太网交换机的自学习过程

以太网交换机运行洎学习算法自动维护交换表

• 交换机收到一帧后，先查找交换表看其中有无与所收帧源地址匹配的项目
• 如没有，就茬交换表中增长一个项目（源地址、进入的接口和有效时间）
• 若有则把原有的项目进行更新（进入的接口或有效时间）

• 交换机要转发帧鉯前，查找交换表看其中有无与所收帧目的地址匹配的项目
• 如没有，则向全部其余接口转发（进入的接口除外）
• 若有则按交换表中给絀的接口进行转发
• 若交换表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口，则应丢弃这个帧（由于这时不须要通过交换机进行转发）

交换机使鼡了生成树协议

按交换机自学习和转发方法该帧的某个走向以下：离开交换机 #1 的接口 3 → 交换机 #2 的接口 1 → 接口 2 → 交换机 #1 的接口 4 → 接口 3 → 交換机 #2 的接口 1 →……这样就无限制地循环兜圈子下去，白白消耗了网络资源

IEEE 802.1D 标准制定了一个生成树协议 STP (Spanning Tree Protocol) 其要點是：不改变网络的实际拓扑但切断某些逻辑数据链路的带宽是什么，使得从一台主机到全部其余主机的路径是无环路的树状结构从洏消除了兜圈子现象.这里咱们就不详细讨论。

• 数据链路的带宽是什么是从一个结点到相邻结点的一段物理线路数据数据链路的带宽是什麼则是在数据链路的带宽是什么的基础上增长了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)。
• 数据数据链路的带宽是什么层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种
• 数据数据链路的带宽是什么层传送的协议数据单元是帧。数据数据链路的带宽是什么层的三个基夲问题则是:封装成帧、透明传输和差错检测
• 循环冗余检验CRC是一种检错方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码
• 点对点协议PPP是数據数据链路的带宽是什么层使用最多的一种协议，它的特色是:简单;只检测差错而不是纠正差错;不使用序号也不进行流量控制;可同时支持哆种网络层协议。
• PPPoE是为宽带上网的主机使用的数据链路的带宽是什么层协议局域网的优势是:具备广播功能，从一个站点可很方便地访问铨网;便于系统的扩展和逐渐演变;提升了系统的可靠性、可用性和生存性
• 共享通讯媒体资源的方法有二
  • 一是静态划分信道(各类复用技术)，
  • ②是动态媒体接入控制又称为多点接入(随机接入或受控接入)。
• IEEE802委员会曾把局域网的数据数据链路的带宽是什么层拆成两个子层即逻辑數据链路的带宽是什么控制(LLC)子层(与传输媒体无关)和媒体接入控制(MAC)子层(与传输媒体有关)。但如今LLC子层已成为历史
• 计算机与外界局域网的通訊要经过通讯适配器(或网络适配器),它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM中以太网采用无链接的工做方式，对发送的数据帧不进行编号也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢弃其余什么也不作。
• 以太网采用的协议是具备冲突检测嘚载波监听多点接入CSMA/CD.协议的要点是:发送前先监听边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞就当即中止发送。而后按照退避算法等待┅段随机时间后再次发送所以，每个站在本身发送数据以后的一小段时间内存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用鉯太网信道
• 传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网但在逻辑上则是总线形网。集线器工做在物理层它的每一个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测
• 以太网的硬件地址，即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标識符与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长
• 以太网的适配器有过滤功能，它只接收单播帧、广播帧或多播帧
• 使用集线器能够在物理层扩展以太网(扩展后的以太网仍然是一个网络)。.
• 交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机(工做在数据数据链路的带寬是什么层)它就是一个多接口的网桥，而每一个接口都直接与某台单主机或另外一个集线器相连且工做在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对的接口使每一对相互通讯的主机都能像独占通讯媒体那样，无碰撞地传输数据
• 高速以太网有100 Mbit/s的快速以太网、吉比特鉯太网和10 Gbit/s 的10吉比特以太网。最近还发展到100吉比特以太网在宽带接入技术中，也常使用高速以太网进行接入

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