计算机网络学习笔记（自用）

内容主要来自网课：https://www.bilibili.com/video/BV19E411D78Q 以及自己的见解，仅供参考，如有错误尽请指正。

第一章

1.往返时延RTT：

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)，总共经历的时延。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。（？？？没太懂）
RTT包括：①往返传播时延=传播时延*2 ②末端处理时间（这个在题目中会给或者可以直接忽略）
注意：RTT不包括传输时延，只包含传播时延！！！

2.利用率

利用率：①信道利用率：有数据通过时间 / (有+无)数据通过时间
②网络利用率=全网络信道利用率的加权平均值

3.相关概念

①实体:第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
②协议:
为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。【水平】
语法:规定传输数据的格式
语义:规定所要完成的功能
同步（时序）:规定各种操作的顺序
③接口(访问服务点SAP) :上层使用下层服务的入口。
④服务:下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】
SDU服务数据单元:为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
PCI协议控制信息:控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单位。

4.PCI+SDU形成一个PDU，而这个PDU又作为下一层的SDU

5.信息在传输过程中，前面5层都只加了尾部，而数据链路层加了头部和尾部！！！

6.七大层级

①应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序
②表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)
功能一:数据格式变换翻译官
功能二:数据加密解密
功能三:数据压缩和恢复
③会话层：向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步(SYN)。
功能一:建立、管理、终止会话
功能二:使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。
主要适用于传输大文件。
主要协议:ADSP、ASP
④传输层：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
功能一:可靠传输、不可靠传输
功能二:差错控制
功能三:流量控制
功能四:复用分用
复用:多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。
分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
主要协议: TCP、UDP
⑤网络层：主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
网络层传输单位是数据报。
数据报和分组的关系：就像是父与子的关系，当数据报过长时，就划分成若干个分组
功能一:路由选择（最佳路径）。
功能二:流量控制。
功能三:差错控制。
功能四:拥塞控制。若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。
主要协议: IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
⑥数据链路层：主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
数据链路层/链路层的传输单位是帧。
功能一:成帧(定义帧的开始和结束) …1000011101010101.1…
功能二:差错控制 帧错+位错
功能三:流量控制
功能四:访问(接入) 控制控制对信道的访问
⑦物理层：主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理层传输单位是比特。
透明传输:指不管所传数据是什么样的比特组合都应当能够在链路上传送。
功能一:定义接口特性
功能二:定义传输模式 单工、半双工、双工
功能三:定义传输速率
功能四:比特同步
功能五:比特编码
主要协议:
Rj45、802.3

7.OSI参考模型与TCP/IP参考模型

8.OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点

①都分层
②基于独立的协议栈的概念
③可以实现异构网络互联

9.OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点

①OSI定义三点:服务、协议、接口
②OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
③TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
④
面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。

10. 5层参考模型

11. 第一章知识总结

第二章

1.物理层基本概念

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层主要任务:确定与传输媒体接口有关的一些特性——定义标准
①机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况。
②电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。
③功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途。
描述一个物理层接口引脚处于高电平时的含义时
④规程特性(过程特性) 定义各条物理线路的工作规程和时序关系。

2.数据通信相关术语

通信的目的是传送消息。
数据:传送信息的实体，通常是有意义的符号序列。
信号:数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式。
数字信号:代表消息的参数取值是离散的。
模拟信号:代表消息的参数取值是连续的。
信源:产生和发送数据的源头。
信宿:接收数据的终点。
信道:信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

3.三种通信方式

从通信双方信息的交互方式看，可以有三种基本方式:
①单工通信：只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道。
②半双工通信：通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道。
③全双工通信：通信双方可以同时发送和接受信息，也需要两条信道。

4.两种数据传输方式

5.码元

码元是指用一个固定时长的信号波形( 数字脉冲)，代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元为M进制码元。
1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态， 另一种代表1状态。

6.速率、波特、带宽

7.

8.失真

9.码间串扰

10.奈奎斯特定理！！！

11.香农定理！！！

12.奈奎斯特定理与香农定理对比

13.基带信号与宽带信号!

14.编码与调制

15.

16.

第三章

1.传输介质及分类

传输介质也称传输媒体/传输媒介，它就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。
传输媒体并不是物理层！！！！传输媒体在物理层的下面，因为物理层是体系结构的第1层， 因此有时称传输媒体为第0层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思。但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。

2.传输介质：①导向性传输介质→电磁波被导向沿着固体媒介(铜线/光纤)传播。

				   ②非导向性传输介质→自由空间，介质可以是空气、真空、海水等。

3.导向性传输介质

（1）双绞线
双绞线是古老、又最常用的传输介质，它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。
为了进一步提高抗电磁干扰能力，可在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线(STP)，无屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线(UTP) 。
双绞线价格便宜，是最常用的传输介质之一，在局域网和传统电话网中普遍使用。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几公里到数十公里。距离太远时，对于模拟传输，要用放大器放大衰减的信号;对于数字传输，要用中继器将失真的信号整形。
（2）同轴电缆
同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗数值的不同，通常将同轴电缆分为两类: 509同轴电缆和750同轴电缆。其中，509同轴电缆主要用于传送基带数字信号，又称为基带同轴电缆，它在局域网中得到广泛应用; 750同轴电缆主要用于传送宽带信号，又称为宽带同轴电缆，它主要用于有线电视系统。

同轴电缆VS双绞线
由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆抗干扰特性比双绞线好，被广泛用于传输较高速率的数据，其传输距离更远，但价格较双绞线贵。

（3）光纤
光纤通信就是利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1，无光脉冲表示0。而可见光的频率大约是10⁸MHz，因此光纤通信系统的带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
光纤在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，它们在电脉冲作用下能产生出光脉冲;在接收端用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲。
光纤主要由纤芯(实心的! )和包层构成，光波通过纤芯进行传导，包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角。因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包层时候就会折射回纤芯、这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。

4.光纤的特点:

1.传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
2.抗雷电和电磁干扰性能好。
3.无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。
4.体积小，重量轻。

5.非导向性传输介质介绍

6.数据链路层基本概念

结点:主机、路由器
链路:网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。
数据链路:网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。
帧:链路层的协议数据单元，封装网络层数据报。

数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。

7.数据链路层功能概述

数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。

数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。
功能一:为网络层提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。（有连接一 定有确认!）
功能二:链路管理，即连接的建立、维持、释放(用于面向连接的服务)。
功能三:组帧。
功能四:流量控制。（限制发送方）
功能五:差错控制(帧错/位错)。

8.封装成帧

封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用:帧定界(确定帧的界限)。
帧同步:接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
组帧的四种方法: 1. 字符计数法，2.字符(节)填充法，3.零比特填充法，4.违规编码法。

9.透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。
当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误
认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

10.字符计数法

帧首部使用一个计数字段(第一个字节，八位)来标明帧内字符数。

存在的问题：一旦有一个表明字符数的数字错误了，将会发生很严重的后果，所有数字全乱了。

11.字符填充法

①当传送的帧是由文本文件组成时(文本文件的字符都是从键盘上输入的，都是ASI码)。不管从键盘上输入什么字符都可以放在帧里传过去，即透明传输。
②当传送的帧是由非ASCII码的文本文件组成时(二进制代码的程序或图像等)。就要采用字符填充方法实现透明传输。

12.字符填充法

13.零比特填充法

14.违规编码法

15.差错介绍

16.数据链路层的差错控制

编码VS编码
数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题，如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，它通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。

冗余编码
在数据发送之前，先按某种关系附加上一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。接收端根据收到码字是否仍符合原规则，从而判断是否出错。

17.检错编码——奇偶校验码

如果一个字符S的ASCII编码从低到高依次为1100101，采用奇校验，在下述收到的传输后字符中，哪种错误不能检测?
A.11000011 B.11001010 C.11001100 D.11010011
选D 因为D虽然改变了，但是1的个数还是奇数个，所以无法检测出来

奇偶校验码特点:只能检查出奇数个比特错误，检错能力为50%。

18.检错编码——CRC循环冗余码（此处可以看P21的讲解）

19.接收端检错过程

把收到的每一个帧都除以同样的除数，然后检查得到的余数R。
1.余数为0，判定这个帧没有差错，接受。
2.余数为不为0，判定这个帧有差错(无法确定到位)，丢弃。
FCS的生成以及接收端CRC检验都是由硬件实现，处理很迅速，因此不会延误数据的传输。

补充：
在数据链路层仅仅使用循环冗余检验CRC差错检测技术，只能做到对帧的无差错接收，即“凡是接收端数据链路层接受的帧，我们都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。接收端丢弃的帧虽然曾收到了，但是最终还是因为有差错被丢弃。“ 凡是接收数据链路层接收的帧均无差错”。
“可靠传输”:数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么。
链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这还不是可靠传输。

20.纠错编码——海明码(P22有点难）

海明码:发现双比特错，纠正单比特错。

1.确定校验码位数r
海明不等式:

r为冗余信息位，k为信息位
要发送的数据: D=101101
数据的位数k=6,满足不等式的最小r为4, 也就是D=101101的海明码应该有6+4=10位，其中原数据6位，效验码4位。

21.数据链路层的流量控制

较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配，会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

数据链路层的流量控制和传输层的流量控制的对比：
①数据链路层的流量控制是点对点的，而传输层的流量控制是端到端的。
②数据链路层流量控制手段:接收方收不下就不回复确认。
传输层流量控制手段:接收端给发送端一个窗口公告。

22.流量控制的方法

23.可靠传输、滑动窗口、流量控制

可靠传输:发送端发啥，接收端收啥。
流量控制:控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一- 个帧。
滑动窗口解决①流量控制(收不下就不给确认，想发也发不了) ②可靠传输( 发送方自动重传)

24.停止等待协议

1.为什么要有停止等待协议?
①除了比特出差错，底层信道还会出现丢包问题。（丢包:物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等原因，会导致数据包的丢失。）
②为了实现流量控制。？？？

2.研究停等协议的前提?
虽然现在常用全双工通信方式，但为了讨论问题方便，仅考虑一方发送数据(发送方)，一方接收数据(接收方)。
因为是在讨论可靠传输的原理，所以并不考虑数据是在哪一个层次上传送的。
“停止-等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方确认，在收到确认后再发送下一个分组。

3.停等协议有几种应用情况?
无差错情况&有差错情况

25.停等协议——有差错情况

26.信道利用率

发送方在一个发送周期内，有效地发送数据所需要的时间占整个发送周期的比率。

信道吞吐率=信道利用率*发送方的发送速率
例题: 一个信道的数据传输率为4kb/s ,单向传播时延为30ms ,如果使停止-等待协议的信道最大利用率达到80%，要求的数据帧长度至少为？

27.GBN

GBN发送方必须响应的三件事

①上层的调用
上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果窗口未满，则产生一个帧并将其发送;如果窗口已满，发送方只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会再发送。(实际实现中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧)。
②收到了一个ACK
GBN协议中，对n号帧的确认采用累积确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧。
③超时事件
协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有已发送但未被确认的帧。

GBN接收方要做的事

①如果正确收到n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层。
②其余情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只需要维护一个信息: expectedseqnum (下一个按序接收的帧序号)。

28.滑动窗口长度可以无限吗?

若采用n个比特对帧编号，那么发送窗口的尺寸 Wτ应满足: 1≤ Wτ≤2ⁿ。因为发送窗口尺寸过大，就会使得接收方无法区别新帧和旧帧。

29.GBN协议重点总结

1.累积确认(偶尔捎带确认)
2.接收方只按顺序接收帧，不按序则无情丢弃
3.确认 序列号最大的、按序到达的帧
4.发送窗口最大为2ⁿ-1，接收窗口大小为1

30.GBN协议性能分析

优点：因连续发送数据帧而提高了信道利用率
缺点：在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，是传送效率降低。

31.GBN练习（讲解在P26的25:10）

数据链路层采用了后退N帧( GBN )协议，发送方已经发送了编号为0~ 7的帧。当计时器超时时,若发送方只收到0、2、3号帧的确认,则发送方需要重发的帧数是( 4 ) 。
解：因为收到的确认帧的最大序号是3，代表3以及之前的帧都已经接收到了（虽然1的确认帧没有但是不影响，因为接收方可以隔一个确认一下，确认帧不一定是连续的，所以只要看最大的一个确认帧就行了），所以只用重传4~7就可以了。
PS：当计时器发生超时时，发送方就会重传一个已发送但是未被确认的帧

32.选择重传协议中的滑动窗口

33.SR发送方必须响应的三件事

34.SR接收方要做的事：来者不拒(窗口内的帧)

SR接收方将确认一个 正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将被缓存，并返回给发送方一个该帧的确认帧==【收谁确认谁】，直到所有帧(即序号更小的帧)皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给.上层，然后向前移动滑动窗口==。
如果收到了窗口序号外(小于窗口下界)的帧，就返回一个ACK。其他情况，就忽略该帧。

35.SR的运行过程（P25的12:10~16:25）

36.滑动窗口长度

发送窗口最好等于接收窗口。(大了会溢出，小了没意义)
W_Tmax=W_Rmax+2^(n-1)

37.SR协议重点总结

①对数据帧逐一确认，收-一个确认-一个
②只重传出错帧
③接收方有缓存
④W_Tmax=W_Rmax+2^(n-1)

38.SR练习

数据链路层采用了选择重传( SR )协议,发送方已经发送了编号为0 ~ 3的帧。现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时,则发送方需要重传的帧数是( 2 ) 。
解：只要重传0、2两个帧就行了。

39.传输数据使用的两种链路

①点对点链路
两个相邻节点通过一个链路相连，没有第三者。
应用: PPP协议，常用于广域网。
②广播式链路
所有主机共享通信介质。
应用:早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。
典型拓扑结构:总线型、星型(逻辑总线型)

40.介质访问控制

介质访问控制的内容就是，采取一定的措施， 使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况。
介质访问控制：
（1）静态划分信道
信道划分介质访问控制：
①频分多路复用FDM
②时分多路复用TDM
③波分多路复用WDM
④码分多路复用CDM
（2）动态分配信道（动态媒体接入控制/多点接入；特点:信道并非在用户通信时固定分配给用户。）
轮询访问介质访问控制——令牌传递协议
随机访问介质访问控制（所有用户可随机发送信息。发送信息时占全部带宽。）：①ALOHA协议②CSMA协议③CSMA/CD协议④CSMA/CA协议

41.信道划分介质访问控制

信道划分介质访问控制:将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。

42.多路复用技术

把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。

42.1频分多路复用FDM

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(频率带宽)资源。
充分利用传输介质带宽，系统效率较高; 由于技术比较成熟，实现也比较容易。

42.2时分多路复用TDM

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，所有用户轮流占用信道。

联想记忆：
频分复用——“并行”
时分复用——“并发”

42.3统计时分复用STDM——改进的时分复用

42.4波分多路复用WDM

波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号，由于波长(频率)不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。

42.5码分多路复用CDM（P27的19:40）！！！！重点！！！

码分多址(CDMA)是码分复用的一种方式。
1个比特分为多个码片/芯片(chip) ，每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列。发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码(通常把0写成-1)。
如何不打架:多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交。
如何合并:各路数据在信道中被线性相加。
如何分离:合并的数据和源站规格化内积。

ALOHA协议（P28好像没学）

44.CSMA协议（载波监听多路访问协议CSMA (carrier sense multiple access)）

CS:载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大( 互相叠加)。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞，即发生了冲突。
MA: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。
协议思想:发送帧之前，监听信道。
监听结果：①信道空闲:发送完整帧②信道忙:推迟发送 （①“1-坚持CSMA”；②非坚持CSMA；③p-坚持CSMA

44.1"1-坚持CSMA"

坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持。
"1-坚持CSMA"思想:如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道。
空闲则直接传输，不必等待。
忙则一直监听，直到空闲马上传输。
如果有冲突(一段时间内未收到肯定回复)，则等待一个随机长的时间再监听，重复上述过程。
优点:只要媒体空闲，站点就马上发送，避免了媒体利用率的损失。
缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。

44.2非坚持CSMA

非坚持指的是对于监听信道忙之后就不继续监听。
非坚持CSMA思想:如果一一个主机要发送消息，那么它先监听信道。
空闲则直接传输，不必等待。（和“1-坚持CSMA”类似）
忙则等待一个随机的时间之后再进行监听。
优点:采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。
缺点:可能存在大家都在延迟等待过程中，使得媒体仍可能处于空闲状态，媒体使用率降低。

44.3p-坚持CSMA

p-坚持指的是对于监听信道空闲的处理。
p-坚持CSMA思想:如果-一个主机要发送消息，那么它先监听信道。
空闲则以p概率直接传输，不必等待;概率1-p等待到下一个时间槽再传输。
忙则等待一一个随机的时间之后再进行监听。
优点:既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的这种方案。
缺点：发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完，造成了浪费。

45.三种CSMA对比总结

46.

47.轮询协议（非重点！！）

主结点轮流“邀请”从属结点发送数据。
存在的问题：①轮询开销②等待延迟③单点故障

48.令牌传递协议

令牌:一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息。
控制信道的使用，确保同-一时刻只有一个结点独占信道。（令牌环网无碰撞）
每个结点都可以在一定的时间内(令牌持有时间)获得发送数据的权利，并不是无限制地持有令牌。
存在的问题：①令牌开销；②等待延迟；③单点故障。
应用于令牌环网(物理星型拓扑，逻辑环形拓扑)
采用令牌传送方式的网络常用于负载较重、通信量较大的网络中。

49.CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection)）

CS:载波侦听/监听， 每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
MA: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。总线型网络
CD:碰撞检测(冲突检测)，“ 边发送边监听”，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。

先听后发为什么还会冲突?
因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。

50.如何确定碰撞后的重传时机?

截断二进制指数规避算法

51.

例:在以太网的二进制回退算法中，在11次碰撞之后，站点会在0~ (? )之间选择一个随机数。
根据上面第二条，min[11,10]=10，所以是0~2¹⁰-1之间选择。

52.最小帧长

帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延。

以太网规定最短帧长为64B，凡是长度小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧。

53.CSMA/CA协议

①载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA (carrier sense multiple access with cllision avoidance)

②CSMA/CA协议工作原理

发送数据前，先检测信道是否空闲。
空闲则发出RTS (request to send)，RTS 包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将 持续发送的时间等信息;信道忙则等待。
接收端收到RTS后，将响应CTS (clear to send)。
发送端收到CTS后，开始发送数据帧(同时预约信道:发送方告知其他站点自己要传多久数据)。
接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则响应ACK帧。
发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送，若没有则- -直重传至规定重发次数为止(采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间)。
①预约信道②ACK帧③RTS/CTS帧(可选)

54.CSMA/CD与CSMA/CA对比

相同点:

CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路，其核心是先听再说。换言之，两个在接入信道之前都须要进行监听。当发现信道空闲后，才能进行接入。

不同点:

①传输介质不同: CSMA/CD 用于总线式以太网【有线】，而CSMA/CA用于无线局域网【无线】。
②载波检测方式不同:因传输介质不同，CSMA/CD 与CSMA/CA的检测方式也不同。CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS) 和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
③CSMA/CD检测冲突，CSMA/CA避 免冲突，二者出现冲突后都会进行有上限的重传。

55.局域网（了解即可）

局域网(Local Area Network) :简称LAN, 是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。
特点1:覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。
特点2:使用专门铺设的传输介质(双绞线、同轴电缆)进行联网，数据传输速率高(10Mb/s~ 10Gb/s)。
特点3:通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。
特点4:各站为平等关系，共享传输信道。
特点5:多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。
决定局域网的主要要素为:网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。

局域网拓扑结构：

①星型拓扑

②总线型拓扑（最优的）

③环形拓扑

④树型拓扑

局域网传输介质：

局域网：①有线局域网 常用介质: 双绞线、同轴电缆、光纤
②无线局域网 常用介质: 电磁波

局域网介质访问控制方法

①CSMA/CD常用于总线型局域网，也用于树型网络
②令牌总线常用于总线型局域网，也用于树型网络
它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。
③令牌环 用于环形局域网，如令牌环网

局域网的分类

①以太网
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网( 10Mbps)、快速以太网(100Mbps) 、千兆以太网(1000 Mbps)和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型，物理拓扑是星型或拓展星型。使用CSMA/CD.
②令牌环网
物理上采用了星形拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。已是==“明日黄花”==。
③FDDI网(Fiber Distributed Data Interface )
物理 上采用了双环拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。
④ATM网(Asynchronous Transfer Mode)
较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换。
⑤无线局域网(Wireless Local Area Network; WLAN) 采用IEEE 802.11标准。

56.MAC子层和LLC子层

IEEE802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层。

57.以太网概述

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公 司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术。
以太网在局域网各种技术中占统治性地位:
①造价低廉(以太网网卡不到100块) ;
②是应用最广泛的局域网技术;
③比令牌环网、ATM网便宜，简单;
④满足网络速率要求: 10Mb/s~10Gb/s

以太网两个标准

DIX EthernetV2:第一个局域网产品(以太网)规约。.
IEEE 802.3: IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准。 ( 帧格式有一丢丢改动)

以太网提供无连接、不可靠的服务

无连接:发送方和接收方之间无“握手过程”。
不可靠:不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。
以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。

以太网传输介质与拓扑结构的发展

粗同轴电缆——>细同轴电缆——>双绞线+集线器
使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑.上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。
以太网拓扑:逻辑上依旧保持是 总线型 ，物理上由总线型转变为 星型 。

10BASE-T以太网

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T 采用的是无屏蔽双绞线(UTP)，传输速率是10Mb/s。
物理上采用星型拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长为100m。
采用曼彻斯特编码。
采用CSMA/CD介质访问控制。

适配器与MAC地址

以太网MAC帧

高速以太网

速率z100Mb/s的以太网称为高速以太网。
①100BASE-T以太网
在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。
支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
②吉比特以太网
在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。
支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突。
③10吉比特
10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号。
只支持全双工，无争用问题。

无线局域网

IEEE 802.11

802.11的MAC帧头格式

无线局域网的分类

1.有固定基础设施无线局域网
2.无固定基础设施无线局域网的自组织网络

广域网

广域网(WAN, Wide Area Network)，通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。

广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。如因特网(Internet)是世界范围内最大的广域网。

PPP协议的特点

点对点协议PPP ( Point-to-Point Protocol)是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。
只支持全双工链路。

PPP协议应满足的要求

①简单：对于链路层的帧，无需纠错，无需序号，无需流量控制。
②封装成帧：帧定界符
③透明传输：与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理:异步线路用字节填充，同步线路用比特填充。
④多种网络层协议：封装的IP数据报可以采用多种协议。
⑤多种类型链路：串行/并行， 同步/异步，电/光…
⑥差错检测：错就丢弃。
⑦检测连接状态：链路是否正常工作。
⑧最大传送单元：数据部分最大长度MTU。
⑨网络层地址协商：知道通信双方的网络层地址。
⑩数据压缩协商：

PPP协议无需满足的要求

①纠错
②流量控制
③序号
④不支持多点线路