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計算機網路第三章知識點

1.點對點通道,廣播通道 B

點對點通道:使用一對一的點對點通訊方式。

廣播通道:使用一對多的廣播通訊方式。廣播通道上連線的主機很多,因此必須使用專用的共享通道協議來協調這些主機的資料傳送。

2.幀 A

點對點通道的資料鏈路層的協議資料單元。

幀定界符:標識一個幀的開始和結束的字元。

3.鏈路 B

鏈路就是從一個結點到相鄰結點的一段物理路線(有線或無線),而中間沒有任何其他的交換結點。

資料鏈路是物理鏈路加上必要的通訊協議。

4.透明傳輸 B

是指不管所傳資料是什麼樣的位元組合,都能按照原樣沒有差錯的通過這個資料鏈路層。當所傳資料中的位元組合恰巧與某一個控制資訊完全一樣時(即出現幀定界錯誤時),就必須採取適當措施,使接收方不會將這樣的資料誤認為是某種控制資訊。

5.差錯控制、CRC原理 B

6.點對點協議 PPP概念:B

PPP協議就是使用者計算機和ISP進行通訊時所使用的資料鏈路層協議。

PPP協議的幀格式:

PPP幀的首部

  • 首部中的標誌欄位F(Flag),規定為0x7E(符號0x表示它後面的字元是用十六進位制表示的。十六進位制的7E的二進位制表示是01111110),標誌欄位表示一個幀的開始。
  • 首部中的地址欄位A規定為0xFF(即11111111)。
  • 首部中的控制欄位C規定為0x03(即00000011)。
  • 首部中的2位元組的協議欄位:
    (1)當協議欄位為0x0021時,PPP幀的資訊欄位就是IP資料報。
    (2)當協議欄位為0xC021時,PPP幀的資訊欄位就是PPP鏈路控制協議LCP的資料。
    (3)當協議欄位為0x8021時,PPP幀的資訊欄位就是網路層的控制資料。

PPP幀的資訊欄位部分

  • 資訊欄位的長度是可變的,不超過1500位元組。

PPP幀的尾部

  • 尾部中的第一個欄位(2個位元組)是使用CRC的幀檢驗序列FCS。
  • 尾部中的標誌欄位F(Flag),規定為0x7E(符號0x表示它後面的字元是用十六進位制表示的。十六進位制的7E的二進位制表示是01111110),標誌欄位表示一個幀的結束。

注:標誌欄位就是PPP幀的定界符。連續兩幀之間只需要用一個標誌欄位。如果連續出現兩個標誌欄位,就表示這是一個空幀,應當丟棄。

7.PPPoE: B

是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議。這個協議把PPP幀再封裝在乙太網幀中。

8.零位元填充 A

當資訊欄位中出現和標誌欄位一樣的位元(0x7E)組合時,就必須採取一些措施使這種形式上和標誌欄位一言的位元組合不出現在資訊欄位中。

       位元組填充——PPP使用非同步傳輸

  • 當PPP使用非同步傳輸(逐個字元的傳送)時,它把轉移符定義為0x7D,並使用位元組填充。
  • RFC1662規定了如下填充方法:
    (1)把資訊欄位中出現的每一個0x7E位元組轉變為2位元組序列(0x7D,0x5E)。
    (2)若資訊欄位中出現一個0x7D的位元組(即出現了和轉義字元一樣的位元組合),則把轉義字元0x7D轉變為2位元組序列(0x7D,0x5D)。
    (3)若資訊欄位中出現ASCII碼的控制字元(即數值小於0x20的字元),則在該字元前面要加入一個0x7D位元組,同時將該字元的編碼加以改變。例如,出現0x03(在控制字元中是“傳輸結束”ETX)就要把它轉變為2位元組序列的(0x7D,0x31)。
  • 由於在傳送端進行了位元組填充,因此在鏈路上傳送的資訊位元組數就超過了原來的資訊位元組數。但接收端在接收到資料後再進行與傳送端位元組填充相反的變換,就可以正確地恢復出原來的資訊。
  • 零位元填充——PPP使用同步傳輸
  • 當PPP使用同步傳輸(一連串的位元連續傳送)時,使用零位元填充實現透明傳輸。
  • 零位元填充的具體方法:
    (1)在傳送端先掃描整個資訊欄位(通常使用硬體實現,但也可以用軟體實現,但是會慢一些)。
    (2)只要發現有5個連續的1,則立即填入一個0。
    (3)接收端在收到一個幀時,先找到標誌欄位F以確定幀的邊界,接著再用硬體對其中的位元流進行掃描,每當發現5個連續1時,就把5個連續1後的一個0刪除,以還原成原來的資訊位元流。
  • 因此通過這種零位元填充後的資料,就可以保證在資訊欄位中不會出現連續6個1。 

9.區域網的拓撲圖:A

星型網、環形網、匯流排網。

10.MAC LLC: B

為了使鏈路層能夠更好的適應多種區域網標準,IEEE 802委員會把區域網的資料鏈路層拆成兩個子層,即邏輯鏈路控制LLC子層和媒體接入控制MAC子層。與接入到媒體有關的內容都放在MAC子層,而LLC子層與傳輸媒體無關,即不管採用何種協議的區域網對LLC 子層來說都是透明的。

11.CSMA/CD 概念(載波監聽多點接入/碰撞檢測) B

帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問協議

CSMA/CD適宜於匯流排型區域網拓撲結構的隨機競爭型媒體訪問控制。匯流排型網路允許同一時刻只有一個節點(Node)傳送資料,一旦兩個或以上節點同時傳送資料,則會發生資料碰撞,資料不能正常傳送和接收。CSMA/CD協議就是儘可能保證網路上同時只有一個節點發送資料,減小資料“碰撞”概率。

主要是為了解決區域網隨機接入所產生的碰撞問題

CSMA/CD工作過程

  當MAC收到LLG發來的資料以後,首先監測網路電纜上是否具有資料,即載波傳送。

  傳送資料前 先偵聽通道是否空閒 ,若空閒 則立即傳送資料.在傳送資料時,邊傳送邊繼續偵聽.若偵聽到衝突,則立即停止傳送資料。等待一段隨機時間(通過二進位制指數回退演算法),再重新嘗試。

  先聽後發,邊發邊聽,衝突停發,隨即延遲後重發

     先聽後發 邊聽邊發
     衝突停發 隨機重發。

CSMA/CD使用條件

  L/R >= 2*T(L為傳送資料包的大小,R為頻寬,T為從傳送端到接收端的傳播時延)。

“多點接入”說明這是匯流排型網路,表示許多計算機以多點接入的方式連線在一根總線上。協議的實質是“載波監聽”和“碰撞檢測”。

 “載波監聽”是用電子技術檢測總線上有沒有其他計算機發送的資料訊號。 如果有,則暫時不要傳送資料,以免發生碰撞。總線上並沒有什麼“載波”。因此,“載波監聽”就是檢測通道。

 “碰撞檢測”就是“邊傳送邊監聽”計算機邊傳送資料邊檢測通道上的訊號電壓大小。當幾個站同時在總線上傳送資料時,總線上的訊號電壓擺動值將會增大(互相疊加)。當一個站檢測到的訊號電壓擺動值超過一定的門限值時,就認為總線上至少有兩個站同時在傳送資料,表明產生了碰撞。所謂“碰撞”就是發生了衝突。因此“碰撞檢測”也稱為“衝突檢測”。

12.截斷二進位制指數退避 A

這種演算法讓發生碰撞的站在停止傳送資料後,不是等待通道變為空閒後就立即傳送資料,而是推遲(這叫退避)一個隨機的時間。

爭用期/碰撞視窗:乙太網端到端的往返時間

1)確定基本退避時間(基數),一般定為爭用期2τ,也就是一個爭用期時間,對於乙太網就是51.2μs
2)從離散型整數集合[0,1,2,……,(2^k-1)]中,隨機取出一個數記做R
    那麼重傳所需要的退避時間為R倍的爭用期/基本退避時間:即:T=R×2τ。

     引數K按照這個公式取值:K=min[重傳次數,10],可見K≤10

3)同時,重傳也不是無休止的進行,當重傳16次不成功,就丟棄該幀,傳輸失敗,報告給高層協議

舉例

如果第二次發生碰撞: 
n = 2 
k = MIN(2,10) = 2 
R = {0, 1, 2, 3) 
延遲時間 = {0, 51.2 us, 102.4 us, 153.6 us} 其中任取一值

13.最短有效幀長 A

乙太網的最短幀長64位元組,即512bit.

凡長度小於64位元組的幀都是由於衝突而異常終止的無效幀。

14.乙太網的通道利用率 C

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15.MAC 地址 B

在區域網中,硬體地址又稱為實體地址或MAC地址,因為這種地址用在MAC幀中。其實是指區域網上的每一臺計算機中固化在介面卡的ROM中的地址。由於計算機的發展,世界上的計算機太多,為了能夠標識每一臺計算機,目前所採用的MAC地址一般是6位元組的48位的長度。這裡我們可以這樣簡單的理解,所謂的MAC地址,實際上就是介面卡地址

簡述一下適配的作用:
介面卡實際上就是每臺計算機接入到網際網路的一個介面,路由器因為要將資料在不同的區域網上面路由,所以路由器一般不止一個介面,就是說路由器一般不止一個硬體地址。
介面卡有過濾的功能,它在區域網上每次收到一個MAC幀時(區域網上面傳輸的資料),就檢查MAC幀中的目的地址,發現如果和自己的地址一樣(即是發往本站的幀),則拿到該MAC幀,然後做其他處理,如果發現和自己的MAC地址不一樣,則把剛剛拿到的MAC幀再次丟到區域網中,以供其他的計算機使用。區域網上面的每一臺計算機都是通過這種方式拿到自己需要的資料(MAC幀)。

16.單播,廣播,多播,混雜模式 C

上面介面卡所說的發往本站的幀包括:

(1)單播幀(一對一):即收到的幀的MAC地址與本站的硬體地址相同。

(2)廣播幀(一對全體):即傳送給本區域網上所有站點的幀(全1地址)。

(3)多播幀(一對多):即傳送給本區域網上一部分站點的幀。

   所有介面卡至少能識別前兩種幀。

混雜方式:工作在混雜方式的介面卡只要“聽到”有幀在乙太網上傳輸就悄悄接受下來,而不管這些幀發往哪個站。即“竊聽”其他站的通訊,但不是中斷通訊。

17.MAC幀的格式:

第一個地段的6個位元組放置的是目的地址欄位

第二個欄位的6個位元組放置的內容是源地址欄位

第三個欄位的2個位元組放置的內容是型別欄位,用來標識上一層使用的是什麼協議,比如0800是IP協議,0806是ARP協議,8035是RARP協議,MAC層根據這些欄位的內容來把資料傳遞給特定的層去使用。

第四個欄位是資料欄位,它的長度是46–1500位元組(46位元組是這樣得出的:最小長度64位元組減去18位元組的首部和尾部),如果資料的長度不滿46位元組,MAC幀就會加入一些資料進行填充,那麼上層是如何知道資料的長度呢,因為MAC幀並沒有一個欄位用來標識資料的長度,解決這個問題使用了一種曼徹斯特編碼。

最後一個欄位是4個位元組是幀檢驗序列FCS,使用了CRC校驗。

18.乙太網交換機 B

網橋:擴充套件乙太網,對收到的幀根據其MAC幀的目的地址進行轉發和過濾。

乙太網交換機實質上就是一個多介面的網橋,通常有十幾個或更多介面。

特定:

工作在資料鏈路層。

工作在全雙工方式。

具有並行性,即能同時連通多對介面,使多對主機能同時通訊(網橋只能一次分析轉發一個幀)。

相互通訊的主機都是獨佔傳輸媒體,無碰撞的傳輸資料。

19.BASE,TX,FX,SX,LX,CX  B

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