今年一如既往还是期末预习, 计网学了大概一星期, 比其他所有课学的时间加起来都长. 学的也比较认真(埋下了操作系统翻车的伏笔), 中间还记了笔记, 主要记了数据链路层网络层和传输层(期末考试错了一个物理层一个应用层的题), 因为刚开始预习的时候记笔记的时候记了一天笔记都丢了, 所以这个笔记后来也被放到了github上. 最后计网总评91分, 课程排名在前5%. 感觉这种知识点散到离谱的学科速成的时候记笔记还是挺有用的.

Chapter 11 数据链路控制

HDLC

数据链路层可以提供不可靠的传输, 也可以提供可靠的传输.

HDLC就是一种可靠的传输.

HDLC帧

标志(8位), 01111110, 为帧的开始标志.
地址(8位)
控制字(8位), 有三类：信息帧, 监督帧, 无编号帧
信息, 长度任意
帧检测序列, 16位
结束标志

PPP是面向字节的, HDLC是面向比特的

Chapter 12 多路访问

当一群东西共享介质的时候, 就需要点方法来控制这些东西说话.

控制多路访问的方法有三类:

随机访问
1. ALOHA
2. CSMA
3. CSMA/CD
4. CSMA/CA(十四章)
受控访问
1. 预约
2. 轮询
3. 令牌
通道化
1. TDM
2. FDM
3. ...

随机访问

ALOHA

纯ALOHA协议

发, 发不出去就等再发, k++;(截断型二进制指数退让算法).

T可以是Tp或者Tfr.

可能冲突时间是

意思是在这一帧发之前的Tfr和开始发之后的Tfr内都有可能有人再发, 这时候发就会干扰这一帧.

吞吐量 , 的时候取

G是Tfr内系统产生帧的期望.

时隙ALOHA协议

纯aloha协议太拉了, 就有时隙ALOHA协议, 时间被分成了离散的.

可能冲突时间少了一半, 只有Tfr

吞吐量 , 的时候取

CSMA协议

CSMA全称是载波侦听多路访问, 意思就是在发之前他会探一下信道是否空闲.

CSMA常用有三种策略:

1-坚持型CSMA

就是一直探, 能发就赶紧发, 不能发就一直探.
p-坚持型CSMA

一直探, 能发就以p的几率发, 否则就等一段固定的时间再探
非坚持型CSMA

能发就发, 不能发就随机延迟(二进制啥玩意的方法延迟)

CSMA/CD协议

带冲突检测的CSMA, 主要是CD部分.

还是一直探, 能发就发, 发的时候听, 如果发现自己发的和听的不一样, 就说明冲突了, 停下来, 随机延迟避让.

争用期/冲突窗口是 , 意思是这段时间听不到错误不代表一定能不冲突地发出去. 但是过了这段时间, 就说明信道抢占成功, 一定能发出去了.

对于10M的以太网, 争用期规定为51.2us, 意思是只要把前512bits(64B)发送出去, 那以后就没人能干扰自己了.

同时, 以太网的最小帧长也是这样来的, 64B.

要注意的是, 对于100M, 1000M的以太网, 最小帧长也是64B, 只不过把争用时间减少了, 同时最大的网线长度也减少了.

还有, 只有半双工的环境下需要CD, 全双工是不需要CD的.

截断型二进制指数退让算法

先选个基本时间, 一般就是 .

然后k刚开始等于0, 碰撞一次就+1,

然后等待rand[0,M] * 基本时间, 其中

受控访问

我感觉就考一个令牌.

令牌

就是网络是个圈, 有个特殊的帧在圈里转, 拿到了帧的才能发数据.

Chapter 13 以太网

局域网是形容网络规模的, 以太网是在局域网中一中最受欢迎的解决方案.

局域网的控制方法主要有CSMA/CD, 令牌总线/令牌环. 前两种用于线性网, 最后一种用于环形网.

以太网有两个标准:

DIX Ethernet V2
802.3

主要都用第一种, 第二种基本没人用了.

所以我大胆推测只考第一种.

注意, 数据链路层不提供重传, 以太网也是不可靠的. 但是这并不代表以太网一定不会重传. 以太网会在确定自己数据对面一定接收不到的时候重传, 例如CSMA/CD中数据都没发完, 那肯定要重传的. 但是当他不确定对方是不是没收到的时候, 他就不会重传, 所以他还是不可靠的.

以太网的MAC帧

同样的, 以太网还是根据标准不同有两种MAC帧, 主要只看V2版本的.

前导码, 8Bytes, 这个是物理层加进去的, 前7B叫前同步码, 最后一个Byte叫帧开始定界符. MAC帧是不需要结束符的, 因为每一个帧都有开始符.
目的地址, 源地址, 都是6Bytes.
类型. 这个是说明这个帧交给上层哪个协议处理的, 例如IP数据包. 好像不重要.
数据, 长度为46-1500Bytes. 46是因为一个帧最小64B, 减去18Bytes的其他东西, 这个东西至少46B. 1500是规定的, 记住就好. 如果不到46B, 就补成46B.
校验码, 就是CRC. 校验了包括目的地址开始到数据结束的所有东西, 但是不包括前导码, 因为那个是物理层的哈哈.

802.3的格式与V2的区别:

帧起始标志不一样.
没有类型了, 改成了长度.

以太网的MAC层提供的是无连接不可靠的服务, 但不代表所有链路层的东西都是无连接不可靠的.

物理层

传统以太网主要有四种介质:

10Base5 (粗缆)
10Base2 (细缆)
10Base-F (Fiber 光纤)
10Base-T (T啥的双绞线)

第一个数字表示速率, 第二个Base基带信号, 采用曼彻斯特编码.

后面的数字表示电缆最长距离, 500m/200m(实际上185m).

MAC地址

MAC地址, 6个字节.

第一个字节最后一位表明单播还是组播.

最后一位是0是单播地址, 是1就是多播地址.

Chapter 14 无线局域网

协议IEEE 802.11

还是定义了物理层和数据链路层.

BSS就是一小块连在一起的移动站和一个基站, BSS内部他们可以互相通信.

一个BSS可以是独立的, 也可以连到一个主干分配系统(DS)组成一个ESS.

ESS也可以通过门桥连到其他标准的局域网, 例如有线的因特网, 这里的门桥就相当于网桥.

两大问题

隐蔽站问题

A想发给B东西, A看没人发东西, 就给B发了, 但是另一个方向C也在给B发东西A看不到, 数据就坏了.

暴露站问题

A在发给B东西, 同时C也想给D发东西, 虽然A发的东西D接收不到, 但是C能接收到, 就不敢发, 浪费了时间.

这些问题决定了无线局域网不能使用CSMA/CD协议.

CSMA/CA协议

带有碰撞避免的CSMA.

CSMA/CA主要有三个东西:

帧间间隔(IFS), 竞争窗口和确认.

CSMA/CA有好多种帧间间隔, SIFS/PIFS/EIFS啥玩意的, 不同的东西发之前会等不同的IFS, SIFS是最短的, CTS/ACK什么玩意的之前就只等一个SIFS.

竞争窗口就是等完IFS之后,判断一下是否空闲, 然后类似二进制退让算法, 他会等R(随机的, 就是二进制退让算法那样随机)个slots, 每个slots之后都会判断信道是否空闲, 如果不空闲就卡住, 等空闲了继续从刚刚数到的位置继续数.

确认就是发送之后他还要确认, 如果超时了还没收到ACK, K++, 从等IFS之前再重来.

RTS/CTS

为了解决隐蔽站问题, RTS/CTS方法可以选用:

A要发给B帧之前, 先发一个RTS, 让A旁边的傻逼们闭嘴.

B收到RTS之后, 再发一个CTS, 让B旁边的nt们小点声.

然后A和B就可以bb了.

暴露站问题解决成本要大于效益, 所以就不解决了.

要解决的话要把数据信道和控制信道分离.

DCF/PCF

802.11的MAC层有两个子层, 下层是DCF, DCF之上有PCF.

DCF采用了CSMA/CA协议.

PCF在DCF之上实现, 采用轮询访问协议.

RTS/CTS是独立于他们的可选项, 与DCF/PCF好像无关.

PCF的优先级要比DCF高.

帧格式

我感觉不考.

控制帧有三种:RTS/CTS/ACK帧

寻址机制

非常罕见的ppt说的我能听懂.

Chapter 15 连接局域网主干网, 虚拟局域网

物理层连接

中继器

是regenerator(数字信号), 不是amplifier(模拟信号).

中继器就是集线器的前身.

无源集线器

就是直接连起来而已

有源集线器

还可以对信号放大再生.

以上都是物理层设备

数据链路层连接

网桥

数据链路层设备, 相较于物理层设备, 他有更复杂的控制逻辑, 可以避免不必要的转发.

透明网桥

透明网桥的透明体现在它可以即插即用, 不需要人工配置转发表.

透明网桥的自学习算法

透明网桥的自学习算法可以帮助透明网桥配置转发表.

其实就是一个设备给他发帧, 帧里面肯定有他的MAC地址, 网桥也知道他从哪个端口发过来的, 就在他的转发表加上一个他的MAC地址和端口的行就行了.

同时, 他会记录这个帧进入的时间, 并且在转发表有这一项的时候更新时间. 如果转发表没有这个MAC地址, 他就广播帧.

生成树

为了避免数据在网络内转着跑, 透明网桥会使用生成树算法来生成树, 具体算法考研不做要求, 我猜考试也不考.

源选径网桥

用一个神奇的好像不考的算法得到了最佳路由, 反正知道他是最佳路由就好.

最佳路由并不是一定就是经过路由器最少的路由, 他可能也是花费时间最少的路由, 这样也有利于负载均衡. 一个路由器数据太多卡住了, 就会换一个可能更远的路由.

二层交换机

普通的交换机一般指的是二层交换机, 就是工作在数据链路层的交换机.

他就是一个多端口的网桥.

一般工作在全双工模式.

交换机总容量

交换机的给每个用户的带宽并不会因为用户的增加而减少.

相反, 用户增加后, 交换机的总容量也会增加.

全双工下: 总容量=用户数*带宽 * 2

半双工下: 总容量=用户数*带宽

题目不说, 默认半双工

交换机的两种工作模式

存储转发

先全接收完, 检查数据是否正确, 正确才去查转发表转发.

直通式交换

收到目的地址就直接一个一个位发出去, 不检查了.

这种方式很快, 但是缺乏安全性, 也不支持不同速率端口的交换.

交换机和网桥差不多, 自学习转发表

冲突域和广播域

冲突域

冲突域就是只用第一层设备连接起来的物理层链路, 这种链路中只要有一个人发东西, 所有人都能听到, 如果在以太网中, 其他所有人还都不能说话, 所以叫冲突域.

如果中间加一个二层设备, 例如交换机, 他会隔绝不需要转发的帧, 只有当他不知道发给谁的时候他才会广播. 这样, 这个交换机就起到了隔离冲突域的作用, 所以冲突域是一个一级网络的概念, 二层设备可以隔离冲突域.

计算机网络期末预习笔记1-数据链路层