原文地址：https://sunnyqjm.github.io/2018/05/05/computer_networking_01/

Link Layer: Introduction and Services

• 鏈路層實現(xiàn)相鄰節(jié)點間的可靠數(shù)據(jù)傳輸
• nodes(節(jié)點) => 主機/端系統(tǒng) 和 路由器
• links(鏈路) => 連接兩相鄰節(jié)點間的通信頻道

• The Services Provided by the Link Layer（鏈路層所提供的服務）

  鏈路層 所提供的 最基本的服務 就是 在兩個相鄰節(jié)點見得單個通信鏈路上轉移datagram

  • 成幀（Framing）

    • 在 發(fā)送端 將構造數(shù)據(jù)幀雇寇，將datagram放入數(shù)據(jù)域，加頭加尾（尾部是用來檢測及糾錯的）考廉，打包成幀
    • 在 接收端解開 收到的 數(shù)據(jù)幀尚困，將datagram傳遞給上層

  • 鏈路接入（Link access）

    • MAC (Medium access control, 介質訪問控制) 協(xié)議詳細規(guī)定了數(shù)據(jù)幀何時如何發(fā)送到鏈路上
    • MAC協(xié)議還用于當多個節(jié)點共享同一鏈路的時候昧旨，協(xié)調多個節(jié)點如何傳遞數(shù)據(jù)幀

  • 可靠數(shù)據(jù)傳輸（Relilable delivery）

    數(shù)據(jù)鏈路層可提供兩相鄰節(jié)點間的可靠數(shù)據(jù)傳輸（但不是必須的查乒，大多數(shù)無線協(xié)議是不提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?/p>

  • 流量控制（flow control）

    調節(jié)接收端發(fā)包的速率盯拱，防止接收端緩存溢出

  • 差錯檢測（Error detection）

    通過添加錯誤檢測位盒发，在接收端可以對收到的數(shù)據(jù)幀進行錯誤檢測

  • 差錯糾正（Error correction）

  • 半雙工和全雙工（Half-duplex and full-duplex）

• 鏈路層的實現(xiàn)

  網絡適配器與其他主機組件以及網絡協(xié)議棧的關系
  
  

  數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)是：硬件 + 軟件

  • 大部分功能在硬件（網卡）中實現(xiàn)：framing, link access, flow control, err dectection 等等
  • 部分功能由運行在CPU上的軟件完成：發(fā)送端從網絡層接收datagram，以及接收端將解開frame得到的datagram傳遞給網絡層等
  • 硬件實現(xiàn)的效率高狡逢，可以做糾錯等比較復雜的操作而不太影響性能
  • 現(xiàn)今很多人致力于將網絡層甚至傳輸層的一部分工作宁舰，比如Checksum放到網卡中用硬件來實現(xiàn)，雖然這于網絡協(xié)議棧分層的思想相悖奢浑，但是確實可以提高網絡性能

Error-Detection and Correction Techniques

• 奇偶校驗（Parity checking）
• 校驗和（Checksum）
• 循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check）

• 奇偶校驗（Parity checking）

  • 奇校驗和偶校驗

    • 奇校驗：數(shù)據(jù)位上1的個數(shù)個校驗位上1的個數(shù)之和為奇數(shù)
    • 偶校驗：數(shù)據(jù)位上1的個數(shù)個校驗位上1的個數(shù)之和為偶數(shù)

  • One-bit even parity（單比特位偶校驗）

    單比特位偶校驗圖示
    • 存在的問題：當有偶數(shù)個bit為發(fā)送錯誤的時候蛮艰，這種方式無法檢測
    • 可以用來檢錯，但是準確率不高

  • Two-dimensional even parity（二位偶校驗）

    二位偶校驗圖示
    • 即使偶數(shù)位比特位發(fā)送錯誤雀彼，也能檢測出來
    • 通過二維校驗位的定位壤蚜，可以精確到哪一個bit位發(fā)生錯誤，進而改正這個錯誤（接收端如果能自行改正錯誤將降低網絡的整體時延徊哑，提升網絡的性能）
    • 可以檢錯袜刷，也可以糾錯

• 校驗和（Checksum）

  通常發(fā)送端用校驗和算法將讓整個數(shù)據(jù)包的所有bit位參與計算，得到一個校驗和（最簡單的實現(xiàn)方式是將其看做一系列的數(shù)值莺丑，直接相加）著蟹，在接收端再次計算這個校驗和，并與收到的校驗和逐bit比對

• 循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check）

  循環(huán)冗余校驗碼格式

  • 數(shù)據(jù)格式說明

    • 前d位為數(shù)據(jù)域
    • 后r位為CRC碼

  • 生成多項式G

    • 生成多項式 G 共有 r + 1位 （其中R位CRC碼的長度）

    • 可能直接以 二進制的形式 給出

    • 也可能以 多項式的形式 給出（需要先轉成二進制形式）

      Eg.: G = x⁴ + x³ + x ==> G : 11010

  • 舉個栗子

    計算CRC碼的栗子
    • 在data后面加上r位0用與計算
    • 其中里面每一步處理的時候執(zhí)行的是 異或運算
    • 若最后的結果位數(shù)不夠r為，則要在前面補上足夠的0

Multiple Access Protocols（多路訪問協(xié)議）

• 網絡的兩種鏈路類型
  • point-to-point link (點對點鏈路) => 只有一個發(fā)送端和接收端
  • brodcast link (廣播鏈路) => 可能同時存在多個發(fā)送端和接收端在同一個鏈路上通信

• Introduction

  • 多路訪問問題（multiple access problem）

    當在同一個通信鏈路上同時存在多個發(fā)送端和接收端的時候萧豆，他們之間要進行通信奸披，由于同一時刻必然只有一個接收端和發(fā)送端，如何確保并協(xié)調這些節(jié)點的通信就是 多路訪問問題 => 多路訪問協(xié)議（Multiple Access Protocol）就是致力于解決這個問題

  • 碰撞的發(fā)生及處理

    在廣播鏈路中炕横，通常一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)源内，該鏈路連接的所有節(jié)點都會收到一份copy，如果同一時刻有兩個發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)份殿，則接收端無法解析這些數(shù)據(jù)膜钓，這就發(fā)送了 碰撞（collide） => 通常一旦碰撞發(fā)生争拐，接收端就會選擇丟棄這些包糜工，這就相當于丟包發(fā)送了。這一段時間丹壕，兩個發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)都不會被成功接收拾枣，鏈路并沒有成功傳輸數(shù)據(jù)沃疮，浪費了帶寬資源。而且通常不作處理的話梅肤，接入的節(jié)點越多司蔬，發(fā)生碰撞的幾率越高，帶寬就被大量的浪費

  • 多路訪問協(xié)議分類

    • 信道分隔協(xié)議（channel partitioning protocols）
    • 隨機訪問協(xié)議（random access protocols）
    • 輪詢協(xié)議（taking-turns protocols）

• Channel Partitioning Protocols

  4個節(jié)點的TDM和FDM分隔信道圖示
  • 采用固定的資源分配方式姨蝴，資源獨占獨享
  • 資源利用率低
  • 不會發(fā)生沖突
  • TDM 和 FDM

• Random Access Protocols

  使用隨機訪問協(xié)議時俊啼，一個 正在傳輸?shù)墓?jié)點 總是可以 享用所有的帶寬。當 發(fā)生碰撞 時左医，所有 參與碰撞的節(jié)點 都會 重傳數(shù)據(jù)包授帕。但并不是立即重傳，而是 隨機等待一段時間之后再重傳（It waits a random delay before retransmitting th frame）浮梢。而且每個參與碰撞的節(jié)點產生時延都是獨立且隨機的跛十，這樣就可以保證一部分節(jié)點可以錯開其它節(jié)點，不發(fā)生沖突而成功傳送數(shù)據(jù)包秕硝。

  • Sloted ALOHA （分時隙的ALOHA協(xié)議）

    • 假設

      • 所有數(shù)據(jù)幀的長度都為L比特（All frames consist of exactly L bits）

      • 每個時隙的大小為L/R秒芥映，也就是說一個在 一個時隙內剛好可以傳輸一個數(shù)據(jù)幀 （Time is divided int oslots of size L/R seconds, that is, a slot equals the time to transmit one frame）

      • 節(jié)點只在時隙開始的時候傳遞數(shù)據(jù)包（Nodes start to transmit framges only at the beginings of slots） => 也就是說在時隙內不會有其它未在傳輸?shù)墓?jié)點試圖傳遞數(shù)據(jù)

      • 所有節(jié)點都是同步的，這樣所有節(jié)點都能知道時隙什么時候開始（The nodes are synchronized so that each node knows when the slots begin）=> 前面的是書上的原話远豺，同步和異步的定義在不同的場景下的定義可能不一樣奈偏。這里所說的同步應該是對時間軸進行同步，所有實現(xiàn)的時候憋飞，只要時隙一開始霎苗，所有節(jié)點都能知道姆吭，并單獨決定是否發(fā)送數(shù)據(jù)幀榛做。

      • 一旦兩個或更多的數(shù)據(jù)幀在同一時隙內發(fā)生了 沖突（collide），所有的節(jié)點都能在時隙結束前知道發(fā)生了沖突。（If two or more frames collide in a slot, then all the nodes detect the collission event before the slot ends）

    • 每個節(jié)點所執(zhí)行的操作

      • 當節(jié)點 有一個新的數(shù)據(jù)幀要發(fā)送 時检眯，它會 等待下一個時隙的開始厘擂，并試圖 在下一個時隙內發(fā)送整個數(shù)據(jù)幀 （When the node has a fresh frame to send, it waits until the begining of the next slot and transmit the entire frame in the slot.）

      • 如果 沒有發(fā)送沖突 ，則節(jié)點 認為數(shù)據(jù)包已成功傳輸且不用考慮重傳锰瘸，如果還有數(shù)據(jù)幀未發(fā)的話刽严，這個時候節(jié)點就可以準備發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀。（If there isn't collision, the node has successfully transmited its frame and thus need not consider restransmitting the frame. The node can prepare a new frame for transimission, if it has one）

      • 如果 發(fā)生了沖突避凝，節(jié)點能夠在時隙結束前獲悉舞萄，節(jié)點會在接下來的連續(xù)時隙內以概率p重傳數(shù)據(jù)幀，直到這個數(shù)據(jù)幀被成功發(fā)送且沒有發(fā)送沖突管削。（If there is a collision, the node detects the collision before the end of the slot. The node restransmits its frame in each subsequent slot with probability p until the frame is transimited without a collision）

    • 以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)幀

      這是在發(fā)送沖突以后倒脓，節(jié)點會重傳因為沖突而未傳輸成功的數(shù)據(jù)幀。但是為了避免下一時隙的大概率沖突含思，Slotted ALOHA協(xié)議選擇讓每個節(jié)點以概率p重傳崎弃，也就是說發(fā)送沖突的每個節(jié)點在下一時隙有概率p的可能重傳數(shù)據(jù)包，有 (1 - p) 的可能選擇等待（值得注意的是含潘，選擇等待的節(jié)點在沒有重傳成功之前饲做，都會在下一時隙開始時以概率p重傳發(fā)送沖突的數(shù)據(jù)包） 。而且每個節(jié)點在未重傳成功之前遏弱，都會每次以概率p發(fā)送盆均，且是各自獨立的，這也就實現(xiàn)了隨機訪問協(xié)議中 當沖突發(fā)生的時候腾窝，每個節(jié)點會獨立的隨機等待一段時間 的特性

    • 舉個栗子

      Slotted ALOHA協(xié)議執(zhí)行示例

      上面假設三個節(jié)點各有一個數(shù)據(jù)包需要發(fā)送

      • 1時刻缀踪，3個節(jié)點都試圖發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送沖突
      • 2時刻虹脯，3個節(jié)點都有需要重傳的數(shù)據(jù)包驴娃，但是選擇等待
      • 3時刻node3選擇等待，但是另外連個節(jié)點選擇發(fā)送循集，發(fā)送沖突
      • 4時刻只有node2選擇發(fā)送唇敞，發(fā)送成功（至此，node2已經沒有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀）
      • 5時刻node1和node3都選擇等待
      • 6時刻只有node1選擇發(fā)送咒彤，發(fā)送成功（至此疆柔，node1已經沒有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀）
      • 7時刻，node3成功發(fā)送數(shù)據(jù)幀

      可以看出镶柱，發(fā)送3個數(shù)據(jù)幀旷档，卻用了7個時隙，浪費了帶寬

    • Slotted ALOHA 協(xié)議的優(yōu)點

      • 單節(jié)點的瞬時帶寬可達到最大帶寬
      • 時隙的分配高度分散歇拆，只給需要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點分配時隙（當系統(tǒng)中每個時隙只有一個節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候鞋屈，該協(xié)議可以工作的很好）
      • 實現(xiàn)簡單

    • 缺點

      • 有可能發(fā)生碰撞進而浪費時隙（而且參與的節(jié)點越多范咨，發(fā)生碰撞的可能性越大）
      • 需要嚴格的時鐘同步

    • 當有 大量的節(jié)點參與 的時候，時隙（帶寬）的最大利用率 大概只有 1 / e ≈ 37%

  • Aloha (pure ALOHA)

    Pure ALOHA協(xié)議執(zhí)行示例

    純的ALOHA協(xié)議沒有時鐘同步厂庇。當有一個數(shù)據(jù)幀要發(fā)送的時候就立即發(fā)送渠啊，當發(fā)生沖突的時候就立即以概率p重傳，以概率（1 - p）等待傳輸一個數(shù)據(jù)幀所需要的時間权旷。=> 沖突發(fā)生的概率更大了替蛉，當有 大量的節(jié)點參與 的時候，帶寬的最大利用率 大概只有 1 / 2e ≈ 18.5%

  • Carrier Sense Multiple Access (CSMA, 載波偵聽多路訪問)

    • 文明交流所必備的兩個素質

      • Listen before speaking ：如果別人在啊講話拄氯，則等別人說完再發(fā)表言論躲查。在網絡世界中，就是當你有一個數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送的時候译柏，而這個時候其它節(jié)點正在發(fā)送數(shù)據(jù)幀熙含，則當前節(jié)點等待一段時間后再看是否還有節(jié)點在傳輸，仍有則繼續(xù)等待艇纺，直到信道空閑的時候怎静，發(fā)送數(shù)據(jù)。=> 載波偵聽（carrier sensing）

      • If someone else begins talking at the same time, stop talking ：如果在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中黔衡，發(fā)現(xiàn)其它節(jié)點也在發(fā)送數(shù)據(jù)蚓聘，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)。=> 沖突檢測（collision dection）

    • CSMA的大致原理

      發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先偵聽信道盟劫，如果信道為忙則等待一段時間后再嘗試發(fā)送夜牡，如果為閑，則立即發(fā)送侣签。

    • CSMA仍然存在沖突

      當 一個節(jié)點A發(fā)送數(shù)據(jù)到信道中塘装，到另一個節(jié)點B可以偵聽到節(jié)點A正在發(fā)送數(shù)據(jù)之間存在一段時延，如果在這短時間內影所，節(jié)點B剛好有數(shù)據(jù)發(fā)送蹦肴，那么由于它還沒有檢測到A正在發(fā)送數(shù)據(jù)，就會認為當前信道是空閑的猴娩，接著B就開始發(fā)送數(shù)據(jù)阴幌，這樣沖突就出現(xiàn)了。

    • 不偵聽信道卷中，沖突發(fā)生時不處理

      不偵聽信道矛双，沖突發(fā)生時不處理

    • 偵聽信道，沖突發(fā)生時停止發(fā)送

      偵聽信道蟆豫，沖突發(fā)生時停止發(fā)送

    • Nonpersistent CSMA => 不持續(xù)偵聽信道

      • 當節(jié)點有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的時候议忽，信道為閑則發(fā)
      • 信道為忙，則等待一段時間后在嘗試發(fā)送

    • 1-persistent CSMA

      • 信道為閑十减，則發(fā)
      • 信道為忙栈幸，則持續(xù)偵聽信道毛雇，知道信道為閑，然后以概率1發(fā)數(shù)據(jù)（當兩個節(jié)點同時偵聽到信道閑侦镇，并都以概率1發(fā)數(shù)據(jù)，就發(fā)生了沖突）

    • p-persistent CSMA

      • 信道為閑织阅，則發(fā)
      • 信道為忙壳繁，則持續(xù)偵聽信道，知道信道為閑荔棉，然后以概率p發(fā)數(shù)據(jù)

    • CSMA with collision detection (CSMA/CD, 帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議)

      • 要求節(jié)點必須全雙工工作（發(fā)送數(shù)據(jù)包的同時也嘗試接收數(shù)據(jù)包）闹炉，當檢測到沖突時（如果發(fā)送數(shù)據(jù)包的時候收到其他節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包就表示發(fā)送了沖突），立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)包 => 可以把沖突帶來損失降低
      • 目前為止润樱，所有的無線傳輸都是半雙工的渣触，故不能采用CSMA/CD

    • CSMA with collistion avoid (CSMA/CA, 帶沖突避免的載波偵聽多路訪問協(xié)議)

      因為無線傳輸時半雙工的，無法再發(fā)包的同時檢測沖突壹若，故一旦沖突發(fā)生嗅钻，發(fā)包也不會停止，故應該盡量避免沖突

  • Taking-Turns Protocols（輪流協(xié)議）

    • polling protocol (輪詢協(xié)議)

      主節(jié)點對每個節(jié)點進行輪詢店展，只要當被詢問時才可以發(fā)送數(shù)據(jù)

      • 優(yōu)點：沒有沖突养篓，沒有空時隙
      • 缺點：會有詢問延時，需要主節(jié)點赂蕴，會有單點故障

    • token-passing protocol（令牌傳遞協(xié)議）

      一個特殊的幀被作為令牌柳弄，在節(jié)點之間按特定的順序傳遞，只有持有令牌的節(jié)點才可以發(fā)送數(shù)據(jù)（且每次發(fā)送的數(shù)據(jù)有上限）

      • 優(yōu)點：不需要主節(jié)點概说，沒有沖突碧注，沒有空時隙
      • 缺點：可能有些節(jié)點中途宕機，導致令牌無法傳遞糖赔，或者持有令牌后宕機萍丐，導致令牌丟失等等

  • Local Area Networks (LANs, 本地局域網)

    LAN

Link-Layer Address （鏈路層尋址）

• MAC Address

  每個連接到LAN的網絡適配器都有一個唯一的MAC地址
  • MAC地址是 數(shù)據(jù)鏈路層的地址，同時也是數(shù)據(jù)鏈路層所采用的編址方式
  • 長度為48 bits放典，常用12個16進制的數(shù)字表示（2個一組碉纺，6組）
  • 每個網絡適配器上有一個網路地址，網卡出廠的時候的MAC地址是全球唯一的（是由IEEE統(tǒng)一管理的）刻撒，但是現(xiàn)在可以用軟件修改網絡適配器的MAC地址骨田，這里仍然假設它是唯一且不變的。

• Address Resolution Protocol (ARP, 地址解析協(xié)議)

  ARP 協(xié)議實現(xiàn)的是IP地址到MAC地址的映射

  每個節(jié)點都有網絡層地址和鏈路層地址

  • 當 一個節(jié)點發(fā)送一個frame 時声怔，實際上所有在 同一個子網內的節(jié)點都會收到 一個copy态贤，只是在鏈路層做了一層判斷，若 該frame的目的MAC地址與本節(jié)點的MAC地址匹配則解包醋火，傳遞給上層悠汽，否則直接丟棄箱吕。

  • 每一個 藉由網絡適配器在局域網內通信的 節(jié)點都會在內存中維護一張 ARP table（地址映射表），保存了 當前局域網內所有已知主機的IP地址與MAC地址的映關系柿冲。（且映射表中的每一個表項都有一個TTL茬高，一旦過期便會移除該表項）

  • 當欲發(fā)送的frame的目標IP在本地ARP table中 找不到對應的映射時 ，節(jié)點 發(fā)送一個APR query package假抄，目的MAC地址為全1怎栽，作為廣播，只有與目的IP匹配的設備會返回一個正常的數(shù)據(jù)幀宿饱，節(jié)點再記錄下IP地址與返回消息中包含的目標節(jié)點的MAC地址的映射熏瞄。
    

    ARP table

  • ARP協(xié)議是即插即用的

  • MAC地址只在本局域網內有效
    

    一個路由器連接兩個子網
    
    => 數(shù)據(jù)幀在穿越路由器的時候鏈路層首部的源MAC地址和目的MAC地址都要修改

Ethernet (以太網)

• 它是互聯(lián)網中有線網絡通信的事實標準
• 所采用的MAC (Multiple Access Control, 多路訪問控制) 協(xié)議為 1-persistent CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collide Detection, 帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議)
• 以太網相較于其他有線局域網最大的優(yōu)勢：實現(xiàn)簡單，價格便宜

• Ethernet Frame Structure (以太網幀結構)

  {% img /img/computer_network/computer_network_81.png 以太網幀結構2%}

  • Preamble (8 bytes) : 前序/序文谬以，不算在以太網幀長度里面
    • Dest. address (6 bytes) : 目的端MAC地址節(jié)點A向B發(fā)一個數(shù)據(jù)包强饮，在數(shù)據(jù)包到達B之前，B恰好要想A發(fā)一個數(shù)據(jù)包为黎，此時因未收到A發(fā)的包邮丰，故認為信道空閑，B向A發(fā)一個包铭乾。在B收到A的包后柠座，意識到發(fā)送了沖突，停止發(fā)送數(shù)據(jù)包片橡。****
  • Source address (6 bytes) : 源端MAC地址
  • Type : 標識使用的是哪個網絡層協(xié)議
  • Data : 數(shù)據(jù)域
  • CRC : 冗余校驗碼

  => 以太網frame的長度范圍：64 bytes ~ 1518 bytes (其中最大是因為協(xié)議規(guī)定了MTU妈经，需要有最小長度的原因稍后會解釋)

• CSMA/CD: Thernet's Multiple Access Protocol

  • 信道空閑時，立即發(fā)送捧书，若信道為忙吹泡，則持續(xù)偵聽信道 => 持續(xù)偵聽
  • 信道偵聽過程中，一旦信道再次空閑经瓷，則以概率1發(fā)送數(shù)據(jù)包 => 1-persistent
  • 在邊發(fā)送數(shù)據(jù)的同時爆哑，邊接收數(shù)據(jù) => 發(fā)送數(shù)據(jù)過程中如果收到數(shù)據(jù)包則表示發(fā)送了沖突
  • 一旦發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)包舆吮，并廣播一個信號（告知其它用戶發(fā)送沖突了）揭朝，同時等待一段時間（具體等待的時間由 “二進制退避算法” 求得）

• * 二進制退避算法

  {0， 1色冀， 2潭袱， ···， 2^m - 1}

  • 其中m是發(fā)生沖突的次數(shù)
  • 隨機選擇一個元素 x 512 bits times
  • bit times: 在當前網絡環(huán)境下傳輸1 bit所需要的時間
  • 沖突10次以后集合不在擴大锋恬，即集合最大為1024個元素屯换。沖突16次以后直接丟棄該包，不再傳輸

• 為什么以太網幀的長度最小為64 bits？

  • 數(shù)據(jù)幀長度不夠長所引發(fā)的問題

    數(shù)據(jù)幀長度不夠長所引發(fā)的問題
    
    節(jié)點A向B發(fā)一個數(shù)據(jù)包彤悔，在數(shù)據(jù)包到達B之前嘉抓，B恰好要想A發(fā)一個數(shù)據(jù)包，此時因未收到A發(fā)的包晕窑，故認為信道空閑抑片，B向A發(fā)一個包。在B收到A的包后杨赤，意識到發(fā)送了沖突敞斋，停止發(fā)送數(shù)據(jù)包。如果A在B發(fā)的包到達A之前就已經將數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢了望拖，即A發(fā)的數(shù)據(jù)包不夠長的情況下，A可能以為數(shù)據(jù)包發(fā)送成功了嗎挫鸽，而實際上是發(fā)送沖突了

  • 為什么是64個字節(jié)

    為什么是64個字節(jié)

• CSMA/CD efficiency

  CSMA/CD efficiency
  • 當d_prop -> 0说敏，或d_trans -> ∞，效率 -> 1
  • 數(shù)據(jù)包長度越長丢郊，節(jié)點間距離越短盔沫，效率越高
  • 節(jié)點數(shù)據(jù)↑，發(fā)送沖突的可能性↑枫匾，效率↓

• 不同的以太網標準

  不同的以太網標準
  • T開頭的都是雙絞線
  • 所有非T開頭的都是光纖
  • 同軸電纜的格式：10Base2

=> 以太網負載在30%以內的時候性能很好架诞，基本不丟包，但超過30%就會發(fā)生一系列的問題

Link-layer Switches (鏈路層交換機)

• 幾種常見網絡設備區(qū)別

  • 中繼器（repeter）：物理層設備 => 將信號放大后轉發(fā)
  • 集線器（hubs）：物理層設備 => 不能隔離沖突域（集線器是一種特殊的中繼器）
  • 網橋（Bridge）：二層網絡設備 => 可隔離沖突域
  • 交換機（Switches）：二層網絡設備 => 可隔離沖突域
  • 路由器（Router）：3層網絡設備 => 可隔離廣播域

  => 網橋和交換機的功能基本一致干茉，不過 網橋是二段口的谴忧，而交換機是多端口 的，同時 交換機還兼?zhèn)洹白詫W習” 等功能

• 沖突域和廣播域

  • 沖突域：在同一個沖突域的兩個設備同時通信會導致沖突
  • 廣播域：在同一個廣播域中的設備可以互相廣播

• 交換機（Switches）

  • 是 鏈路層設備角虫，比Hub更智能沾谓，其重要作用 => 存儲轉發(fā)以太網幀
  • 對主機透明
  • 即插即用
  • 自學習
  • 允許多路同步傳輸 => 交換機隔離了沖突域

• Switch table and self-learn

  交換機通過自學習填充交換表

  • self-learn（自學習）

    交換機通過自學習可以在 Switch table中記錄下從哪個端口可以到達哪個主機（下面建立交換表的過程中會詳細講述自學習）

  • Switch table

    交換表

    • 交換表初始時為空

    • 當收到一個frame時，記錄下發(fā)送端的MAC地址以及從哪個端口進來的戳鹅，并去查詢交換表中有無到目的主機MAC地址對應的記錄均驶，若有則直接轉發(fā)到對應端口，若無枫虏，執(zhí)行下一步

    • 若交換表中無對應的記錄妇穴，則向所有的端口廣播一個消息，目的MAC地址設置為目的主機隶债，目的主機收到之后會回發(fā)一個數(shù)據(jù)包腾它，交換機記錄下其MAC地址以及從哪個端口可達。

• 交換機可以將一個子網分隔成多個局域網

• hubs, routers, switches的比較

  hubs, routers, switches的比較