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@ -12,13 +12,14 @@
* [带通调制](#带通调制) * [带通调制](#带通调制)
* [信道复用技术](#信道复用技术) * [信道复用技术](#信道复用技术)
* [三、数据链路层](#三数据链路层) * [三、数据链路层](#三数据链路层)
* [信道分类](#信道分类)
* [三个基本问题](#三个基本问题) * [三个基本问题](#三个基本问题)
* [点对点信道 - PPP 协议](#点对点信道---ppp-协议) * [局域网](#局域网)
* [局域网的拓扑](#局域网的拓扑) * [PPP 协议](#ppp-协议)
* [广播信道- CSMA/CD 协议*](#广播信道--csmacd-协议) * [CSMA/CD 协议*](#csmacd-协议)
* [扩展局域网*](#扩展局域网) * [扩展局域网*](#扩展局域网)
* [MAC 层*](#mac-层) * [MAC 层*](#mac-层)
* [四、网络层 *](#四网络层-) * [四、网络层*](#四网络层)
* [网际协议 IP 概述](#网际协议-ip-概述) * [网际协议 IP 概述](#网际协议-ip-概述)
* [IP 数据报格式](#ip-数据报格式) * [IP 数据报格式](#ip-数据报格式)
* [IP 地址编址](#ip-地址编址) * [IP 地址编址](#ip-地址编址)
@ -243,13 +244,18 @@ TCP/IP 协议族是一种沙漏形状中间小两边大IP 协议在其中
# 三、数据链路层 # 三、数据链路层
## 信道分类
1. 点对点信道:一对一通信方式;
2. 广播信道:一对多通信方式。
## 三个基本问题 ## 三个基本问题
### 1. 封装成帧 ### 1. 封装成帧
将网络层传下来的分组添加首部和尾部,用于标记帧的开始和结束。 将网络层传下来的分组添加首部和尾部,用于标记帧的开始和结束。
<div align="center"> <img src="../pics//3402d1c0-7020-4249-9a7f-12ea2ea6adf7.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//ea5f3efe-d5e6-499b-b278-9e898af61257.jpg" width="500"/> </div><br>
### 2. 透明传输 ### 2. 透明传输
@ -257,44 +263,46 @@ TCP/IP 协议族是一种沙漏形状中间小两边大IP 协议在其中
帧使用首部和尾部进行定界,如果帧的数据部分含有和首部尾部相同的内容,那么帧的开始和结束位置就会被错误的判定。需要在数据部分出现首部尾部相同的内容前面插入转义字符,如果出现转移字符,那么就在转义字符前面再加个转义字符,在接收端进行处理之后可以还原出原始数据。这个过程透明传输的内容是转义字符,用户察觉不到转义字符的存在。 帧使用首部和尾部进行定界,如果帧的数据部分含有和首部尾部相同的内容,那么帧的开始和结束位置就会被错误的判定。需要在数据部分出现首部尾部相同的内容前面插入转义字符,如果出现转移字符,那么就在转义字符前面再加个转义字符,在接收端进行处理之后可以还原出原始数据。这个过程透明传输的内容是转义字符,用户察觉不到转义字符的存在。
<div align="center"> <img src="../pics//4146e14b-56b9-433c-8e3d-74b1b325399c.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//c5022dd3-be22-4250-b9f6-38ae984a04d7.jpg" width="600"/> </div><br>
### 3. 差错检测 ### 3. 差错检测
目前数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC来检查比特差错。 目前数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC来检查比特差错。
## 点对点信道 - PPP 协议 ## 局域网
互联网用户通常需要连接到某个 ISP 之后才能接入到互联网PPP 协议就是用户计算机和 ISP 进行通信时所使用的数据链路层协议 局域网是典型的一种广播信道,主要特点是网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限
<div align="center"> <img src="../pics//8393f520-d824-44ea-a5f3-1c1a73d735fb.jpg" width=""/> </div><br> 可以按照网络拓扑对局域网进行分类:
在 PPP 的帧中 <div align="center"> <img src="../pics//a6026bb4-3daf-439f-b1ec-a5a24e19d2fb.jpg" width="500"/> </div><br>
## PPP 协议
用于点对点信道中。互联网用户通常需要连接到某个 ISP 之后才能接入到互联网PPP 协议是用户计算机和 ISP 进行通信时所使用的数据链路层协议。
<div align="center"> <img src="../pics//ddcf2327-8d84-425d-8535-121a94bcb88d.jpg" width="600"/> </div><br>
在 PPP 的帧中:
- F 字段为帧的定界符 - F 字段为帧的定界符
- A 和 C 字段暂时没有意义 - A 和 C 字段暂时没有意义
- FCS 字段是使用 CRC 的检验序列 - FCS 字段是使用 CRC 的检验序列
- 信息部分的长度不超过 1500 - 信息部分的长度不超过 1500
<div align="center"> <img src="../pics//0f39c274-b79c-4e83-8c7c-94fc2747832d.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//69f16984-a66f-4288-82e4-79b4aa43e835.jpg" width="500"/> </div><br>
## 局域网的拓扑 ## CSMA/CD 协议*
<div align="center"> <img src="../pics//8b15e36f-69b4-46b6-a07c-7234ac7c7927.jpg" width=""/> </div><br> 用于广播信道中。在广播信道上,同一时间只能允许一台计算机发送数据。
## 广播信道- CSMA/CD 协议*
在广播信道上,同一时间只能允许一台计算机发送数据。
CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。 CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。
- **多点接入** :说明这是总线型网络,许多计算机以多点的方式连接到总线上。 - **多点接入** :说明这是总线型网络,许多计算机以多点的方式连接到总线上。
- **载波监听** :每个站都必须不停地监听信道。在发送前,如果监听到信道正在使用,就必须等待。
- **碰撞检测** :在发送中,如果监听到信道已有其它站正在发送数据,就表示发生了碰撞。虽然每一个站在发送数据之前都已经监听到信道为空闲,但是由于电磁波的传播时延的存在,还是有可能会发生碰撞。
- **载波监听** :每个站都必须不停地监听信道。在发送前,如果检听信道正在使用,就必须等待。 <div align="center"> <img src="../pics//5aa82b89-f266-44da-887d-18f31f01d8ef.png" width="600"/> </div><br>
- **碰撞检测** :在发送中,如果监听 到信道已有其它站正在发送数据,就表示发生了碰撞。虽然每一个站在发送数据之前都已经监听到信道为空闲,但是由于电磁波的传播时延的存在,还是有可能会发生碰撞。
<div align="center"> <img src="../pics//f9ed4da5-0032-41e6-991a-36d995ec28fd.png" width=""/> </div><br>
记端到端的传播时延为 τ,最先发送的站点最多经过 2τ 就可以知道是否发生了碰撞,称 2τ 为 **争用期** 。只有经过争用期之后还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。 记端到端的传播时延为 τ,最先发送的站点最多经过 2τ 就可以知道是否发生了碰撞,称 2τ 为 **争用期** 。只有经过争用期之后还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。
@ -312,41 +320,40 @@ CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。
集线器是一种共享式的传输设备,意味着同一时刻只能传输一组数据帧。 集线器是一种共享式的传输设备,意味着同一时刻只能传输一组数据帧。
<div align="center"> <img src="../pics//823cdab7-3779-4e3a-a951-dc2d154e0ee6.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//823cdab7-3779-4e3a-a951-dc2d154e0ee6.jpg" width="600"/> </div><br>
### 2. 在链路层进行扩展 ### 2. 在链路层进行扩展
最开始使用的是网桥,它收到一个帧时,根据帧的 MAC 地址,查找网桥中的地址表,确定帧转发的接口。 最开始使用的是网桥,它收到一个帧时,根据帧的 MAC 地址,查找网桥中的地址表,确定帧转发的接口。
网桥不是共享式设备,因此性能比集线器这种共享式设备更高。 网桥不是共享式设备,因此性能比集线器这种共享式设备更高。
交换机的问世很快就淘汰了网桥,它实质上是一个多接口网桥,而网桥是两接口。交换机的每个接口都能直接与一个主机或者另一个交换机相连,并且一般都工作在全双工方式。 交换机的问世很快就淘汰了网桥,它实质上是一个多接口网桥,而网桥是两接口。交换机的每个接口都能直接与一个主机或者另一个交换机相连,并且一般都工作在全双工方式。
交换机具有自学习能力,学习的是交换表的内容交换表中存储着 MAC 地址到接口的映射。下图中,交换机有 4 个接口,主机 A 向主机 B 发送数据帧时,交换机把主机 A 到接口 1 的映射写入交换表中。为了发送数据帧到 B先查交换表此时没有主机 B 的表项,那么主机 A 就发送广播帧,主机 C 和主机 D 会丢弃该帧,主机 B 收下之后,查找交换表得到主机 A 映射的接口为 1因此就把帧发送给主机 A,同时交换机添加主机 B 到接口 3 的映射。 交换机具有自学习能力,学习的是交换表的内容交换表中存储着 MAC 地址到接口的映射。下图中,交换机有 4 个接口,主机 A 向主机 B 发送数据帧时,交换机把主机 A 到接口 1 的映射写入交换表中。为了发送数据帧到 B先查交换表此时没有主机 B 的表项,那么主机 A 就发送广播帧,主机 C 和主机 D 会丢弃该帧。主机 B 收下之后,查找交换表得到主机 A 映射的接口为 1就发送数据帧到接口 1,同时交换机添加主机 B 到接口 3 的映射。
<div align="center"> <img src="../pics//c9cfcd20-c901-435f-9a07-3e46830c359f.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//c9cfcd20-c901-435f-9a07-3e46830c359f.jpg" width="800"/> </div><br>
### 3. 虚拟局域网 ### 3. 虚拟局域网
虚拟局域网可以建立与物理位置无关的逻辑组,只有在同一个虚拟局域网中的成员才会收到链路层广播信息,例如下图中 (A1, A2, A3, A4) 属于一个虚拟局域网A1 发送的广播会被 A2、A3、A4 收到,而其它站点收不到。 虚拟局域网可以建立与物理位置无关的逻辑组,只有在同一个虚拟局域网中的成员才会收到链路层广播信息,例如下图中 (A1, A2, A3, A4) 属于一个虚拟局域网A1 发送的广播会被 A2、A3、A4 收到,而其它站点收不到。
<div align="center"> <img src="../pics//a74b70ac-323a-4b31-b4d5-90569b8a944b.png" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//a74b70ac-323a-4b31-b4d5-90569b8a944b.png" width="600"/> </div><br>
## MAC 层* ## MAC 层*
MAC 地址是 6 字节48 位)的地址,用于唯一标识网络适配器(网卡),一台主机拥有多少个适配器就有多少个 MAC 地址,例如笔记本电脑普遍存在无线网络适配器和有线网络适配器。 MAC 地址是 6 字节48 位)的地址,用于唯一标识网络适配器(网卡),一台主机拥有多少个适配器就有多少个 MAC 地址,例如笔记本电脑普遍存在无线网络适配器和有线网络适配器。
<div align="center"> <img src="../pics//50d38e84-238f-4081-8876-14ef6d7938b5.jpg" width=""/> </div><br> <div align="center"> <img src="../pics//50d38e84-238f-4081-8876-14ef6d7938b5.jpg" width="600"/> </div><br>
在 MAC 帧中:
- **类型** :标记上层使用的协议; - **类型** :标记上层使用的协议;
- **数据** :长度在 46-1500 之间,如果太小则需要填充; - **数据** :长度在 46-1500 之间,如果太小则需要填充;
- **FCS** :帧检验序列,使用的是 CRC 检验方法; - **FCS** :帧检验序列,使用的是 CRC 检验方法;
- **前同步码** :只是为了计算 FCS 临时加入的,计算结束之后会丢弃。 - **前同步码** :只是为了计算 FCS 临时加入的,计算结束之后会丢弃。
# 四、网络层 * # 四、网络层*
## 网际协议 IP 概述 ## 网际协议 IP 概述

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