1.信道分類

1.1 廣播信道

一對多通信，一個節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠被廣播信道上所有的節(jié)點接收到。

所有的節(jié)點都在同一個廣播信道上發(fā)送數(shù)據(jù)，因此需要有專門的控制方法進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免發(fā)生沖突（沖突也叫碰撞） 。

主要有兩種控制方法進(jìn)行協(xié)調(diào)，一個是使用信道復(fù)用技術(shù)，一是使用 CSMA/CD 協(xié)議。

1.2 點對點信道

一對一通信。

因為不會發(fā)生碰撞，因此也比較簡單，使用 PPP 協(xié)議進(jìn)行控制。

2.信道復(fù)用技術(shù)

2.1 頻分復(fù)用

頻分復(fù)用的所有主機(jī)在相同的時間占用不同的頻率帶寬資源。

2.2? 時分復(fù)用

時分復(fù)用的所有主機(jī)在不同的時間占用相同的頻率帶寬資源。

使用頻分復(fù)用和時分復(fù)用進(jìn)行通信，在通信的過程中主機(jī)會一直占用一部分信道資源。

但是由于計算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，通信過程沒必要一直占用信道資源而不讓出給其它用戶使用，因此這兩種方式對信道的利用率都不高。

2.3?統(tǒng)計時分復(fù)用 (Statistic TDM)

集中器：連接低速用戶，集中數(shù)據(jù)傳輸。

STDM幀:

• 不等長，時隙數(shù)小于所連接的用戶數(shù)
• 不是固定分配時隙，而是按需分配時隙，可提高線路的利用率。

增加地址信息(a,b,c,d)

• 由于STDM幀中的時隙不是固定地分配給某個用戶，因此在每個時隙中還必須有用戶的地址信息，這將產(chǎn)生額外開銷。

異步時分復(fù)用——指統(tǒng)計時分復(fù)用

同步時分復(fù)用——指普通時分復(fù)用

2.4?波分復(fù)用( WDM)

波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。

2.5 碼分復(fù)用CDM

常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。

碼分復(fù)用CDM（Code Division Multiplexing）是各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，在同樣的時間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信，但彼此不會造成干擾。

這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。

2.5.1 CDMA的原理

在CDMA中，每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。通常m的值是64或者128。

每個站被指派一個惟一的 m bit 碼片序列(chip sequence) 。

如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。

每一個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須相互正交。

例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。

• 發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，
• 發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100

為了方便，接慣例將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1，S 站的碼片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

若S站信息發(fā)送率為b（b/s），則實際數(shù)據(jù)發(fā)送率為mb（Baud），同時S站所占用的頻帶寬度也提高到原來的m倍。

3.CSMA/CD 協(xié)議

CSMA/CD 表示載波監(jiān)聽多點接入 / 碰撞檢測。

• 多點接入 ：說明這是總線型網(wǎng)絡(luò)，許多主機(jī)以多點的方式連接到總線上。
• 載波監(jiān)聽 ：每個主機(jī)都必須不停地監(jiān)聽信道。在發(fā)送前，如果監(jiān)聽到信道正在使用，就必須等待。
• 碰撞檢測 ：在發(fā)送中，如果監(jiān)聽到信道已有其它主機(jī)正在發(fā)送數(shù)據(jù)，就表示發(fā)生了碰撞。雖然每個主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都已經(jīng)監(jiān)聽到信道為空閑，但是由于電磁波的傳播時延的存在，還是有可能會發(fā)生碰撞。

記端到端的傳播時延（信道上的傳輸時間）為 ，最先發(fā)送的站點最多經(jīng)過? 就可以知道是否發(fā)生了碰撞，稱 為 爭用期 。只有經(jīng)過爭用期之后還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。

當(dāng)發(fā)生碰撞時，站點要停止發(fā)送，等待一段時間再發(fā)送。

這個時間采用截斷二進(jìn)制指數(shù)退避算法來確定。

• 從離散的整數(shù)集合? 中隨機(jī)取出一個數(shù)，記作 ，然后取?? 倍的爭用期作為重傳等待時間。

4.PPP 協(xié)議（point-to-point protocol）

互聯(lián)網(wǎng)用戶通常需要連接到某個 ISP 之后才能接入到互聯(lián)網(wǎng)，PPP 協(xié)議是用戶計算機(jī)和 ISP 進(jìn)行通信時所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

4.1 PPP 的幀格式：

• F 字段為幀的定界符
• A 和 C 字段暫時沒有意義
• FCS 字段是使用 CRC 的檢驗序列
• 信息部分的長度不超過 1500

5.MAC 地址

MAC 地址是鏈路層地址，長度為 6 字節(jié)（48 位） ，用于唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡） 。

一臺主機(jī)擁有多少個適配器就有多少個 MAC 地址。

• 例如筆記本電腦普遍存在無線網(wǎng)絡(luò)適配器和有線網(wǎng)絡(luò)適配器，因此就有兩個 MAC 地址。

6. 局域網(wǎng)

LAN：?local?area?network

局域網(wǎng)是一種典型的廣播信道，主要特點是網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。

主要有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI 和 ATM 等局域網(wǎng)技術(shù)，目前以太網(wǎng)占領(lǐng)著有線局域網(wǎng)市場。

可以按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對局域網(wǎng)進(jìn)行分類：

7.以太網(wǎng)

以太網(wǎng)是一種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)。

早期使用集線器進(jìn)行連接，集線器是一種物理層設(shè)備，作用于比特而不是幀，當(dāng)一個比特到達(dá)接口時，集線器重新生成這個比特，并將其能量強(qiáng)度放大，從而擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，之后再將這個比特發(fā)送到其它所有接口。如果集線器同時收到同時從兩個不同接口的幀，那么就發(fā)生了碰撞。

目前以太網(wǎng)使用交換機(jī)替代了集線器，交換機(jī)是一種鏈路層設(shè)備，它不會發(fā)生碰撞，能根據(jù) MAC 地址進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

7.1 以太網(wǎng)幀格式：

• 類型 ：標(biāo)記上層使用的協(xié)議；
• 數(shù)據(jù) ：長度在 46-1500 之間，如果太小則需要填充；
• FCS ：幀檢驗序列，使用的是 CRC 檢驗方法；
• 前同步碼 ：只是為了計算 FCS 臨時加入的，計算結(jié)束之后會丟棄。

8.交換機(jī)

交換機(jī)具有自學(xué)習(xí)能力，學(xué)習(xí)的是交換表的內(nèi)容，交換表中存儲著 MAC 地址到接口的映射。

正是由于這種自學(xué)習(xí)能力，因此交換機(jī)是一種即插即用設(shè)備，不需要網(wǎng)絡(luò)管理員手動配置交換表內(nèi)容。

下圖中，交換機(jī)有 4 個接口，主機(jī) A 向主機(jī) B 發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，交換機(jī)把主機(jī) A 到接口 1 的映射寫入交換表中。為了發(fā)送數(shù)據(jù)幀到 B，先查交換表，此時沒有主機(jī) B的表項，那么主機(jī) A 就發(fā)送廣播幀，主機(jī) C 和主機(jī) D 會丟棄該幀。主機(jī) B 收下之后，查找交換表得到主機(jī) A 映射的接口為 1，就發(fā)送數(shù)據(jù)幀到接口 1，同時交換機(jī)添加主機(jī) B 到接口 3 的映射。

8.虛擬局域網(wǎng)

VLAN:Virtual local area network

虛擬局域網(wǎng)可以建立與物理位置無關(guān)的邏輯組，只有在同一個虛擬局域網(wǎng)中的成員才會收到鏈路層廣播信息。

例如下圖中 (A1, A2, A3, A4) 屬于一個虛擬局域網(wǎng)，A1 發(fā)送的廣播會被 A2、A3、A4 收到，而其它站點收不到。

使用 VLAN 干線連接來建立虛擬局域網(wǎng)，每臺交換機(jī)上的一個特殊接口被設(shè)置為干線接口，以互連 VLAN 交換機(jī)。IEEE 定義了一種擴(kuò)展的以太網(wǎng)幀格式 802.1Q，它在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀上加進(jìn)了 4 字節(jié)首部 VLAN 標(biāo)簽，用于表示該幀屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)。

總結(jié)

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