2021-01-24--总结

英语

equivalent	[adj] 相等的，相当的	[n] 等价的，相等物
equal	平等的；相等的
electron	[n] 电子
electronic	[adj] 电子的
electronic books 电子图书
evaluate	[vt] 评价，评估
Our research attempts to evaluate the different drugs.
我们的研究试图对不同药物的疗效进行评估。
value	[n] 价值，价格，重要性
valuable	[adj] 有价值的，贵重的
invaluable	[adj] 无价的，非常贵重的
evaluation	[n] 评价，估计
explore	[v] 勘查，探测，研究
Humans have explore a lot of vacant places on earth.
人类已经探索了世界上很多空的地方。
exploit	[vt] 开采，开发
Many countries exploit oil under the sea.
许多国家在海底开采石油。
explode	爆炸
explosion	[n] 爆炸，激增
population explosion	人口激增
explosive	[adj] 爆炸性的，极易引起争论的		[n] 爆炸物
explorer [n] 探险家，探测器
exploration	[n] 探险，勘察
exploratory	[adj] 探险的，探测的
rejoice in hope, patient in tribulation.
在希望中欢呼，在苦难中坚持。
establish	[vt] 建立，设立，创办
下面是一个故事：
肮胀的 对面 ......
nasty contrast strategy stage crystal strain strip stable establish 
enlighten	[vt] 启发，启蒙
enlightened	[adj] 开明的，文明的，受启发的
blight	枯萎
delight	高兴
alight	点亮的，点燃的
ignite	点亮的，点燃的
igloo	圆顶建筑
slight	有点，稍微的

计算机网络

3.3 使用广播信道的数据链路层

3.3.1 局域网的数据链路层

局域网最主要的特点：
网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

局域网优点：

• （1）具有广播功能，从一个站点可很方便的访问全网。局域网上的主机可共享连接再居于网上的各种硬件和软件资源。

• （2）便于系统的扩展和逐渐演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

• （3）提高了系统的可靠性（reliability）、可用性（availability）和生存性（survivability）。

局域网按照网络拓扑进行分类：

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局域网工作的层次跨越了数据链路层和物理层

共享信道要着重考虑的一个问题就是如何使众多用户能够合理而方便地共享通信媒体资源。这在技术上有两种方法：

**（1）静态划分信道，**如在第2章的2.4节中已经介绍过的频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等。用户只要分配到了信道就不会和其他用户发生冲突。但这种划分信道的方法代价较高，不适合局域网使用

**（2）动态媒体接入控制，它又称为多点接入（multiple access），**其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为一下两大类：

• 随机接入

  随机接入的特点是所有的用户可随机地发送消息。但如果恰巧有两个或更多对的用户在同一时刻发送信息，那么在共享媒体上就要产生碰撞（即发生了冲突），使得这些用户的发送都失败

• 受控接入

  受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。这类的典型代表有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询（polling），或者称为轮询。

1. 以太网的两个标准

即**逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）子层和媒体接入控制MAC（Medium Access Control）**子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种传输媒体和MAC子层的局域网对LLC子层来说都是透明的

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2. 适配器的作用

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器( adapter）进行的。适配器本来是在主机箱内插入的一块网络接口板(或者是在笔记本电脑中插入一块 PCMCIA卡–个人计算机存储器卡接口适配器)。这种接口板又称为网络接口卡NIC（Network Interface Card）或简称为网卡。

适配器在接收和发送各种帧时，不使用计算机的CPU。这时计算机中的CPU可以处理其他任务。当适配器收到有差错的帧时，就把这个帧直接丢弃而不必通知计算机。当适配器收到正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机，并交付协议栈中的网络层。当计算机要发送IP数据报时，就由协议栈把IP数据报向下交给适配器，组装成帧后发送到局域网图。图3-15表示适配器的作用。

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3.3.2 CSMA/CD协议

人们常把局域网上的计算机称为“主机”、“工作站”、“站点”或“站”

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CSMA/CD协议要点：

“多点接入”

就是说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。协议的实质是“载波监听”和“碰撞检测”

“载波监听”

就是检测信道，不管在发送前，还是在发送中，每个站点都必须不停的检测信道。

“碰撞检测”

就是边发送边监听

下面是一个例子去推导的：我在下面有一个我自己画的图感觉比书上的好理解一些，就是图片是歪的…。

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在使用 CSMA/CD 协议时，一个站不可能同时进行发送和接收（但必须边发送边监听信道）。因此使用 CSMA/CD 协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)

它这里面还涉及到了一个截断二进制指数退避（truncated binary exponential backoff）

算法来确定碰撞后重传的时机。

这种算法就是发生碰撞后，站都停止发送数据，等待一段时间后，再发送

**[0，1，…，(2^k-1)]**中随机取出一个数字，记为r。重传延迟的时间就是r倍的争用期。

k = Min[重传次数，10] (3-1)

当重传的次数不超过10时，参数k等于重传次数；但当重传次数超过10时，k就不再增大而一直等于10

当重传次数达到16次仍不能成功，则丢弃该帧，并向上层报告

例如，在第1次重传时，随机数r从整数{0，1}中选一个数。因此重传的站可选择的重传推迟时间是0或2τ，在这两个时间中随机选择一个。

若再发生碰撞，则在第2次重传时，k=2，随机数r就从整数{0，1，2，3}中选一个数。因此重传推迟的时间是在0，2τ，4τ和6τ这4个时间中随机地选取一个

若再发生碰撞,则重传时k=3，随机数r就从整数{0，1，2，3，4，5，6，7}中选一个数。依此类推。

以太网在发送数据时,如果在争用期(共发送了64字节)没有发生碰撞后续发送的数据就一定不会发生冲突。换句话说,如果发生碰撞,就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节，因此凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。只要收到了这种无效帧，就应当立即将其丢弃

下面介绍的是强化碰撞的概念

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CSMA/CD 协议的要点归纳：

（1）准备发送：适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存中。但在发送前，必须先检测信道

（2）检测信道：若检测到信道啊忙，则应不停地检测，一直等待信道转为空闲。若检测到信道空闲，并在96比特时间内保持空闲（保证了帧间最小间隔），就发送这个帧

（3）在发送过程中仍不停地检测信道，即网络适配器要边发送边监听。这里有两种可能性：

• 发送成：在争用期内一直没有检测到碰撞。这个帧就肯定能够发送成功。发送完毕后，返回（1）步骤
• 发送失败：在争用期内检测到碰撞。这时就立即停止发送数据。适配器执行指数退避算法。如果重传16次仍不成功，就停止重传，向上报错/

3.3.3 使用集线器的星形拓扑

集线器（hub）

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集线器特点：

• （1）使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议（更具体些说，是各站中的适配器执行CSMA/CD协议）。网络中的各站必须竞争对传输媒体的控制，并且在同一时刻至多只允许一个站发送数据。
• （2）一个集线器有许多接口。
• （3）集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特–收到什么转发什么，不进行碰撞检测。若两个接口同时有信号输入（即发生碰撞），那么所有的接口都将收到不正确的帧。图3-20是具有三个接口的集线器的示意图

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• （4）集线器采用了专门的芯片,进行自适应串音回波抵消。这样就可使接口转发出去的较强信号不致对该接口接收到的号产生干扰(这种干扰即近端串音)。每个比特在转发之前还要进行再生整形并重新定时

3.3.4 以太网的信道利用率

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3.3.5 以太网的MAC层

1. MAC层的硬件地址

这段还是好好看书吧

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2. MAC帧的格式

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看完上面那个这个就比较好理解了

3.4 扩展的以太网

3.4.1 在物理层扩展以太网

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优点：

第一，使这个学院不同系的以太网上的计算机能够进跨系的通信。

第二，扩大了以太网覆盖的地理范围。例如,在一个系的10 BASE-T以太网中，主机与集线器的最大距离是100m，因而两台主机之间的最大距离是。但在通主干集线器相连接后，不同系的主机之间的距离就可扩展了，因为集线器之间的距离可以是100m(使用双绞线)或甚至更远(如使用光纤)。

缺点：

更容易发生数据碰撞

并且遵循木桶短板原理，如果三个系使用的分别是：10Mbit/s、100Mbit/s、100Mbit/s三种类型的适配器，那么整体是10Mbit/s

3.4.2 在数据链路层扩展以太网

1. 以太网交换机的特点

以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，通常都有十几个或更多的接口，和工作在物理层的转发器、集线器有很大的差别。以太网交换机的每个接口都直接与一个单台主机或另一个以太网交换机相连，并且一般都工作在全双工方式。以太网交换机还具有并行性，即能同时连通多对接口，使多对主机能同时通信（而网桥只能一次分析和转发一个帧）。相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞地传输数据。

以太网交换机是一种即插即用设备，其内部地**帧交换表（又称为地址表）**是通过自学习算法自动地逐渐建立起来地

2. 以太网交换机的自学功能

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简单的来说就是：

A要发送一个数据报给B，因此A先把数据包发送给以太网交换机，但是最开始的时候，以太网交换机也不知道谁是B因此它就给除了A以外地所有计算机发送信息，问一下谁是B，B在听到有人喊它后，就应答，这个时候B再发送一个数据包说我是B，不是B地都把这个数据报忽略，这个时候交换机收到谁地回应，它就把谁当成是B并且写进它地地址交换表

不过有的时候会陷入死循环：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1jUrvOdq-1611501935539)(C:\Users\May\Desktop\2021博客专用\计算机网络\0124-13.png)]

为了解决这种兜圈子问题，IEEE的802.1D标准制定了一个生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。其要点就是不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构，从而消除兜圈子现象

3. 从总线以太网到星形以太网

总线以太网使用 CSMA/CD协议，以半双工方式工作。但以太网交换机不使用共享总线，没有碰撞问题，因此不使用 CSMA/CD协议，而是以全双工方式工作。但是由于它地帧结构未发生改变，仍然采用以太网地帧结构

3.4.3 虚拟局域网

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.这10台计算机构成了三个局域网，即：

LAN1：（A1，A2，B1，C1）
LAN2：（A3，B2，C2）
LAN3：（A4，B3，C3）

有划分了三个工作组，也就是三个虚拟局域网VLAN：

VLAN1:(A1,A2,A3,A4)
VLAN2:(B1,B2,B3)
VLAN3:(C1,C2,C3)

虚拟局域网：当完成分组后，当B2要给B1发消息时，A1，A2，C1就不会收到消息。这样虚拟局域网限制了接收广播信息的计算机数，使得网络不会因传播过多的广播信息（即所谓的“广播风暴”）而引起性能恶化。

802.1Q帧

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hDwfgRVo-1611501935540)(C:\Users\May\Desktop\2021博客专用\计算机网络\0124-15.png)]

VLAN标记字段的长度是4字节，插入在以太网MAC帧的源地址字段和类型字段之间。VLAN标记的前两字节总是设置为0x8100（即二进制的100000010000000），称为IEEE 802.1Q标记类型

当数据链路层检测到MAC帧的源地址字段后面的两个字节的值是0x8100时，就知道现在插入了4字节的VLAN标记。于是就接着检查后面两个字节的内容。在后面的两个字节中,前3位是用户优先级字段，接着的一位是规范格式指示符 CFI (（Canonical Format Indicator），最后的12位是该虚拟局域网**VLAN标识符VID(VLAN ID)，**它唯一标志了这个以太网帧属于哪一个VLAN

由于用于VLAN的以太网帧的首部增加了4个字节，因此以太网的最大真长从原来的1518字节（1500字节的数据假声18字节的首部）变为1522字节

3.5 高速以太网

3.5.1 100BASE-T以太网

3.5.2 吉比特以太网

3.5.3 10吉比特以太网（10GE）和更快的以太网

3.5.4 使用以太网进行宽带接入

3.5这一小节可以看一下，也不再去写这个了，都是一些概念和描述类的

本章的重要概念

• 链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,数据链路则是在链路的基础上增些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)
• 数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种
• 数据链路层的传送协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题则是：封装成帧、透明传输和差错检测
• 循环冗余检验CRC是一种检错方法检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码
• 点对点协议PPP是数据链路层使用最多的一种协议,它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议
• PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议
• 局域网的优点是：具有广播功个站点可很方便地访问全网；便于系统的扩展和逐渐演变；提高了系统的可靠性、可用性和生存性
• 共享通信媒体资源的方法有二：一是静态划分信道(各种复用技术)，二是动态媒体接入控制，又称为多点接入(随机接入或受控接入)
• IEEE802委员会曾把局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制(LLC)子层（与传输媒体无关）和媒体进入控制（MAC）子层（与传输媒体有关）。但限制LLC子层已成为历史
• 计算机与外界局域网的通信要通过通信适配器(或网络适配器)，它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM中
• 以太网采用无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确的站收到有差错帧就把它丢弃，其他什么也不做
• 以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入 CSMA/CD。协议的要点是：发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此,每一个站在自己发送数据之后的一小段时间，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道
• 传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网，但在逻辑上则是总线形网。集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测
• 以太网的硬件地址，即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长
• 以太网的适配器有过滤功能，它只接受单播帧、广播帧或多播帧
• 使用集线器可以在物理层扩展以太网（扩展后的以太网仍然是一个网络）
• 交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机(工作在数据链路层）。它就是一个多接口的网桥，而每个接口都直接与某台单主机或另一个集线器相连，且工作在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传送数据
• 高速以太网有100Mbit/s的快速以太网、吉比特以太网和10Gbit/s的10吉比特以太网。最近还发展到100吉比特以太网。在宽带接入技术中,也常使用高速以太网进行接入