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CyC2018
2019-04-23 17:49:10 +08:00
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48
docs/notes/计算机网络 - 链路层.md
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@ -28,7 +28,7 @@
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="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/9c60793f-5e7f-453b-8413-35890c24abc4.png" width="500"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/29a14735-e154-4f60-9a04-c9628e5d09f4.png" width="300"/> </div><br>
## 2. 透明传输
@ -36,7 +36,7 @@
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。如果数据部分出现转义字符，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="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/839207f5-52fd-4516-9370-956dcdf2c2b5.png" width="600"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/e738a3d2-f42e-4755-ae13-ca23497e7a97.png" width="500"/> </div><br>
## 3. 差错检测
@ -64,13 +64,13 @@
频分复用的所有主机在相同的时间占用不同的频率带宽资源。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/7e6cb8fc-1b82-4135-8b03-ebcfc546d94c.png" width="450"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/4aa5e057-bc57-4719-ab57-c6fbc861c505.png" width="350"/> </div><br>
## 2. 时分复用
时分复用的所有主机在不同的时间占用相同的频率带宽资源。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/49e53613-46f8-4308-9ee5-c09d62367577.png" width="450"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/67582ade-d44a-46a6-8757-3c1296cc1ef9.png" width="350"/> </div><br>
使用频分复用和时分复用进行通信，在通信的过程中主机会一直占用一部分信道资源。但是由于计算机数据的突发性质，通信过程没必要一直占用信道资源而不让出给其它用户使用，因此这两种方式对信道的利用率都不高。
@ -78,7 +78,7 @@
是对时分复用的一种改进，不固定每个用户在时分复用帧中的位置，只要有数据就集中起来组成统计时分复用帧然后发送。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/e3360fa0-680e-486b-945f-09ff5d8612e4.png" width="450"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/6283be2a-814a-4a10-84bf-9592533fe6bc.png" width="350"/> </div><br>
## 4. 波分复用
@ -86,25 +86,32 @@
## 5. 码分复用
为每个用户分配 m bit 的码片，并且所有的码片正交，对于任意两个码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}"/> 和 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{T}"/> 有
为每个用户分配 m bit 的码片，并且所有的码片正交，对于任意两个码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}" class="mathjax-pic"/> 和 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{T}" class="mathjax-pic"/> 有
<div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{T}=0"/></div> <br>
<!-- <div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{T}=0" class="mathjax-pic"/></div> <br> -->
为了讨论方便，取 m=8，设码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}"/> 为 00011011。在拥有该码片的用户发送比特 1 时就发送该码片，发送比特 0 时就发送该码片的反码 11100100。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/308a02e9-3346-4251-8c41-bd5536dab491.png" width="100px"> </div><br>
为了讨论方便，取 m=8，设码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}" class="mathjax-pic"/> 为 00011011。在拥有该码片的用户发送比特 1 时就发送该码片，发送比特 0 时就发送该码片的反码 11100100。
在计算时将 00011011 记作 (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)，可以得到
<div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{S}=1"/></div> <br>
<!-- <div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{S}=1" class="mathjax-pic"/></div> <br> -->
<div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{S'}=-1"/></div> <br>
<!-- <div align="center"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\frac{1}{m}\vec{S}\cdot\vec{S'}=-1" class="mathjax-pic"/></div> <br> -->
其中 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S'}"/> 为 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}"/> 的反码。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/6fda1dc7-5c74-49c1-bb79-237a77e43a43.png" width="100px"> </div><br>
利用上面的式子我们知道，当接收端使用码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}"/> 对接收到的数据进行内积运算时，结果为 0 的是其它用户发送的数据，结果为 1 的是用户发送的比特 1，结果为 -1 的是用户发送的比特 0。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/e325a903-f0b1-4fbd-82bf-88913dc2f290.png" width="100px"> </div><br>
其中 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S'}" class="mathjax-pic"/> 为 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}" class="mathjax-pic"/> 的反码。
利用上面的式子我们知道，当接收端使用码片 <img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?\vec{S}" class="mathjax-pic"/> 对接收到的数据进行内积运算时，结果为 0 的是其它用户发送的数据，结果为 1 的是用户发送的比特 1，结果为 -1 的是用户发送的比特 0。
码分复用需要发送的数据量为原先的 m 倍。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/c7875be7-fce5-43c7-ac77-d8dbe6c0ae1b.png" width="600"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/99b6060e-099d-4201-8e86-f8ab3768a7cf.png" width="500px"> </div><br>
# CSMA/CD 协议
@ -118,13 +125,13 @@ CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。
当发生碰撞时，站点要停止发送，等待一段时间再发送。这个时间采用 **截断二进制指数退避算法** 来确定。从离散的整数集合 {0, 1, .., (2<sup>k</sup>-1)} 中随机取出一个数，记作 r，然后取 r 倍的争用期作为重传等待时间。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/9bd12b89-f99c-49f4-ae45-410f76a713d6.png" width="500"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/19d423e9-74f7-4c2b-9b97-55890e0d5193.png" width="400"/> </div><br>
# PPP 协议
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="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/2f237854-bb35-4c57-a7fe-ab2ab144f56e.jpg" width="300"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/e1ab9f28-cb15-4178-84b2-98aad87f9bc8.jpg" width="300"/> </div><br>
PPP 的帧格式：
@ -133,7 +140,7 @@ PPP 的帧格式：
- FCS 字段是使用 CRC 的检验序列
- 信息部分的长度不超过 1500
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/63010737-2cb4-48f3-999f-09194481b227.png" width="500"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/759013d7-61d8-4509-897a-d75af598a236.png" width="400"/> </div><br>
# MAC 地址
@ -149,7 +156,7 @@ MAC 地址是链路层地址，长度为 6 字节（48 位），用于唯一标
可以按照网络拓扑结构对局域网进行分类：
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/df01dbcd-4a3c-4877-86e8-5590d7589788.jpg" width="800"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/807f4258-dba8-4c54-9c3c-a707c7ccffa2.jpg" width="800"/> </div><br>
# 以太网
@ -165,7 +172,7 @@ MAC 地址是链路层地址，长度为 6 字节（48 位），用于唯一标
- **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；
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/420f4dc0-6c4b-486c-afea-274299014462.png" width="550"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/164944d3-bbd2-4bb2-924b-e62199c51b90.png" width="500"/> </div><br>
# 交换机
@ -175,7 +182,7 @@ MAC 地址是链路层地址，长度为 6 字节（48 位），用于唯一标
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 回应该帧向主机 A 发送数据包时，交换机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 2 的映射。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/80646c77-1f32-484c-810e-af80ce00f902.png" width="800"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/a4444545-0d68-4015-9a3d-19209dc436b3.png" width="800"/> </div><br>
# 虚拟局域网
@ -185,7 +192,8 @@ MAC 地址是链路层地址，长度为 6 字节（48 位），用于唯一标
使用 VLAN 干线连接来建立虚拟局域网，每台交换机上的一个特殊接口被设置为干线接口，以互连 VLAN 交换机。IEEE 定义了一种扩展的以太网帧格式 802.1Q，它在标准以太网帧上加进了 4 字节首部 VLAN 标签，用于表示该帧属于哪一个虚拟局域网。
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/99208bd0-1454-4618-9969-0c2deb8bba0f.png" width="500"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="https://gitee.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/docs/pics/e98e9d20-206b-4533-bacf-3448d0096f38.png" width="500"/> </div><br>