计算机网络 第五版 谢希仁 超详细重点.doc

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1、第一章“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络计算机网络向用户提供的最重要的功能:连通性上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享，硬件共享。 因特网现，最大的国际性计算机互联网，网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。网络把许多计算机连接在一起，因特网则把许多网络连接在一起。因特网发展的三个阶段：第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 /以

2、小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。从因特网的工作方式上看，可以划分

3、为以下的两大块：(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。“主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”，或简称为“计算机之间通信”。在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式分

4、为两大类：客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。客户软件的特点：被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址，不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器软件的特点 ：一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等

5、待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址，一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方，两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，

6、这是网络核心部分最重要的功能。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。“交换”(switching)的含义就是转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。电路交换的特点：电路交换必定是面向连接的。而且，在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。 电路交换的三个阶段：建立连接，通信，释放连接数据效率低：数据具有突发性，这导致通信线路的利用率很低。分组首部的重要性：首部含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据

7、收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。路由器处理分组的过程：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。高效，动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活，以分组为传送单位和查找路由。迅速，不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠，保证可靠性的网络协议。分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。分组交换带来的问题：分组在各结点存储转发时需要

8、排队，这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化 。早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网，各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。 分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。 不同作用范围的网络广域网 WAN (Wide Area Network)，局域网 LAN (Local Area Network) ，城域网 MAN (Metropolitan Area Network)，个人区域网 P

9、AN (Personal Area Network) 从网络的使用者进行分类：公用网 (public network) ，专用网 (private network) 接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。 计算机网络的性能指标1. 速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计

10、算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等速率往往是指额定速率或标称速率。“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 传输时延（发送时延 ）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒

11、体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。传播时延，电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 （注意区别）信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是不同的概念容易产生的错误概念对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。 网络协议的组成要素：语法，数

12、据与控制信息的结构或格式 。 语义，需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步，事件实现顺序的详细说明。 主机1向主机2通过网络发送文件，可以将要做的工作进行如下的划分。第一类工作与传送文件直接有关。确信对方已做好接收和存储文件的准备。双方协调好一致的文件格式。两个主机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。市场化方面 OSI 失败了：没有商业驱动力；过分复杂，且运行效率很低；OSI 标准的制定周期太长，因而设备无法及时进入市场；层次划分并也不太合理，有些功能在多层次中重复出现。 网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据

13、交换而建立的规则、标准或约定。 分层的好处 ：各层之间是独立的；灵活性好；结构上可分割开；易于实现和维护；能促进标准化工作。计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 ，应用层(application layer) ，运输层(transport layer) ，网络层(network layer) ，数据链路层(data link layer) ，物理层(

14、physical layer) 。主机1向主机2发送数据的实现过程：应用进程数据先传送到应用层，加上应用层首部，成为应用层 PDU应用层 PDU 再传送到运输层；加上运输层首部，成为运输层报文 运输层报文再传送到网络层；加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）；P 数据报再传送到数据链路层，加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧；数据链路层帧再传送到物理层，最下面的物理层把比特流传送到物理媒体。信号在物理媒体中传播，物理层将比特流上交给数据链路层；数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层；网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层；运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层；应用

15、层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程。主机2：我收到了 AP1 发来的应用程序数据！实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access

16、 Point)。DNS，全称Domain Name System，即域名解析系统。DNS帮助用户在互联网上寻找路径。在互联网上的每一个计算机都拥有一个唯一的地址，称作“IP地址”用户数据报协议（User Datagram Protocol）实时传输协议（Real Time Protocol）简单邮件传输协议（Simple Message Transfer Protocol）超文本传输协议（Hyper Text Transport Protocol）互联网协议（Internet Protocol）第二章物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 机械特性，指明接口所用接线器的形状

17、和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性，指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性，指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性，指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。数据(data)运送消息的实体。信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。 “数字的”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。 码元(code)在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）通信的双方都

18、可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。 基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。 带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一

19、问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。 最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。 奈氏准则：在物理层的数据通信中，有著名的奈氏准则。它在数据通信中的意义是什么？奈奎斯特(Nyquist)推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的

20、公式，奈氏准则：理想低通信道） 最高码元传输速率 = 2W Baud W是的带宽(Hz); 1波特为每秒传送1个码元. 另一种表达方法是:每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元.香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；S 为信道内所传信号的平均功率；N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明 ：信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以

21、找到某种办法来实现无差错的传输。 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 注意：对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。导向传输媒体：双绞线 同轴电缆 光缆非导向传输媒体：短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的

22、用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用可能会造成线路资源的浪费 还有，统计时分复用 STDM(Statistic TDM)又称异步时分复用波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)波分复用就是光的频分复用。码分复用 CDM(Code Division Multiplexing) 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Acc

23、ess)。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。码片序列(chip sequence)：每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。发送比特 1 时，就发送序列 00011011，发送比特 0 时，就发送序列 11100100。为了方便，按照管理将码片中的0写作-1，1写作+1.则S

24、站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。虽然标准模拟电话信号的频带被限制在 3003400 Hz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。xDSL 技术就把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。DSL 就是数字用户线(Digital Subscriber Line)的缩写。而 DSL 的前缀 x 则表示在数字

25、用户线上实现的不同宽带方案。ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线HDSL (High speed DSL)：高速数字用户线SDSL (Single-line DSL)：1 对线的数字用户线VDSL (Very high speed DSL)：甚高速数字用户线DSL ：ISDN 用户线。RADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自适应 DSL，是 ADSL 的一个子集，可自动调节线路速率）。 ADSL 的特点：上行和下行带宽不对称。上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。ADSL 在用户线（铜线）的两端各安

26、装一个 ADSL 调制解调器。我国目前采用的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。ADSL 的数据率：由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。通常下行数据率在 32 kb/s 到 6.4

27、 Mb/s 之间，而上行数据率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之间。光纤同轴混合网 HFC (Hybrid Fiber Coax)CATV有线电视（Community Antenna Television）HFC 的主要特点 优点 略数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机。 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。数据链路(data

28、link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。解决透明传输问题:发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。字节填

29、充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。对可能出现0变1，1变0，因此要差错检测。循环冗余检验的原理：在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。冗余码的计算 略应当注意：仅

30、用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。“无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。PPP 协议应满足的需求：简单这是首要的要求，封装成帧 ，透明性， 多种网

31、络层协议， 多种类型链路 ，差错检测 ，检测连接状态 ，最大传送单元 ，网络层地址协商 ，数据压缩协商 PPP 协议不需要的功能：纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路PPP 协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 当PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。具体填充法 略PPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出

32、于以下的考虑：在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。 网络控制协议(Network Control Protocol) NCP：PPP 协议的工作状态:当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 I

33、P 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。LCP 数据链路层协议局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网具有如下的一些主要优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。数据链路层的两个子层：为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆

34、成两个子层：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。IEEE 的 802.3 标准。DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网 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，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说

35、都是透明的 LLC不再有用，不考虑网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。 适配器的重要功能：进行串行/并行转换。对数据进行缓存。在计算机的操作系统安装设备驱动程序。实现以太网协议。 最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。 总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此

36、就丢弃这个数据帧而不能够收下来。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。为了通信的简便以太网采取了两种重要的措施：采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。 以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。 以太网提供的服务 以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。 “多点接入”表示许多计算机以多点接入

37、的方式连接在一根总线上。“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 “碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上

38、出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。碰撞的结果是两个帧都变得无用。重要特性：使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection争用期：最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2t（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网

39、的端到端往返时延 2t称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。以太网 51.2微秒二进制指数类型退避算法 略以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，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。强化碰撞当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：立即停止发送数据；再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。 传统以太网最初是使用粗同轴电缆，后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，

40、叫做集线器(hub) 不用电缆而使用无屏蔽双绞线。每个站需要用两对双绞线，分别用于发送和接收。集线器使用了大规模集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。 10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。这种 10 Mb/s 速率的无屏蔽双绞线星形网的出现，既降低了成本，又提高了可靠性。 10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。 集线器的一些特点：集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总

41、线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。 集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。 以太网的信道利用率以太网的信道被占用的情况：争用期长度为 2滔，即端到端传播时延的两倍。检测到碰撞后不发送干扰信号。帧长为 L (bit)，数据发送速率为 C (b/s)，因而帧的发送时间为 L/C = T0 (s)。 参数a 见书本对以太网参数的要求：当数据率一定时，以太网的连线的长度受到限制，否则 t 的数值会太大。以太网的帧长不能太短，否则 T0 的值会太小，使 a 值太大信道利用率的最大值 Smax 详见书本在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 802

42、标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 位的“名字”称为“地址”，所以本书也采用这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格。IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。一个地址块可以生成224个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48。“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC

43、 帧中的 MAC 地址.如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。“发往本站的帧”包括以下三种帧： 单播(unicast)帧（一对一），广播(broadcast)帧（一对全体），多播(multicast)帧（一对多）常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ：DIX Ethernet V2 标准，IEEE 的 802.3 标准最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。以太网的 MAC 帧格式 见书本类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。 数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段最小长度 64 字节

44、-18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比 MAC 帧还多 8 个字节,在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节，是前同步码，用来迅速实现 MAC 帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。无效的 MAC 帧:数据字段的长度与长度字段的值不一致；帧的长度不是整数个字节；用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；数据字段的长度不在 46 1500 字节之间。有效的 MAC 帧长度为

45、64 1518 字节之间。对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。 用集线器扩展局域网 :优点使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。在数据链路层扩展局域网:在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口 网桥的好处:

46、过滤通信量。 扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网网桥带来的缺点 ：存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 网桥和集线器（或转发器）不同：集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。透明网桥：目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。 “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。网桥在转发表中登记以下三个信息：在网桥的转发表