计算机网络复习1

1、计算机网络原理总结1主讲教师：主讲教师：刘建航刘建航通信工程系通信工程系1.1 计算机网络在信息时代的作用计算机网络向用户提供的最重要的功能 n连通性计算机网络使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。 n共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。 1.2 因特网发展n1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。n人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。 互联网在中国的发展l铁道部在 1980 年开始进行计算机联网实验。l1989 年11 月我国第一个公用分组交换网 CNPAC 建成运行。 l1994年4月20日我国用

2、64 kb/s专线正式连入因特网。1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：(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）。因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分1.3.2 因特网的核心部分n网络核心部分是因特网中最复杂的部分。n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，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）

3、。n在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。n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。 1. 电路交换的主要特点n两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 更多的电话机互相连通n5 部电话机两两相连，需 10 对电线。nN 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。n当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。 使用交换机n当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。 交换机电路交换的特点n电路交换必定是面向连接的。 n电路交换的三个阶段：n建

4、立连接n通信n释放连接报文2. 分组交换的主要特点 n在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输数 据数 据数 据报文添加首部构成分组n每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是“前面”分组交换的传输单元n分组交换网以“分组”作为数据传输单元。n依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3数 据数 据数 据最后还原成原来的报文n最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文

5、。n这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010分组交换的优点n高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 n灵活 以分组为传送单位和查找路由。n迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。n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n分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 n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。 存储转发原理并非完全新的概念 n在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存

6、储转发原理的报文交换(message switching)。 n报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。 三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组 分组 分组存储转发存储转发存储转发存储转发1.6 计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标1. 速率n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。nBit 来源于 binary digit，意思是一个“二进

7、制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。n速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计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n速率往往是指额定速率或标称速率。 2. 带宽 n“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）。n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)。 常用的带宽单位n更常用的带宽单位是n千比每秒，即 kb/s （103 b/s）n兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）n吉比每秒，

8、即 Gb/s（109 b/s）n太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）n请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。4. 时延(delay 或 latency)n发送时延 发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。n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。 发送时延 = 数据帧长度（b）发送速率（b/s）时延(delay 或 latency)n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。 n信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传播时延 = 信道长度（米）信

9、号在信道上的传播速率（米/秒）1.7 计算机网络的体系结构1.7.1 网络体系结构及协议n相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 n“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。 协议与划分层次n计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。 n网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 28OSI 与 TCP/IP体系结构的比较 应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP (

10、各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构五层协议体系结构数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点 n实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 n协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 n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。n要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。 TCP/IP的体系结构应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321路

11、由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。 计算机网络（第 6 版）第 2 章 物理层2.1 物理层的基本概念 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： n机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。n电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n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。n过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 数据数据 表达信息的实体。表达信息的实体。 信号信号 数据的电、磁或光的表现形式，用以传送数据。数据的电、磁或光的表现形式，用以传送数据。 信道信道 传输信号的通道

12、。传输信号的通道。 模拟类模拟类u 模拟数据模拟数据的强度连续变化的强度连续变化u 模拟信号模拟信号指幅度随时间连指幅度随时间连 续变化的信号续变化的信号 数字类数字类u 数字数据数字数据为不连续的离散值为不连续的离散值u 数字信号数字信号指幅度值离散的信指幅度值离散的信 号号 2.2.2 有关信号的几个基本概念n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。n双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。n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。 几种最基本的调制方法 n最基本的二元制调制方法有以下几种：n调

13、幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 n调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。n调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 对基带数字信号的几种调制方法 010011100基带信号调幅调频调相n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。2.3 物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104

14、 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱2.3.1 导引型传输媒体n双绞线n屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)n无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同轴电缆 （ 2.3 108m/s ）n光缆 （ 2.0 108m/s ） 外层护套外层护套绞合在一起绞合在一起的双绞线对的双绞线对n 双绞线在传输距双

15、绞线在传输距离、信道带宽和数离、信道带宽和数据传输速度等方面据传输速度等方面均受到一定限制，均受到一定限制，但价格较为低廉。但价格较为低廉。n由两根有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。是目前最常由两根有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。是目前最常用和最廉价的传输介质用和最廉价的传输介质。 较双绞线有更好较双绞线有更好的屏蔽特性和传输的屏蔽特性和传输距离，但价格比双距离，但价格比双绞线高。绞线高。光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层（低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折射率的媒体） 包层纤芯输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤44nLED (light

16、-emitting diode)发光二极管nSemiconductor laser半导体激光器LEDSemiconductor Laser速率模式距离寿命费用LED低多模短长便宜S-Laser高2多模或单模长 短贵光源45nWarningdont look into fiber directly2.3.2 非导引型传输媒体n无线传输所使用的频段很广。n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。n微波在空间主要是直线传播。 n地面微波接力通信n卫星通信 频率频率(Hz)无线电无线电微波微波红外线红外线X射线射线射线射线紫外线可见光频率频率 1012双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆卫星卫

17、星地面微波地面微波光纤光纤海事海事无线电无线电调幅调幅无线电无线电调频调频无线电无线电电视电视移动移动无线电无线电波段波段 LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF 低频低频中频中频 高频高频甚高频甚高频特高频特高频超高频超高频极高频极高频(Hz) 1011 1014 1010 1013 1015 1016 109 108 107 106 105 104 1016 1014 1020 1012 1018 1010 108 106 104 102 100 1022 1024室内短距离通信室内短距离通信无线电广播通信无线电广播通信难调制，穿过建筑难调制，穿过建筑物的传播性能不好物的

18、传播性能不好卫星高度的影响因素卫星高度的影响因素1.1.周期周期 近地卫星近地卫星 9090分钟分钟 35800km 24 35800km 24小时小时 384000km 1 384000km 1个月个月2.Van allen 2.Van allen 辐射带辐射带+( )2.4 信道复用技术2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 n复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。 +A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道(a) 使用单独的信道(b) 使用共享信道复用分用频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing) n用户在分

19、配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。n频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。 频率时间频带 1频带 2频带 3频带 n时分复用TDM(Time Division Multiplexing) n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）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。n注：此处的帧是物理层传送的比特流所划分的帧，而非数据链路层的帧n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）。nTDM 信号也称为等时(isochronous)信号。n时分

20、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 频率时间B C DB C DB C DB C DAAAATDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧周期性出现时分复用可能会造成线路资源的浪费 ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。 统计时分复用 STDM(Statistic TDM) 用户ABCDabcdttttt3 个 STDM 帧#1acbab bcacd#2#3统计时分复用P52 集中器，按需动态分配时隙 1550 n

21、m 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 2.4.2 波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) n波分复用就是光的频分复用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km光调制器光解调器2.4.3 码分复用 CDM(Code Division Multip

22、lexing) n常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。n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。n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。 n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) n每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。n如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。n如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 n例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。n发送比特 1 时，就发送序列 0

23、0011011，n发送比特 0 时，就发送序列 11100100。n为方便，将码片中的0写为1，1写为1。nS 站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的重要特点n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)。n在实用的系统中是使用伪随机码序列。 码片序列的正交关系 n令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。 n两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0： 011miiiTSmTS(2-3)602.4 Public Switched Telepho

24、ne NetworknCDMA计算机网络（第六版）第 3 章 数据链路层数据链路层数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：n点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。(PPP)n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的数据发送。（局域网） 数据链路层的简单模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1

25、H2从层次上来看数据的流动数据链路层像个数字管道 n常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。n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，规程和协议是同义语。 结点结点帧帧3.1.2 三个基本问题 (1) 封装成帧(2) 透明传输(3) 差错控制 1. 封装成帧n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。n首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始用控制字符进行帧定界的方法举例 SO

26、H装在帧中的数据部分帧帧开始符帧结束符发送在前EOTSOH,EOT是控制字符的名称，对应十六进制编码分别是01和04而非上述字符的组合当数据在传输中出错时，帧定界符的作用更加明显2. 透明传输SOHEOT出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧发送在前解决透明传输问题n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)。n字节填充(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。n如果转义字符也

27、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。 3. 差错检测n在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。n在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。n误码率与信噪比有很大的关系。n为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 循环冗余检验的原理 n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。n在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 n假设待传送的一组数据 M = 101

28、001（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 n用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。n得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R。 冗余码的计算举例 n现在 k = 6, M = 101001。n设 n = 3, 除数 P = 1101，n被除数是 2nM = 101001000。 110101 Q (商) P (除数) 1101 101001000 2nM (被除数) 1101 1110 1101 0111 000

29、0 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 R (余数)，作为 FCS 循环冗余检验的原理说明 n模 2 运算的结果是：商 Q = 110101， 余数 R = 001。n把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。 帧检验序列 FCS n在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。n循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。nCRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。nFCS 可以用 CRC

30、这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。 接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验 n(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。n(2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。n但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。n只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。 检测出差错 n一般用多项式来表示循环冗余检验过程。n上 述 除 数 P = 1 1 0 1 ， 多 项 式 ：P(X)=X3+X2+1n现在广泛使用的P(X)有下列几种：nCRC-16=X16+X15+X2+

31、1 nCRC-CCITT=X16+X12+X5+1nCRC-32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10 +X8+X7+X5 +X4+X2+X+1 78 纠错-海明码011010110000110010111 12 23 1+24 45 1+46 2+47 1+2+48 89 1+810 2+811 1+2+81: 3+5+7+9+11=12: 3+6+7+10+11=04: 5+6+7+12=18: 9+10+11+12=112 4+81001110110113.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 n现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议

32、 PPP (Point-to-Point Protocol)。n用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。 透明传输问题 n当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。 n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。 字符填充 n将信息字段中出现的每一个 0 x7E 字节转变成为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5E)。 n若信息字段中出现一个 0 x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5D)。n若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0 x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0 x7D 字

33、节，同时将该字符的编码加以改变。 零比特填充 nPPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。n在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除，0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0信息字段中出现了和标志字段 F 完全一样的 8

34、比特组合发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去在接收端把 5 个连 1之后的 0 比特删除会被误认为是标志字段 F 发送端填入 0 比特接收端删除填入的 0 比特零比特填充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 n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。 n局域网具有如下的一些主要优点：n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。 n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。n提高了系统的可靠性和可用性。媒体共享技术n局域网要考虑如何使众多用户能够合理

35、而方便地共享通信媒体资源。媒体共享技术分为两大类：n静态划分信道（固定，不适合局域网）n频分复用n时分复用n波分复用n码分复用 n动态媒体接入控制（多点接入）n随机接入n受控接入 ，如多点线路探询(polling)，或轮询。 以太网的两个标准 nDIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。nIEEE 的 802.3 标准。nDIX 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”。n严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网 IEEE 802.X标准 n

36、由于厂商的激烈竞争，IEEE的802委员会被迫制定了几个不同的局域网标准。如：802.4令牌总线网、802.5令牌环网等。目前IEEE802委员会活跃的工作组有6个：n802.1：桥接/体系结构n802.3：CSMA/CDn802.11：无线局域网n802.15：无线个人网n802.16：宽带无线接入n802.17：弹性分组环 n以太网（802.3）取得局域网中的垄断地位，成为局域网的代名词3.3.2 CSMA/CD 协议 n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。 B向 D发送数据 C D A E匹配电阻（用来吸收总线上传播的

37、信号）匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据载波监听多点接入/碰撞检测 CSMA/CD nCSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。n“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。 n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n“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号

38、电压大小。n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）。n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。n所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。1 kmABt碰撞t = B 检测到信道空闲发送数据t = / 2发生碰撞t = 2 A 检测到发生碰撞 t = B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 检测到信道空闲发送数据ABt = 0t = B 检测到发生碰撞停止发送STOPt = 2 A 检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为 争用期n最

39、先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2 （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。n以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。n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。 争用期的长度 n以太网取 51.2 s 为争用期的长度。n对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。n以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。 最短有效帧长 n如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。 n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。 n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。 二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)n发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。n确定基本退避时间，一般是取为争用期