计算机网络重点 - 自整理

+4（FCS，即用CRC得到的余数）=46字节。 数据字段46B~1500B 问题：

①MAC帧中并没有一个帧长度的字段，那MAC子层如何知道从接收到的以太网帧中提取多少位数据传给上一层的协议呢？

利用曼切斯特编码，每一个码元都有一个电压变换，从没有变化的那一位往前推4位，就能确定数据字段的结束位置。 ②当数据字段小于46B，MAC子层会在数据字段后面填充，保证整个MAC帧不小于64字节，那此时上层协议如何知道数据字段的长度呢？

上层使用IP协议的时候，会有一个“总长度”字段，总长度字段+填充字段的长度=MAC帧的长度

从MAC子层下传到物理层时，还需要加8个字节，前七个为前同步码，后一个是帧开始定界符，其实帧开始定界符的前6位和前同步码一样，最后两个1告诉接收端：MAC帧的信息要来了，请适配器接收

ps：以太网不需要帧结束定界符（只有帧开始定界符），也不需要字节插入保证透明传输（因为以太网在传输帧时，各帧之间必须还有一定的间隔） 数据字段46B~1500B，故MAC帧长度64B~1518B

11.802.3和V2的区别在于第三个字段：类型

802.3是长度/类型，当小于0x0600（1536）时，表示长度

12.计算机通过适配器和局域网进行连接，适配器是在主机箱内插入的网卡，网卡实现了数据链路层的基本功能

适配器的主要功能：进行数据串行传输和并行传输的转换

实现的功能包括数据链路层和物理层两个层次的功能

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13.802.3 局域网一般称为以太网

局域网：网络为一个单位所拥有，地理范围和站点数目均有限，具有较高的数据率，较低的误码率和较低的时延

14.CSMA/CD 载波监听多点接入/碰撞检测 以太网为了通信简便，采取以下两种方式： ①无连接（不可靠的）

适配器对于发送的数据帧不进行编号也不要求对方发回确认，以太网提供的是不可靠的交付，即尽最大努力交付，对有差错的帧是否需要重传由高层决定（TCP）

使用CSMA/CD协议

②以太网发送的数据都是使用曼切斯特编码（电压转换，频带宽度比原始基带信号增加一倍）

CSMA/CD协议的要点：

CSMA：先听后说 CD：边说边听，一旦冲突立即停说 ①多点接入：说明是总线型网络

②载波监听：实质就是信道检测，不管在发送前还是发送中，每个站持续不停的检测信道 发送前是为了获得发送权，发送中是为了避免碰撞 ③碰撞检测：即边发送边监听，也称冲突检测 电磁波在1km电缆的传播时延约为5μs 单程端到端的传播时延记为：τ

要听多久？ 最迟要2τ的时间 （争用期）争用期的时间是51.2μs

因为使用CSMA/CD协议时，一个站必须边发送变监听信道，故不可能同时发送和接收， 因此使用CSMA/CD的以太网是双向交替通信（半双工通信）

K

以太网使用截断二进制退避算法 { 0,1,...,(2-1) }，K如果大于10，则一直为10，当重传次数大于16仍未成功，丢弃该帧，报告上层。

以太网规定最短帧长 64B（512bit），对于10Mb/s的以太网，发送512bit需要51.2μs，这就是争用期的由来。

小于64B的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧，直接丢弃

强化碰撞：在发现碰撞后，发送32bit或48bit（3.2μs或4.8μs）的人为干扰信号

以太网还规定了帧间最小间隔9.6μs，即96比特时间 9.6μs*10M/s（以太网不需要帧结束定界符（只有帧开始定界符），也不需要字节插入保证透明传输）

A站发数据到B站，A站发现碰撞并停止发送时TB，A站发送干扰的信号时间间隔是TJ 总线被占用时间TB+TJ+τ（单程的传播时延）

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，组成以太网的帧，保存到适配器的缓存中，发送前必须监听信道

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②检测信道：若信道忙，则持续监测，一直等到信道空闲。若信道空闲，并且在96个比特时间内信道都是空闲的，就发送这个帧。 ③在发送过程中持续的监听信道

若争用期内一直没有检测到冲突，这个帧一定发送成功

若争用期内检测到碰撞，立即停止发送数据，按规定发送人为干扰信号（32或48个比特时间），接着适配器使用退避算法，若使用16次重传仍不能成功，则停止重传报告上层

以太网帧在发送到信道之前，还要加8字节的前同步码和帧开始定界符

15.例题：假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）

A站点发送帧长（64+8）*8=576bit，τ=225比特时间，即B站点在225bit时间后就可以接收到A站发来的数据，只要B在t=224比特时间之前发送数据，则A在t=224+225=449比特时间后会检测到冲突，而此时A还没有发完数据，故A在发送完毕之前就一定检测到碰撞。 ps：碰撞时间取决于发送数据的站到本站的距离

如果A在发送完毕前没有检测到碰撞（争用期2τ=450比特时间），则A所发送的帧肯定不会和B发送的帧发送碰撞

在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？A重传的数据帧在什么时间到达B？A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？

t=0时，A和B开始发送数据

T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞

T2=225+48=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输

T3=273+225+0*2τ+96=594比特时间，A开始重传数据帧（225为传播时延P85） T4=594+225=819比特时间，A重传的数据帧到达B（225为传播时延） T5=273+2τ=785比特时间，B再次侦听信道，若空闲，则B在

T6=785+96=881比特时间开始重传数据，若不空闲，则再次退避，由于A的数据在819比特时间达到B，B先监测到信道忙，故B在预定的重传时间停止发送数据

16.假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长？

对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5μs，来回路程传播时间为10μs，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10微秒可以发-6

送的比特数等于10s*1GB/s=10kb=10000位。

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17.在物理层扩展以太网

10BASE-T两台主机之间距离不超过200m（主机与集线器之间最大距离100m） 使用光纤来扩展主机和集线器之间的距离 使用多个集线器构成多级星型结构的以太网

问题是：①扩大了冲突域②若不同的系使用不同的以太网技术（数据率不同），不能用集线器连接。

18.在数据链路层扩展以太网 使用网桥

网桥工作在数据链路层，根据MAC帧的的目的地址对收到的帧进行转发或过滤 冲突域独立，网桥不会向所有的端口转发MAC帧，而先检查此帧的目的MAC地址

网桥：①点对点通信②依靠转发表（路由目录）来转发帧③网桥转发帧的时候，不改变帧的源地址④按照存储转发的方式工作

中继器 广播域扩展、冲突域扩展、半双工 网桥 广播域扩展、冲突域依旧独立、全双工

交换机 每个点相互不干扰，没有冲突问题、没有最短帧长问题、全双工

19.广播风暴：传播过多的广播信息而产生网络堵塞 20.透明网桥，计算题要会做 P书111

图3-34表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥1和2连接起来。每一个网桥都有两个接口（1和2）。在一开 始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。 发送的帧 A→E C→B D→C B→A 网桥1的转发表 地址 A C D B 接口 1 2 2 1 网桥1的处理 转发、写入转发表 转发、写入转发表 写入转发表、丢弃 写入转发表、丢弃 网桥2的转发表 地址 A C D 接口 1 1 2 网桥2的处理 转发、写入转发表 转发、写入转发表 转发、写入转发表 接收不到该帧 ①网桥自学习，查看转发表中和源地址是否有匹配的，如果没有，写入转发表，如有，更新该项目 ②转发帧，查看转发表中与目的地址匹配的，如果没有，则通过其他接口转发，如有，则按照转发表中给出的接口转发。ps：若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则丢弃该帧。

21.多接口网桥——以太网交换机

以太网交换机实质就是一个多接口的网桥，每个接口都直接与主机或另一个集线器相连（普通网桥接口往往是连接到一个网段），全双工

优点：用户在通信时独占带宽，以太网交换机一般具有多种速率接口 22.利用以太网交换机可以很方便的实现虚拟局域网VLAN

虚拟局域网是由一些局域网的网段构成的与物理位置无关的逻辑组。每一个VLAN的帧

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