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计算机网络 第5章 链路层和局域网 链路层 5.1概述和服务 5.2差错检测和纠错技术 5.3多址访问协议 5.4链路层编址 5.5以太网 5.6互联：集线器和交换机 5.7点到点协议PPP 链路层：概述 术语 节点：主机和路由器 链路：沿着通信路径连接 相邻节点的通信信道 有线链路 无线链路 LANs 帧：链路层协议交换的数据单元 链路层：工作环境 数据报在不同链路上可能由不同的链路层协议进行处理 例如：第一段链路上由以太网处理，最后一段链路上由PPP处理，中间链路上由广域链路层协议处理 不同的链路层协议可能提供不同的服务 例如：可靠传递、不可靠传递 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型( 续） 链路层服务 成帧 、链路访问 将数据加上头部和尾部，封装成数据帧 共享介质的信道访问 帧头部用MAC地址标识源和目的（不同于IP地址） 可靠传递 很少用于误码率低的链路（光纤、双绞线链路） 用于误码率高的链路（无线链路） 链路层服务 流量控制 在相邻的收发节点间限制流量 差错检测 信号衰减和电磁干扰噪声导致出错 接收方检测到错误存在： 给发送方发送信号要求重传或丢弃该数据帧 差错纠正 接收方检测和纠正帧中错误，不用重传 半双工和全双工 半双工时，链路两端的节点都能传输分组，但不能同时传输 适配器通信 链路层协议在适配器中实现(aka NIC) 以太网卡, PCMCI卡, 802.11 卡 发送方: 在一个帧内封装数据报 增加差错检测位，可靠交付，流量检测等 链路层 5.1概述和服务 5.2差错检测和纠错技术 5.3多址访问协议 5.4链路层编址 5.5以太网 5.6互联：集线器和交换机 5.7点到点协议PPP 差错检测 奇偶校验 因特网校验和 目的: 检测数据段在传输过程中出现的错误 (注意: 仅用在传输层) 循环冗余检测 d比特的数据，D 选择r＋1比特模式(生成多项式)，表示为G 目标：选择r个CRC比特，R，以便 D,R恰好能被G整除（模2计算） 接收方已知G，用G去除D,R ，若余数非0，则检测到错误 能检测到所有少于r+1比特的错误 在实践中被广泛应用 （ATM，HDLC) CRC举例 如果要: D.2r XOR R = nG 两边都异或R，得到: D.2r = nG XOR R 即: D.2r 除以G,得到余数 R 链路层 5.1概述和服务 5.2差错检测和纠错技术 5.3多址访问协议 5.4链路层编址 5.5以太网 5.6互联：集线器和交换机 5.7点到点协议PPP 多址访问链路和协议 两种链路 点到点链路 PPP 以太网交换机和主机之间的点到点链路 广播链路(共享线路或介质) 传统以太网 802.11无线LAN 多址访问协议 单个共享广播信道 两个或多个节点同时传输：相互干扰 碰撞：一个节点同时收到两个或多个信号 多址访问协议 分布式算法决定节点如何共享信道，如节点何时可以传输数据 注意：有关共享信道的通信（协商）需使用信道本身 没有额外的信道来进行协调 理想的多址访问协议 速率为R bps的广播信道 1. 当只有一个节点有数据发送时，该节点的吞吐量为R 2. 当M个节点有数据发送时，每个节点吞吐量为R/M 3. 分散: 没有特定节点用于调整传输 没有时钟同步 4. 简单 多址访问协议：分类 信道划分协议 将信道划分成小的“片”（时隙、频率、编码） 将“片”分配给节点使用 随机访问协议 信道没有被分割，允许碰撞 碰撞恢复 轮流协议 节点轮流传送，但数据量大的节点轮流更长时间 信道划分协议：TDMA TDMA： 循环访问信道 每个节点在每次循环中得到固定长度的时隙（时隙长度＝传输单个分组时间） 没有数据发送的时隙空闲 时分复用 时分复用 时分复用 时分复用 时分复用可能会造成线路资源的浪费 信道划分协议：FDMA FDMA：频分复用 信道按频谱分成若干频段 每个节点分配固定频段 在频段不用时该部分信道被闲置和浪费 码分复用 CDM 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 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) 每个站被指派一个惟一的 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 发送比特 1 时，就发送序列 发