第八章静态分配[1]策略:FDM;同步TDM。动态分配[2]策略:随机访问和控制访问(轮转、预约),本质上属于异步TDM。随机访问:各个网络节点在发送前不需要申请信道的使用权,有数据就发送,发生碰撞之后再采取措施决。介质访问控制[3]协议种类:争用协议(ALOHA、CSMA);无冲突协议(位、二进制[4]倒计数);有限争用协议(适应树步行协议)。帧时:发送一个标准长度的帧所需要的时间。呑吐率S:在单位帧时内系统成功发送新产生的数据帧的平均数量。网络负载G:在单位帧时内系统发送的所有数据帧的平均数量,包括成功发送的帧和因冲突而重发的帧。G>=S。时分ALOHA:将时间分成等长的间隙,每个间隙可以用来发送一个帧;用户有数据帧要发送时,不论帧在何时产生,都必须到下一个时隙开始时才能发送;用户通过监听信道来获知是否产生冲突、数据传输[5]是否成功;若发现有冲突发生,则在随机等待若干个时隙后,再重新发送。易破坏区:纯ALOHA为2t,时分ALOHA为t。ALOHA吞吐量:纯ALOHA为S=GP。P=e^-2G。时分ALOHA为S=GP,P=e^-G。1-坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就立即发送数据;如果信道忙则等待,同时继续监听直至信道空闲;如果发生冲突,则随机等待一段时间后,再重新监听信道。非坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就立即发送数据;如果信道忙则放弃监听、随机等待一段时间,再开始监听信道。p-坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道忙则坚持监听到下一个时隙;如果信道空闲,便以概率P发送数据,以概率1-P推迟到下一个时隙;如果下一个时隙信道仍然空闲,则仍以概率P发送数据,以概率1-P推迟到下一个时隙;这样过程一直持续下去,直到数据被发送出去,或因其它节点发送而检测到信道忙为止,若是后者,则等待一段随机的时间后重新开始监听。CSMA/CD:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就发送数据,并继续监听;如果在数据发送过程中监听到了冲突,则立刻停止数据发送,等待一段时间后,重新开始尝试发送数据。SlotTime≈2倍间距2S/0.7光速C0.7C+2tSlotTime=最小帧长Lmin/传输速率RLmin=SlotTime×R≈(2S/0.7C+2t)×R二进制指数退避算法:对每个数据帧,当第一次发生冲突时,设置一个参量L=2;退避间隔取1到L个时间片[6]中的一个随机数,1个时间片等于两站点之间的最大传播时延的两倍;当数据帧再次发生冲突,则将参量L加倍;设置一个最大重传次数,超过该次数,则不再重传,并报告出错。IEEE802.3采用二进制指数退避和1-坚持算法。CSMA/CD限制无分支电缆最长500米。位协议:把数据传输过程分成一系列预约周期和传输周期;每个预约周期由N个争用的时隙组成,每个时隙对应一个节点,节点i可以在时隙i发出一个比特“1”来声明它有一个数据帧要发送,以此预约对信道的使用权;预约周期过后,每个节点都知道了究竟有哪些节点要发送数据,接下来进入传输周期,各预约信道的节点按照序号大小顺序依次发送数据;待最后一个节点结束数据发送后,开始新一轮预约。信道分配策略性能评定:轻负载下的时间延迟及重负载下的信道利用率。802参考模型[7]:(多个NSAP)网际层(多个LSAP)-LLC-(单个MSAP)-MAC-(单个PSAP)-物理层。LLC链路[8]类型:无确认无连接;有确认无连接;确认的面向连接。MAC子层实现帧的寻址[9]和识别。MAC协议:802.3 CSMA/CD;802.4令牌总线;802.5令牌环[10];802.6城域网[11]的分布队列双总线DQDB。LLC功能:差错控制[12];流量控制,保证数据的可靠传输;同时向上提供统一的DL接口,屏蔽各种物理网络的实现细节。802.3物理层接口:介质相关接口MDI;访问单元接口AUI。802.3MAC帧格式:[前导码P(10101010)][帧起始定界符SFD(10101011)][DA][SA][LEN][数据0-1500][填充字符0-46][FCS(CRC32)],DA最高位0表示单个地址,最高位1表示组地址。帧总长度64-1518。802.3 MAC层功能:数据封装[13],包括成帧、编址[14]、差错检测;介质访问管理,包括介质分配和竞争处理。802.3冲突处理:首先,它发送一串称为阻塞码的位序列来强制冲突,由此保证有足够的冲突持续时间,使其它发送站点都得到通知。在阻塞信号结束时,发送介质访问管理就暂停发送,等待一个随机的时间后再进行重发尝试。发送介质访问管理用二进制指数退避算法调整介质负载。最后,或重发成功,或放弃重发尝试。环:是由一系列点-点链路组成的闭合环路,可使用双绞线[15]、同轴电缆[16]、光纤。环路长度:当数据帧的传输时延等于信号在环路上的传播时延时,该数据帧的比特数就是以比特度量的环路长度。信号传播时延(μS)=两点间距离(m)/信号传播速度(200m/μs)数据传输时延(S)=数据帧长度(bit)/数据传输速率(bps)接收完毕时间=信号传播时延(μS)+数据传输时延(S)环的比特长度=信号传播时延×数据传输速率+接口延迟位数=环路介质长度×5(μS/km)×数据传输速率+接口延迟位数令牌环特点:在轻负载时,由于存在等待令牌的时间,故效率较低;但在重负载时,对各站公平访问且效率高。考虑到帧内数据的比特模式可能会与帧的首尾定界符形式相同,可在数据段采用比较插入法或违法码法,以确保数据的透明传输。令牌环帧AC字段:A-地址识别位,C-帧复制位。11-接收站已收到并复制了数据帧;00-接收站不存在,不必重发;10-接收站存在,但由于缓冲区不够等原因未接收数据帧,可等待一段时间后重发。令牌环协议组成:LLC、MAC、物理层、传输介质。令牌环MAC功能:帧发送;令牌发送;帧接收;优先权操作。DQDB计数器[17]:请求计数器;倒计数计数器。FDDI:逻辑计数循环环,100Mbps,4B/5B编码,要求介质的信号传输率达到125Mbaud,最大环长度200km,最多可有1000个物理连接,站点间距2km以内。分布式时钟方案,每个站点都配有独立时钟和弹性缓冲器。FDDI帧:令牌帧-[前导码P][起始定界符SD][帧控制FC][结束定界符ED],数据帧-[前导码P][SD][FC][DA(16/48bit)][SA][INFO(最大4500字节)][FCS(32)][ED][帧状态FS]。FDDI帧FC格式:CLFFZZZZ,C-同步异步,L-用2字节还是16字节表示地址,FF-是LLC还是MAC控制帧,ZZZZ-控制帧的类型。快速以太网[18]:802.3u,帧际间隙、冲突检测[19]时间、网络的直径缩短到原来的1/10,最短帧长64字节。________100BASE-TX(4B/5B,100m,2对STP或5类UTP)、100BASE-FX(4B/5B,100m,2对光纤)、100BASE-T4(4对3类或4对5类UTP,8B/6T,100m)。________物理层协议包括1000BASE-SX(多模,8B/10B,适用建筑物中同一层短距离),1000BASE-LX(多、单模,8B/10B,校园主干网[20]),1000BASE-CX(STP,8B/10B,集群设备连接),1000BASE-T(UTP,100m,结构化布线中同一层建筑的通信)。千兆位以太网[21]MAC层:主要功能包括数据帧的封装/卸装、帧的寻址与识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制及MAC协议的维护。与标准以太网帧结构相同,帧长64-1518,采用了载波[22]扩展(用于半双工)和数据包分组两种技术。载波扩展:用于半双工的CSMA/CD方式,对小于512字节的帧进行截波扩展,使这种帧所占有的时间等同于长度512字节的帧所占用的时间。无线局域网[23]技术:802.11无线局域网、红外端口技术、蓝牙技术。无线局域网特点:安装便捷;使用灵活;经济节约;易于扩展。不足之处是,数据传输速率相对较低,有时会存在通信盲点。无线局域网技术要求:可靠性(分组丢失率10-5,误码率10-8);兼容性;数据速率(1M以上);通信保密;移动性;节能管理;小型化、低价格;电磁环境。无线局域网硬件设备:无线网卡;无线AP;无线天线。无线局域网协议:802.11系列标准;欧洲的HiperLAN。无线局域网MAC服务:安全服务;MAC服务数据单元[24]重新排序服务;数据服务[25];CRC校验;包分片[26]。CSMA/CA:采用能量检测ED、载波检测CS和能量载波混合检测。802.11b:2.4GHZ,5.5/11Mbps,DSSS,128位WEP加密。802.11a:5GHZ,54Mbps,正交频分复用[27]OFDM,152位WEP加密。802.11g:2.4GHZ,54Mbps。802.11b+:5GHZ,22Mbps,PBCC。802.16:物理层(按需分配多路寻址DAMA-TDMA);DL层;会聚层。蓝牙:2.4GHZ,1Mbps,时分双工传输[28]方案。蓝牙1.0标准包括核心部分和协议子集部分。蓝牙协议分层:核心协议层(基带、链路管理LMP、逻辑链路控制[29]与适应协议L2CAP、业务搜寻协议SDP);电缆替代协议层;电话控制协议层;其它协议层。SDP支持的查询方式:按业务类别搜寻、按业务属性搜寻、业务浏览。WAP:客户、网关、WWW服务器。采用的协议是WDP。Ad Hoc:是一种移动、多跳、自律式系统,移动信和计算机网络[30]相结合的产物,每个节点兼有路由器和主机两种功能。Ad Hoc特点:网络的独立性;动态变化的网络拓扑结构[31];有限的无线通信带宽;有限的主机能源;网络的分布式特性;生存周期短;有限的物理安全[32]。Ad Hoc网络拓扑结构:对等式平面结构;分级结构。Ad Hoc路由种类:先验式路由协议(DSRV、HSR、GSR、WRP);反应式路由协议(DSR、TORA);混合式路由协议(ZRP)。局域网[33]OS种类:面向任务型LAN OS;通用型LAN OS。LAN OS发展:对等结构LAN OS;非对等结构LAN OS(Server和WS)。LAN OS功能:文件服务;打印服务;数据库服务;通信服务;信息服务;分布式服务。NetWare:由文件服务器[34]软件、工作站软件、网桥软件组成,开放数据链路[35]互连接口ODI是它重要的互连技术,NetWare Streams流提供了OS和网络通信协议之间的通用接口。UNIX:TCP/IP以模块形式运行于UNIX中,特点有良好的用户界面,统一的处理方法,强大的核外程序功能,良好的移植性,良好的网络环境,完善的安全机制,多任务多用户。NT:C/S方式工作,包括Nt Server 4.0和Nt workstation4.0,支持网络驱动接口NDIS标准和传输驱动接口TDI标准,利用域与域信任关系实现大型网络管理[36]。
第八章
静态分配[1]策略:FDM;同步TDM。
动态分配[2]策略:随机访问和控制访问(轮转、预约),本质上属于异步TDM。
随机访问:各个网络节点在发送前不需要申请信道的使用权,有数据就发送,发生碰撞之后再采取措施决。
介质访问控制[3]协议种类:争用协议(ALOHA、CSMA);无冲突协议(位、二进制[4]倒计数);有限争用协议(适应树步行协议)。
帧时:发送一个标准长度的帧所需要的时间。
呑吐率S:在单位帧时内系统成功发送新产生的数据帧的平均数量。
网络负载G:在单位帧时内系统发送的所有数据帧的平均数量,包括成功发送的帧和因冲突而重发的帧。G>=S。
时分ALOHA:将时间分成等长的间隙,每个间隙可以用来发送一个帧;用户有数据帧要发送时,不论帧在何时产生,都必须到下一个时隙开始时才能发送;用户通过监听信道来获知是否产生冲突、数据传输[5]是否成功;若发现有冲突发生,则在随机等待若干个时隙后,再重新发送。
易破坏区:纯ALOHA为2t,时分ALOHA为t。
ALOHA吞吐量:纯ALOHA为S=GP。P=e^-2G。时分ALOHA为S=GP,P=e^-G。
1-坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就立即发送数据;如果信道忙则等待,同时继续监听直至信道空闲;如果发生冲突,则随机等待一段时间后,再重新监听信道。
非坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就立即发送数据;如果信道忙则放弃监听、随机等待一段时间,再开始监听信道。
p-坚持CSMA:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道忙则坚持监听到下一个时隙;如果信道空闲,便以概率P发送数据,以概率1-P推迟到下一个时隙;如果下一个时隙信道仍然空闲,则仍以概率P发送数据,以概率1-P推迟到下一个时隙;这样过程一直持续下去,直到数据被发送出去,或因其它节点发送而检测到信道忙为止,若是后者,则等待一段随机的时间后重新开始监听。
CSMA/CD:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就发送数据,并继续监听;如果在数据发送过程中监听到了冲突,则立刻停止数据发送,等待一段时间后,重新开始尝试发送数据。
SlotTime≈2倍间距2S/0.7光速C0.7C+2t
SlotTime=最小帧长Lmin/传输速率R
Lmin=SlotTime×R≈(2S/0.7C+2t)×R
二进制指数退避算法:对每个数据帧,当第一次发生冲突时,设置一个参量L=2;退避间隔取1到L个时间片[6]中的一个随机数,1个时间片等于两站点之间的最大传播时延的两倍;当数据帧再次发生冲突,则将参量L加倍;设置一个最大重传次数,超过该次数,则不再重传,并报告出错。
IEEE802.3采用二进制指数退避和1-坚持算法。CSMA/CD限制无分支电缆最长500米。
位协议:把数据传输过程分成一系列预约周期和传输周期;每个预约周期由N个争用的时隙组成,每个时隙对应一个节点,节点i可以在时隙i发出一个比特“1”来声明它有一个数据帧要发送,以此预约对信道的使用权;预约周期过后,每个节点都知道了究竟有哪些节点要发送数据,接下来进入传输周期,各预约信道的节点按照序号大小顺序依次发送数据;待最后一个节点结束数据发送后,开始新一轮预约。
信道分配策略性能评定:轻负载下的时间延迟及重负载下的信道利用率。
802参考模型[7]:(多个NSAP)网际层(多个LSAP)-LLC-(单个MSAP)-MAC-(单个PSAP)-物理层。
LLC链路[8]类型:无确认无连接;有确认无连接;确认的面向连接。
MAC子层实现帧的寻址[9]和识别。
MAC协议:802.3 CSMA/CD;802.4令牌总线;802.5令牌环[10];802.6城域网[11]的分布队列双总线DQDB。
LLC功能:差错控制[12];流量控制,保证数据的可靠传输;同时向上提供统一的DL接口,屏蔽各种物理网络的实现细节。
802.3物理层接口:介质相关接口MDI;访问单元接口AUI。
802.3MAC帧格式:[前导码P(10101010)][帧起始定界符SFD(10101011)][DA][SA][LEN][数据0-1500][填充字符0-46][FCS(CRC32)],DA最高位0表示单个地址,最高位1表示组地址。帧总长度64-1518。
802.3 MAC层功能:数据封装[13],包括成帧、编址[14]、差错检测;介质访问管理,包括介质分配和竞争处理。
802.3冲突处理:首先,它发送一串称为阻塞码的位序列来强制冲突,由此保证有足够的冲突持续时间,使其它发送站点都得到通知。在阻塞信号结束时,发送介质访问管理就暂停发送,等待一个随机的时间后再进行重发尝试。发送介质访问管理用二进制指数退避算法调整介质负载。最后,或重发成功,或放弃重发尝试。
环:是由一系列点-点链路组成的闭合环路,可使用双绞线[15]、同轴电缆[16]、光纤。
环路长度:当数据帧的传输时延等于信号在环路上的传播时延时,该数据帧的比特数就是以比特度量的环路长度。
信号传播时延(μS)=两点间距离(m)/信号传播速度(200m/μs)
数据传输时延(S)=数据帧长度(bit)/数据传输速率(bps)
接收完毕时间=信号传播时延(μS)+数据传输时延(S)
环的比特长度=信号传播时延×数据传输速率+接口延迟位数=环路介质长度×5(μS/km)×数据传输速率+接口延迟位数
令牌环特点:在轻负载时,由于存在等待令牌的时间,故效率较低;但在重负载时,对各站公平访问且效率高。考虑到帧内数据的比特模式可能会与帧的首尾定界符形式相同,可在数据段采用比较插入法或违法码法,以确保数据的透明传输。
令牌环帧AC字段:A-地址识别位,C-帧复制位。11-接收站已收到并复制了数据帧;00-接收站不存在,不必重发;10-接收站存在,但由于缓冲区不够等原因未接收数据帧,可等待一段时间后重发。
令牌环协议组成:LLC、MAC、物理层、传输介质。
令牌环MAC功能:帧发送;令牌发送;帧接收;优先权操作。
DQDB计数器[17]:请求计数器;倒计数计数器。
FDDI:逻辑计数循环环,100Mbps,4B/5B编码,要求介质的信号传输率达到125Mbaud,最大环长度200km,最多可有1000个物理连接,站点间距2km以内。分布式时钟方案,每个站点都配有独立时钟和弹性缓冲器。
FDDI帧:令牌帧-[前导码P][起始定界符SD][帧控制FC][结束定界符ED],数据帧-[前导码P][SD][FC][DA(16/48bit)][SA][INFO(最大4500字节)][FCS(32)][ED][帧状态FS]。
FDDI帧FC格式:CLFFZZZZ,C-同步异步,L-用2字节还是16字节表示地址,FF-是LLC还是MAC控制帧,ZZZZ-控制帧的类型。
快速以太网[18]:802.3u,帧际间隙、冲突检测[19]时间、网络的直径缩短到原来的1/10,最短帧长64字节。________100BASE-TX(4B/5B,100m,2对STP或5类UTP)、100BASE-FX(4B/5B,100m,2对光纤)、100BASE-T4(4对3类或4对5类UTP,8B/6T,100m)。
________物理层协议包括1000BASE-SX(多模,8B/10B,适用建筑物中同一层短距离),1000BASE-LX(多、单模,8B/10B,校园主干网[20]),1000BASE-CX(STP,8B/10B,集群设备连接),1000BASE-T(UTP,100m,结构化布线中同一层建筑的通信)。
千兆位以太网[21]MAC层:主要功能包括数据帧的封装/卸装、帧的寻址与识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制及MAC协议的维护。与标准以太网帧结构相同,帧长64-1518,采用了载波[22]扩展(用于半双工)和数据包分组两种技术。
载波扩展:用于半双工的CSMA/CD方式,对小于512字节的帧进行截波扩展,使这种帧所占有的时间等同于长度512字节的帧所占用的时间。
无线局域网[23]技术:802.11无线局域网、红外端口技术、蓝牙技术。
无线局域网特点:安装便捷;使用灵活;经济节约;易于扩展。不足之处是,数据传输速率相对较低,有时会存在通信盲点。
无线局域网技术要求:可靠性(分组丢失率10-5,误码率10-8);兼容性;数据速率(1M以上);通信保密;移动性;节能管理;小型化、低价格;电磁环境。
无线局域网硬件设备:无线网卡;无线AP;无线天线。
无线局域网协议:802.11系列标准;欧洲的HiperLAN。
无线局域网MAC服务:安全服务;MAC服务数据单元[24]重新排序服务;数据服务[25];CRC校验;包分片[26]。
CSMA/CA:采用能量检测ED、载波检测CS和能量载波混合检测。
802.11b:2.4GHZ,5.5/11Mbps,DSSS,128位WEP加密。
802.11a:5GHZ,54Mbps,正交频分复用[27]OFDM,152位WEP加密。
802.11g:2.4GHZ,54Mbps。
802.11b+:5GHZ,22Mbps,PBCC。
802.16:物理层(按需分配多路寻址DAMA-TDMA);DL层;会聚层。
蓝牙:2.4GHZ,1Mbps,时分双工传输[28]方案。蓝牙1.0标准包括核心部分和协议子集部分。
蓝牙协议分层:核心协议层(基带、链路管理LMP、逻辑链路控制[29]与适应协议L2CAP、业务搜寻协议SDP);电缆替代协议层;电话控制协议层;其它协议层。
SDP支持的查询方式:按业务类别搜寻、按业务属性搜寻、业务浏览。
WAP:客户、网关、WWW服务器。采用的协议是WDP。
Ad Hoc:是一种移动、多跳、自律式系统,移动信和计算机网络[30]相结合的产物,每个节点兼有路由器和主机两种功能。
Ad Hoc特点:网络的独立性;动态变化的网络拓扑结构[31];有限的无线通信带宽;有限的主机能源;网络的分布式特性;生存周期短;有限的物理安全[32]。
Ad Hoc网络拓扑结构:对等式平面结构;分级结构。
Ad Hoc路由种类:先验式路由协议(DSRV、HSR、GSR、WRP);反应式路由协议(DSR、TORA);混合式路由协议(ZRP)。
局域网[33]OS种类:面向任务型LAN OS;通用型LAN OS。
LAN OS发展:对等结构LAN OS;非对等结构LAN OS(Server和WS)。
LAN OS功能:文件服务;打印服务;数据库服务;通信服务;信息服务;分布式服务。
NetWare:由文件服务器[34]软件、工作站软件、网桥软件组成,开放数据链路[35]互连接口ODI是它重要的互连技术,NetWare Streams流提供了OS和网络通信协议之间的通用接口。
UNIX:TCP/IP以模块形式运行于UNIX中,特点有良好的用户界面,统一的处理方法,强大的核外程序功能,良好的移植性,良好的网络环境,完善的安全机制,多任务多用户。
NT:C/S方式工作,包括Nt Server 4.0和Nt workstation4.0,支持网络驱动接口NDIS标准和传输驱动接口TDI标准,利用域与域信任关系实现大型网络管理[36]。
题目解答
答案
物理层包含三种介质: 千兆位以太网: