本思维导图主要介绍国家计算机考试网络技术知识点以太网
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计算机三级网络技术知识点以太网思维导图模板大纲
1976年7月,Bob在ALOHA网络的基础上,提出总线型局域网的设计思想,并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法,将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。
以太网的核心技术是:
介质访问控制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。
早期以太网的传输介质是同轴电缆,后用双绞线,再后用光纤。
(1)以太网数据发送流程
冲突:多个站点同时利用总线发送数据,导致数据接收不正确。
总线网没有控制中心,如果一个站点发送数据帧,以广播方式通过总线发送,每一个站点都能收到数据帧,其它站点也可以同时发送,因此冲突不可避免。
CSMA/CD发送流程可简单概括为:
先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发。
实现公共传输介质的控制策略,需要解决的问题是:
载波侦听,冲突检测,冲突后的处理方法。
(a)载波侦听
结点利用总线发送数据时,首先侦听总线是否空闲,以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。不发生跳变总线空闲。此时如果有结点已准备好发送数据,可以启动发送。
(b)冲突检测方法
载波侦听不能完全消除冲突,原因是数字信号是以一定的速率传输的。例如:结点A发送数据帧时,离他1000m距离的结点在一定的时间延迟后才能收到数据帧,此时间段内如果B也发送数据,造成冲突。从物理层上看,冲突时多个信号叠加,导致波形不同于任何结点的波形信号。
解决方案:
结点A发送数据前,先发送侦听信号,如果侦听信号在最大距离传输时间2倍时,没有冲突信号出现,结点A肯定取得总线的访问权。
冲突信号的延迟时间=2*D/V。其中:D是结点到最远结点的距离,V表示信号传输速度,信号往返的时间为延迟时间。
进行冲突检测的方法有两种:
比较法和编码违例法。
比较法:将发送信号波形与从总线上接收的信号比较,如果不同说明有冲突。
违例编码法:检查总线上的波形是否符合曼彻斯特编码规则,不符合说明有冲突。
(c)冲突解决方案
发现冲突,停止发送如果发送数据的过程中检测出冲突,为解决信道争用冲突,发送结点停止发送,随机延迟后重发的流程。
随机延迟后重发的第一步:发送冲突加强信号,目的是延续冲突的持续时间,使得网络中的所有结点都能检测出冲突的存在,并立即丢弃冲突帧,提高信道利用率。
随机延迟重发。以太网协议规定每帧的最大重发次数不得超过16次,若超过则认为线路故障。为公平解决信道争用问题,需要确定后退延迟算法。典型的CSMA/CD采用二进制指数退避算法,退避延迟时间计算为:t=2k×R×a 。其中:a是冲突窗口大小,R是随机数,k为冲突次数,定义k的最大值,一旦k是最大值时是最后一次发送。每次的延迟时间都会根据公式求出。
以太网中任何结点都需要通过CSMA/CD方法争取总线使用权,从准备发送到成功发送时间不确定。因此又称为随机争用介质访问控制方法。简单易实现。
(2)以太网帧结构
前导码(7B)与帧前定界符字段:用于接收同步阶段。
目的地址与源地址(6B):分别表示帧的接收节点地址与发送节点的硬件地址。
类型字段:表示网络层使用的协议类型。
数据字段(46B—15000B):是高层待发送的数据部分。
帧校验字段:采用32位的循环冗余校验。校验范围:目的地址、源地址、长度、LLC数据。
每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据
为决定那个站点接收,需要寻址机制来标识目的站点
目的站点将该帧复制,其他站点则丢弃该帧
IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址,它是站点的全球唯一的标识符,与其物理位置无关。即MAC地址(物理地址),MAC地址为6字节(48位)。MAC地址的前3个字节(高24位)由IEEE统一分配给厂商,低24位由厂商分配给每一块网卡。网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。
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