数据链路和链路的区别在于,除了链路,数据链路还必须有一些必要的程序来控制数据传输。因此,实现通信程序所需的硬件和软件比链路多。 电路连接意味着链路两端的结点交换机已经启动,物理连接可以传输比特流。但数据传输并不可靠。在物理连接的基础上,建立数据链接是数据链接连接。此后,由于数据链接具有检测、确认和重传功能,不可靠的物理链路变成可靠的数据链路进行可靠的数据传输。当数据链路断开连接时,物理电路连接不一定断开连接。
主要特点有:(1) 点对点协议支持异步链路和同步链路;(2) PPP面向字节。 PPP由于以下考虑,不使用序号和确认机制: 第一, 可靠传输的数据链路层协议(如HDLC),费用会增加。当数据链路层出现错误的概率较小时,使用相对简单PPP协议比较合理。 第二, 在因特网环境下,PPP放入信息字段的数据是IP数据报告。假设我们采用了可靠传输但非常复杂的数据链路层协议,但当数据帧从路由器中的数据链路层上升到网络层时,由于网络拥塞,它仍然可能被丢弃。因此,数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的可靠传输。 第三, PPP帧格式中有帧检查序列FCS安段。每个收到的帧,PPP使用硬件CRC检验。若发现有差错,则丢弃该帧(一定不能把有差错的帧交付给上一层)。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因此,PPP协议可以保证无误接受。 PPP本协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网线路,质量不太差。
多项式是根据数据生成的M(X)=X9 X8 X6 X4 X3 X1 X0=1101011011,因为G(X)=X4 X 1=10011,所以K=4,把M(X)左移K位,得到M’(X),M’(X)=M(X)*XK=M(X)*X4=X13 X12 X10 X8 X7 X5 X4=11010110110000 ,用M’(X)模二除G(X),余数为CRC位,M’(X)/G(X)= 11010110110000/10011,R(X)=1110。
在传输过程中,数据的最后一个1变为0,110110101110除10011外,余数为011,不为0,接收端可发现错误。 在数据传输过程中,最后两个1成了0,1101011万1110除10011外,余数为101,不为0,接收端可发现错误。 采用crc检查后,收方将丢失数据,因此只使用crc检验而没有ppp重传机制,数据链路层的传输不可靠。
已知除数为1001,被除数为1011000,余数为011。
由于PPP字节填充法规定:0x7E转换为(0x7D,0x5E),0x7D转换为(0x7D,0x5D),即7E→7D 5E,7D→7D 5D,分为数据部分7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E,所以真正的16进制数据是7E FE 27 7D 7D 65 7E。
零比特填充:只要发现5个连续1,立即填充0 原比特串:011011111 11111零比特填充后:0110111110 11111000 0001110111110 111110 110=>000111011111 11111110
常用的局域网网络拓扑有星形网、总线网、环形网、树形网四种。 当时,非常可靠的星形拓扑结构更昂贵,人们认为无源总线结构更可靠,但实践证明,连接大量网站的总线以太网容易出现故障,现在是特殊的ASIC芯片的使用可以使星形结构的集线器或交换机非常可靠,因此星形结构的拓扑通常用于以太网。
传统时间复用TDM是静态固定间隙分配,信道利用率高,负荷低或负荷不均匀,CSMA/CD新的空闲资源可以动态使用,低负荷时信道利用率高,但控制复杂,高负荷时信道冲突大。 对于局域网,相距较近的用户连接到信道,因此通常信道带宽较宽,如果使用TDM如果用户在自己的间隙中没有发送更多的数据,这将不利于信道的充分利用。对于计算机通信,突发数据不利于使用TDM方式。
电磁波在1km电缆的传播时间约为5微秒,来回路程的传播时间为10微秒。为了能够遵循它CSMA/CD工作,最小帧的发射时间不能小于10微秒;以1Gb/s10微秒可以发送的比特数为:10×10-6×109=因此,最短帧为10000或1250字节长。
对于10Mbit/s以太网将争用期定为51.2μs,等待时间为51.2μs×100=5.12ms。对于100Mbit/s以太网,以太网将争用期定为5.12μs,争用期为100个,等待时间为5个.12μs×100=512μs。
设在t=0点A开始发送,在t=(64 8)*8=576比特时间,A应发送完毕。t=225比特时间,B检测A的信号。只要B在t=在224比特时间前发送数据,A发送前必须检测到碰撞,以确保以后不会发送碰撞。如果A在发送前没有检测到碰撞,那么A发送的帧肯定不会与B发送的帧碰撞(当然不会与其他站点碰撞)。
因为 r A r_A rA=0,则A在干扰信号传输完之后立即开始侦听t=273+225(传播时延)=498比特时间,A检测到信道开始空闲t=498+96(帧间最小间隔)=594比特时间,A开始重传数据。 t=594+225(传播时延)=819比特时间,A重传完毕,A重传的数据帧到达B的时间。 因为 r B r_B rB=1,则B在干扰信号传输完之后1倍的争用期,即512比特时间才开始侦听t=273+512=785比特时间,B开始侦听。若侦听空闲,则t=785+96(帧间最小间隔)=881比特时间,B开始重传数据,若侦听非空闲,则继续退避算法,又因为t=819比特时间的时候,A才重传数据完毕,所以B在785比特时间侦听的时候,肯定会侦听信道非空闲,即B在预定的881比特时间之前侦听到信道忙,所以B在预定的881比特时间是停止发送数据的。即A重传的数据不会和B重传的数据再次发生碰撞。
第i次重传分布在[0,1,…,2i-1]共2个时间槽内,因此,i次重传碰撞的概率为 p i = 2 − i , i = m i n [ i , 10 ] p_i=2^{-i},i=min[i,10] pi=2−i,i=min[i,10]。 第一次重传碰撞的概率为 P 1 = 2 − 1 = 0.5 P_1=2^{-1}=0.5 P1=2−1=0.5,第2次重传失败的概率为 P 2 = 2 − 2 = 0.25 P_2=2^{-2}=0.25 P2=2−2=0.25,第3次重传失败的概率为 P 3 = 2 − 3 = 0.125 P_3=2^{-3}=0.125 P3=2−3=0.125。 开始k-1次失败,紧接着第k次重传成功的概率为 P k = ( 1 − 2 − k ) ∏ i = 1 k − 1 2 − i P_k=(1-2^{-k} ) ∏_{i=1}^{k-1}2^{-i} Pk=(1−2−k)∏i=1k−12−i ,进一步化简可得: P k = ( 1 − 2 − k ) [ 2 − 1 ∗ 2 − 2 ∗ ⋯ 2 − ( k − 1 ) ] = ( 1 − 2 − k ) 2 − k ( k − 1 ) / 2 P_k=(1-2^{-k} )[2^{-1}*2^{-2}*⋯2^{-(k-1) } ]=(1-2^{-k})2^{-k(k-1)/2} Pk=(1−2−k)[2−1∗2−2∗⋯2−(k−1)]=(1−2−k)2−k(k−1)/2(平均重传k次的概率) 平均重传次数 l = ∑ k = 1 ∞ k p k = ∑ k = 1 ∞ k ( 1 − 2 − k ) 2 − k ( k − 1 ) / 2 = 1 / 2 + 3 / 4 + 21 / 64 + 15 / 256 + ⋯ ≈ 1.64 l=∑_{k=1}^∞kp_k =∑_{k=1}^∞k(1-2^{-k})2^{-k(k-1)/2} =1/2+3/4+21/64+15/256+⋯≈1.64 l=∑k=1∞kpk=∑k=1∞k(1−2−k)2−k(k−1)/2=1/2+3/4+21/64+15/256+⋯≈1.64
(1) 整个传输链路被4个交换机分成5个网段。在主机和交换机之间或两个交换机之间的传播时延是:每一段电缆长度160m除以电磁波的传播速率2×108m/s,即(160m/2×108m/s)=0.8µs,总的传播时延是5×0.8=4µs。4个交换机的处理时延是4×0.2=0.8µs。所以从A到B(包括4个转发器)的传播时延4µs+0.8µs=4.8µs (2)发送1帧需要的时间是1500/(100×106bit/s)=15µs,比从A到B传播一个比特所需的时间还要多。 在t=0时,A和B同时发送帧。 在t=4.8µs时,A和B都检测出碰撞。 在t=9.6µs时,B终止发送的帧的最后一个比特到达A,A立即重传。 在t=14.4µs时,A重传帧的第一个比特到达B。 A发送1500bit所需要的时间是1500/108=15µs。 在t=29.4µs=29.4×10-6s时,A重传帧的最后一个比特到达B。 (3) 主机A和4个交换机的发送时延一共是5×15=75µs。由(1)可知,从A到B的传播时延为4.8µs,因此,B收完A所发送的帧总共经历的时延=4.8+75=79.8µs=79.8×10-6s。