第三章 底层技术

有线局域网

IEEE标准（ISO8802国际标准）

IEEE将数据链路层进一步划分为两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）和媒体接入控制（media Access Control，MAC）

帧

帧的格式：包含前同步码、SFD、DA、SA、数据单元的长度/类型、上层数据以及CRC

前同步码：802.3帧的第一个字段包含的是7个字节（56比特）交替出现的0和1，作用：提醒接受系统有帧到来，并且使它与输入定时同步

帧首定界符（SFD）：第二个字段（1字节：10101011）作为帧开始的信号

目的地址（DA）：有6个字节，包含的是目的站或将要接收该分组的站的物理地址

源地址（SA）：有6字节，包含这个分组的发送设备的物理地址

长度/类型：长度/类型字段被定义为类型字段或长度字段

数据：数据字段携带的是被上层协议封装的数据，最小长度46字节，最大长度是1500字节

CRC：包含差错检测信息

 

编址

网络接口卡（Network Inferface Card）：安装在站的内部，并为该站提供一个6字节的物理地址；以太网的地址为6字节（48比特）长，通常写成十六进制记法（hexadecimal notation），并且用冒号将字节和字节分隔开

单播、多播和广播地址

单播地址仅指定了一个接受者，即通信双方是一对一的关系

多播地址指定的是一组地址，即通信双方是一对多的关系

广播地址是多播地址的一种特殊形式，它的接收者是该局域网中所有的网站，其中所有位都是1

标准以太网（IEEE802.3） 10Mbps

带碰撞检测的载波侦听多点接入（carrier sense multiple access with collision detection，CSMA/CD）

载波侦听多点接入（carrier sense multiple access，CSMA）

快速以太网（IEEE802.3u） 100Mbps

自动协商：允许一个站或一个集线器具有更广泛的性能，允许两个设备对操作的模式或数据率进行协商

吉比特以太网（IEEE802.3z） 1000Mbps  全双工模式  载波扩充 帧突发

10G以太网（IEEE802.3ae）  10Gbps

无线局域网

IEEE 802.11

体系结构：基本服务集（BSS）和扩展服务集（ESS）

基本服务集（basic service set，BSS）：无线局域网的构件，由固定的或移动的无线站以及可选的中央基站构成，中央基站称为接入点（access point，AP）

扩展服务集（extended service set，ESS）：由两个或更多具有AP的BSS构成。

站的类型

三种类型的站：无切换（no-transition）、BSS切换（BSS-transition）、ESS切换（ESS-transition）

MAC子层（CSMA/CA，碰撞避免的载波监听多点接入）

无线局域网MAC层不能直接使用CSMA/CD的原因：

1、一个站如果要进行碰撞检测就必须能够同时发送数据和接收碰撞信号。这就意味着昂贵的费用以及对带宽需求增加。

2、由于隐藏站的问题可能使得碰撞不可检测

3、站和站之间的距离可能会很远，信号衰减会使得在这一端的站无法听到另一端所发生的碰撞

帧交换时序

1、源站在发送帧之前首先要检查载波频率上的能量值以检测媒体是否空闲

a、源站使用带退避的坚持（persistence）策略等待信道空闲

b、源站在发现信道空闲之后先等待一段称为分布帧间距（distributed interframe  space，DIFS），然后再发送一个称为请求发送（RTS）的控制帧

2、目的站在接收到这个RTS并等待一段称为短帧间距（Short interframe space，SIFS）的时间之后，向源站发送一个称为允许发送（CTS）的控制帧，这个控制帧表示目的站准备接收数据

3、源站在等待了一段与SIFS等长的时间之后开始发送数据

4、目的站在等待了与SIFS等长的时间之后发送确认帧，以表示该帧已接收

网络分配向量

网络分配向量（Network Allocation Vector,NAV）:传输波及到所有站都会创建一个定时器，表示网站中的其他站必须等待多长时间才可以检查信道是否空闲

握手期（handshaking period）：在传送RTS和CTS控制帧期间

分片：将一个大的帧分割成几个较小的帧

帧格式

1. 帧控制（FC）：FC字段为2字节 且定义了帧的类型以及一些控制信息
2. D：除了一种类型外，在其他所有类型的帧中这个字段定义的都是传输持续时间，用于设置NAV值
3. 地址：共有4个地址字段，6个字节，每个字段的意义取决于定义在FC字段中的类型和子类型
4. 序号控制（SC）：在流量控制中使用的帧的序列
5. 帧主体：内容取决于定义在FC字段中的类型和子类型，字节长度0-2312字节
6. FCS：4字节，含有CRC-32差错检测序列

帧类型

1. 管理帧：用于站与站与接入点之间的通信初始化
2. 控制帧：用于信道的接入和帧的确认
3. 数据帧：携带数据和控制信息

编制机制：由FC字段中的两个标志去往DS和来自DS的值决定、

蓝牙

体系结构：微微网和分散网

1. 微微网（piconet）：一个微微网最多有8个站，其中一个站称为主站（primary），其他站称为从站（secondaries）
2. 分散网（scatternet）：多个微微网可以组合起来形成一个分散网

帧格式

1. 接入码：72位 包含同步位和主站的标识符，以此来区分不同微微网中的帧
2. 首部：54位中反复出现在和一个18位的固定样式
   1. a.地址： 3位的地址字段可以定义七个从站
   2. b.类型：4位的类型子字段定义了上层数据的类型
   3. c.F：1位，用于流控制
   4. d.A：1位，用于确认
   5. e.S：1位，包含一个序列号
   6. f.HEC：8位，首部纠错子字段是一个检验和，用于检测首部中18位位一小节的差错
3. 数据：子字段的长度从0位到2740位都可以
   1. a.发送站在检测到媒体空闲后发送一个称为请求发送（RTS）的特殊帧
   2. b.接收站用过发送一个称为允许发送（CTS）的帧来确认此请求
   3. c.发送站发送数据帧
   4. d.接收站对接收到的数据进行确认

点到点广域网

56K调制解调器

DSL技术

数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL）技术：使用现有的本地用户线来支持高速数字通信的一种最有前途的技术

SONET

同步光纤网（Synchronous Optical Network，SONET）：定义了一组同步运输信号（Synchronous Transport Signals，STS），然后将这些信号转换为相应的光信号，称为光载波（Optical Carrier，OC）

点到点协议（Point-to-Point Protocol，PPP）

PPP分层：物理层和链路层

帧格式

1. 标志字段：用来标志PPP帧的边界，它的值是01111110
2. 地址字段：使用绝大多数局域网中使用的广播地址11111111，避免数据链路层地址
3. 控制字段：控制字段的值都是11000000
4. 协议字段：用来定义数据字段中携带的数据类型：用户数据或其他信息
5. 数据字段：这个字段携带的是用户数据或其他信息
6. FCS：这个帧检验序列字段是简单的2字节或4字节的CRC，用来进行差错检测

链路控制协议（LCP）

链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）：负责建立、维护和终止链路

网络控制协议（NCP）

网络控制协议（Network Control Protocol）：为了使PPP协议具有灵活性

交换广域网

异步传递方式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）

信元网络

ATM是一种信元网络。一个信元就是一个很小且长度固定的数据单元，是信元网络中数据交换的基本单位

异步TDM

ATM使用异步时分复用（asynchronous time-division multiplexing）技术把不同信道上的信元进行复用，使用和信元长度相同的定长时隙

ATM的体系结构

ATM是一种交换网络，称为端点的用户接入设备与网络内部交换机相连

虚连接：两个端点之间的连接是通过传输路径（TP）、虚通道（VP）以及虚电（VC）完成的

传输路径（Transmission Path，TP）：端点到交换机之间或两个交换机之间的物理连接

虚通道（Virtual Path）：提供了两个交换机之间的一条或一组连接

虚电路（Virtual Circuits）：属于一个报文的所有信元都会沿着一条相同的虚电路传输，并保持原有的发送顺序，直至到达终点为止

ATM分层

ATM标准定义了三层：应用适配层、ATM层和物理层

应用适配层（Application Adaptation Layer，AAL）：允许现有网络与ATM设施连接。AAL协议接受来自上层服务的传输，并把它映射为固定长度的ATM信元

ATM层：提供路由选择、通信量管理、交换和复用等服务

物理层：定义了传输媒体、比特传输、编码方式以及电信号和光信号的交换