1.信道分類

1.1 廣播信道

一對多通信，一個節點發送的數據能夠被廣播信道上所有的節點接收到。

所有的節點都在同一個廣播信道上發送數據，因此需要有專門的控制方法進行協調，避免發生沖突（沖突也叫碰撞） 。

主要有兩種控制方法進行協調，一個是使用信道復用技術，一是使用 CSMA/CD 協議。

1.2 點對點信道

一對一通信。

因為不會發生碰撞，因此也比較簡單，使用 PPP 協議進行控制。

2.信道復用技術

2.1 頻分復用

頻分復用的所有主機在相同的時間占用不同的頻率帶寬資源。

2.2? 時分復用

時分復用的所有主機在不同的時間占用相同的頻率帶寬資源。

使用頻分復用和時分復用進行通信，在通信的過程中主機會一直占用一部分信道資源。

但是由于計算機數據的突發性質，通信過程沒必要一直占用信道資源而不讓出給其它用戶使用，因此這兩種方式對信道的利用率都不高。

2.3?統計時分復用 (Statistic TDM)

集中器：連接低速用戶，集中數據傳輸。

STDM幀:

• 不等長，時隙數小于所連接的用戶數
• 不是固定分配時隙，而是按需分配時隙，可提高線路的利用率。

增加地址信息(a,b,c,d)

• 由于STDM幀中的時隙不是固定地分配給某個用戶，因此在每個時隙中還必須有用戶的地址信息，這將產生額外開銷。

異步時分復用——指統計時分復用

同步時分復用——指普通時分復用

2.4?波分復用( WDM)

波分復用就是光的頻分復用。

2.5 碼分復用CDM

常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。

碼分復用CDM（Code Division Multiplexing）是各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信，但彼此不會造成干擾。

這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發現。

2.5.1 CDMA的原理

在CDMA中，每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。通常m的值是64或者128。

每個站被指派一個惟一的 m bit 碼片序列(chip sequence) 。

如發送比特 1，則發送自己的 m bit 碼片序列。如發送比特 0，則發送該碼片序列的二進制反碼。

每一個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須相互正交。

例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。

• 發送比特 1 時，就發送序列 00011011，
• 發送比特 0 時，就發送序列 11100100

為了方便，接慣例將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1，S 站的碼片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

若S站信息發送率為b（b/s），則實際數據發送率為mb（Baud），同時S站所占用的頻帶寬度也提高到原來的m倍。

3.CSMA/CD 協議

CSMA/CD 表示載波監聽多點接入 / 碰撞檢測。

• 多點接入 ：說明這是總線型網絡，許多主機以多點的方式連接到總線上。
• 載波監聽 ：每個主機都必須不停地監聽信道。在發送前，如果監聽到信道正在使用，就必須等待。
• 碰撞檢測 ：在發送中，如果監聽到信道已有其它主機正在發送數據，就表示發生了碰撞。雖然每個主機在發送數據之前都已經監聽到信道為空閑，但是由于電磁波的傳播時延的存在，還是有可能會發生碰撞。

記端到端的傳播時延（信道上的傳輸時間）為 ，最先發送的站點最多經過? 就可以知道是否發生了碰撞，稱 為 爭用期 。只有經過爭用期之后還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。

當發生碰撞時，站點要停止發送，等待一段時間再發送。

這個時間采用截斷二進制指數退避算法來確定。

• 從離散的整數集合? 中隨機取出一個數，記作 ，然后取?? 倍的爭用期作為重傳等待時間。

4.PPP 協議（point-to-point protocol）

互聯網用戶通常需要連接到某個 ISP 之后才能接入到互聯網，PPP 協議是用戶計算機和 ISP 進行通信時所使用的數據鏈路層協議。

4.1 PPP 的幀格式：

• F 字段為幀的定界符
• A 和 C 字段暫時沒有意義
• FCS 字段是使用 CRC 的檢驗序列
• 信息部分的長度不超過 1500

5.MAC 地址

MAC 地址是鏈路層地址，長度為 6 字節（48 位） ，用于唯一標識網絡適配器（網卡） 。

一臺主機擁有多少個適配器就有多少個 MAC 地址。

• 例如筆記本電腦普遍存在無線網絡適配器和有線網絡適配器，因此就有兩個 MAC 地址。

6. 局域網

LAN：?local?area?network

局域網是一種典型的廣播信道，主要特點是網絡為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限。

主要有以太網、令牌環網、FDDI 和 ATM 等局域網技術，目前以太網占領著有線局域網市場。

可以按照網絡拓撲結構對局域網進行分類：

7.以太網

以太網是一種星型拓撲結構局域網。

早期使用集線器進行連接，集線器是一種物理層設備，作用于比特而不是幀，當一個比特到達接口時，集線器重新生成這個比特，并將其能量強度放大，從而擴大網絡的傳輸距離，之后再將這個比特發送到其它所有接口。如果集線器同時收到同時從兩個不同接口的幀，那么就發生了碰撞。

目前以太網使用交換機替代了集線器，交換機是一種鏈路層設備，它不會發生碰撞，能根據 MAC 地址進行存儲轉發。

7.1 以太網幀格式：

• 類型 ：標記上層使用的協議；
• 數據 ：長度在 46-1500 之間，如果太小則需要填充；
• FCS ：幀檢驗序列，使用的是 CRC 檢驗方法；
• 前同步碼 ：只是為了計算 FCS 臨時加入的，計算結束之后會丟棄。

8.交換機

交換機具有自學習能力，學習的是交換表的內容，交換表中存儲著 MAC 地址到接口的映射。

正是由于這種自學習能力，因此交換機是一種即插即用設備，不需要網絡管理員手動配置交換表內容。

下圖中，交換機有 4 個接口，主機 A 向主機 B 發送數據幀時，交換機把主機 A 到接口 1 的映射寫入交換表中。為了發送數據幀到 B，先查交換表，此時沒有主機 B的表項，那么主機 A 就發送廣播幀，主機 C 和主機 D 會丟棄該幀。主機 B 收下之后，查找交換表得到主機 A 映射的接口為 1，就發送數據幀到接口 1，同時交換機添加主機 B 到接口 3 的映射。

8.虛擬局域網

VLAN:Virtual local area network

虛擬局域網可以建立與物理位置無關的邏輯組，只有在同一個虛擬局域網中的成員才會收到鏈路層廣播信息。

例如下圖中 (A1, A2, A3, A4) 屬于一個虛擬局域網，A1 發送的廣播會被 A2、A3、A4 收到，而其它站點收不到。

使用 VLAN 干線連接來建立虛擬局域網，每臺交換機上的一個特殊接口被設置為干線接口，以互連 VLAN 交換機。IEEE 定義了一種擴展的以太網幀格式 802.1Q，它在標準以太網幀上加進了 4 字節首部 VLAN 標簽，用于表示該幀屬于哪一個虛擬局域網。

總結

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