【软考网工笔记】网络基础理论——数据链路层

文章目录

        • 按照分布范围对计算机网络进行划分
        • MAC帧格式
        • 按照 802.1d 协议,交换机的端口状态
        • ISDN-综合业务数字网
        • 以太网中退避机制
        • 生成树协议的工作过程
        • 链路聚合技术
        • 数字编码的过程
        • 信道复用技术
        • 802.11系列标准
        • NRZ-I 反向不归零码
        • 千兆以太网标准
        • 百兆以太网标准
        • PON 接入技术
        • 同步光纤网传输标准 SONET
        • 域名解析
        • 自动专用IP寻址(APIPA)
        • 交换机的交换方式

按照分布范围对计算机网络进行划分

WAN(广域网):大于数十公里以上,几十到几千

MAC帧格式

帧由8个字段组成,每个字段有一定含义和用途,每个字段长度不等。

(1)前导字段:

形为1010...1010,长度为7个字节。

(2)帧起始字符:

固定格式为 10101011,长度为1个字节。

前面两个字段通常由网卡自动产生。

(3)目的地址:

是6个字节。最高位为0,代表普通地址;最高位为1,代表组地址;全1的目标地址是广播地址。

(4)源地址:

同上

(5)类型字段:

- 标识上一层使用什么协议,以便把收到的MAC帧数据上交给上一层协议,也可以表示长度。
- 类型字段是DIX以太网帧的说法,而IEEE 802.3帧中的该字段被称为长度字段。
- 由于该字段有两个字节,可以表示`0~65535` ,因此该字段可以赋予多个含义,`0~1500`可以表示长度值。

(6)数据字段:

上一层的协议数据,长度为0~1500字节。

(7)填充字段:

确保最小帧长为64个字节,长度为0~46字节。如果数据超过46字节,则填充字段就不在需要了。

(8)校验和字段:

32位的循环冗余码。

按照 802.1d 协议,交换机的端口状态

(1)阻塞:端口可发送和监听BPDU,但不能转发数据帧。

(2)学习:只学习mac帧中的源地址,不能正常转发数据帧。

(3)转发:既可以学习MAC帧中的源地址,也可以把收到的MAC帧转发到适当端口。

(4)监听:不转发数据帧。

(5)禁用:既不发送和监听BPDU,也不转发数据帧。

(6)故障:端口因为配置错误而无法使用,既不能发送和监听,已不能转发,通常在交换机重启之后就可以消除故障状态。

其中,

  • 阻塞状态到侦听状态需要20秒
  • 侦听状态到学习状态需要15秒
  • 学习状态到转发状态需要15秒

ISDN-综合业务数字网

(1)BRI 基本速率接口: 2B+D = 2x64+16 = 144 kbps

(2)PRI 基群速率接口: 2048 kbps

以太网中退避机制

退避二进制指数算法的基础概念,冲突次数增加,集合越大,发送机会越少。

**16 次**不成功,则向上层协议报错

生成树协议的工作过程

1)唯一根网桥的选举:

  • 各个网桥互相传递BPDU配置信息,系统的每个网桥都能监听到BPDU,根据网桥标识共同“选举”出具有最大优先级的根网桥。
  • 如果优先级相同,则取具有最小网桥地址的网桥作为根网桥。根网桥缺省每2秒发出BPDU。

2)在每个非根网桥选出一个根端口

  • 根网桥向系统广播其BPDU,对一个网桥来说,具有最小根路径开销的端口选为根端口;
  • 如果根路径开销相同,则取**端口**标识最小的作为根端口,同时根端口处于转发模式。
  • 一个网桥只有一个根端口,根网桥没有根端口。

3)在每个网段选一个指定端口

  • 每个网桥接收到一个BPDU帧时,同时发出一个BPDU帧说明离根网桥的路径开销。
  • 在同一个网段里,具有最小的根路径开销的端口被选为指定端口。
  • 如果根路径开销相同,则去**网桥**标识最小的作为指定端口。
  • 如果网桥标识也相同,则取端口标识最小的为指定端口。

4)STP设置根端口和指定端口进入转发模式,可以转发数据帧;而落选端口则进入阻塞模式,只侦听BPDU,不转发数据帧。各网桥周期性地交换BPDU信息,保证系统拓扑结构的合理性。

链路聚合技术

以太网链路聚合简称链路聚合,他通过将多条以太网物理链路捆绑在一起成为一条逻辑链路,从而实现**增加链路带宽**的目的。同时这些捆绑在一起的链路通过相互间的动态备份,可以有效的提高链路的可靠性。

数字编码的过程

三个过程:

(1)取样:

就是指对哪个频率范围进行取值,即平时所说的11Hz,22Hz,44Hz,就是指取样频率。

(2)量化:

是将样本的连续值转成离散值,并将其表示出来,而8位、16位则是指用多大的数来表示这些不同的离散值。

(3)编码:

信道复用技术

(1)频分复用

就是不同用户分别用不同频段跟同时基站通信,因为接受端可以放大特定频段的信号,也就是可以将其他信号剔除。信道复用率高。

(2)时分复用

就是首先需要同步,大家公用一个时间基准,比如把每秒分为十份,每份0.1秒,这就是十个时隙,每个时隙只给一个用户使用,所以不同用户依次跟基站通信,也就没有了干扰。

通过轮流使用时隙,实现多路复用。

(3)码分复用

就是不同用户在不同的编码方式下实现通信。

如果大家都用各自的语言说话,有的人说英语,有的人说法语,有的人说中文,那就是码分多址。

(4)波分复用

是将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器(合波器)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;

在接收端经解复用器(分波器)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机做进一步处理以恢复原信号。

802.11系列标准

NRZ-I 反向不归零码

出现1时电平跳转,0保持原电平。

千兆以太网标准

编码方式:
8B/10B:

    * 1000BASE-CX:
        + 对应`802.3z`标准,采用的是150Ω平衡屏蔽双绞线(STP)。
        + 最大传输距离 25 米,使用 9 芯D型连接器连接电缆。
    * 1000BASE-SX
    * 1000BASE-LX
    * 1000BASE-FX

PAM5:

    * 1000BASE-T
百兆以太网标准

编码方式:

4B/5B:

100BASE-FX

100BASE-TX

MLT-3:

100BASE-T2

8B/6T:

100BASE-T4

PON 接入技术

PON(Passive Optical Network)即无源光网络,一种基于点到多点(P2MP)拓朴的技术。“无源”指ODN(光分配网络)不含有任何电子器件及电子电源,ODN全部由光分路器Splitter等无源器件组成,不需要贵重的有源电子设备。

  • PON技术的优势在于去掉有源设备,降低运维成本。
  • EPON提供固定上下行1.25Gbps,采用8B/10B线路编码,实际速率1Gbps。
  • GPON支持多种速率等级,可以提供上下行不对称的网络速率。
  • EPON和GPON都是ONU、ODN、OLT三个部分的网络拓扑结构。
同步光纤网传输标准 SONET

SONET定义的OC-1速率为51.840Mbps。

光学载波1(OC-1)的基本数据传输速率为51.84Mbit/s

OC-N 则代表 N 倍的 51.84Mb/s。

例:OC-3对应的是 3 x 51.84 = 155.52.

域名解析

(1)递归查询。

  • 主机有域名解析的需求时,首先查询本地域名服务器,如果成功,则由本地域名服务器反馈结果。
  • 如果失败,则查询上一级的域名服务器,然后由上一级域名服务器完成查询。

递归的关键是返回的最终结果。

(2)迭代查询

  • 当主机有域名解析的需求时,首先查询本地域名服务器,如果成功,则由本地域名服务器反馈结果。
  • 如果失败,本地域名服务器则直接向根域名服务器发起查询请求,由其给出一个*域名服务器的IP地址A.A.A.A
  • 然后本地域名服务器则直接向A.A.A.A*域名服务器发起查询请求,由其给出一个本地域名服务器(权限服务器)地址B.B.B.B;
  • 如此迭代下去,直到得到结果IP。
自动专用IP寻址(APIPA)

自动专用IP寻址(Automatic Private IP Addressing,简称APIPA)是Windows等操作系统中的一项功能。当设备无法从DHCP服务器获取IP地址时,APIPA允许设备自动配置一个私有的IP地址和子网掩码。

  • IP地址前缀为169.254。
  • IP地址在169.254.0.1到169.254.255.254之间。
  • 子网掩码为255.255.0.0(可选,但通常如此)。
交换机的交换方式

(1)直通式交换-Cut-Through:

只要信息有目标地址,就可以开始转发。

这种方式没有中间错误检查的能力。

转发速度快。

(2)存储转发式交换(Store-and-Forward)

先将接收到的信息缓存,检测正确性,确定正确后才开始转发。

这种方式的中间结点需要存储数据,时延较大。

(3)无碎片转发交换(Fragment Free)

接收到64字节之后才开始转发。

在一个正确设计的网络中,冲突的发现会在源发送64个字节之前,当出现冲突之后,源会停止继续发送,但是这一段小于64字节的不完整以太帧已经被发送出去了且没有意义,所以检查64字节以前就可以把这些“碎片”帧丢弃掉,这也是“无碎片转发”名字的由来。

上一篇:Spring Boot技术在导师双选系统中的应用


下一篇:导出 MySQL 中所有表的结构(包括外键约束),并在另一个地方创建相同的表