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计网chp6-链路层

参考书:计算机网络自顶向下方法(第6版)(黑皮书)

一些概念

  • half-duplex and full-duplex半双工全双工
  • NIC

链路层

提供服务:

  • link access
  • framing
  • flow control
  • error control(detection+correction)

多路访问协议

for广播链路。结点通过这些协议来规范它们在共享的广播信道上的传输行为,从而协调多个发送和接收结点对一个共享广播信道的访问。4.1多路访问链路和协议(信道划分协议、随机接入协议、轮流协议)_/chen/的博客-CSDN博客_随机接入协议

信道划分协议

TDM

FDM

CDMA

码分多址。CDMA对每一个结点分配一种不同的编码,能做到不同的结点同时传输。

随机接入协议

在随机接入协议中,一个传输结点总是以信道的全部速率(即R bps)进行发送。当有碰撞时,涉及碰撞的每个结点反复地重发它的帧,到该帧无碰撞地通过为止。但是当一个结点经历一次碰撞时,他不必立刻重发该帧。相反,它在重发该帧前等待一个随机时延。涉及碰撞的每个结点独立地选择随机时延。

时隙ALOHA

slotted ALOHA。

  • 当结点有一个新帧要发送时,它等到下一个时隙再传输
  • 如果有碰撞,结点会在接下来的每一个时隙中以概率p重传该帧,直至传输成功。

计算

假设有n个结点,重传概率分别为p1,p2,,,pn

结点i的吞吐量=$p_i*(1-p_1)…(1-p_{i-1})*(1-p_{i+1})…(1-p_n)$

总效率=$\sum_{i}^{n}{结点i的吞吐量}$

ALOHA

时隙ALOHA协议要求所有的结点同步他们的传输,以在每个时隙开始时开始传输。而ALOHA协议是非时隙、完全分散的协议。在纯ALOHA中,当一帧首次到达,结点立刻将该帧完整的传输进广播信道。如果一个传输的帧在一个或多个传输经历了碰撞,这个结点将立即(在完全传输完它的碰撞帧后)以概率p传输该帧,或者以概率1-p在另一个帧时间等待。

  • 纯ALOHA协议的最大效率是时隙ALOHA的一半

CSMA

载波侦听多路访问协议。

载波侦听:一个结点在传输前先听信道,如果来自另一个结点的帧正向信道上发送,结点则等待直到检测到一小段时间没有传输,然后开始传输。

CSMA/CD

具有碰撞检测的载波侦听多路访问

碰撞检测:当一个传输结点在传输时一直在侦听此信道,如果它检测到另一个结点正在传输干扰帧,它就停止传输,在重复“侦听-当空闲时传输”循环之前等待一段随机时间。

  • 在有线网络中更容易检测到
二进制指数回退

经历n次碰撞后,从${0,1,2…2^{n-1}}$中随机选择一个K值,等待K·512 bit times,再开始侦听。

计算
  • 检测到碰撞=$d_{prop}$
  • 发送jam signal
  • 开始侦听
  • 有空闲,等待一会儿,开始重传

轮流协议

轮询协议

要求这些结点之一要被指定为主结点。主结点以循环的方式轮询每个结点。特别是,主结点告诉每个结点能够传输的帧的最多数量。

计算

广播链路中,N个节点,R bps传输速率,polling delay=d,一轮中一个结点最多传输Q bits。

  • 一轮总查询时延:$d_{poll}=N(Q/R+d)$
  • 广播链路中最大吞吐量=$NQ/d_{poll}$

令牌传递协议

一个称为令牌的小的特殊帧在结点之间以某种固定的次序传递。当一个结点收到令牌时,仅当它有一些帧要发送时,他才持有这个令牌。否则,他立即向下一个结点转发该令牌。

ARP

IP地址—MAC地址