以太网、流量控制和帧长

一、链路层提供服务

1)成帧
即将网络层的IP包封装到帧中。

2)链路接入
控制网络中的各个节点如何使用链路。

3)可靠交付
有些链路层(比如无线局域网)提供可靠交付,接收方需要对发送方进行ACK反馈;而有些链路(比如有线局域网)不提供可靠交付,因为有线网络的误码率低,且可靠交付会带来不小的开销。
    在无线系统中,天线只有一个,无法做到一边发送数据信号一边接收数据信号(有线网中发送和接收是使用不同的信号线)。因此不能像以太网中那样按照CSMA/CD 机制一边发送数据,一边检测冲突。所以采用新的协议CSMA/CA,在收到数据的时候进行ACK反馈。

4)差错检测和纠正
对接收到的数据包进行校验,判断是否出现比特错。如以太网中的CRC校验。

二、共享以太网

    共享以太网是以集线器作为星型拓扑中心的星状网络。共享以太网中网卡只能工作在半双工模式
CSMA/CD机制
    以太网最开始的时候采用集线器Hub作为中央节点,各个电脑作为边缘节点的形状网络结构。各个节点之间进行通信时候共享网络,即一个机器发送数据,和它连接到同一个Hub上的所有机器都能够探测的到,于是当两个机器同时发送数据的时候会出现冲突。
    为了解决冲突,使用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)即载波侦听多址接入/碰撞检测的机制。该机制的工作原理为:
1)机器要发送数据之前先监听信道,如果信道上有人在传输,则等待一段随机的时间,再次侦听;
2)如果机器检测到信道上没有其他人在传输,则它进行传输
3)如果A和B都检测到信道上没有其他人在传输,则他们都会发送数据;那么在A传输的时候,检测到有其他人在传输,则它认为发生了碰撞,于是立即停止传输,等待一段随机的时间,再次重传

三、交换以太网

    交换以太网是指交换机到交换机或交换机到机器之间的点对点连接,两点间可以同时发送和接收,即以交换机为星型拓扑中心的星状网络。交换以太网中网卡可以工作在全双工模式
    交换以太网中主机和交换机接口之间是点对点通信,不会与其他主机间共享信道,于是不需要CSMA/CD等链路接入算法。

四、以太网帧长度

    以太网最小帧长度为64字节,最长为1518字节。由于以太网长度 = 6字节目的MAC + 6字节源MAC + 2 字节类型 + 4字节CRC校验 + IP包长度。这就使得以太网中的IP包长度范围为46 字节 - 1500字节。

    考虑在共享以太网环境下:帧长度需要有个范围
考虑极限情况,主机发送的帧长度很小,而两台冲突主机相距较远,在主机A发送帧传输到B的前一刻,B开始发送帧,于是B检测到冲突;而在B的帧传送到A的时候A的帧已经传完了,所以A无法检测到信号冲突,这样就导致接收到的数据可能出错。
而如果主机发送的帧长度很大,就使得A发送的帧在网络上停留的时间很长,一方面导致其他机器检测信道的时候发现信道几乎总是被占用;另一方面在发生冲突的时候重传的开销很大。所以以太网上的帧长度有个范围。

精确计算
按照标准,10Mbps以太网采用中继器时,连接的最大长度为2500米,最多经过4个中继器,因此规定对10Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2 us(光速传播3x10^8m/s,在介质中传播速度有所损耗。10000m/速度 ~ 51.2us)
于是在10Mbps以太网中,最短的帧长度 = 10Mbps * 51.2us = 512bit = 64字节。

五、流量控制

    在以太网中,如果发送端发送过快,接收端接收缓冲区可能会溢出,那么如何进行流量控制呢?
    在半双工模式中,使用背压法。由于收发双方遵从CSMA/CD算法,于是如果接收方发现自己的接收缓冲区快要满了,于是它向信道发送一个信号,发送方感知到之后,就会停止发送一段时间;
    在全双工模式中,使用pause帧。
当收方端口缓存超过设定门限时,收方节点向远端节点发送延迟发送帧,收到帧后远端节点启动延迟计时。如果远端节点在本次计时期间内又收到延时帧,则重新开始计时。若收方的缓存低于设定值时,本节点发送0延时的帧到远端节点,远端节点收到帧后重新启动发送信息。

网线结构
    网线内有8根线,1-8按照颜色分别记为 白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。其中1、2用于发送,3、6用于接收, 4 5 7 8 作为预留电话线。
    网线两端按照线序分为直连和交叉。其中直连是指网线两端的接法相同;交叉是指两端接法相反,即一端的1、2连接到另一端的3 、6, 3、6连接到另一端的1 、2(也就是一端为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕;另一端为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕)

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,053评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,527评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,779评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,685评论 1 276
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,699评论 5 366
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,609评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,989评论 3 396
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,654评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,890评论 1 298
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,634评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,716评论 1 330
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,394评论 4 319
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,976评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,950评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,191评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 44,849评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,458评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容