FDMA: frequency division multiple access
- 信道总频带被划分为多个相同宽度的子频带
- 每个用户占用一个子频带，不管用户是否有数据发送
例子: 6-user LAN, 1,3,4频带有数据发送, 2,5,6频带被闲置
6.2 多路访问协议
6.2.1 随机访问协议
特点：冲突不可避免
①ALOHA
纯ALOHA协议
原理：想发就发！
特点：
- 冲突：两个或以上的帧
- 随时可能冲突
- 冲突的帧完全破坏
- 破坏了的帧要重传
分隙ALOHA
- 分隙ALOHA是把时间分成时隙（时槽）
- 时隙的长度对应一帧的传输时间。
- 帧的发送必须在时隙的起点。
- 冲突只发生在时隙的起点
②载波侦听多路访问协议CSMA
特点：“先听后发”
改进ALOHA的侦听/发送策略分类
非持续式CSMA
1.特点
①经侦听，如果介质空闲，开始发送
②如果介质忙，则等待一个随机分布的时间，然后重复步骤①
2.好处
等待一个随机时间可以减少再次碰撞冲突的可能性
3.缺点
等待时间内介质上如果没有数据传送，这段时间是浪费的
持续式CSMA
p-持续式CSMA
1.特点
①经侦听，如介质空闲，那么以 p的概率 发送，以(1–p)的概率延迟一个时间单元发送
②如介质忙，持续侦听，一旦空闲重复①
③如果发送已推迟一个时间单元，再重复步骤①
1-持续式CSMA
1.特点
①经侦听，如介质空闲，则发送
②如介质忙，持续侦听，一旦空闲立即发送
③如果发生冲突，等待一个随机分布的时间再重复步骤①
2.好处：持续式的延迟时间要少于非持续式
3.主要问题：如果两个以上的站等待发送，一旦介质空闲就一定会发生冲突
4.注意
1-持续式是p-持续式的特例
6.2.2 受控访问协议
特点：克服了冲突
①位图协议（预留协议）
竞争期：在自己的时槽内发送竞争比特
- 举手示意
- 资源预留
传输期：按序发送
- 明确的使用权，避免了冲突
②令牌传递
令牌：发送权限
令牌的运行：发送工作站去抓取，获得发送权
- 除了环，令牌也可以运行在其它拓扑上，如令牌总线
- 发送的帧需要目的站或发送站将其从共享信道上去除；防止无限循环
缺点：令牌的维护代价
③二进制倒计数协议
站点：编序号，序号长度相同
竞争期：有数据发送的站点从高序号到低序号排队，高者得到发送权
特点：高序号站点优先
6.2.3 有限竞争协议
利用上述二者的优势
①自适应树搜索协议（Adaptive Tree Walk Protocol）
- 在一次成功传输后的第一个竞争时隙，所有站点同时竞争。
- 如果只有一个站点申请，则获得信道。
- 否则在下一竞争时隙，有一半站点参与竞争（递归），下一时隙由另一半站点参与竞争
- 即所有站点构成一棵完全二叉树。
6.3虚拟局域网VLAN
广播域（Broadcasting Domain）
- 广播域是广播帧能够到达的范围；
- 缺省情况下，交换机所有端口同属于一个广播域，无法隔离广播域；
- 广播帧在广播域中传播，占用资源，降低性能，且具有安全隐患。
VLAN是一个在物理网络上根据用途，工作组、应用等来逻辑划分的局域网络，与用户的物理位置没有关系。
通过路由器或三层交换机进行VLAN间路由，实现VLAN间通信。
VLAN类型
- 基于端口的VLAN
- 基于MAC地址的VLAN
- 基于协议的VLAN
- 基于子网的VLAN
6.4无线局域网WLAN
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN)：指以无线信道作为传输介质的计算机局域网
基础架构模式（Infrastructure）
- 分布式系统（DS）
- 访问点（AP）
- 站点（STA）
- 基本服务集（BSS）
- 扩展服务集（ESS）
- 站点之间通信通过AP转发
自组织模式（Ad hoc）
- 站点（STA）
- 独立基本服务集（IBSS）
- 站点之间直接通信
- 共享同一无线信道
无线局域网需要解决的问题
1.有限的无线频谱带宽资源
- 通道划分、空间重用
- 提高传输速率，解决传输问题
- 提高抗干扰能力和保密性
2.共享的无线信道
- 介质访问控制方法（CSMA/CA）
- 可靠性传输、安全性
3.组网模式管理
- BSS构建、认证、关联
- 移动性支持（漫游）
- 睡眠管理（节能模式）
四、网络层
1.网络层概述
网络层在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。
2.网络层关键功能
- 路由（控制面）
- 选择数据报从源端到目的端的路径
- 核心：路由算法与协议
- 转发（数据面）
- 将数据报从路由器的输入接口传送到正确的输出接口
3.Internet网际协议
3.1 IPv4协议及其相关技术
3.1.1 基本概念
IPv4协议，网际协议版本4，一种无连接的协议，是互联网的核心，也是使用最广泛的网际协议版本，其后继版本为IPv6
internet协议执行两个基本功能
- 寻址(addressing)
- 分片(fragmentation)
3.1.2 IPv4数据报格式
- 版本： 4bit ，表示采用的IP协议版本
- 首部长度： 4bit，表示整个IP数据报首部的长度
- 区分服务： 8bit ，该字段一般情况下不使用
- 总长度： 16bit ，表示整个IP报文的长度,能表示的最大字节为2^16-1=65535字节
- 标识： 16bit ， IP软件通过计数器自动产生，每产生1个数据报计数器加1；在ip分片以后，用来标识同一片分片
- 标志： 3bit，目前只有两位有意义。
MF，置1表示后面还有分片，置0表示这是数据报片的最后1个；
DF，不能分片标志，置0时表示允许分片 - 片偏移： 13bit，表示IP分片后，相应的IP片在总的IP片的相对位置
- 生存时间TTL(Time To Live) ：8bit,表示数据报在网络中的生命周期，用通过路由器的数量来计量，即跳数（每经过一个路由器会减1）
- 协议：8bit，标识上层协议（TCP/UDP/ICMP…）
- 首部校验和：16bit ，对数据报首部进行校验，不包括数据部分
- 源地址：32bit，标识IP片的发送源IP地址
- 目的地址：32bit，标识IP片的目的地IP地址
- 选项：可扩充部分，具有可变长度，定义了安全性、严格源路由、松散源路由、记录路由、时间戳等选项
- 填充：用全0的填充字段补齐为4字节的整数倍
3.1.3 数据报分片
分片原因
数据报长度大于传输链路的MTU
MTU（Maximum Transmission Unit）, 最大传输单元
- 链路MTU
- 路径MTU (Path MTU)
分片策略
- 允许途中分片：根据下一跳链路的MTU实施分片
- 不允许途中分片：发出的数据报长度小于路径MTU（路径MTU发现机制）
重组策略
- 途中重组，实施难度太大
- 目的端重组（互联网采用的策略）
- 重组所需信息：原始数据报编号、分片偏移量、是否收集所有分片
IPv4分片策略
- IPv4分组在传输途中可以多次分片
- 源端系统，中间路由器（可通过标志位设定是否允许路由器分片，DF标志位）
- IPv4分片只在目的IP对应的目的端系统进行重组
- IPv4分片、重组字段在基本IP头部
- 标识、标志、片偏移
- IPv6分片机制有较大变化（见IPv6部分的介绍）
注：分组 (packet) 与 帧(frame)的关系
3.1.4 IP协议功能及报头字段总结
网络层基本功能
- 支持多跳寻路将IP数据报送达目的端：目的IP地址
- 表明发送端身份：源IP地址
- 根据IP头部协议类型，提交给不同上层协议处理：协议
其它相关问题
- 数据报长度大于传输链路的MTU的问题，通过分片机制解决：标识、标志、片偏移
- 防止循环转发浪费网络资源（路由错误、设备故障…），通过跳数限制解决：生存时间TTL
- IP报头错误导致无效传输，通过头部机校验解决：首部校验和
3.2 IP地址
3.2.1 概述
- IP地址，网络上的每一台主机（或路由器）的每一个接口都会分配一个全球唯一的32位的标识符
- 将IP地址划分为固定的类，每一类都由两个字段组成
- 网络号相同的这块连续IP地址空间称为地址的前缀，或网络前缀
- IP地址共分为A、B、C、D、E五类，A类、B类、C类为单播地址
- IP地址的书写采用点分十进制记法，其中每一段取值范围为0到255
IP特殊地址
3.2.1 子网划分
- 子网划分(subnetting)，在网络内部将一个网络块进行划分以供多个内部网络使用，对外仍是一个网络
- 子网(subnet )，一个网络进行子网划分后得到的一系列结果网络称为子网
- 子网掩码(subnet mask )，与 IP 地址一一对应，是32 bit 的二进制数，置1表示网络位，置0表示主机位
- 子网划分减少了 IP 地址的浪费、网络的组织更加灵活、便于维护和管理
3.2.3 无类域间路由
- 将32位的IP地址划分为前后两个部分，并采用斜线记法，即在IP地址后加上“/”，然后再写上网络前缀所占位数
- 一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合（route aggregation），也称为构成超网 (supernet)
- 聚合技术在Internet中大量使用，它允许前缀重叠，数据包按具体路由的方向发送，即具有最少IP地址的最长匹配前缀
注：当路由器收到一个IP数据包时，它会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表进行逐位（Bit-By-Bit）对比，直到找到匹配度最长的条目，这就是最长前缀匹配机