【局域网】

局域网架构

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CSMA/CD

CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问)
CD(Collision Detection，冲突检测)

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CSMA基本原理：发送数据前，先侦听信道上是否有人在发送。若有，说明信道忙；若无，说明信道空闲。然后根据预定的策略决定：

1. 若信道空闲，是否立即发送；
2. 若信道忙，是否继续监听；

CSMA的三种监听算法:

1. 非坚持型：后退随机时间；如果空闲，则发送，否则后退，再试；由于随机时延后退，从而减少了冲突的概率。问题是因为后退而使信道闲置一段时间，这使信道的利用率降低，而且增加了发送时延。
2. 1-坚持型：只要信道变闲，就可立即发送如果冲突，后退再试；有利于抢占信道，减少信道空闲时间。但是，多个站同时都在监听信道时必然会发生冲突。冲突概率和利用率都高(双高)。
3. P-坚持型：信道变闲时以概率P发送否则延迟一个时槽；若信道空闲，以概率P发送，以概率(1-P)延迟一个时间单位，P大小可调整。

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CD基本原理：

• 载波监听（CSMA）只能减小冲突的概率，不能完全避免冲突。
• 若帧比较长或两个帧发生冲突还继续发送，会浪费网络带宽。为改进带宽的利用率，发送站应采取边发边听的冲突检测(CD)方法，
  (1)发送期间同时接收，并把接收的数据与站中存储的数据进行比较。
  (2)若比较结果一致，说明没有冲突，重复(1)
  (3)若比较结果不一致，说明发生了冲突，立即停止发送，并发送一个简短的干扰信号(Jamming)，使所有站都停止发送。
  (4)发送Jamming信号后，等待一段随机长的时间，重新监听，再试着发送。

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总线型、星型、树型拓扑采用CSMA/CD。
带冲突检测的监听算法把浪费带宽的时间减少到检测冲突的时间。

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二进制退避算法

检测到冲突后，马上停止发送，并等待随机时间再发送。

随机时间 = 基本退避时间（争用时间片） * Random[0,1…$2^k-1$]。
$k=min[重传次数，10]$，所以最大有1024种可能性。
如果连续发生16次碰撞，认为网络繁忙，不再尝试发送。

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最小帧长计算（牢记公式）

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以太网的帧结构与封装

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以太网物理层规范

802.3 以太网（10M）

物理介质命名规范：<传输速率Mbps><信号方式><最大传输距离or介质类型>
eg:100BASET (100Mbps、基带传输、双绞线)，F表示光纤，5表示500m。

10M以太网物理层规范如下图：

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802.3u 快速以太网（100M）

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802.3z和802.3ab 千兆以太网（1000M）

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802.3ae 万兆以太网（10G）

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虚拟局域网VLAN

谨记：
1. 交换机的一个接口是一个冲突域。
2. 路由器的一个接口是一个广播域。

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生成树协议STP

基本概念：
网桥ID(Bridge ID)：8字节（2字节优先级，6字节MAC地址）；优先级默认为32768，可手工修改；

路径开销（Path Cost）:如下图：

端口ID(Port ID)：为128加上端口号；eg:优先级 g0/0/0 > g0/0/1

STP选举四大步骤：
1. 选根桥（Root Bridge）
2. 选举根端口(Root Port)
3. 每个段选出一个指定端口(Designated Port)
4. 选出非指定端口(NonDesignated Port)

详解：
选根桥：选择优先级和MAC地址最小的网桥；
选举根端口：非根桥的端口到根桥距离最近的端口（路径开销>BID>PID），也就是每个非根桥都有一个根端口。
指定端口：先选择指定桥，指定桥上的端口为指定端口。

根桥上的端口一定是是指定端口。
根端口的另外一侧一定是指定端口。
指定端口的另外一侧可能是根端口，也可能是阻塞端口。

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STP中交换机的端口状态：

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城域网基础