A. 计算机网络——CSMA/CD协议
CSMA/CD协议是计算机网络中以太网的重要协议，也是数据链路层的重难点。由于以太网采用总线型方式进行数据传输，多个计算机站接在一根总线上，若多个计算机同时进行数据发送，会导致数据差错。因此，总线模式下使用半双工通信方式，一个站不能同时进行发送和接收，由CSMA/CD协议维持这一通信方式。
CSMA/CD协议的要点包括：在发送数据帧时边发送边检测信道状态，适用于有线网络，信道忙碌则不能发送数据；当电压变化幅度超过门限值时，可认为发生碰撞。正确理解这些要点对于掌握CSMA/CD协议至关重要。
在碰撞检测方面，存在重要的时间点和事件。传播时延和比特时间是关键概念，它们影响着数据发送和碰撞检测的时机。当一个站开始发送数据后，若在特定时间检测到信道空闲，则发送数据，若在数据发送过程中检测到碰撞，则双方停止发送，接收方丢弃接收到的帧并向上层报告。
通过实例，我们可以进一步理解CSMA/CD协议的工作原理。例如，假设某局域网采用CSMA/CD协议，主机A和主机B之间的距离为一定值，信号传播速度为一定值。当主机A和主机B在同一时刻发送数据帧，且发生冲突，可以通过计算传播时延和检测到冲突的时间来确定发生冲突的具体时间。此外，通过计算最短和最长经历时间，我们可以了解在不同场景下碰撞检测的工作情况。
争用期是CSMA/CD协议中的另一个关键概念，它指的是在数据发送过程中检测到碰撞前的时间间隔。争用期的长度决定了能够使用CSMA/CD协议的最短帧长，以确保在数据发送过程中有足够的时间进行碰撞检测。通过计算传播时延和争用期，我们可以确定最短帧长，从而确保数据发送的可靠性和效率。
截断二进制指数退避算法是CSMA/CD协议中处理碰撞后重传数据帧的重要机制。通过随机选择等待时间，避免多个站同时重传数据帧，从而减少网络拥堵和数据碰撞。通过实例分析，我们可以了解在不同情况下，站之间重传数据帧的时机和概率。
人为干扰信号的发送也是CSMA/CD协议中碰撞检测机制的一部分，旨在通知所有用户发生碰撞。通过在检测到碰撞后发送特定的干扰信号，网络中的其他站可以得知碰撞发生并相应调整自己的发送策略。
最后，帧间最小间隔的设定是为了确保接收方有足够的时间处理接收到的帧，并做好接收下一帧的准备。通过规定在检测到信道空闲后一定时间内发送帧，网络的传输效率和可靠性得到了提升。
总结CSMA/CD协议的关键要点，包括发送成功与失败的判断、碰撞检测的时间点和事件、争用期的定义及其对最短帧长的影响、截断二进制指数退避算法的机制、人为干扰信号的发送以及帧间最小间隔的设定。这些要点共同构成了CSMA/CD协议的核心，确保了以太网中数据传输的高效、可靠性和稳定性。
B. 02 - 数据链路层的详细认识
时间有限我这里只写了一部分内容，更详细的内容可以直接看我的笔记 第三章数据链路层
数据链路层的任务就是将分组从一个网络中或一个链路上的一端传送到另一端。数据链路层传送的数据单元称为帧（frame）。所以也可以说数据链路层的任务就是在一个网络（或一段链路上）传送以帧为单位的数据
数据链路层属于计算机网络的底层，仅在物理层的上方，在网络层的下方，网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层。数据链路层使用的信道主要有两种类型，点对点信道，广播信道
在点对点信道中最重要的是如何实现可靠传输（在实际中并不会在数据链路层实现可靠传输，而是交给上层）
网络层的IP数据报必须向下传达到数据链路层，在数据报前后分别加上首部和尾部，封装成为一个完整的帧。因为在数据链路层就是以帧为单位传输和处理数据，因此，数据链路层中的帧长就是数据部分加上首部和尾部的长度。
发送方将帧以比特流的形式发送给接收方(在物理层会转换成电信号)，接收方为了能够处理帧数据，必须正确认识每个帧的开始和结束，这就需要进行帧定界凯雀
帧定界有很多种，比如以太网就是在传输的帧与帧之间插入时间间隔来实现，只有首部有帧定界符，尾部没有帧定界符。还有一种就是在帧的首部和尾部都加上一个帧定界符。
帧定界符：
不同类型：
帧定界符在透明传输中的蠢孙碰问题和解决
问题： 传输数据存在使用帧定界符所使用的字符或比特组合，会出现错误的帧定界
解决：
注意:
通信链路的传输都不会是理想的，比特在传输过程中可能会产生差错，比如1变为0，0变为1，这叫做比特差错,因此就需要在接收端进行差错检测。
发送方需要采用某种差错检测算法，使用发送的数据计算出差错检测码EDC，差错检测码随数据一起发送给接收方，接收方使用同样的差错检测算法计算出差错检测码EDC'，如果两者不一致，则表示出现差错，一般采用循环冗余检验（CRC）来检错
差错检测算法：
接收双方需要约定好一个多项式，之后按照下图的方式进行处理
案例说明
发送方的冗余校验：
说明：
接收方的冗余校验：
说明：
注意：
有些情况下数据链路层需要向上层的网络层提供“可靠传输”的服务，也就是发送端发送什么，对应的接收端就必须接收什么。带谈我们通过可靠传输协议来实现数据链路层的可靠传输，有三种，停止等待协议SW、回退N步协议GBN、选择重传协议SR。
可靠传输协议就是要在不可靠的信道上实现可靠的数据传输服务。
在计算机网络中实现可靠传输的基本方法就是：如果发现错误就重传
使用分组确认和超时重传机制就可以在不可靠的信道上实现可靠的数据传输。
解决： 可以在发送方发送完一个数据分组后，启动一个超时计时器，若超出了设置的重传时间，发送方仍没有收到接收方的任何确认分组，就会重传原来的分组。
注意： 重传时间的选择一般是略大于“从发送方到接收方的平均往返时间”数据链路层的往返时间是比较确定的，可以使用这种方式
说明：
上面也可以看到停止等待协议的信道利用率很低，所以需要采用流水线传输方式，发送方不间断的发送分组来提高信道利用率。但是这种方式有可能会使接收方来不及处理这些分组，从而导致分组的丢失。因此需要限制发送方连续发送分组的个数避免这个问题，而这种方式就是回退N步协议。
简单理解回退N步协议就是停止等待协议只能发送一个分组就等待，回退N步协议是发送多个分组才处于等待状态
原理： 回退N步协议在流水线传输的基础上利用发送窗口来限制发送方连续发送分组的个数，是一种连续的ARQ协议
注意：
选择重传协议是在回退N步协议的基础上，只重传出现差错的分组，这时接收窗口不再为1，以便先收下失序到达但仍然处于接收窗口中的分组，等到所缺分组收齐后再一并送交上层，这就是选择重传协议。
注意：
C. 关于计算机网络中帧的问题
网络上的帧
数据在网络上是以很小的称为帧（Frame）的单位传输的,帧由几部分组成,不同的部分执行不同的功能.帧通过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型,然后通过网卡发送到网线上,通过网线到达它们的目的机器,在目的机器的一端执行相反的过程.接收端机器的以太网卡捕获到这些帧,并告诉操作系统帧已到达,然后对其进行存储.就是在这个传输和接收的过程中,嗅探器会带来安全方面的问题 .
帧——就是影像动画中最小单位的单幅影像画面,相当于电影胶片上的每一格镜头.一帧就是一副静止的画面,连续的帧就形成动画,如电视图像等.我们通常说帧数,简单地说,就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数,也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次,通常用fps（Frames Per Second）表示.每一帧都是静止的图像,快速连续地显示帧便形成了运动的假象.高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画.每秒钟帧数 (fps) 越多,所显示的动作就会越流畅.
数据帧
“帧”数据由两部分组成：帧头和帧数据.帧头包括接收方主机物理地址的定位以及其它网络信息.帧数据区含有一个数据体.为确保计算机能够解释数据帧中的数据,这两台计算机使用一种公用的通讯协议.互联网使用的通讯协议简称IP,即互联网协议.IP数据体由两部分组成：数据体头部和数据体的数据区.数据体头部包括IP源地址和IP目标地址,以及其它信息.数据体的数据区包括用户数据协议（UDP）,传输控制协议（TCP）,还有数据包的其他信息.这些数据包都含有附加的进程信息以及实际数据.
FLASH的帧
帧——就是影像动画中最小单位的单幅影像画面,相当于电影胶片上的每一格镜头.
关键帧——任何动画要表现运动或变化,至少前后要给出两个不同的关键状态,而中间状态的变化和衔接电脑可以自动完成,在Flash中,表示关键状态的帧叫做关键帧.
过渡帧——在两个关键帧之间,电脑自动完成过渡画面的帧叫做过渡帧.
关键帧和过渡帧的联系和区别
两个关键帧的中间可以没有过渡帧（如逐帧动画）,但过渡帧前后肯定有关键帧,因为过渡帧附属于关键帧；
关键帧可以修改该帧的内容,但过渡帧无法修改该帧内容.
关键帧中可以包含形状、剪辑、组等多种类型的元素或诸多元素,但过渡帧中对象只能是剪辑（影片剪辑、图形剪辑、按钮）或独立形状.
影片是由一张张连续的图片组成的,每幅图片就是一帧,PAL制式每秒钟25帧,NTSC制式每秒钟30帧.
D. 帧是长度单位吗
帧不是长度单位，而是一个用于描述数据传输或动画中的时间间隔或画面切换的单位。
在计算机科学和多媒体领域，“帧”通常指的是动画或视频中单个静止图像。在视频编辑、动画制作或游戏开发中，帧率是衡量每秒显示多少帧画面的指标，它影响着动画或视频的流畅度。例如，常见的帧率为24帧/秒、30帧/秒或60帧/秒，意味着每秒钟会显示相应数量的静止图像，从而构成连续的动态效果。
在数据传输中，“帧”也指数据帧，它是一种数据结构的单位，用于在网络中传输数据。数据帧包含了控制信息、数据载荷以及校验等信息，确保数据的准确传输。
所以，虽然“帧”与时间和数据的传输密切相关，但它本身并不表示长度，而是一个描述时间间隔或数据结构的概念。
E. 计算机网络第三章（数据链路层）
3.1、数据链路层概述
概述
链路 是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 数据链路 则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）
网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层
局域网中的主机、交换机等都必须实现数据链路层
从层次上来看数据的流动
仅从数据链路层观察帧的流动
主机H1 到主机H2 所经过的网络可以是多种不同类型的
注意：不同的链路层可能采用不同的数据链路层协议
数据链路层使用的信道
数据链路层属于计算机网路的低层。 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
点对点信道
广播信道
局域网属于数据链路层
局域网虽然是个网络。但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的是多个网络互连的问题，是讨论分组怎么从一个网络，通过路由器，转发到另一个网络。
而在同一个局域网中，分组怎么从一台主机传送到另一台主机，但并不经过路由器转发。从整个互联网来看， 局域网仍属于数据链路层 的范围
三个重要问题
数据链路层传送的协议数据单元是 帧
封装成帧
封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。
首部和尾部的一个重要作用就是进行 帧定界 。
差错控制
在传输过程中可能会产生 比特差错 ：1 可能会变成 0， 而 0 也可能变成 1。
可靠传输
接收方主机收到有误码的帧后，是不会接受该帧的，会将它丢弃
如果数据链路层向其上层提供的是不可靠服务，那么丢弃就丢弃了，不会再有更多措施
如果数据链路层向其上层提供的是可靠服务，那就还需要其他措施，来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本
以上三个问题都是使用 点对点信道的数据链路层 来举例的
如果使用广播信道的数据链路层除了包含上面三个问题外，还有一些问题要解决
如图所示，主机A，B，C，D，E通过一根总线进行互连，主机A要给主机C发送数据，代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机，那么主机B，D，E如何知道所收到的帧不是发送给她们的，主机C如何知道发送的帧是发送给自己的
可以用编址（地址）的来解决
将帧的目的地址添加在帧中一起传输
还有数据碰撞问题
随着技术的发展，交换技术的成熟，
在 有线（局域网）领域 使用 点对点链路 和 链路层交换机 的 交换式局域网 取代了 共享式局域网
在无线局域网中仍然使用的是共享信道技术
3.2、封装成帧
介绍
封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧
帧头和帧尾中包含有重要的控制信息
发送方的数据链路层将上层交付下来的协议数据单元封装成帧后，还要通过物理层，将构成帧的各比特，转换成电信号交给传输媒体，那么接收方的数据链路层如何从物理层交付的比特流中提取出一个个的帧？
答：需要帧头和帧尾来做 帧定界
但比不是每一种数据链路层协议的帧都包含有帧定界标志，例如下面例子
前导码
前同步码：作用是使接收方的时钟同步
帧开始定界符：表明其后面紧跟着的就是MAC帧
另外以太网还规定了帧间间隔为96比特时间，因此，MAC帧不需要帧结束定界符
透明传输
透明
指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
透明传输是指 数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制 ，好像数据链路层不存在一样
帧界定标志也就是个特定数据值，如果在上层交付的协议数据单元中， 恰好也包含这个特定数值，接收方就不能正确接收
所以数据链路层应该对上层交付的数据有限制，其内容不能包含帧定界符的值
解决透明传输问题
解决方法 ：面向字节的物理链路使用 字节填充 (byte stuffing) 或 字符填充 (character stuffing)，面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面 插入一个转义字符“ESC” (其十六进制编码是1B)。
接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
帧的数据部分长度
总结
3.3、差错检测
介绍
奇偶校验
循环冗余校验CRC(Cyclic Rendancy Check)
例题
总结
循环冗余校验 CRC 是一种检错方法，而帧校验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码
3.4、可靠传输
基本概念
下面是比特差错
其他传输差错
分组丢失
路由器输入队列快满了，主动丢弃收到的分组
分组失序
数据并未按照发送顺序依次到达接收端
分组重复
由于某些原因，有些分组在网络中滞留了，没有及时到达接收端，这可能会造成发送端对该分组的重发，重发的分组到达接收端，但一段时间后，滞留在网络的分组也到达了接收端，这就造成 分组重复 的传输差错
三种可靠协议
停止-等待协议SW
回退N帧协议GBN
选择重传协议SR
这三种可靠传输实现机制的基本原理并不仅限于数据链路层，可以应用到计算机网络体系结构的各层协议中
停止-等待协议
停止-等待协议可能遇到的四个问题
确认与否认
超时重传
确认丢失
既然数据分组需要编号，确认分组是否需要编号？
要。如下图所示
确认迟到
注意，图中最下面那个数据分组与之前序号为0的那个数据分组不是同一个数据分组
注意事项
停止-等待协议的信道利用率
假设收发双方之间是一条直通的信道
TD ：是发送方发送数据分组所耗费的发送时延
RTT ：是收发双方之间的往返时间
TA ：是接收方发送确认分组所耗费的发送时延
TA一般都远小于TD，可以忽略，当RTT远大于TD时，信道利用率会非常低
像停止-等待协议这样通过确认和重传机制实现的可靠传输协议，常称为自动请求重传协议ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重传的请求是自动进行，因为不需要接收方显式地请求，发送方重传某个发送的分组
回退N帧协议GBN
为什么用回退N帧协议
在相同的时间内，使用停止-等待协议的发送方只能发送一个数据分组，而采用流水线传输的发送方，可以发送多个数据分组
回退N帧协议在流水线传输的基础上，利用发送窗口来限制发送方可连续发送数据分组的个数
无差错情况流程
发送方将序号落在发送窗口内的0~4号数据分组，依次连续发送出去
他们经过互联网传输正确到达接收方，就是没有乱序和误码，接收方按序接收它们，每接收一个，接收窗口就向前滑动一个位置，并给发送方发送针对所接收分组的确认分组，在通过互联网的传输正确到达了发送方
发送方每接收一个、发送窗口就向前滑动一个位置，这样就有新的序号落入发送窗口，发送方可以将收到确认的数据分组从缓存中删除了，而接收方可以择机将已接收的数据分组交付上层处理
累计确认
累计确认
优点:
即使确认分组丢失，发送方也可能不必重传
减小接收方的开销
减小对网络资源的占用
缺点：
不能向发送方及时反映出接收方已经正确接收的数据分组信息
有差错情况
例如
在传输数据分组时，5号数据分组出现误码，接收方通过数据分组中的检错码发现了错误
于是丢弃该分组，而后续到达的这剩下四个分组与接收窗口的序号不匹配
接收同样也不能接收它们，讲它们丢弃，并对之前按序接收的最后一个数据分组进行确认，发送ACK4， 每丢弃一个数据分组，就发送一个ACK4
当收到重复的ACK4时，就知道之前所发送的数据分组出现了差错，于是可以不等超时计时器超时就立刻开始重传，具体收到几个重复确认就立刻重传，根据具体实现决定
如果收到这4个重复的确认并不会触发发送立刻重传，一段时间后。超时计时器超时，也会将发送窗口内以发送过的这些数据分组全部重传
若WT超过取值范围，例如WT=8，会出现什么情况？
习题
总结
回退N帧协议在流水线传输的基础上利用发送窗口来限制发送方连续发送数据分组的数量，是一种连续ARQ协议
在协议的工作过程中发送窗口和接收窗口不断向前滑动，因此这类协议又称为滑动窗口协议
由于回退N帧协议的特性，当通信线路质量不好时，其信道利用率并不比停止-等待协议高
选择重传协议SR
具体流程请看视频
习题
总结
3.5、点对点协议PPP
点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议
PPP协议是因特网工程任务组IEIF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订，现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC1661，RFC1662]
数据链路层使用的一种协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议
PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议
帧格式
必须规定特殊的字符作为帧定界符
透明传输
必须保证数据传输的透明性
实现透明传输的方法
面向字节的异步链路：字节填充法（插入“转义字符”）
面向比特的同步链路：比特填充法（插入“比特0”）
差错检测
能够对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。
工作状态
当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。
这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，并进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC 机
分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。
通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。
可见，PPP 协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。
3.6、媒体接入控制（介质访问控制）——广播信道
媒体接入控制（介质访问控制）使用一对多的广播通信方式
Medium Access Control 翻译成媒体接入控制，有些翻译成介质访问控制
局域网的数据链路层
局域网最主要的 特点 是：
网络为一个单位所拥有；
地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下 主要优点 ：
具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和残存性。
数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成 两个子层 ：
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层；
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关。 不管采用何种协议的局域网，对 LLC 子层来说都是透明的。
基本概念
为什么要媒体接入控制（介质访问控制）？
共享信道带来的问题
若多个设备在共享信道上同时发送数据，则会造成彼此干扰，导致发送失败。
随着技术的发展，交换技术的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但由于无线信道的广播天性，无线局域网仍然使用的是共享媒体技术
静态划分信道
信道复用
频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用 的所有用户在同样的时间 占用不同的带宽资源 （请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
F. 关于计算机网络的问题两题连在一起，答案在题的后面不是完全明白，谁给我一个详尽的解答，谢谢
25题
答：
t=0时，A，B开始传输数据；
t=225比特时间，A和B同时检测到发生碰撞；
t=225+48=273比特时间，完成了干扰信号的传输；
开始各自进行退避算法：
A： 因为rA=0，则A在干扰信号传输完之后立即开始侦听
t=273+225（传播时延）=498比特时间，A检测到信道开始空闲
t=498+96（帧间最小间隔）=594比特时间，A开始重传数据
-----第一问A的重传时间 t=594+225 （传播时延）=819比特时间，A重传完毕 ----第二问A重传的数据帧到达B的时间 B： 因为rB=1，则B在干扰信号传输完之后1倍的争用期，即512比特时间才开始侦听 t=273+512=785比特时间，B开始侦听
若侦听空闲，则 t=785+96（帧间最小间隔）=881比特时间，B开始重传数据
若侦听费空闲，则继续退避算法
又因为t=819比特时间的时候，A才重传数据完毕，所以B在785比特时间侦听的时候，肯定会侦听信道非空闲，即B在预定的881比特时间之前侦听到信道忙，
所以，第四问的答案：B在预定的881比特时间是停止发送数据的。
即第三问A重传的数据不会和B重传的数据再次发生碰撞