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链路层 Direct Link Networks

Link Layer Overview

  • Link Layer Service
    • Framing
  • Link access
    • Reliable delivery
    • Error detection and correction
  • Local Area Network (LAN)
    • Token

广播信道的 4 种希望的特性： 1. 当仅有一个节点发送数据时候，该节点有 \(R\) bps 的吞吐量 2. 当有 \(M\) 个节点发送数据时，每个节点吞吐量为 \(R/M\) bps。这不必要求 \(M\) 个节点中的每一个节点总有 \(R/M\) 的瞬间速率。 3. 协议是去中心化的。（不会主节点故障就整个系统崩溃） 4. 协议是简单的，实现不昂贵。

Handling Multiple Access

这里介绍几个不同的协议和方案，来解决 Multiple Access 方案

Channel Partitioning

TDMA

  • TDMA: time division multiple access
  • Access to channel in "slots and rounds"
  • Each station get fixed length slot (packet trans time)
  • Unused slots go idle

CDMA

  • CDMA: Code Division Multiple Access
  • All nodes share same frequency, but each node has own "chipping" sequence (i.e., code set) to encode data
  • (本质是一组线性空间的正交基，发送方用这些基编码，接收方再解码，利用线性代数的方法)
  • If codes are "orthogonal"
    • Multiple nodes can transmit simultaneously with minimal interference

Taking Turns (轮询协议）

  • Polling
    • Master node "invites" slave nodes to transmit in turn.
      • (主仆关系，一个个排队发)
    • Typically used with "dump" salve devices
  • in-turn-master-slave|400

Token passing（令牌传递协议）

  • Control token （令牌）passed from one node to next sequentially
  • Token to message
  • 这种协议没有主节点，令牌按固定的次序进行交换
  • 一个节点收到令牌的时候
    • 仅当它有帧要发送，才持有这个令牌 token
      • 并发送最大数目的帧数，将令牌传递。
    • 否则，它将立刻转发令牌给下一个节点。 令牌传递协议是分散的，但是会因为某个节点的故障而崩溃。

Random Access

Random Access Protocols

  • 什么时候节点有包要发 (has packet to send)
    • Transmit at full channel data rate \(R\)
    • No priori coordination among nodes
  • Two or more transmitting nodes \(\to\) collision
  • Random access MAC protocol specifies:
    • How to detect / avoid collisions
    • How to recover from collisions
  • Examples of random access MAC
    • ALOHA, Slotted ALOHA
    • CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
    • 后面都有介绍

例子：ALOHA 传输

that is : Additive Link On-line HAwaii system

最早的：纯ALOHA

纯ALOHA 实现非常简单： - 当一帧首次到达（即一个网络层数据报 datagram 从网络层传递下来），节点立刻将该帧传入广播信道。 - 如果一个传输的帧经历了与别的传输的碰撞， - 它将立刻以概率\(p\) 重传， - 或者以概率 \(1-p\) 在另一个帧时间内等待

由于当某节点开始传输时，其他所有节点不能传输；事件 \(A\) 能传输概率为 \(p(1-p)^{N-1}\) 且其他所有节点都不传输的情况下，某节点才能传输。事件 \(B\) 的概率同样为 \(p(1-p)^{N-1}\) 所以总体概率为 \(p(1-p)^{2(N-1)}\)

时隙ALOHA 效率分析

  • 时隙 ALOHA 是一种随机接入访问协议。它在相同时隙的间隔内发送分组，若侦测到碰撞，那么选一个随机等待时间然后继续重传。
  • 效率分析
    • a. 当有 \(N\) 个活跃节点的时候，时隙 ALOHA 的效率是 \(Np(1-p)^{N-1}\)。求出使这个表达式最大化的 \(p\) 值
    • 求导，得到一阶条件 $$ N(1-p){N-1}-Np\cdot(N-1)(1-p){N-2}=0 $$
    • 得到 \(1-p-pN+p=0\), 则 \(p=\dfrac{1}{N}\)
    • b.
    • 令 \(N\) 趋近于无穷，得到效率 $$ N\times \frac{1}{N}\left( 1-\frac{1}{N} \right)^{N-1}=\frac{1}{e} $$

机制： - Sender - When station has frame, it sends - If ACK, fine - if not, retransmit with probability p, and wait with probability 1-p - if no ACK after retransmissions, give up - Receiver - Use frame check sequence - If frame OK and address matches receiver, send ACK - Frame may be damaged by noise or collision - Another station transmitting at the same time - Any overlap (重叠的) of frames causes collision ALOHA|400

### CSMA - Carrier sense multiple access (载波侦听多路访问) - CSMA: listen before transmit (人类行为：不要打扰别人) - if channel sensed idle: transmit entire frame - if channel sensed busy, defer transmisstion - 无法避免碰撞： - Hint: Propagation delay - 信息在链路上传输，存在传播时延

Non-persistent CSMA

  • Station wishing to transmit listens
    • if medium is idle, transmit; otherwise, go to 2
    • if busy, wait amount of random time (delay) and repeat 1
  • Random delays reduces probability of collisions
    • Two stations waiting will take different time to begin transmission
  • Capacity is wasted, since medium will remain idle following end of transmission
    • Even if one or more stations waiting
  • Non-persistent stations are deferential (毕恭毕敬的)

但是这个“先听再发”，会浪费一定的带宽。所以有 1-persist CSMA

1 -Persistent CSMA

  • To avoid idle channel time, 1-persistent protocol used
  • Station wishing to transmit listens
    • If medium idle, transmit; otherwise, goto step 2
    • If medium busy, listen until idle; then transmit immediately
  • 1-persistent stations selfish
    • If two or more stations waiting, collision guaranteed

CSMA/CD (CSMA with Collision Detection)

总结运行如下 1. 从网络层获得 datagram，准备链路层帧，放入帧适配器 2. 无别的适配器的能量（信道空闲）就传输 3. 传输过程监控：（Detection 之谓） 1. 如果别的适配器发信号，就停止，goto 5 4. 如果传完了都没有被停止，适配器就完成了该帧。 5. 如果接收到了来自其他适配器的信号能量，send jam signal then abort (发送 jam signal，大小为 48 比特) 6. 终止传输后，适配器等待一个 随机时间量，然后返回步骤 2

这个随机时间量非常重要。 如果两个节点同时开始传输，发生碰撞后，如果等待同一个时间开始重传，将持续碰撞。所以选择随机量

最小帧长

由于 CSMA 要求在传输 datagram 的同时检测冲突，所以这就对我们传输的帧大小有一定要求，即我们传输的帧不能太小，以至于在其传输(transport)完毕之前，我们来不及检测到链路冲突（即链路上传播遇到了冲突，但是我们已经传完了来不及触发重传等处理机制）

  • 为了确保发送设备有足够的时间检测碰撞，帧的长度必须大于信号传播一圈的时间（RTT，Round Trip Time）。
  • 信号传播速度和距离：
    • 以太网最大网段长度为500米，每个网段之间可以通过中继器连接，总长度不超过5个网段（大约2500米）。电信号在铜线中的传播速度约为光速的 2/3，即 \(\approx 2\times10^{8} 米/秒。\)
  • 以太网的传输速率：
    • 经典以太网速率为10 Mbps，发送1比特需要 1/10*10^6 秒
  • 计算最小帧长：
    • 假设信号需要传播最远距离（2500米），往返时间 \(t_{RTT} \approx \frac{2\times 2500}{2\times 10 ^8}=25\mu s\)
    • 在此时间内，网络设备至少需要发送的数据量为： $$ 最小帧长度=25\mu s\times 10 \times 10^{6}=250bit=31.25byte $$
    • 为了简化规范，IEEE 802.3标准规定，以太网最小帧长为64字节（包括帧头和帧尾），其中有效载荷为46字节，帧头为18字节。

注意!!：：以太网协议中规定了帧间间隔 (Interframe Gap, IFG)，大小为 96 比特时间。即发生碰撞后，会等待 96 比特时间发现无碰撞再继续。

随机量 \(K\) 的选择
  • 二进制指数后退（binary exponential backoff）
    • 传输一个给定帧的时候，在该帧经历了一连串的 \(n\) 次碰撞后，节点随机地从 \(\{ 0,1,2,\dots,2^{n-1}\}\) 中选择一个 \(K\) 值。因此一个帧经历的碰撞越多，其 \(K\) 选择的间隔可能越大。
    • 对于以太网，一个节点等待的实际时间是 \(K\cdot 512比特时间\)（即发送 512 比特进入以太网所需时间量的 \(K\) 倍）

CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance)

特性 CSMA/CA (Collision Avoidance) CSMA/CD (Collision Detection)
适用场景 无线网络（如 Wi-Fi） 有线网络（如以太网）
冲突处理方式 通过退避和确认机制避免冲突 在冲突发生后立即检测并停止传输
信道监听 在发送前监听信道是否空闲 在发送中监听是否发生冲突
冲突发生后 如果未收到 ACK，则重传 如果检测到冲突，则停止发送，进入退避机制
退避机制 发送前等待随机时间，减少冲突概率 冲突发生后等待随机时间，再重新尝试发送
冲突检测 无法直接检测冲突，依赖 ACK 确认 可以实时检测冲突
信道利用率 较低，因退避时间和 ACK 消耗资源 较高，但在高流量时可能因冲突频繁降低效率
隐藏节点问题 易受隐藏节点问题影响 无隐藏节点问题
硬件需求 无需特殊硬件检测冲突 需要硬件支持冲突检测
延迟 相对较高，因为增加了退避时间和 ACK 开销 相对较低，冲突后立刻尝试重传
典型应用 IEEE 802.11（Wi-Fi） IEEE 802.3（以太网）

其和 CSMA/CD 最大的区别正如名字，一个是避免（CA），一个是监测（CD） - image.png|600 1. 若站点最初有数据要发送(而不是发送不成功再进行重传)，且检测到信道空闲，在等待时间DIFS后，就发送整个数据帧。 2. 否则，站点执行CSMA/CA协议的退避算法。一旦检测到信道忙，就冻结退避计时器。只要信道空闲，退避计时器就进行倒计时。 3. 当退避计时器时间减少到零时(这时信道只可能是空闲的)，站点就发送整个的帧并等待确认。 4. 发送站若收到确认，就知道已发送的帧被目的站正确收到了。这时如果要发送第二帧，就要从上面的步骤(2)开始，执行CSMA/CA协议的退避算法，随机选定一段退避时间。 5. image.png|600

Performance of MAC

Performance Metric

  • Media Utilization (媒体利用率)
    • Time used for frame transmission vs. time the shared media is occupied $$ U=\frac{{\text{Time for frame transmission}}}{\text{total time for a frame}} $$
  • 这个式子的直观理解：真正传输一个 frame 的时间，占一个帧占用的总时间的比率。即链路利用率（media utilization）。

Different Networks

这里列出两个不同的网络组织方式 - Contention free - Point-to-Point Link - Ring LAN - Random access - ALOHA, slotted ALOHA - CSMA/CD

仍考虑这个式子： $$ U=\frac{{\text{Time for frame transmission}}}{\text{total time for a frame}} $$ 对于长帧 (Large frame) 和短帧 (Small frame) 我们的考虑有区别：因为 transmission time 和 propagation time 的对比不一样

point-to-point-link|400

Max Utilization

  • 给出参数和假设
    • \(1\): normalized frame transmission time
    • \(\alpha\): end to end propagation delay
    • \(N\): number of stations
  • Each station has frame to transmit
    • Total frame time= transmission delay+propagation delay = \(1+\alpha\)

所以容易推导出 $$ U=\frac{1}{{1+\alpha}} $$

MAC Address and Discovery

MAC Address define

  • Medium Access Control (MAC) Address
    • Numerical address associated with a network adapter
    • Flat name space of 48 bits (HEX)
    • Unique, hard-coded in the adapter when it is bulit

Address Configuration

Pasted image 20250428113535|400

Discovery

一个主机（Host）诞生时候，只知道他的 MAC 地址 它在和 Host B 通信时，必须获得一系列信息 - local IP address - peer IP address - peer MAC address - first-hop router' s address? (if B is not local)

如何 Discover: ARP & DHCP

链路层 Link Layer 提供了发现协议 - ARP: Address Resolution Protocol - DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol - Confined to a single local-area network (LAN) - Rely on broadcast capability - 这两个协议开始通信的方式都是广播

如何获得 Destination MAC

思考这样一个情况：A ping B，source IP, source MAC destination IP 都知道，问题是 destination MAC 呢？ - On LAN, ARP is used to get a host/router's MAC given its IP address

### ARP Procedure 每个主机 host 都维护一个 ARP Table - List of (\(\text{IP address}\to\text{MAC address}\))

Bridge

Why we need bridge

  • Ability to expand beyond single LAN

  • Provide interconnection to other LANs/WANs

  • 所以需要桥

    • Connects LANs， usually more than two LANs

    • Identical protocols for physical and MAC layers

    • 存储转发 LAN 的帧（Store， forward LAN frames）

    • Switch（route）functions needed
    • bridge-operation|400

    Requirements of a Bridge

    • Store and Forward （存储转发）
    • 读在一个 LAN 上传输的帧
    • 先缓存这个帧，检查其正确性。
    • 检查其 MAC 地址
    • 选择性存储这些地址到其他 LANs (selectively store those address to other LANs)
    • Using MAC protocol of second LAN, retransmit each frame
    • Transparent（透明性）
    • Stations are unaware of presence of bridges
      • 不知道其他桥的存在
    • Plug-and-play, self-learning（即插即用，自我学习）
    • Bridges do not need to be configured

    Bridge Protocol Architecture

    靠 MAC 地址来做路由 bridge-protocols-architecture|500 - Relaying MAC frames

Broadcast Ethernet

基本逻辑

有一条广播链路 (broadcast link) - Each receiver’s link layer passes the frame to the network layer: - If destination address matches the receiver’s MAC address OR if the destination address is the broadcast MAC address (ff:ff:ff:ff:ff:ff)

  • Ethernet is "plug-n-play" 即插即用

在 extended LANs 中做广播

extended-LANs|400

Broadcast Storm 广播风暴

问题介绍

但是当出现 环(loop)（比如上图）之后，就会出现 "broadcast storm"，即相同报文被反复广播 broadcast storm|400

解决方案-生成树算法

构造一个生成树算法。因为生成树无环 具体而言，算法有两个角度 - Pick a root （选择根，即最小路径的终点） - Destination to which shortest paths go - Pick the one with the smallest identifier (MAC addr.) - Compute shortest paths to the root （计算最小路径） - No shortest path can have a cycle - Only keep the links on shortest-paths - Break ties in some way (so we only keep one shortest path from each node) - Breaking ties (很形象，一个结🪢): 如果有多个最短路径到根，选择一个路径，它用到的邻居有最小的 ID - Ethernet’s spanning tree construction does both with a single algorithm

具体实现

我们在这里实现的实际是一个分布式算法，需要考虑： - 时间复杂度 - 报文复杂度

每个点通过报文 (Messages) 来沟通实现算法，报文结构如下 - Messages(Y,d,X) - Proposing Y as the root - 推举 Y 作为根 - X：标志报文的来源，From X - d - And advertising a distance d to Y - 是广告一个距离 d，告诉 Y

基本逻辑是这样： - 路由器将选择有最小的 identifier（MAC address）的节点作为根 root - Each node determines if a link is on its shortest path to the root; exclude it from the tree if not - 每个节点都决定，一个链接是否在它到达根的 最短路径上，如果不是，则'去掉'这条链接。

具体步骤： - 最初，每个节点都“推举”自己是根（之后再根据各自的 MAC 更新）（proposes itself as the root） - Switch X announces (X,0,X) to its neighbors - Nodes update their view of the root - 节点开始更新它们对于根的看法（及分布式的比对，最后得到 mac 地址最小的作为根） - Upon receiving (Y,d,Z) from Z, check Y 's id - if Y 's id < current root: set root = Y - Nodes compute their distance from the root - 节点计算它们到根的距离 - Add 1 to the shortest distance received from a neighbor - 具体来说是从邻居的 d 再加上 1 - If root or shortest distance to it changed, send neighbors updated message (Y, d+1, X) - 如果根，或到达根的最短距离发生变化，就发送

运行图： broadcast-ST|400

地址学习 (Address Learning)

  • Each bridge maintains a forwarding database
  • Forwarding database can be learned
  • When frame arrives at port X, it has come from the LAN attached to port X
  • Use the source address to update forwarding database for port X to include that address
  • Timer on each entry in database, Entry deleted when timer is off
  • Each time frame arrives, source address checked against forwarding database （在通信过程中，记录地址和端口信息，分布式的）

Layer 2 Switch

由于工作于 OSI 模型的第二层（数据链路层），故称二层交换机（Layer 2 Switch）

仍然需要 Loop resolution

self learning

以太网交换机是 自学习的 具体而言： 1. 收到一个 frame，先查看 source MAC 是否在自己维护的 table 中 - 如果有，则 2 - 如果没有，则将这个地址放入 table 中 2. 检查 destination address 查表，如果有，则转发。没有，则进行 flood：flood到除了 in-port 之外的所有端口 

1. record incoming link,MAC address of sending host 
2. index switch table using MAC destination address 
3. if entry found for destination 
    then { 
        if destination on segment from          which frame arrived 
        then drop frame 
        else forward frame on interface indicated by entry 
    } 
    else flood /* forward on all interfaces except arriving interface */

Hubs（集线器）

  • 物理的重复器 physical repeaters
  • 星型结构，所有节点通过两条线连接到 hub (transmit, receive)
  • 当一条线路 transmit 信息时，hub 向所有其他线路（receive）进行简单重复消息
  • 速度就是单条线路的最大速率
  • 连接的所有设备处于一个冲突域
  • image.png|400

Layer 3 switches

  • involving router （路由器） functions.
  • Layer 3 switchers 具有路由功能（链路层 MAC+网络层 IP）
  • 硬件上引入 ip 协议，连接 2 层交换机 为什么要引入？
  • 当 stations 变多，layer 2 switches 出现了不满足问题
    • 共用广播 mac 地址，broadcast overload，降低了效率
      • ARP，DHCP，IGMP 频繁广播
    • Lack of multiple paths，不够灵活
  • 网络层交换机
    • 硬件上实现了 packet-forwarding（IP）逻辑
    • 将相似的 LANs 划分成子网，用 layer 3 switcher 彼此连接。image.png|400

无线网络

无线链路和网络特征

无线链路有许多独特的特点。 - 递减的信号强度，也叫做 路径损耗（pass loss） - 来自其他源的干扰，在同一频段发送的电波源将相互干扰。 - 多路径传播，电磁波的一部分受地面和物体反射，在发送方和接收方走了不同长度的路径，就出现多径传播（multipath propagation） - 半双工，无法同时发送和接受（自干扰问题难以解决） - 不适用 CSMA/CD

一些通信的衡量。

评估指标 SNR 和 BER

  • SNR: (Signal-to-Noise Ratio, SNR) 信噪比。度量单位通常为分贝。
  • BER：（Bit Error Rate）比特出错率

802.11无线局域网体系结构

  • 基本构件：基本服务及（Basic Service Set, BSS）

  • 接入点（Access Point, AP）**

    • 即中央基站（base station）
  • Extended Service Set(ESS)
    • 拓展服务集
    • Multiple BSSs interconnected by Distribution System (DS)
    • DS can be a switch, wired network, or wireless network
    • An ESS appears as a single logical LAN
    • Protals (Routers) provide access to Internet
  • Distribution System(DS)：
    • 分布系统。用于连接不同的 BSS
    • A system used to interconnect a set of BSSs and integrated LANs to create an ESS IEEE-802-11|500|400

信道-关联

每个无线站点在能够接受/发送之前，必须和一个 AP 相关联。安装 AP - 管理员为分配一个服务集标识符 (Service Set Identifier, SSID) - 还必须为该 AP 分配一个信道号 - 是在运行频段，划分了相互重叠的 11 个信道。只有两个信道相隔够多才可以。 -

4-Frame Exchange

所谓 4-Frame，即 1. RTS 2. CTS 3. DATA 4. ACK

隐藏终端问题

必考

  • 什么是隐藏终端？image.png|200

    • 无线网多设备连接
    • A、C 可能不知道对方的存在，同时向 B 发出信息，导致冲突干扰
    • 解决：应用 4-Frame-Exchange To enhance wireless reliability, 4-frame exchange may be used
    • Source issues a Request to Send (RTS) frame to destination
    • Destination responds with Clear to Send (CTS) （允许发送）
    • After receiving CTS, source transmits DATA
    • Destination responds with ACK 整体流程是这样的：
    • 发送方要发送信息：
    • 向 AP 发送 RTS 帧，说明传输 DATA 帧和确认（ACK）帧需要的总时间
    • AP 收到 RTS，广播一个 CTS 帧作为响应
    • 发送方收到 CTS，知道可以发送
    • 其他站点知道，此事件不要给这个 AP 发送 RTS-CTS-CA|400

    MAC 协议（Media Access Control）

    选择了一种随机接入协议 - 带碰撞避免的 CSMA(CSMA with collision avoidance) CSMA/CA - CSMA 应该已经很熟悉了，#CSMA

    详细了解 CSMA/CA 算法

    TODO

流程图： MAC-timing|400

校验方法

奇偶校验

包括单校验和二维奇偶校验，参考这个题目 HW6_231275036_朱晗 - 单校验只能侦测错误，不能改正 - 二维奇偶校验可以改正一个错，发现最多两个错。

因特网校验和（Internet checksum）

在 UDP 协议中介绍过 UDP Checksum

流程

一系列 \(d\) 比特数据被当作一个 \(k\) 比特整数的序列处理。 - 简单方法：将这 \(k\) 个比特加起来，然后用得到的和作为差错检测比特 - 具体来说，数据的字节作为 16 比特的整数对待并求和。这个和的反码形成了携带在报文段首部 header的因特网检验和。 - 接收方：通过对接受的数据（包括检验和）的和取反码，并且检测其结果是否为全 1 比特来检测校验和。

循环冗余检测 (Cyclic Redundancy Check, CRC)

CRC习题

基本概念

CRC 编码也叫做 多项式编码（polynomial code） - 该编码将要发送的比特串看作为系数是 0 和 1 的一个多项式。 发送方和接收方协商一个 \(r+1\) 比特模式(bit pattern) - 称为 生成多项式(generator)，表示为 \(G\)，要求其最高位（最左边）是 1 对于一个给定的数据段 \(D\)，发送方要选择 \(r\) 个附加比特 - 这称为 \(R\)，将他们附加到 \(D\) 上，然后得到的 \(d+r\) 的 bit pattern（被解释为一个二进制数, binary number）用模 2 算术恰好能被 \(G\) 整除。 - 即也就是 \(R\) 的长度是 \(G\) 的长度-1 - 检测差错： - 接收方用 \(G\) 取除接收到的 \(d+r\) 比特。如果余数为非零，接收方知道出现了差错；否则认为数据正确而被接收。

所谓模 2 算术：

  • 模 2 除法，加法减法都不借位，相当于进行异或操作 (在计算除法的过程中)，首位是0商为0，首位是1商为1
    • 意思是对齐 G 位数之后，如果当前在除的数（如下面第一步除法得到的 11110）首位是 1，就商 1。否则商 0
  • 与四则运算不同的是模2运算不考虑进位和借位，模2算术是编码理论中多项式运算的基础。
  • 则 加法 和 减法 是一样的。且等价于异或。
  • 乘法：乘以 \(2^{k}\) 就是 bit pattern 左移 \(k\) 个位置，除法等价 image.png|500

问题：如何找到合适的 \(R\)?

\(R\) 要满足：对于 \(n\) 有 其中 \(D\cdot 2^{r}\) 表达的就是在 \(D\) 的后面延伸出 \(r\) 位，用来放 \(R\)

\[ \begin{align} D\cdot 2^{r} \oplus \;R=nG\; (做到没有余数)\\ 对上式两边异或 \\ D\cdot 2^{r}=nG\;\mathrm{XOR}\;R \end{align} \]

这个等式说明，如果用 \(G\) 来除 \(D\cdot2^{r}\)，余数值正好是 \(R\)（只要把 XOR 理解为和你就很容易懂了） 所以得到计算 \(R\) 的式子

\[ R=\mathrm{remainder}{\frac{D\cdot2^{r}}{G}} \]
  • 越说越糊涂深化理解：
    • 其实取个倒数也是一样的，因为在模 2 算数中，谁除谁都是一个做异或罢了

CRC-calc|400

吞吐量

交换机网络

交换机网络中的聚合吞吐量

定义：

$$ \text{聚合吞吐量} = \sum_{i=1}^N R_i $$ 其中：

  • \(R_{i}\)：交换机第 \(i\) 个端口的有效数据传输速率。

  • \(N\)：交换机端口的总数。

特点：

  1. 专用信道：
    • 交换机为每对通信设备提供独立的通信信道，避免了碰撞。
    • 每个端口的传输速率可以独立计算，无需考虑共享带宽的影响。

集线器网络

集线器网络中的聚合吞吐量

定义：

集线器的聚合吞吐量是指在单位时间内，通过集线器传输的有效数据量总和。

特点：

  1. 共享信道：
    • 集线器不区分端口，所有端口的数据流共享同一个信道。
    • 如果两个或多个端口同时发送数据，可能会发生碰撞。
  2. 半双工通信：
    • 集线器只支持半双工通信，意味着在同一时刻，信道上只能有一个设备发送数据。
    • 设备需要使用 CSMA/CD 协议来检测信道冲突并解决碰撞问题。
  3. 带宽限制：
    • 集线器总带宽等于其单个信道的速率。例如，10 Mbps 的集线器，其总带宽为 10 Mbps，而非端口数的倍数。