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第2章 直连的网络

过度前瞻是错误的。命运像一串链条，一次只能处理其中的一个环节。

—温斯顿·丘吉尔

问题：物理上相连的主机

最简单的网络就是所有的主机由某些物理介质直接相连。介质可能是铜线或光纤，它可能

覆盖一个小的区域(如一个办公大楼)，或一个大的区域(如横贯大陆)。然而，用一种合适的

介质连接两个或更多的结点仅仅是第一步。在结点能成功地交换分组之前，必须强调另外五个

问题。

第一个问题是把比特编码(e c o d i n g )后送到铜线或光纤上，让接收方主机能理解接收到的

编码。第二个问题是将在链路上传输的比特序列描述为完整的消息，以便将此消息传给端结点，

这称为成帧( t r a m i n g )问题；传给端主机的消息通常称为帧(t r a m e )。第三个问题，因为在传

输过程中帧有时会出错，所以有必要检测这类差错并且采取适当的行动；这是差错检测(e rro r

d e t e c t i o n )问题。第四个问题是建立一个呈现为可靠的链路，尽管事实上帧仍有可能随时出错。

最后一个问题是相对于一个简单的点到点链路而言的，当一个链路是由多个主机共享时，必须

调解对这个链路的访问，这是介质访问控制(mediaaccoss contro l )问题。

虽然编码、成帧、差错检测、可靠传输及访问调解这五个问题可以抽象地讨论，但是它们

却是在不同的网络技术中以不同的方式提出的很实际的问题。本章在四个特定的网络技术下考

虑这些问题：点到点链路，载波监听多点访问( C S M A )网(以太网是其最著名的例子)，令牌

环(IEEE 802.5 标准和F D D I 是其最著名的例子)和无线网( 8 0 2 . 11是刚出现的标准)。本章的目

的是回顾有用的网络技术和探讨这五个基本问题。

在处理连接主机这个特定问题之前，本章从将要用到的构件入手：结点和链路。然后在一

个简单的点到点链路中，探索前三个问题：编码、成帧及差错检测。在这三节中介绍的技术是

通用的，因此也很适用于多点访问网。接下来，考虑可靠传输问题。由于链路层的可靠性通常

不在共享访问的网络上实现，所以该讨论仅限于点到点链路。最后，我们在 C S M A 、令牌环和无

线网环境下说明共享链路的介质访问问题。

注意，一般来说，这五种功能是在网络适配器上实现的，网络适配器是一块板，它的一端

插入主机的 I / O 总线，另一端插入物理介质。换句话说，比特在适配器间交换，而正确的帧是

在结点间交换的。适配器是由结点上运行的软件，即设备驱动程序控制的，该程序在协议图中

表示为底层协议。本章用一个网络适配器的具体例子进行总结，并给出这种适配器的设备驱动

程序。

44计计计算机网络

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2.1 网络构件

正如我们在第 1章中所看到的，网络由两类硬件构件构成：结点和链路 。就像对于世界范围

内的互连网一样，这对于最简单的网络，即连接一对结点的单一的点到点链路，也是正确的。

本节简短回顾什么是结点和链路，并且给出贯穿本书的基本技术的定义。

2.1.1 结点

结点通常是通常用途的计算机，如一个桌面工作站，一个多处理器或一个 P C机。为了本文

论述需要，假设结点是工作站类的机器。这个工作站可以作为一个主机运行应用程序，也可能

用在网络内部作为一个交换机从一个链路向另一个链路转发消息，或者，可以将它配置成一个

路由器从一个网络向另一个网络转发互连网分组。在某些情况下，一个网络结点，通常是网内

的一个交换机或路由器，而不是一个主机，是由专用的硬件实现的。这样做通常是由于性能和

成本的原因：通常可以建立自定义的硬件执行一个特定的功能，比通用的处理器速度快、成本

低。当出现这种情况时，我们首先描述由结点执行的基本功能，仿佛这个功能是在一个通用工

作站上的软件中实现的，然后解释为什么和如何将这个功能由特定的硬件来实现。

虽然这个问题可以理解至此，但多了解一些工作站的内部结构还是有用的。当我们关心网

络运行得如何时，这个信息就变得尤为重要了。图 2 - 1给出本书假设的工作站类机器的一个简单

框图，本图有三个关键特征值得注意。

CPU