局域网技术|以太网

局域网（LAN）是连接建筑物或有限地理区域内各种终端或计算机的数据通信网络。设备之间的连接可以是有线或无线的。以太网、令牌环和使用IEEE 802.11的无线局域网都是标准局域网技术的例子。 LAN具有以下拓扑结构：

• 星形拓扑
• 总线拓扑
• 环拓扑
• 网格拓扑
• 混合拓扑
• 树拓扑

以太网：- 以太网是应用最广泛的局域网技术，它是根据IEEE标准802.3定义的。其广泛可用性背后的原因是以太网易于理解、实现、维护，并允许低成本的网络实现。此外，以太网在允许的拓扑结构方面提供了灵活性。以太网通常使用总线拓扑。以太网运行在OSI模型的两层，物理层和数据链路层。对于以太网，协议数据单元是帧，因为我们主要处理DLL。为了处理冲突，以太网中使用的访问控制机制是CSMA/CD。 以太网采用曼彻斯特编码技术。

由于我们讨论的是IEEE 802.3标准以太网，因此，0表示为从高到低的转换，1表示为从低到高的转换。在曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码中，编码波特率都是比特率的两倍。

 Baud rate = 2* Bit rate 

以太网局域网由网络节点和互连介质或链路组成。网络节点可以有两种类型： 数据终端设备（DTE）：- 通常，DTE是将用户信息转换为信号或重新转换接收信号的终端设备。DTE设备包括：个人计算机、工作站、文件服务器或打印服务器，也称为终端站。这些设备是数据帧的源或目标。数据终端设备可以是相互连接的单个设备或多个设备，并执行允许用户通信的所有必需功能。用户可以与DTE交互，或者DTE可以是用户。

数据通信设备（DCE）：- DCE是通过网络接收和转发帧的中间网络设备。它们可以是独立设备，如中继器、网络交换机、路由器，也可以是通信接口单元，如接口卡和调制解调器。DCE执行信号转换、编码等功能，也可能是DTE或中间设备的一部分。

目前，这些数据速率是为光纤和双绞线上的操作定义的： i） 快速以太网 快速以太网是指能够以100 Mbit/s的速率传输数据的以太网网络。

ii）千兆以太网 千兆以太网提供1000 Mbit/s（1 Gbit/s）的数据速率。

iii）万兆以太网 万兆以太网是最新一代的以太网，其数据传输速率为10 Gbit/s（10000 Mbit/s）。它通常用于需要高数据速率的高端应用中的主干网。

你好 ALOHA协议被设计为夏威夷大学的一个项目的一部分。它提供了夏威夷几个岛屿上涉及分组无线电网络的计算机之间的数据传输。Aloha是数据链路层的一种多址协议，提出了多个终端如何在无干扰或冲突的情况下访问介质。

ALOHA有两种不同的版本： 1.纯阿罗哈 纯Aloha是一种无时隙、分散且易于实现的协议。在纯ALOHA中，电台只要想发送数据就发送帧。在传输之前，它不会检查信道是否繁忙。如果两个或多个站点同时传输，则会发生冲突并破坏帧。每当任何一个电台发送一个帧时，它都希望收到接收机的确认。如果在指定的时间内没有收到，则站点认为帧或确认已被破坏。然后，站点等待随机时间，并再次发送帧。这种随机性有助于避免更多碰撞。该方案适用于负载不大的小型网络。但在负载很大的网络中，这种方案失败得很糟糕。这导致了开槽Aloha的发展。 确保纯aloha：其吞吐量和帧传输速率将被预测。 为此，我们需要做一些假设： i） 所有框架的长度应相同。 ii）传输或尝试传输帧时，站点无法生成帧。 iii）根据泊松分布，尝试传输（新帧和碰撞的旧帧）的站点数量。

 Vulnerable Time = 2 * Tt 

纯ALOHA的效率：

Spure= G * e^-2G where G is number of stations wants to transmit in Tt slot. Maximum Efficiency:Maximum Efficiency will be obtained when G=1/2(Spure)max = 1/2 * e^-1           = 0.184 Which means, in Pure ALOHA, only about 18.4% of the time is used for successful transmissions.

2.阿罗哈 这与纯阿洛哈非常相似，只是在传输方式上有所不同。发送方没有在请求时正确发送，而是等待一段时间。在时隙ALOHA中，共享信道的时间被划分为称为 插槽 .各电台有资格仅在时隙开始时发送一帧，且每个时隙仅发送一帧。如果任何电台无法在时隙开始时将帧放置到频道上，则必须等到下一个时隙开始时。如果两个电台试图在同一时隙开始发送，仍有可能发生冲突。但是，与纯Aloha相比，可能发生的碰撞数量大大减少，性能也变得更好。

只有当前插槽可能发生冲突。因此，脆弱的时间是Tt。

开槽ALOHA的效率：

 Sslotted = G * e^-GMaximum Efficiency:(Sslotted)max = 1 * e^-1               = 1/e = 0.368 Maximum Efficiency, in Slotted ALOHA, is 36.8%.

图像参考： 维基百科 , 慕尼黑工业大学

参考资料： https://www.cisco.com/c/en/us/tech/lan-switching/ethernet/index.html https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet

本文由 希娜·科利 和 阿披实阿格拉瓦尔