导图社区 计算机网络第九章无线网络和移动网络
计算机网络第九章无线网络和移动网络：即使我们能在硬件上实现无线局域网的碰撞检测功能，也无法检测出隐蔽站问题带来的碰撞；通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站，在什么时候能发送数据或者接收数据。
这是我的mysql学习笔记，主要是基础篇入门的各项指令等，具体是看的黑马程序员的mysql视频，然后边学边自己整理出来的，希望对大家有帮助。
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计算机网络第九章 无线网络和移动网络
无线局域网WLAN
区别
便携站
工作时位置固定不变
移动站
不仅能移动，可以在移动中进行通信
无线局域网组成
分类
有基础设施
无基础设施
IEEE 802.11
1997年IEEE制定无线局域网协议802.11系列标准
相当于无线以太网的标准，使用星形拓扑
接入点AP/无线接入点WAP
无线局域网的中心，是无线局域网的基础设施，也是一个链路层设备
家用局域网一般将IP层路由器功能嵌入，但是企业是分开的
接入点AP在出厂就有一个48位二进制MAC地址，叫做基本服务集标识符BSSID
基本服务集BSS
规定无线局域网的最小构件
包括一个接入点和若干个移动站
各站在本BSS以内或以外的通信都要经过接入点
安装AP时必须为其分配一个不超过32字节的服务集标识符SSID（局域网名字）和一个通信信道
BSS所覆盖的地理范围叫做一个基本服务区BSA
一个基本服务集可以是孤立的单个服务集，也可以通过AP连接到一个分配系统DS，然后再连接到另一个基本服务集，这样会构成一个扩展服务集ESS
ESS也有标识符，是不超过32字符的字符串名字而非地址，叫做扩展服务及标识符ESSID
ESS的接入通过门户实现，其作用相当于网桥
关联方法
被动扫描
接入点AP周期性发出信标帧，包含若干参数
移动站A扫描11个信道，选择愿意加入接入点AP2所在的基本服务集BSS2，向AP2发送关联请求帧
接入点AP2同意移动站A发来的关联请求，向移动站A发送关联响应帧，至此连接建立
主动扫描
移动站A主动发出广播的探测请求帧，让所有能够收到此帧的接入点都能够知道有移动站要求建立关联
现在多点回答了探测响应帧
移动站A向信号强的AP2发送关联请求帧
AP2发送关联响应帧，与A建立关联
重新关联
移动站若使用重新关联服务，则可以把这种关联转移到另一个接入点，当使用分离服务时，可终止这种关联
热点
无偿或有条件接入WiFi的服务，有热点的地方称为热区
无线局域网适配器
手机或智能机器都内置了无线局域网适配器后，都能实现802.11的物理层和MAC层的功能
WIFI加密方式
刚开始使用WEP，但有漏洞
现在使用WPA或WPA2
移动自组网络
也称移动分组无线网络
无固定基础设施的无线局域网
没有AP，而是由一些处于平等状态的移动站相互通信组成的临时网络，不能和其他网络相连
构成
一些可移动设备发现在它们附近还有其他可移动设备，并且要求和其他移动设备进行通信
无线传感器网络WSN
移动自组网络中的一个子集
由大量传感器节点通过无线通信技术构成的自组网络
进行各种数据的采集，低带宽低功耗
对网络安全性，节点自动配置，网络动态重组有一定要求
应用：物联网IoT
区分
移动自组网络和移动IP并不相同
移动IP
使漫游的主机可以用多种方式连接互联网
需要地址管理和增加协议的互操作性
核心网络功能仍然是基于在固定互联网中一直使用的各种路由选择协议
把移动性拓展到无线领域中的自治系统
具有特定的路由选择协议，可以不和互联网相连
即使相连，移动自组网也是以末梢网络方式工作的
名词概念
固定接入
在作为网络用户期间，用户设置的地理位置保持不变
移动接入
用户设备能改变位置，发生切换时，通信仍然连续
便携接入
在受限的网络覆盖面积中，用户设备能够在以步行的速度移动时进行网络通信，提供有限的切换能力
游牧接入
用户设备的地理位置至少在进行网络通信时保持不变
802.11局域网的物理层
其物理层相当复杂，根据物理层的不同，对应的标准也不同
802.11ax/高效率无线标准HEW
侧重解决在密集环境下保持手机的畅通
极高吞吐量EHT/802.11be
有望达到30Gbit/s，可能在2024完成标准的构建
特点是降低延迟和抖动（5ms以下），对实时游戏具有重要意义
802.11ah
工作频段900MHz，最高数据率为18Mbit/s
功耗低，传输距离长，很适合物联网设备之间通信
802.11局域网的MAC层协议
CSMA/CA协议
在无线局域网无法实现碰撞检测
隐蔽站问题
发送的信号检测不到，但却能产生碰撞
两个相距很远的站点向中间站点发送信息，会产生碰撞，则这两个站点互为隐蔽站
应考虑的特点
无线局域网的适配器无法实现碰撞检测
检测到信道空闲，其实信道可能并不空闲
即使我们能在硬件上实现无线局域网的碰撞检测功能，也无法检测出隐蔽站问题带来的碰撞
协议的设计是要尽量减少碰撞发生的概率
链路层确认
无线站点每通过无线局域网发送完一帧后要等到收到对方的确认帧才能继续发送下一帧
802.11的MAC层
通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站，在什么时候能发送数据或者接收数据
分布协调功能DCF
不采用中心控制，而是在每个节点使用CSMA机制的分布式介入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权
向上提供争用服务
所有实现都必须有DCF功能
点协调功能PCF
PCF是选项
用接入点AP集中控制整个BSS内活动，因此自组网络就没有PCF层
PCF使用的是集中控制算法，类似探询的方法把发送数据权轮流交给各个站，避免碰撞的产生
要点
站点若是想发送数据必须先监听信道，若信道在短帧间间隔DIFS内均为空闲，则发送整个数据帧
若在DIFS不为空闲，站点随机选择一个数，设置退避计时器，若信道忙，则冻结计时器，直到信道空闲再开始计时，当退避计时器减到0时，站点发送数据帧
站点接受到发来的确认帧，且还有后续帧要发送，或者在设定时间未收到确认，则准备重传，则转到步骤2
时间间隔DIFS的重要性
实现方法
软件实现虚拟载波监听
让源站A把占用信道时间以微秒为单位，写入其数据帧DATA的首部
所有处于A广播范围内的各站都能收到消息，并创建自己的网络分配向量NAV
NAV指出信道忙的持续时间，相当于A和B以外的站点都不能在这段时间发送数据
在物理层用硬件实现载波监听
每个站检查收到的信号强度是否超过一定门限值，用此来判断是否有其他移动站在信道上发送数据
任何在发送数据之前必须监听信道，只要信道忙就不能发送数据
争用信道的过程
使用退避算法公平征用信道
原理与有线以太网类似，注意理解
要发数据经过争用期情况
要发数据检测信道忙
已发出数据帧未收到确认，重传数据帧
接着发送后续数据帧
对信道进行预约
流程
A先发送一帧请求发送RTS
请求占用信道时间
B接受到RTS，在最短时间间隔SIFS后发送允许发送CTS帧
告诉A可以发送，也告诉其他所有站A要与B通信
随后A将数据帧发送
数据帧中也写入了占用时间，其他站收到后也可以设置NAV
802.11局域网的MAC帧
控制帧
数据帧
MAC首部
共30字节，帧的复杂性都在帧的MAC首部
帧主体
帧的数据部分，不超过2312字节，不过通常都不超过1500字节
帧检验序列FCS
共4字节
管理帧
MAC首部构成
地址
地址1永远是接收地址
地址2永远是发送地址
地址3，4取决于数据帧中来自AP和去往AP两个字段的值
序号控制字段
占16位，序号子字段占12位，分片子字段占4位
作用是使接收方能够区分开是新传送帧还是因出现差错而重传的帧
持续期字段
占16位，预约信道占用时间
帧控制字段
共分为11个字段
类型字段和子类型字段
来区分帧的功能
更多分片字段
为1时表明是一个帧的多个分片之一
功率管理字段
只有1位，用来指示移动站的功率管理模式
WEP字段
占1位，若置1则表明对MAC帧主体采用加密算法
无线个人局域网WPAN
在个人工作的地方把属于个人的电子设备用无线连接技术连接起来的自组网络
蓝牙
最新蓝牙5.2，上限数据传输速率为24Mbit/s，有效传输距离达300m
技术
TDM方式和跳频扩频FHSS技术，组成不使用接入点AP的皮可网
一个主设备和最多7个从设备，可以把多个皮可网连接起来形成范围更大的扩散网
低速WPAN
最重要的是ZigBee
一个ZigBee网络有1个主设备，其余是从设备，最多包括155节点，若通过网络协调器，最多可支持超过64000个节点
可采用星形和网状拓扑
节点分类-按功能
全功能设备FFD
充当网络的协调器
精简功能设备RFD
仅用来交换数据
高速WPAN
标准IEEE 802.15.3
为便携式多媒体装置之间传送数据而制定的，支持11~55Mbit/s数据率
蜂窝移动通信网
蜂窝无线通信技术发展简介
问世
1978年问世
使用模拟技术和传统电路交换及频分多址iFDMA提供电话服务
2G蜂窝移动通信系统
1990年基于数字技术的第二代蜂窝移动通信，代表是欧洲提出的GSM系统
将整个网络服务划分为许多小区，每个小区设置基站
每个相邻基站使用不同频率，相隔一定距离小区的基站可以使用相同的频率
仍然使用传统的电路交换提供基本的话音通信服务
GSM包括系统
基站子系统
包括十几个基站和一个基站控制器BSC
网络子系统（核心网）
包括移动交换中心MSC
网关移动交换中心GMSC
数据通信被引入移动通信系统
引入通用分组无线服务GPRS（2.5G）
增强型数据速率GSM演进EDGE（2.75G）
3G蜂窝移动通信系统
1996年国际电联无线电通信部门ITU-R将3G正式定名为IMT-2000
这个系统工作在2000MHz，支持数据率可达2000kbit/s（固定站）和384kbit/s（移动站）
3G标准是通用移动通信系统UMTS
引入无线接入网的概念，全名是通用移动通信系统陆地无线接入网UTRAN
每个无线网络系统有一个无线网络控制器RNC和许多基站（NB）
将移动站称为用户设备UE
在空口使用直接序列宽带码分多址DS-WCDMA或时分同步码分多址TD-SCDMA
是以传输多媒体数据业务为主的通信系统
4G蜂窝移动通信系统
取消了电路交换，全部使用分组交换技术，全网IP化
LTE结构
用户设备UE
演进的无线接入网E-UTRAN
演进的分组核心网EPC
分组数据网络网关P-GW
服务网关S-GW
归属用户服务器HSS
移动性管理实体MME
LTE下行信道采用正交频分多址OFDMA，多入多出MIMO
LTE网络与互联网的连接
LTE协议栈
基本概念
使移动站在移动中的TCP连接不中断，必须使得移动站IP地址在移动中保持不变
原理
移动站A必须有一个原始地址，即永久地址/归属地址
移动站原始连接的网络叫做归属网络
让地址的改变对互联网其余部分是透明，移动IP使用代理
移动站A移动到另一个地点接入新的网络N2时，N2启用的代理叫做外地代理
为A创立一个临时地址（转交地址），通知A的归属代理
新功能
移动站到外地代理的协议
外地代理到归属代理的协议
归属代理数据包封装协议
外地代理拆封协议
为使数据包转发高效，需要以牺牲复杂度为代价
增加移动用户定位协议
移动网络对高层协议的影响
会经常更换连接点，会产生中断，引发TCP的误拥塞控制措施，降低网络报文发送速率
解决方法
本地恢复
让TCP发送方知道什么地方使用了无线线路
将含有移动用户的端对端TCP连接拆成两个互相串接的TCP连接
