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crc校验码计算
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概览
计算机网络定义 计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成，通过这些硬件，可以传送不同类型的数据，并且可以支持广泛和日益增长的应用。 需要注意的点 计算机网络不是软件概念，还包括硬件设备计算机网络不仅仅是信息通信，还可以支持广泛的应用根据网络的作用范围，可以将计算机网络分为广域网（WAN）、城域网(MAN)、局域网(LAN)。如图：各个计算机网络的介绍 
根据网络的使用者划分，分为公用网络、专用网络。 计算机网络的发展历史如图：互联网历史发展的阶段 
第一阶段 
第二阶段 
第三阶段 ISP：网络服务提供商 
全世界网络分布范围live.infrapedia.com
如图：中国互联网的发展阶段 
中国当前最大的共用计算机网络 
计算机网络层次结构
计算机网络为什么使用层次结构的设计？ 第一，需要保障数据通信顺畅；第二，能识别目的计算机；第三，通过计算机网络，计算机可以查询到目的计算机的状态；第四，计算机网络可以保障数据不会出错。因此，计算机网络采用分层设计，分层实现不同的功能。 如图：计算机网络层次结构的例子 
计算机网络层次设计的基本原则 各层是相互独立的每一层有足够的灵活性各层之间完全解耦：也就是说某一层变化，不影响其他层次的稳定OSI七层模型 
OSI制定标准时，想成为全球计算机都遵循的标准，但是困难重重，TCP/IP在全球成功地运行了。 为什么OSI没有成为全球计算机市场的标准呢？ OSI的专家缺乏实际经验OSI的标准制定的周期过长，按照OSI标准生产的设备无法及时进入市场OSI模型设计不合理，一些功能在多层中重复出现如图：TCP/IP四层模型 
如图：TCP/IP四层模型与OSI模型的对应关系 
如图：TCP/IP四层模型各层的协议，中间窄、两端大的形状 
如图：计算机A通过路由器传输到计算机B的例子 
现代计算机的网络拓扑
网络拓扑分为边缘部分、核心部分。 如图：边缘部分-家庭 
如图：边缘部分-企业 
如图：网络核心部分结构 
如图：现代互联网的网络拓扑树状图，也就是将边缘部分和核心部分连接起来 
计算机网络性能指标
网络速率指标单位是bps=bit/s，评测计算机网络性能的两个指标：时延、往返时间RTT。 时延分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。 发送时延 数据长度由用户决定，发送速率由计算机网卡决定 
传播时延 传播速率受限于传输介质 
排队时延 数据包在网络设备中等待被处理的时间。 处理时延 数据包到达设备或者机器被处理所花费的时间。 总时延 总时延=发送时延+排队时延+传播时延+处理时延 关于时间的另一个指标——往返时间RTT，评估网络质量的重要指标。RTT表示数据报文在端到端通信中的往返一次的时间。通常使用ping命令查看RTT。 物理层的概述连接不同物理设备的介质 双绞线：分为无屏蔽双绞线、有屏蔽双绞线同轴电缆光纤红外线无线信号激光物理层作用 连接不同的物理设备传输比特流物理层特性 机械特性电气特性功能特性过程特性信道的定义 往一个方向传送信息的媒体，一个通信电路往往包括一个接收信道和一个发送信道。 根据信道的不同，通信电路分为 单工通信信道：只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道。半双工通信信道：双方都可以发送以及接收信息，但是双方不同同时发送或者接受。全双工通信信道：双方都可以同时发送和接收信息分用-复用技术 作用 有很多计算机之间需要连接，很多时候计算机处于关机状态，这会导致信道的利用率不高，可以通过分用-复用技术提高信道的利用率。 如图：分用-复用技术原理 
分用-复用技术用到了哪些技术 频分复用时分复用波分复用码分复用 数据链路层数据链路层的三个基本功能：封装成帧、透明传输、差错检测。 帧：数据链路层中，数据的基本单位。 封装成帧的定义 发送端在网络层的一段数据前后添加特定标记，形成“帧”，接收端根据前后特定的标记，识别出“帧”。 封装成帧的过程 网络层把一些IP的数据报传送到数据链路层，数据链路层接收到数据之后，就会把它看成是“帧”的数据，然后会在数据帧的前后分别添加标记，从帧首部到帧尾部的长度就是数据帧的长度。帧的首部和尾部实际上是特定的控制字符（特定的比特流）。如图：封装成帧的过程 
如果数据里面恰好有帧首部和帧尾部的比特流，怎么办？如图： 
可以通过透明传输解决。 什么是透明？ 控制字符在帧数据中，但是要当做不存在处理 透明传输的处理方法 在数据包里的控制字符前面加上转义字符。如图：ESC表示转义字符 
差错检测 由于物理层只负责传输比特流，无法控制是否出错，数据链路层负责“差错检测”的工作 数据链路层的差错检测奇偶校验码 是一种简单的检测差错的方法，在比特流的尾部添加一位比特位来检测比特流。 过程 将比特流相加，如果得到奇数，就在比特流后面+1；如果得到偶数，就在比特流后面+0。通过奇偶校验码可以得到传输过程中比特流是否错误 
奇偶校验码的局限性 如果比特流发生了两位的错误，将比特流相加，就会发现奇偶没变化，从而无法检测出比特流错误。 铺垫知识：模“2”除法 与算数除法类似，但是模“2”除法不借位，实际上是异或的操作。如图：异或运算，两个比特位不一样，结果为1，反之为0。 
循环冗余校验码（CRC） 定义 根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码的方法，检测数据传输或者保存后可能出现的错误。 过程 生成的数字计算出来，并且附加到数据后面。 步骤 选定一个用于校验的多项式G(x)，并在数据尾部添加r个0将添加r个0的数据，使用模“2”除法，除以多项式的位串得到的余数填充到原数据r个0的位置，得到可验证的位串例子：使用CRC计算101001的可校验位串，如图 
小结 CRC的错误检测能力与位串的阶数r有关数据链路层只进行检测，不进行纠正常用的CRC多项式 
最大传输单元MTU
MTU的作用 数据链路层所传输的数据帧也不是无限大的，MTU用来描述所能传输的最大数据帧。如图： 
数据帧过大或者过小，都会影响传输的效率，MTU受限于物理硬件的特性，以太网的MTU一般是1500字节。 路径MTU 如图：从计算机A传输到计算机B的MTU，整个路径的MTU是1492 
以太网协议
MAC地址 也称之为物理地址、硬件地址，每一个设备都拥有唯一的MAC地址。MAC地址有48位，使用十六进制表示。 以太网地址 是广泛使用的局域网技术，应用于数据链路层的协议，使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输。如图：以太网数据的格式，单位都是字节 
MAC地址表：记录MAC地址和相应的硬件接口的映射关系，MAC地址表会放到路由器上，如图： 
如图：计算机A发送数据给计算机C的过程 
如果路由器的MAC地址表不知道C的硬件接口，计算机怎么传输数据呢？ 
新的问题 如图： 
通过MAC地址表（数据链路层），只能进行相邻物理节点的传输，如果想跨设备传输，比如从A传到B，或者从A传到C，应该怎么做呢？ 通过网络层可以解决 |
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