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TCP/IP基础知识

发布时间:2016-07-20 22:00:03
最近工作中需要自己在板卡植入TCP/IP协议栈,因为毕竟单片机性能有限,完整的TCP/IP协议栈很庞大,所以只能移植经过简化的,本来已成功将LWIP协议栈移植到项目板卡中,但老大说这个协议栈写得过于繁琐,特别是在内存管理这块,不容易理解,而且我们板卡对数据的准确性要求没那么高,重 ...

  最近工作中需要自己在板卡植入TCP/IP协议栈,因为毕竟单片机性能有限,完整的TCP/IP协议栈很庞大,所以只能移植经过简化的,本来已成功将LWIP协议栈移植到项目板卡中,但老大说这个协议栈写得过于繁琐,特别是在内存管理这块,不容易理解,而且我们板卡对数据的准确性要求没那么高,重点要保证能通就行,偶尔丢失一两个包都没关系,所以按此需求自写协议栈,实现UDP以及Telnet通信,目前UDP已经实现,其余功能还在慢慢增加中,通过这段时间的研究发现实现UDP并不难,最主要是要把网络通信的一些基本概念知识搞懂,搜集了很多资料,现在将自己觉得比较有用基础知识介绍如下。

以太网总体概述

"以太网"这个名字起源于一个科学假说:19世纪科学家们普遍认为光是通过一种叫以太的物质传播的。时至今日,以太的存在早就被爱因斯坦狭义相对论否定了,而以太网却成了主流的计算机网络,依旧为人类传递着光和电磁信息。

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范,是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。

包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。它们都符合IEEE802.3。

主要有以下两种拓扑结构:

总线型:所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高,不易隔离故障点、采用共享的访问机制,易造成网络拥塞。早期以太网多使用总线型的拓扑结构,采用同轴缆作为传输介质,连接简单,通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备,但由于它存在的固有缺陷,已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。如下图:

 

 

 

总线型

 

 

 

星型:管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设备的可靠性要求高。采用专用的网络设备(如集线器或交换机)作为核心节点,通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上,这就形成了星型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多,但布线和连接器比总线型的要便宜。此外,星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模,因此得到了广泛的应用,被绝大部分的以太网所采用。

 

1.      以太网工作原理

以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问(CSMA/CD)机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息,因此,我们说以太网是一种广播网络。

以太网的工作过程如下:

当以太网中的一台主机要传输数据时,它将按如下步骤进行:

1、监听信道上是否有信号在传输。如果有的话,表明信道处于忙状态,就继续监听,直到信道空闲为止。

2、若没有监听到任何信号,就传输数据

3、传输的时候继续监听,如发现冲突则执行退避算法,随机等待一段时间后,重新执行步骤1(当冲突发生时,涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。

注意:每台计算机一次只允许发送一个包,一个拥塞序列,以警告所有的节点)

4、若未发现冲突则发送成功,所有计算机在试图再一次发送数据之前,必须在最近一次发送后等待9.6微秒(以10Mbps运行)。


原标题:TCP/IP基础知识

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