upd ieee802.11 and switch

Author: WhythZ

_posts/2025-05-27-计网五层教学模型中物理层的基础知识.md

@@ -2,7 +2,7 @@
 # author:
 title: 计网五层教学模型中物理层的基础知识
 description: >-
-  在教学采用物理层、链路层、网络层、传输层、应用层的五层模型，而不直接使用OSI或TCP/IP，本文仅简单介绍其中物理层的浅层知识点，包括通信理论基础、传输介质、物理层设备
+  在教学采用物理层、链路层、网络层、传输层、应用层的五层模型，而不直接使用OSI或TCP/IP，本文仅简单介绍其中物理层的部分知识点，包括通信理论基础、传输介质、物理层设备
 date: 2025-05-27 13:38:00 +0800
 categories: [学科笔记, 计算机网络]
 tags: [计算机网络]

_posts/2025-06-16-计网五层教学模型中链路层的基础知识.md

@@ -2,7 +2,7 @@
 # author:
 title: 计网五层教学模型中链路层的基础知识
 description: >-
-  在教学采用物理层、链路层、网络层、传输层、应用层的五层模型，而不直接使用OSI或TCP/IP，本文仅简单介绍其中链路层的浅层知识点，包括组帧方式、差错控制、流量控制、介质访问控制、局域网等
+  本文仅简单介绍教学用五层模型中链路层的部分知识点，包括组帧方式、差错控制、流量控制、介质访问控制、局域网等
 date: 2025-06-16 23:33:00 +0800
 categories: [学科笔记, 计算机网络]
 tags: [计算机网络]
@@ -709,4 +709,88 @@ $$DIFS\geq SIFS+传播时延$$
 ![8021Q帧结构.png](/resources/计算机网络/8021Q帧结构.png)
 
 ### 6.4 IEEE802.11无线局域网
-- 稍后补充
+
+>无线局域网可分为**有固定基础设施的无线局域网**（IEEE802.11无线局域网即WiFi）和**无固定基础设施的移动自组织网络**（如苹果的AirDrop文件隔空投送），此处仅介绍前者
+
+#### 6.4.1 关于基本服务集
+- 通过硬件设备**门户**（Portal）可以把基于IEEE802.3标准的有线局域网、基于IEEE802.11的无线局域网连通**成更大的局域网**（门户可进行不同标准数据帧间的转换），例如家用路由器可实现手机投屏（手机连接无线局域网，电视连接有线局域网，二者间通过门户沟通）
+
+![IEEE80211无线局域网P1.png](/resources/计算机网络/IEEE80211无线局域网P1.png)
+
+![IEEE80211无线局域网P2.png](/resources/计算机网络/IEEE80211无线局域网P2.png)
+
+- 基于IEEE802.11的无线局域网是星型拓扑结构，其**中心**称为**接入点**（AP, Access Point）或**无线接入点**（WAP, Wireless AP），可以将接入点简单理解为WiFi热点
+- 一个**基本服务集**（BSS）由一个IEEE802.11无线局域网的**基站**（即接入点AP）和多个**移动站**组成，可以简单理解为一个WiFi热点连接了多个电子设备
+    - 每个基本服务集都有一个**服务集标识符**（SSID）标识身份，不超过$32$字节，可以简单理解为WiFi热点的名称
+    - 每个基本服务集能够覆盖的地理范围称为**基本服务区**（BSA），可以简单理解为WiFi热点的可连接范围
+    - 每个移动站相互间无法直接通信，必须**借助基站AP转发进行通信**
+- 每个基本服务集的基站AP可**通过门户连通**其他IEEE802.X局域网（例如802.3有线局域网）
+    - **多个基本服务集**的基站AP也可通过门户被连接到同一个**分配系统**而组成一个更大的服务集，即**扩展服务集**（ESS），例如在家里的每个房间都安装一个子路由（即基本服务集的基站AP），多个子路由通过母路由统一管理并与外部网络连接
+    - **漫游**指的是**移动站在多个基本服务集间移动**时仍能保持通信，可以理解为不同WiFi热点的无缝切换
+
+![基本服务集与扩展服务集.png](/resources/计算机网络/基本服务集与扩展服务集.png)
+
+#### 6.4.2 IEEE802.11帧结构
+
+>IEEE802.11帧分为三种，其中**数据帧**存储数据，**控制帧**包含前文的CSMA/CA协议中用于申请信道的RTS和CTS帧以及确认帧ACK，而**管理帧**则用于探测请求（例如用于寻找WiFi等）
+
+##### 6.4.2.1 数据帧格式
+- 数据帧的格式如下，其**MAC首部**内包含了支持移动站间无线局域网通信的控制信息
+    - 帧控制编码
+        - 特定帧类型的标识
+        - 上述帧类型的子类型标识
+        - 去往AP或来自AP的标识（因为移动站间必须通过AP转发进行通信，所以若移动站收到去往AP的帧则可直接丢弃，AP收到来自AP即去往移动站的帧也可丢弃）
+    - 地址1
+        - 若该帧发往AP，则代表**AP地址**
+        - 若来自AP，代表**目标移动站地址**
+    - 地址2
+        - 若该帧发往AP，则代表**源移动站地址**
+        - 若来自AP，代表**AP地址**
+    - 地址3
+        - 若该帧发往AP，则代表**目标移动站地址**
+        - 若来自AP，代表**源移动站地址**
+
+![IEEE80211数据帧格式.png](/resources/计算机网络/IEEE80211数据帧格式.png)
+
+- 作为中转站的AP具备格式转换的功能（例如可将无线局域网的IEEE802.11帧转为有线以太网的IEEE802.3帧格式），其与无线链路和有线链路相连
+    - **AP和移动站间**通常用**无线链路**传输数据（802.11）
+    - **AP和AP、AP和路由器、AP和以太网交换机之间**通常用**有线链路**传输数据（802.3）
+
+![AP连接无线和有线设备.png](/resources/计算机网络/AP连接无线和有线设备.png)
+
+##### 6.4.2.2 控制帧格式
+- 控制帧与数据帧结构相似，其MAC首部也存在标识帧类型和子类型的编码，区别在于
+    - 控制帧并**不包含数据部分**
+    - 控制帧MAC首部中还包含**持续期**信息，用于CSMA/CA的信道预约机制
+    - 控制帧MAC首部中的**地址部分**并没有数据帧的三个那么多
+- 例如以下是RTS、CTS、ACK三种控制帧的格式示意
+
+![IEEE802.11控制帧格式.png](IEEE802.11控制帧格式.png)
+
+## 七、以太网交换机
+
+>以太网交换机即工作在数据链路层的**多端口**网桥，可**根据目的MAC地址转发数据帧**，支持设备通过端口**即插即用**，其每个端口都支持**全双工**通信（除非**连接集线器就只能半双工**）
+
+### 7.1 自学习功能
+- 交换机内的**交换表**用于记录一系列`[MAC地址, 端口号]`的映射信息，初始为空，交换机每收到一个帧时，在转发该帧之前都会先检测该帧的**发送源地址是否已存在于交换表中**
+    - 若不存在，则将`[发送方的MAC地址, 发送方的端口号]`更新到交换表中**建立缓存**
+    - 若已存在，则无需更新，其它节点向其发送数据帧时都可据此精确定位它
+- 然后再检测该帧的**目标地址是否已存在于交换表中**
+    - 若其存在，则把数据帧**精准转发**至该目标地址在交换表中对应的端口
+    - 若不存在，则把数据帧**广播转发**到除发送方外的其它所有端口
+
+![交换机借助交换表转发数据帧.png](/resources/计算机网络/交换机借助交换表转发数据帧.png)
+
+- 交换表中的每个表项都具有有效时间，表项**过期自动作废**，防止目标节点不存在，或其更换了接入端口
+
+![交换机换插端口使得表项过期作废.png](/resources/计算机网络/交换机换插端口使得表项过期作废.png)
+
+### 7.2 交换方式
+- **直通交换**即直接根据**帧的目的MAC地址决定转发端口**
+    - 优点：**转发时延低**
+    - 缺点：不适用于需**差错控制**、**速率匹配**（直接交换会直接将帧向接收方传输，若接收方带宽小于发送方带宽，则会被撑爆）、**协议转换**（若发送方是IEEE802.11帧格式而接收方是IEEE802.3帧格式，那么直接交换会导致收发帧格式不匹配）功能的线路
+- **存储转发交换**即先把帧完整地**接收到交换机内部Cache内**进行必要处理，再根据**交换表**决定从哪个端口转发
+    - 优点：将帧完整缓存在Cache可实现**差错控制、速率匹配、协议转换**处理
+    - 缺点：**转发时延低**
+
+![交换机的两种转发方式.png](/resources/计算机网络/交换机的两种转发方式.png)