数据链路层和物理层协议总结

物理层常见的接口标准：ADSL，SONET/SDH，EIA RS-232-C；

数据链路层：

1）与流量控制有关的协议：停止等待，后退N帧，选择重传；主要区别在于发送窗口和接受窗口的大小；

2）与介质访问控制有关的协议：信道划分，随机访问，轮询访问；

其中比较重要的是随机访问控制，将广播信道转化为点对点信道的行为；

①CSMA/CD协议：适用于总线型网络或者半双工网络环境，总线传播时延对该协议影响很大；

具体过程如下：

适配器从他的父节点获得一个网络层数据报，组帧，并将该帧放到适配器缓冲区中；

如果适配器监听到信道空闲，就开始传输该帧，如果监听到信道忙，就等待直侦听到没有信号能量，然后开始传输该帧；

传输过程中，如果适配器检测到来自其他适配器的信号能量出现，如果已经传输了整个帧，那么这个适配器就完成了对该帧的传输，如果还未传输完，那么就必须停止传输，之后发送一个48比特的拥塞信号；

等到拥塞信号（干扰信号）传送并接受完毕之后（包含一个传输时间和传播时间），采用截断二进制算法来等待一段随机的时间；

截断二进制算法是从干扰信号传输完毕开始算起，等待这段随机的时间之后还要在等待96比特时间作为帧间间隔才能开始发送；

②CSMA/CA协议：应用于无线局域网，采用二进制退避算法，还使用预约信道、ACK帧、RTS/CTS帧实现碰撞避免；

上述两个协议的区别：CD用于总线以太网，CA用于无线局域网abgn；CD通过电缆中的电压变化检测，CA通过能量检测、载波检测、能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式；

③MAC协议：组帧，拆帧，比特传输差错检测，透明传输；

④LLC协议：与传输媒体无关，向网络层提供无确认无连接，面向连接，带确认无连接，高速连接四种不同的服务类型；

⑤802.3标准与以太网：IEEE802.3是一种局域网标准，描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，以太网逻辑上采用总线型拓扑结构，所有计算机共享一条总线，信息以广播方式发送，为了保证方便可靠性，使用CSMA/CD方式对总线进行访问控制；

100BASE-T以太网既支持全双工，有支持半双工，在全双工方式工作下无冲突发生，因此全双工方式下不适用CSMA/CD协议；

吉比特也可以全双工和半双工，全双工不使用CSMA/CD；

10吉比特只工作在全双工，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD；

⑥802.11的MAC层采用的是CSMA/CA协议进行介质访问控制；在无线局域网中，即使在发送过程中发生了碰撞，也要把整个帧发送完毕；

⑦广域网由一些节点交换机以及连接这些交换机的链路所组成，节点交换机执行将分组存储转发的功能，结点之间都是点到点连接；

⑧PPP协议，即点对点协议，是面向字节的协议，该协议应用在直接连接两个节点的链路上，主要用来通过拨号或者专线方式建立点对点连接发送数据；

该协议中，地址字段A占一个字节，规定为0xFF，控制字段C占一个字节，规定为0x03，由于PPP是面向字节的，所以所有PPP帧的长度都是整数个字节；

又由于PPP协议是点对点的，并不是总线型，所以无需采用CSMA/CD协议，自然就没有最短帧，所以信息段占0——1500个字节；

PPP链接的建立、使用、撤销：

当线路处于静止状态时，不存在物理层连接；

当线路检测到有载波信号的时候，建立物理连接，线路变为建立状态；

此时LCP开始选项商定，商定成功之后就进入身份验证状态；

双方身份验证通过之后就进入网络状态；

这时，采用NCP配置网络层，配置成功之后，进入打开状态，然后就可以进行数据传输了；

注意一点：由于PPP是面向字节的，当信息字段和标志字段出现一致的比特组合的时候，PPP有两种不同的处理方法：

一种是在异步线路中采用字节填充，一种是在SONET同步线路中采用比特填充；

⑨HDLC协议：该协议不依赖于任何一种字符编码集，数据报文可以透明传输，用于实现透明传输的比特填充法易于硬件实现；

与PPP相比，HDLC比PPP帧少了2字节的协议字段，当协议字段为0x0021时，表示信息字段是IP数据报；

PPP不使用序号和确认机制，只保证无差错接受，而端到端的差错检测由高层协议负责，HDLC协议的信息帧使用了编号和确认机制，可以提供可靠传输；