计算机网络第三章数据链路层
目录
功能概述
数据链路层功能
封装成帧和透明传输
差错控制
流量控制与可靠传输机制
介质访问控制
点对点协议
使用广播信道的数据链路协议
以太网
扩展以太网
高速一台网
功能概述
加头加尾
结点：主机或者路由
功能一：为网络层提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务
功能二：链路管理
功能三：组帧
流量控制、差错控制
数据链路层功能
二进制数据的传输
链路上传播的是
帧
通过数据链路传播
封装成帧和透明传输
帧的数据部分不能大于MTU（最大传送单元）
1.封装成帧
帧的开始和结束，还有控制信息。
MTU最大传送单元
SOH首部，EOT尾部
字符填充发解决这个问题，加ESC
- 字符计数法
- 字符填充法
差错控制
传输错误的占所有的比率
BER（bit Error Rate)
冗余校验CRC
奇偶校验码 n-1位信息元，1位校验元
有一种方法叫FCS帧检验序列
模2除法
P是除数
R=01110，余数加载M后的发送，数位不够前面补0
接收端 在除以除数
汉明码能纠错：能发现双比特错，纠正单比特错
（1）确定校验码位数r
（2）确定校验码和数据的位置
（3）求出检验码的值
同0异1
（4）检错并纠错
流量控制与可靠传输机制
传输层也有，不过是端到端的。
有丢的情况下如何保证传输
接收与发送速度不对等，流量控制，按照收取方控制
ACK接收，NAK出错，数据超时-重传，确认帧丢失；
帧编号，就用0,1一位就行，顺序传递的区别上下的帧
停止-等待协议：
超时计时器设置的重传时间应该比帧传输的平均RTT更长一些。
保丢失；ACK丢失；ACK迟到
信道利用率
信道吞吐率=信道利用率*发送方的发送速率
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滑动窗口协议：后退N帧协议（GBN），选择重传协议（SR）
GBN：发送＞1，接收=1
发送方响应的三件事：（1）上层的调用（2）收到了1个ACK，收到一个序号表明前面的都收到了（3）超时时间，可以重传所有已发但未确认的帧
接收方要做的事：收到后n帧发送一个ack，给上层，网络层（解封装的过程）
SR：发送＞1，接收＞1
发送方看上层来的是否在发送窗口内
结合超时才能重传
发送窗口最好等于接收窗口（大了会溢出，小了没有意义）
、
介质访问控制
点对点协议
P2P协议，常用于广域网
不需要纠错和编号
1.组帧
2.同一物理链路上的的网络层协议
3.要能在多种光电等链路上运行
4.检测连接状态：检测线路是否通
5.最大传输单元
6.网络层地址协商： 在到路由前需要经过下层数据链路层的地地址就是MAX地址
7.数据无损压缩协商
链路控制协议LCP ---4和6
NCP网络控制协议 ---逻辑层的
和通用基本的一样
标志字段F就相相当于头部0x7E
地址字段 0xFF
控制字段C 0x03
PPP是面向字节的
FCS检验序列
透明传输，任何数据都能传输
HDLC协议
同步在网上传输数据、面向比特的数据链路层协议
不可靠的，尽最大可能传输
字符填充法
，信息字段0x7E-->0x7E,0x5E；信息字段0x7D-->0x7D,0x5D；ASCII控制字符小于0x20
前面加0x7D，
0比特填充
使用广播信道的数据链路协议
局域网的数据链路层
以太网的标准
DLX Ethernet V2标准
IEEE的802.3标准
以太网总线连接
静态划分信道
- 频分多路复用FDM
- 时分多路复用TDm
- 波分多路复用WDM
光的频分而已 - 码分多路复用CDM
码分多址CDMA,芯片内序列正交
复用器----分用器
规则化内积还原
动态分配信道
（1）轮询访问介质访问控制----令牌传递协议
挨个问主机啥情况？你发不？
（2）随机访问介质访问控制 -------ALOHA协议，CSMA协议，CSMA/CD协议 CSMA/CA协议
所有用户可以随机发送信息。 不协调
ALOHA
CSMA（先听再说）载波监听多路访问协议（carrier sense multiple access）
看电压波动
1-坚持CSMA
非坚持CSMA
p-坚持CSMA p概率传输
CSMA/CD协议
---载波监听多点接入/碰撞检测（Carrier Sense Multiple Access with Collosion Detection）
有广播容易碰撞
以太网局域网不可靠交付文件
它的重传就是重新发送
争用期/碰撞窗口 0~2t，这个时间里都可能撞上 51.2us
二进制指数类型退避算法
强化碰撞
CSMA/CA协议（Avoidance）避免---有礼貌
无线局域网，检测能量和载波
先检测，空闲则发送RTS（request to send），包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；信道忙则等待。
接收端收到后RTS后，将响应CTS（clear to send）
发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道）
接收方收到数据后，将用CRC来检测数据是否正确，响应ACK帧
局域网
无线局域网采用IEEE802.11标准
AP基站
广域网
老大老大了
PPP协议
以太网
10MB/s
计算机与外界有局域网的连接是通过 通信适配器
有干扰的信号及时通过转发器修复
集线器下还是小的以太网，集线器在物理层
以太网的信道利用率
发送时间+传输时间
S=1/（1+4.44a）------
a=τ/T0 ====τC/L ,时延带宽积/帧长
---------------------------------------------------------
MTU=1500
最小厂64B=18+46B
FCS帧检验序列（CRC）
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帧长也有极限
前三个是厂商的标识
后面的3个是厂家自己定的
网络层设备路由器有两个地址，网络层的转发
集线器也和多个设备连接
是我的收，或者有关的通过我可以转发
MAC帧格式有用以太网V2标准定义了
MAC在类型中2字节支持哪个协议，上面的数据链路层也有
MAC最小传64，也得保证数据别传太小
不同的厂商的电平不一致，用这七个字符同步信号，1个自己10101011，现在要开始接收了
的发送时间
检测出不冲突后，还得等一个时间。
扩展以太网
多个集线器可以连成更大的局域网
碰撞域增大了
集线器只能连接同样速度的（2兆和10兆的不能连接）
利用率没有增高
在数据链路层扩展以太网
用网桥，具有过滤帧的功能，不是向所有端口转发。
集线器只能知道自己的。
网桥可以拉出来多个网线
①里面是电脑的MAC地址，
收到同一个端口来的就认为之前广播已经收到了。
两根线提高可靠性，网桥可以连接不通速率的。
存储转发增加了时延，没有流量控制功能。广播风暴：用户过多的时候，站表的信息太多了，就网络拥塞。
站表怎么来的：空表利用算法一点点检测添加的，来自于发帧的才能进行登记
网桥支撑树算法，把网桥和最短路径的树连接成小的网络
交换机就是工作在数据链路层的集线器
多端口交换节可以支持N*10Mb/s的速度
虚拟局域网
逻辑层广播
高速以太网
100Mb/s
802.3标准
最大电缆长度减小到100m，帧间隔减少
UTP是双绞线
吉比特以太网
载波延伸
快了就 利用公式 S=****a，加帧长，增大到512字节
但是会产生【分组突发】
链路层的设备
看有没有路由器看广播域