计算机网络 第三章

三、数据链路层

• 两种信道：点对点信道，广播信道
• 重要内容：

1. 数据链路层的点对点信道和广播信道的特点，以及这两种信道使用的协议（PPP协议以及CSMA/CD协议）的特点
2. 数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输和差错检测
3. 以太网MAC层的硬件地址
4. 适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用以及使用场合

• 路由器转发分组时使用的协议栈只有下面的三层，根据路由选择协议不同也可能需要使用运输层协议
  
  PS：根据图3-2，可以分成四段不同的链路通信组成，这四段可能采用不同的数据链路层协议

3.1使用点对点信道的数据链路层

3.1.1数据链路和帧

链路：一个结点到相邻结点的一段物理线路
数据链路：链路+通信协议
点对点信道的数据链路层的协议数据单元——帧
网络层协议数据单元——IP数据报

3.1.2三个基本问题

1. 封装成帧
   封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧
   数据部分长度上限——最大传送单元MTU
   帧定界符：SOH帧开始符，ETO帧结束符，16制编码分别是01和04
2. 透明传输
   
3. 差错检测

• 循环冗余检测CRC，添加在数据后面的冗余码FCS
  循环冗余检测只能实现无比特差错
  
• 传输差错：

4. 比特差错
5. 帧丢失，帧重复，帧失序.

3.2点对点协议PPP

3.2.1PPP协议的特点

PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议

1. PPP协议应满足的需求
   （1）简单（2）封装成帧（3）透明性（4）多种网络层协议（5）多种类型链路（6）差错检测（7）检测连接状态（8）最大传送单元（9）网络层地址协商（10）数据压缩协商
   PS：PPP协议只支持点对点链路通信和全双工链路
2. PPP协议的组成
   （1）将IP数据包封装到链路的方法
   （2）链路控制协议LCP
   （3）网络控制协议NCP

3.2.2PPP协议的帧格式

1. 各字段的意义
2. 字节填充
3. 零比特填充

3.2.3PPP协议的工作状态

3.3使用广播信道的数据链路层

3.3.1局域网的数据链路层

（1）静态划分信道（2）动态媒体接入控制：随机接入，受控接入

1. 以太网的两个标准
   
2. 适配器的作用
   
3. CSMA/CD协议

• 多点接入：总线型网络，载波监听+碰撞检测
• 使用CSMA/CD协议的以太网只能进行半双工通信

3.3.3使用集线器的星型拓扑

• 集线器特点：逻辑上仍是一个总线网、有许多接口、工作在物理层、自适应串音回波抵消

3.3.4以太网的信道利用率

3.3.5以太网的MAC层

1. MAC层的硬件地址：适配器地址或适配器标识符
2. MAC帧的格式
   

3.4拓展的以太网

3.4.1在物理层拓展以太网

3.4.2在数据链路层拓展以太网

1. 以太网交换机的特点
2. 以太网交换机的自学习功能
3. 从总线以太网到星型以太网

3.4.3虚拟局域网

3.5高速以太网

3.5.1 100BASE-T以太网

3.5.2吉比特以太网

3.5.3 10吉比特以太网和更快的以太网

3.5.4使用以太网进行宽带接入