数据链路层：广播通信

局域网具有广播功能，一个站点可以很方便地访问全网，而且速率、时延和误码率要优于广域网。局域网可以按照拓扑来分类：星形网、环形网和总线网。

局域网上的用户如何共享信道呢？

• 静态划分信道：频分复用，时分复用，波分复用，码分复用。代价较高，不适合局域网
• 多点接入（动态媒体接入控制）：信道并非固定地分给用户

1. 随机接入：用户随机发送消息，但是有可能碰撞，会导致发送失败。因此，必须要有解决配装的网络协议。
2. 受控接入：用户不能随机发送信息，而必须服从一定控制。比如分散控制的令牌环局域网，集中控制的多点线路轮询（polling）。

以太网是一种总线结构的局域网，在局域网市场中处于垄断地位。

以太网的特点：

1. 无连接的工作方式，不必建立连接就可以发送数据。适配器发送的帧不编号，也不需要对方回复确认。这样设计的前提是局域网的通信条件良好。
2. 发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号。

关于总线通信的特点：只要有一台计算机发送数据，那么总线就被占用。因此，在同一时间，只能有一台计算机发送数据，否则就会互相干扰。

在以太网上进行广播通信是，当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都会受到消息。如果是进行一对一通信的呢？这就要借助MAC地址了。在帧的首部写入目的地址，这样接收方的适配器就会检查这个帧的目的地址是否是自己的MAC地址，如果不是就丢弃。这样广播总线上也能实现一对一的通信。

以太网采用的是随机接入，解决冲突的协议是CSMA/CD，意思是载波监听多点接入/碰撞检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。

多点接入：说明这是总线型网络，很多计算机连接到一根总线上。

载波监听：用电子技术检测总线上有没有其他计算机在发送。不管在发送前，还是在发送中，每个站点都必须不停地检测信道。在发送前检测信道，是为了获得发送权；发送中检测信道，是为了及时发现碰撞。

碰撞检测：边发送边监听，就是检查有没有冲突、适配器一边发送一边检测信道上信号电压的变化情况，以判断其他站是否发送数据。一个站不可能同时发送或者接受（但必须边发送边监听信道），所以使用CSMA/CD的以太网只能进行半双工通信。

每个站发送之后的一小段时间内，都存在着遭遇碰撞的可能性。所以说以太网的发送具有不确定性。怎样衡量这种不确定性呢？这就要使用下面的知识了。

争用期（Contention Period）就是以太网端到端往返时间2τ，又称为碰撞窗口（Collision Window）。如果经过争用期还没有检测到碰撞，则说明这是发送是成功的。通常取51.2微秒为争用期。对于10Mbits/s的以太网，在争用期内能发送512比特（64字节），所以也可以说争用期是512比特时间。1比特就是发出1比特所需要的时间。

CSMA/CD的要点：

1. 准备发送：适配器从网络层获取一个分组，加上首部和尾部，放入适配器的缓存。
2. 检查信道：检查到信道空闲，且空闲时间持续96比特时间，则发送此帧。
3. 发送检测：适配器在发送过程中不停地检测信道，这里有两种情况：

• 发送成功：争用期未检测到碰撞，肯定发送成功，然后回到1
• 发送失败：争用期检测到碰撞，立即停止发送数据，并按规定发送人为干扰信号。适配器执行指数退避算法，等待r倍争用期，返回步骤2，继续检测信道，重传到16次仍然失败，则停止重传向上报错。（算法需要边界（有限性））