计算机网络-链路层-总结

链路层

  • 负责相邻节点之间**数据报(datagram)**的传输
  • 大部分实现在网络适配器(network adapter)(网络接口卡(network interface card(NIC)))

差错检测和纠正技术 (Error-Detection and -Correction Techniques)

  • 奇偶校验(parity checks)
  • 校验和(checksumming methods)(多用于运输层)
  • 循环冗余检测(cyclic redundancy checks)(多用于适配器的链路层)
    • 也称为多项式编码(polynomial code)
    • 发送方和接收方首先确认一个r+1位的位模式G–生成多项式(generator),要求其最高位为1.
    • 对于要发送的一个给定位模式D,发送方要计算一个r位的位模式R附加到D后,发送一个D+r长度的位模式。
    • 若收到的D+r长的位模式可以被G用模2算术整除,则认为无错误;否则认为出错。

多路访问链路和协议

3类多路访问协议:

  • 信道划分协议 (channel partitioning protocol)
    • 时分复用(TDM)
    • 频分复用(FDM)
    • 码分多址(CMDA)
  • 随机接入协议 (random access protocol)
    • 碰撞发送时随机延时一段时间后重发
  • 载波监听多路访问(Carrier Sense Mutiple Access, CSMA) / 具有碰撞检测的CSMA(CMSA/CD)协议
    • 载波监听(carrier sensing):一个节点在传输前先听信道,等带一段空闲的时间发送
    • 碰撞检测(collision detection):一个节点在传输时一直监听信道,检测到干扰时,立即停止传输,等待一段时间后,监听等待一段空闲
  • 轮流协议 (taking-turns protocol)
    • 轮询协议(polling protocol):主节点循环地允许每一个节点发送帧
    • 令牌传递协议(token-passing protocol)

链路层寻址

  • MAC(medium access control)地址
    • 物理地址
    • 6字节
    • 广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF
  • 地址解析协议(Addressing Resolution Protocol ARP)
    • 负责网络层协议的地址(IP…)和链路层地址(MAC)之间的转换
    • 介于网络层和链路层
    • ARP只为在同一个子网内的主机和路由器解析IP地址
    • 每个主机和路由器维护一个ARP表,每条记录包括 IP地址, 对应的MAC地址, TTL过期时间
    • 为查询在同一个子网中的IP地址所对应MAC地址,向子网广播ARP分组(ARP Packet),询问子网上所有主机和路由器。
    • 具有对应IP的设备向询问主机返回一个携带其期望映射的ARP分组
  • windows下查看ARP表:arp -a
  • 若目的IP地址不在ARP表中,说明不在同一个子网中,则发送到"first-hop router"–>网关("第一跳路由器"的地址)

以太网 Ethernet

  • 局域网技术

  • 使用总线—>集线器(hub)(星型拓扑)—>交换机(switch)(星型拓扑)

  • 路由器:运行在高至第三层;交换机:仅运行在低二层。

  • Ethernet Frame 以太网帧

    • 计算机网络-链路层-总结_第1张图片

    • 前同步码 Preamble: 7个10101010 + 1个10101011。用于“唤醒”接收适配器

    • 类型:上层协议

    • CRC (Cyclic redundancy check)循环冗余校验

链路层交换机 Link-Layer Switches

  • 通过**交换机表(switch table)**完成过滤和转发,表中包括
    • MAC地址
    • 对应的交换机接口
    • 该表项创建的时间
  • 转发:
    • 若目的地址在表中不存在,则广播该帧
    • 若该帧目的地址对应的接口与该帧传来的接口相同,没有必要转发,抛弃
    • 正常情况下向目的地址对应的接口转发
  • 交换机表的自动建立
    • 对于每个到来的帧,将其源地址、到达的接口、到达的时间储存在一个表项中
    • 在一段时间内(老化期(aging time)),未收到源地址为某个地址的帧,则从表中删除该地址的表项

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