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

  • 

  • 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