计算机网络学习笔记——第三章

•      本文是[计算机网络](https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?spm_id_from=333.999.0.0)的笔记，图片也从视频中截取。
  

3.1数据链路层概述

（1）概念

（2）封装成帧

• 数据链路层添加帧头和帧尾，把数据封装成帧。
• 帧头和帧尾：在链路层上以帧为单元来传输数据，实现链路层本身的功能。
  

（3）差错检测

检错码：接收端判断在传输过程中是否出现了误码，并封装在帧尾。

（4）可靠传输

• 接收端如果接收到是误码，就会将他丢弃。
• 不可靠传输：丢弃就结束了。
• 可靠传输：采取措施，使得接收方可以重新收到被丢弃的帧的副本。
• 即发送方发送什么，接受方就收到什么。

（5）其他问题

• 上面的三个问题是点对点，广播信道还有其他问题。
• 编址问题：判断哪个主机接受数据。
• 碰撞：多个主机发送数据。（共享式局域网（总线型）不可避免）（CSMA/CD）载波监听多点接入/碰撞检测
• 交互式局域网：通过交换机进行转发。
• 无线局域网：共享式。（CSMA/CA）载波监听多点接入/碰撞避免

3.2封装成帧

• 不是所有的帧都有帧定界符，有些帧没有，比如MAC帧。
• MAC帧
• 数据链路层将帧传给物理层后，物理层会添加一个前导码。
• 前导码前七个字节为同步码，使接受时钟同步；后面一个字节为开始定界符，表明后面是MAC帧。
• 以太网规定帧间间隔时间为96比特发送时间，所以MAC帧不需要帧结束定界符。
• 传输的数据可能与帧定界符相同，会出错。
• 字节填充：在与定界符相同处前添加转义字符；如果有与转义字符相同，则也在前面添加。
• 比特填充：每连续的五个一后添加一个零。
  

3.3差错检测

（1）奇偶校验法

因为漏检率较高，一般不采用。

循环冗余校验CRC

• 多项式必须包含最低次项。
  
  

3.4可靠传输

（1）可靠传输的基本概念

• 分组丢失：路由器输入队列快满了，主动丢弃收到的分组。
• 分组失序：未按照发送顺序到达接收端。
• 分组重复：分组第一次在网络中滞留了，发送端超时重发，然后两个分组都到达。

（2）可靠传输的实现方式——停止-等待协议SW

• 通过确认和重传机制实现的可靠传输协议，常称为自动请求重传协议ARQ。
• 重传的请求是自动进行的，不需要接受方显式的请求发送方某个出错的分组。

（3）可靠传输的实现方式——回退N帧协议GBN


• BGN在流水线传输的基础上，利用发送窗口来限制发送方可连续发送数据分组的个数。
• 发送方只允许发送发送窗口内的分组，发送窗口外的分组不发送。
• 接受方只允许接受接受窗口内的分组，接受窗口外的分组不发送。
• 无差错情况：
• 发送方将发送窗口内的分组按序号一次发送出去，经传输，正确到达接受方。
• 接受方按序接受他们，每接收一个接受窗口向后移动一个，并给发送方发送针对所接受分组的确认分组。
• 确认分组经传输正确到达发送方，发送方按序接受他们，每接收一个接受窗口向后移动一个，并从缓存中删除确认收到的分组。
• 接收方可以择机把已经接受到的分组交付给上层处理。
• 累计确认：
• 接收方不一定要对收到的分组逐个发送确认，而是可以在收到几个数据分组后，对按序到达的最后一个数据分组发送确认。
• ACKn表示序号为n及前面的所有数据分组都正确接受。
• 发送方将发送窗口内的分组按序号一次发送出去，经传输，正确到达接受方。
• 接受方按序接受他们，当接受完0号和1号以后，给发送方发送一个累计确认ACK1。
• 当接受完2号到4号以后，给发送方发送一个累计确认ACK4。
• 如果ACK1丢失了，ACK4正确到达发送方。
• 发送方就知道了序号4之前的分组都接受了，发送窗口向后滑动，并从缓存中删除确认收到的分组。
• 接收方可以择机把已经接受到的分组交付给上层处理。
• 优点：
• 即使某个确认分组丢失，发送方也不必重传。
• 减小接收方的开销，减少对网络资源的占用。
• 缺点：不能及时反映出接收方已经正确接受的数据分组信息。
• 出现差错：
• 发送方将发送窗口内的分组按序号一次发送出去，经传输，到达接受方。
• 如0号出现了误码，接受方根据检错码发现错误，丢弃分组。
• 后续到达的分组的序号与接受窗口的序号不匹配，同样丢弃。
• 接收方发送上一次正确接受的分组的序号，每丢弃一个就发送一次。
• 发送方收到重复的确认，就知道之前发送的数据分组出现了差错，于是可以不等超时计时器超时就立刻重传。具体几个要设置。
• 如果没出发立刻重传，就等超时计时器出现超时，发送方将发送窗口内的数据全部重传。
• 即使只是前面的出现错误，后面的正确，但是因为前面的不被接受，后面的也要重传，这就是GBN。
• 当通信线路不好时，GBN的信道利用率并不比停止等待高。
• 如果发送窗口为8时：
• 发送方将发送窗口内的分组0到7号按序号依次发送出去，经传输，正确到达接受方。
• 接受方按序接受他们，每接收一个接受窗口向后移动一个，并给发送方发送针对所接受分组的确认分组ACK7。
• 如果ACK7丢失，发送方会超时重传。
• 重传的0到7号按序号重新发送，到达接收方。
• 因为前面的已经收到，所以就收窗口为0号。
• 接受方分局窗口序号对分组依次接受，现在在重复接受，接受方无法分辨新旧分组，产生分组重复。
• 所以，发送窗口尺寸不能超过上限。