计算机网络学习笔记——第三章：数据链路层

目录

第三章：数据链路层

3.1 数据链路层功能概述

3.2 封装成帧和透明传输

3.3 差错控制

3.3.1 检错编码

3.3.2 纠错编码

3.4 流量控制与可靠传输机制

3.4.1 流量控制、可靠传输

3.4.2 停止-等待协议

3.4.3 后退N帧协议（GBN）

3.4.4 选择重传协议（SR）

3.5 介质访问控制

3.5.1 信道划分介质访问控制

3.5.2 ALOHA协议

3.5.3 CSMA协议

3.5.4 CSMA-CD协议

3.5.5 CSMA-CA协议

3.5.6 轮询访问介质访问控制

3.6 局域网

3.6.1 局域网基本概念和体系结构

3.6.2 以太网

3.6.3 无线局域网

3.7 PPP协议和HDLC协议

3.8 链路层设备

3.9 总结

---

第三章：数据链路层

3.1 数据链路层功能概述

1、基本概念

结点：主机、路由器

链路：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。

数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。

帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报。

数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。

2、功能概述

数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。

功能一：为网络层提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。（有连接一定有确认）

功能二：链路管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）。

功能三：组帧。

功能四：流量控制。

功能五：差错控制(帧错/位错)。

3.2 封装成帧和透明传输

1、封装成帧

封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部， 这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。

首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界(确定帧的界限)。

帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。

组帧的四种方法： 1.字符计数法，2.字符(节)填充法，3.零比特填充法，4.违规编码法。

 2、透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。

当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

1）字符计数法

帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。

2）字符填充法

当传送的帧是由文本文件组成时（文本文件的字符都是从键盘上输入的，都是ASCII码）。不管从键盘上输入什么字符都可以放在帧里传过去，即透明传输。

当传送的帧是由非ASCII码的文本组成时（二进制代码的程序或图像等）。就要采用字符填充方法实现透明传输。

 3）零比特填充法（5“1”1“0”）

在发送端，扫描整个信息字段，只要连续5个1，就立即填入1个0.

在接收端收到一个帧时，先找到标志字段确定边界，再用硬件对比特流进行扫描。发现连续5个1时，就把后面的0删除。

保证了透明传输：在传送的比特流中可以传送任意比特组合，而不会引起对帧边界的判断错误。

4）违规编码法

 总结：由于字节计数法中Count字段的脆弱性（其值若有差错将导致灾难性后果）及字符填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍使用的帧同步法是比特填充和违规编码法。

3.3 差错控制

概括来说，传输中的差错都是由于噪声引起的。

全局性：由于线路本身电气特性所产生的随机噪声(热噪声)，是信道固有的，随机存在的。
                解决办法:提高信噪比来减少或避免干扰。(对传感器下于)
局部性：外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因。
                解决办法:通常利用编码技术来解决。

差错包括位错（比特位出错， 1变成0，0变成1）和帧错（丢失、重复、失序）

链路层为网络层提供服务：无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。

        通信质量好，有线传输链路：无确认无连接服务

        通信质量差，无线传输链路：有确认无连接服务，有确认面向连接服务

数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题，如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，它通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。

冗余编码：在数据发送之前，先按某种关系附加上一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。接收端根据收到的码字是否仍符合原规则，从而判断是否出错。

3.3.1 检错编码

1、奇偶校验码

特点：只能检查出奇数个比特错误，检错能力为50%。 

2、CRC循环冗余码

 最终发送的数据：要发送的数据+帧检验序列FCS/冗余码

计算冗余码：1）加0   假设生成多项式G(x)的阶为r，则加r个0（多项式n位，阶为n-1位）

                2）模2除法（异或）   数据加0后除以多项数，余数为冗余码

 接收端检错过程：把收到的每一个帧都除以相同的除数，然后检查得到的余数R。

                余数为0，判定这个帧没有差错，接受。

                余数不为0，判定这个帧有差错（无法确定到位），丢弃。

FCS的生成以及接收端CRC检验都是由硬件实现，处理很迅速，因此不会延误数据的传输。

链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但不是可靠传输。

可靠传输：数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么。

3.3.2 纠错编码

海明码：发现双比特错，纠正单比特错。

1、确定校验码位数r

海明不等式：2^r>=k+r+1   （r为冗余信息位，k为信息位）

2、确定校验码和数据的位置

3、 求出校验码的值

P1校验D1,D2,D4,D5

P2校验D1,D3,D4,D6

P3校验D2,D3,D4

P4校验D5,D6 

令所有要校验的位异或=0

4、检错并纠错

由上几步得出的结果为

P1与D1,D2,D4,D5异或=1

P2与D1,D3,D4,D6异或=0

P3与D2,D3,D4异或=1

P4与D5,D6 异或=0

因此 0101  第5 位出错

3.4 流量控制与可靠传输机制

3.4.1 流量控制、可靠传输

1、流量控制

流量控制：控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧。

较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配，会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

数据链路层的流量控制是点对点的，而传输层的流量控制是端到端的。

数据链路层流量控制手段：接收方收不下就不回复确认。

传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告。

2、流量控制的方法

1）停止-等待协议：每发送完一个帧就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个帧

        发送窗口大小=1，接收窗口大小=1

2）滑动窗口协议：后退N帧协议（GBN）：发送窗口大小>1，接收窗口大小=1

                                选择重传协议（SR）：发送窗口大小>1，接收窗口大小>1

滑动窗口解决：1）流量控制：收不下就不给确认，想发也发不了

                        2）可靠传输：发送方自动重传

3.4.2 停止-等待协议

 1、无差错情况

每发送1个数据帧就停止并等待，因此用1bit来编号就够。

2、 有差错情况

1）数据帧丢失或检测到帧出错

 注意：发完一个帧后，必须保留它的副本；数据帧和确认帧必须编号。

2）ACK丢失

 3）ACK迟到

 3、停止-等待协议性能分析

3.4.3 后退N帧协议（GBN）

发送窗口：发送方维持一组连续的允许发送的帧的序号

接收窗口：接收方维持一组连续的允许接收帧的序号

1、GBN发送方必须响应的三件事

1）上层的调用

上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送；如果窗口已满，发送方只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会再发送。（实际现实中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧）。

2）收到了一个ACK

GBN协议中，对n号帧的确认采用累计确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧

3）超时事件

协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有已发送但未被确认的帧。

2、GBN接收方要做的事

如果正确收到n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层。

其余情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只需要维护一个信息：expectedseqnum（下一个按序接收的帧序号）。

出现超时：发送方重传所有已发送但未被确认的帧。

 滑动窗口长度：若采用n个比特对帧编号，那么发送窗口的尺寸应满足：

         因为发送窗口尺寸过大，就会使接收方无法区别新帧和旧帧。

总结：累计确认（偶尔捎带确认）；接收方只按顺序接收帧，不按序无情丢弃；确认序列号最大的、按序到达的帧；发送窗口最大为2^n-1，接收窗口大小为1。

优点：因连续发送数据帧而提高了信道利用率

缺点：在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，使传送效率降低

3.4.4 选择重传协议（SR）

1、SR发送方必须响应的三件事

1）上层的调用

从上层收到数据后，SR发送方检查下一个可用于该帧的序号，如果序号位于发送窗口内，则发送数据帧；否则就像GBN一样，要么将数据缓存，要么返回给上层之后再传输。

2）收到了一个ACK

如果收到ACK，加入该帧序号在窗口内，则SR发送方将那个被确认的帧标记为已接收。如果该帧序号是窗口的下界（最左边第一个窗口对应的序号），则窗口向前移动到具有最小序号的未确认帧处。如果窗口移动了并且有序号在窗口内的未发送帧，则发送这些帧。

3）超时事件

每个帧都有自己的定时器，一个超时事件发生后只重传一个帧。

2、SR接收方要做的事

来者不拒（窗口内的帧）

SR接收方将确认一个正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将被缓存，并返回给发送方一个该帧的确认帧（收谁确认谁），知道所有帧（即序号更小的帧）皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给上层，然后向前移动滑动窗口。

如果收到了窗口序号外（小于窗口下界）的帧，就返回一个ACK。

其他情况，就忽略该帧。

 发送窗口最好等于接收窗口（大了会溢出，小了无意义）

总结：对数据帧逐一确认，收一个确认一个；只重传出错帧；接收方有缓存； 

3.5 介质访问控制

传输数据使用的两种链路：点对点链路、广播式链路

点对点链路：两个相邻节点通过一个链路相连，没有第三者。应用：PPP协议，常用于广域网

广播式链路：所有主机共享通信介质。应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）

介质访问控制的内容就是，采取一定的措施，使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况。

信道划分介质访问控制（MAC multiple access control）协议：

        基于多路复用技术划分资源。

        网络负载重：共享信道效率高且公平；网络负载轻：共享信道效率低

随机访问MAC协议：（会产生冲突）

        用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽。 

        网络负载重：产生冲突开销；网络负载轻：共享信道效率高，单个结点可利用信道全部带宽

轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议：

        既不产生冲突，又要发送时占全部带宽。

3.5.1 信道划分介质访问控制

信道划分介质访问控制：将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。

 1、频分多路复用FDM

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽）资源。

优点：充分利用传输介质带宽，系统效率较高；由于技术比较成熟，实现也比较容易。

2、时分多路复用TDM

将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，所有用户轮流占用信道。

TDM帧是在物理层传送的比特流所划分的帧，标志一个周期。

3、改进的时分复用——统计时分复用STDM

 每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙。

4、波分多路复用WDM

波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。

5、码分多路复用CDM

码分多址（CDMA）是码分复用的一种方式。

1个比特分为多个码片/芯片（chip），每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列。

发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码（通常把0写成-1）

如何不打架：多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交。

如何合并：各路数据在信道中被线性相加。

如何分离：合并的数据和源站规格化内积。

3.5.2 ALOHA协议

1、纯ALOHA协议

思想：不监听信道，不按时间槽发送，随机重发。（想发就发）

冲突检测：如果发生冲突，接收方在就会检查出差错，然后不予确认，发送方在一定时间内收不到就判断发生冲突。

冲突解决：超时后等一随机时间再重传。

2、 时隙ALOHA协议

思想：把时间分成若干个相同的时间片，所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道，若发生冲突，则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。（控制想发就发的随意性）

 对比：纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低；纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发。

3.5.3 CSMA协议

载波监听多录访问协议CSMA（carrier sense multiple access）

CS：载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

        当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞，即发生了冲突。

MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

协议思想：发送帧之前，监听信道。信道空闲：发送完整帧；信道忙：推迟发送。

	1-坚持CSDM	非坚持CSDM	p-坚持CSDM
信道空闲	马上发	马上发	p概率马上发；1-p概率等到下一个时隙再发送
信道忙	继续坚持监听	放弃监听，等一个随机时间再监听	放弃监听，等一个随机时间再监听
优点	立即发送，利用率高	冲突发生的几率减少	冲突减少的同时效率也比较高
缺点	如果多台设备同时监听，那么会发生冲突	因为需要等待，所以媒体利用率不高	即使发生冲突也要坚持把数据帧发完，造成资源浪费

3.5.4 CSMA-CD协议

载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）

CS：载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。

MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。（总线型网络）

CD：碰撞检测（冲突检测），“边发送边接听”，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。（半双工网络）

传播时延对载波监听的影响：

 确定碰撞后的重传时机：

最小帧长问题：如果帧太短，帧都发送完了才检测到碰撞导致停止，导致无法停止碰撞。

3.5.5 CSMA-CA协议

载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA（carrier sense multiple access with collision avoidance）

CSMA/CA主要用于无线局域网中：

 工作原理：发送数据前，先检测信道是否空闲。

                空闲则发出RTS（request to send），RST包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；信道忙则等待。

                接收端收到RTS后，将相应CTS（clear to send）。

                发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据）。

                接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则相应ACK帧。

                发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送，若没有则一直重传至规定重发次数为止（采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间）。

机制：预约信道、ACK帧、RTS/CTS帧（可选）

CSMA-CD与CSMA-CA比较

相同点：CSMA-CD与CSMA-CA机制都属于CSMA的思路，其核心是先听再说。换言之，两个在接入信道之前都必须要进行监听。当发现信道空闲后，才能进行接入。

不同点：1）传输介质不同：CSMA-CD用于总线式以太网（有线），而CSMA-CA用于无线局域网

                2）载波检测方式不同：因传输介质不同，CSMA-CD与CSMA-CA的检测方式也不同。CSMA-CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA-CA采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。

                3）CSMA-CD检测冲突，CSMA-CA避免冲突，二者出现冲突后都会进行有上限的重传

3.5.6 轮询访问介质访问控制

1、轮询协议

主结点轮流“邀请”从属结点发送数据。

问题：轮询开销；等待延迟；单点故障

2、令牌传递协议

在节点之间没有收发数据的需求时，令牌在节点之间循环。
发送数据的流程：
1）当一个节点需要时就可以获得这个令牌。然后修改这个令牌的状态（空闲->占用）
2）将令牌与数据帧结合，让其在节点构成的环之间流动
3）不是目的地的节点收到令牌也不接受，直接略过，目标节点收到信息并复制一份到本地（传输完成），因为是个闭环，所以发送节点最后得到令牌
4）最后，发送令牌的节点对令牌的内容进行检查，如果发现数据出错还要重新发一遍

令牌：一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息。控制信道的使用，确保同一时刻只有一个结点独占信道。

每个结点都可以在一定的时间内（令牌持有时间）获得发送数据的权利，并不是无限制地持有令牌。

问题：令牌开销；等待延迟；单点故障

应用于令牌环网（物理星型拓扑，逻辑环形拓扑）。

采用令牌传送方式的网络常用于负载较重、通信量较大的网络中。 

3.6 局域网

3.6.1 局域网基本概念和体系结构

1、局域网

局域网（local area network）：简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。

特点1：覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。

特点2：使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高(10Mb/s~ 10Gb/s)。

特点3：通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。

特点4：各站为平等关系，共享传输信道。

特点5：多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。

决定局域网的主要要素为:网络拓扑， 传输介质与介质访问控制方法。

2、局域网拓扑结构

常用总线型拓扑

 3、局域网传输介质

局域网	常用介质
有线局域网	双绞线，同轴电缆，光纤
无线局域网	电磁波

4、局城网介质访问控制方法

1）CSMA/CD  常用于总线型局城网，也用于树型网络

2）令牌总线  常用于总线型局城网，也用于树型网络
它是把总线型或树型网络中的各个工作站按定顺序如按接 口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。

3）令牌环  用于环形局域网， 如令牌环网

5、局域网的分类

 6、IEEE 802标准

IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN 标准委员会制定的局域网、城域网技术标准。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。

IEEE 802.3 ：以太网介质访问控制协议 （CSMA/CD）及物理层技术规范

IEEE 802.5 ：令牌环网（Token-Ring)的介质访问控制协议及物理层技术规范

IEEE 802.8 ：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询。

IEEE 802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。

7、MAC子层和LLC子层

3.6.2 以太网

1、概述

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD (载波监听多路访问及冲突检测)技术。

以太网在局域网各种技术中占统治性地位:

        1）造价低廉(以太网网卡不到100块) ;

        2）是应用最广泛的局域网技术；

        3）比令牌环网、ATM网便宜，简单；

        4）满足网络速率要求: 10Mb/s~10Gb/s

以太网两个标准：

        1）DIX Ethernet V2：第一个局域网产品(以太网)规约。

        2）IEEE 802.3： IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个EEE的以太网标准。(帧格式有一丢丢改动)

2、以太网提供无连接、不可靠的服务

无连接:发送方和接收方之间无“握手过程”。

不可靠:不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。

以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。

3、以太网传输介质与拓扑结构的发展

 4、10BASE-T以太网

5、适配器与MAC地址（全球唯一）

 6、以太网MAC帧

  

与IEEE 802.3的区别：第三个字段是长度/类型；当长度/类型字段值小于0x0600时，数据字段必须装入LLC子层。

7、高速以太网

3.6.3 无线局域网

IEEE 802.11：无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。

1、802.11的MAC帧头格式：

2、无线局域网的分类

1）有固定基础设施无线局域网

2）无固定基础设施无线局域网的自组织网络

3.7 PPP协议和HDLC协议

1、广域网

广域网(WAN, Wide Area Network)，通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。

广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。如因特网(Internet)是世界范围内最大的广域网。

2、PPP协议（Point-to-Point Protocol）

点对点协议，是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网一般都使用PPP协议。只支持全双工链路。

应满足的要求：简单：对于链路层的帧，无需纠错，无需序号，无需流量控制。

                        封装成帧：帧定界符

                        透明传输：与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理：异步线路用字节填充，同步线路用比特填充。

                        多种网络层协议：封装的IP数据报可以采用多种协议。

                        多种类型链路：串行/并行，同步/异步，电/光..

                        差错检测：错就丢弃。

                        检测连接状态：链路是否正常工作。

                        最大传送单元：数据部分最大长度MTU.

                        网络层地址协商：知道通信双方的网络层地址。

                        数据压缩协商

无需满足的要求：纠错；流量控制；序号；不支持多点线路

三个组成部分：

状态图：

帧格式：

 3、HDLC协议（High-Level Data Link Control）

高级数据链路控制( High-Level Data Link Control或简称HDLC)，是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议，它是由国际标准化组织(ISO)根据1BM公司的SDLC（SynchronousData Link Control）协议扩展开发而成的，数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现

采用全双工通信
所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重份，传输可靠性高。

HDLC的站：

        1）主站的主要功能是发送命令(包括数据信息)帧、接收响应帧，并负责对整个链路的控制系统的初启、流程的控制、差错检测或恢复等。

        2）从站的主要功能是接收由主站发来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站参与差错恢复等链路控制。

        3）复合站的主要功能是既能发送，又能接收命令帧和响应帧，并且负贵整个链路的控制。

        三种数据操作方式:正常响应方式；异步平衡方式；异步响应方式

HDLC的帧格式：

4、PPP协议和HDLC协议对比

3.8 链路层设备

1、集线器（Hub）——物理层扩展以太网

可以扩展以太网，但是集线器会无脑将一个设备的所有消息转发到集线器所连的所有设备，故会将所连接的所有设备变成一个大的冲突域，同时只能有两台设备进行通信，且设备越多，冲突越多。由此诞生了网桥。

 2、网桥（Bridge）——链路层扩展以太网

1）透明网桥：通过自学习来构建转发表。每一个通过网桥的数据包都会被记录下网桥收到数据时数据对应的地址和网桥自己的接口，通过许许多多的数据包的构造的缓存，网桥就可以知道哪个数据包在哪个接口，以后如果要穿数据包就知道要往哪个接口发送数据包了。

2）源路由网桥：在发送帧时，把详细的最佳路由信息（路由最少/时间最短）放到帧首部。网桥获得最佳路径方法：源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧。通过广播方式想目标地址发送广播，此时可能会经过不同路由产生不同的路径，目标地址收到后再将每一条路径都发一个响应帧给网桥，网桥经过对比就知道哪个接口最快了。

3、交换机

网桥接口越来越多，网桥就变成了交换机

 两种交换方式：

1）直通式交换机

查完目的地址（6B)就立刻转发。延迟小，可靠性低，无法支持具有不同速率的端口的交换。

2）存储转发式交换机

将帧放入高速缓存，并检查是否正确，正确则转发，错误则丢弃。延迟大，可靠性高，可以支持具有不同速率的端口的交换。

4、冲突域和广播域

3.9 总结

参考资料：王道考研