计算机网络期末复习总结——第三章

计算机网络期末复习——数据链路层

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一、数据链路层

1、数据链路层主要的功能是：

调用物理层提供的不可靠的、透明的比特传输服务，为网络层的数据传输提供一条无差异的、可靠的数据链路。

1.1具体体现：

1.1.1、链路管理；

为确保接收方处于接收状态，成链路建立、链路维持和链路释放这些状态的转换的功能，称为链路的管理。

1.1.2封装成帧（帧同步）

   数据传输的单位，以帧为单位便于差错检测和处理，含网络层需要传输的数据和传输网络层数据所需的控制信息

♣ 封装成帧(framing)：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构成了一个帧。
♣ 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。帧定界符的作用：
当数据在传输中发生中断，由于使用了帧定界符，因此只有首部SOH，没有结束符EOT。接收端就知道收到的数据是个不完整的帧，必须丢弃。
MTU (Maximum Transfer Unit) ：帧的数据部分的长度上限

1.1.3差错检测控制：

要求具有极低的比特差错率，为此必须采用差错编码技术；
差错编码技术分为两大类
（1）前向纠错：接收方能检验错误并能纠正错误；
（2）差错检测：只检测错误，不做纠正。
差错控制的具体方法有：垂直冗余校验（VRC）、水平冗余校验（LRC）、水平垂直冗余校验（TRC）和循环冗余校验（CRC）。

1.1.4循环冗余校验（CRC）

特点：检错能力极强，开销很小，易于实现。CRC对一个数据块（frame）校验一次，适合同步通讯。
 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。
 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。

CRC码生成和校验基本分为三步：
 第一步：在数据单元(k位）的末尾加上r个0。r是一个比预定除数的比特位数(r+1)少1的数。
 第二步：采用二进制除法将新的加长的数据单元（k+r位)除以除数。
 第三步：求CRC循环冗余校验码
将被除数+余数发送出去，
余数位数小于r，最左的缺省位数为0。
如果余数为0,则r=0。
举个栗子：

将数据和控制信息区分开；

1.1.6透明传输：

忽略比特组合的含义，将数据正确传输到接收方，称为透明传输；
带填充字符的首尾界符法（DLESTX）”以及“带填充位的首尾标志法（01111110）”就是透明传输的具体实现。

 如何解决？？？？——用字节填充法解决透明传输的问题
送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面再插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个，再将数据送往网络层。
仅仅用CRC差错检测技术，只能做到对帧的无差错接受。（出现差错传输：帧丢失，帧重复，帧失序）
除此之外，具体体现还有：

寻址、流量控制

2、数据链路层协议

数据链路层协议有许多：如PPP协议、CSMA/CD协议等，但有3个问题是共同的：
(1) 封装成帧
(2) 透明传输
(3) 差错控制

3、数据链路层使用的信道：

1、点对点信道2、广播信道

4、什么叫链路？

链路是指从一个结点到相邻结点的一段物理路线（有线或无线），间没有任何其他的交换节点。通信路径是通信实体之间的物理线路，由链路和交换设备构成。把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
1、一条链路只是一条通信路径的一个组成部分；
2、主机之间的通信路径由许多的链路串接而成。

5、寻址的方式：

单播 组播 广播

5.1主机的寻址流程

（地址作为控制信息，存在帧中）
（1）发送主机将源地址和目的地址放入帧中；
（2）收到帧的主机将帧中的目的地址与自己的地址比较；
（3）不同，抛弃；相同，进一步处理。

6、MAC 地址 （物理地址）

MAC 地址是链路层地址，长度为 6 字节（48 位），用于唯一标识网络适配器（网卡）。
一台主机拥有多少个网络适配器就有多少个 MAC 地址。例如笔记本电脑普遍存在无线网络适配器和有线网络适配器，因此就有两个 MAC 地址。

7、流量控制方法：

7.1停止等待协议

协议的基本思想：
1、接收方收到一个正确的数据帧后，将帧交付给主机的同时，向发送方发送一个确认帧ACK；
2、发送方收到确认帧ACK后才能发送下一个新的数据帧；
3、当接收方收到一个错误的数据帧后，抛弃该帧的同时向接收方发送一个否认帧NAK；
4.、发送方收到NAK后，重新发送出现错误的数据帧
发送方
1、从主机取一个数据帧（成帧的过程忽略）；
2、将数据帧送到数据链路层的发送缓存；
3、将发送缓存中的数据帧发送出去；
4、等待；
5、若收到接收节点发过来的确认信息，则从主机取一个新的数据帧，然后转到2。
接收方
1、等待；
2、若收到由发送节点发过来的数据帧（寻址过程忽略），则将其放入数据链路层的接收缓存；
3、将接收缓存中的数据帧上交主机；
4、向发送节点发一信息，表示数据帧以上交主机；
5、转到1。

7.2滑动窗口协议

    tout为略大于与窗口大小等效的时间。

7.3点对点协议PPP协议

PPP 协议是用户计算机和 ISP 进行通信时所使用的数据链路层协议。

不需要：
1、纠错 ——由传输层TCP协议负责，PPP只负责检测
2、流量控制 ——由传输层TCP协议负责
3、序号——PPP是不可靠传输协议，不需要像ARQ自动重传一样使用帧的序号
4、多点线路——点对点，不支持点对多点
5、半双工或单工链路——PPP只支持全双工
工作状态：
1、链路静止状态；2、链路建立状态；3、鉴别状态

8、CSMA/CD小结

CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。

CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理，可以概括如下：先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机，然后再说。

CSMA/CD网络上进行传输时，必须按下列五个步骤来进行
（1）传输前侦听 （2）如果忙则等待 （3）传输并检测冲突
（4）如果冲突发生，重传前等待 （5）重传或夭折