计算机网络_学习笔记 第三章 数据链路层

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1. 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道、广播信道。
2. 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。
3. 数据链路(data link)，即把实现这些协议的硬件和软件加到链路上。
4. 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
5. 数据链路层传送的是帧。
6. 三个基本问题：(1) 封装成帧(2) 透明传输(3) 差错控制
7. 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部（帧开始符SOH 01）和尾部（帧结束符EOT 04），然后就构成了一个帧。（数据部分<=长度限制MTU）首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
8. 解决透明传输问题：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”(十六进制1B)
9. 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER。
10. 循环冗余检验CRC：冗余码n位，除数为n+1位，于是数据后面+n个0，然后除以除数，余数便是校验码。详细见这篇文章。
11. 在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS，CRC是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。
12. 用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议（拨号电话）。
13. PPP 协议应满足的需求：简单（首要的要求），封装成帧，透明性  ，多种网络层协议，多种类型链路，差错检测，检测连接状态，最大传送单元，网络层地址协商，数据压缩协商。
14. PPP 协议不需要的功能：纠错，流量控制，序号，多点线路，半双工或单工链路。
15. PPP 协议的三个组成部分：
    • 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
    • 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
    • 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
16. PPP 协议的帧格式： 
    1. F=0x7E，A=0xFF，C=0x03。
    2. 2 个字节的协议字段：0x0021，IP数据报；0xC021, PPP 链路控制数据；0x8021，网络控制数据。
    3. 信息部分不超过1500字节。
    4. 尾部为FCS。
    5. 所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。
17. 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法：将每一个 0x7E字节变为(0x7D, 0x5E)，0x7D转变成为(0x7D, 0x5D)。ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在前面要加入0x7D，同时将该字符的编码加以改变。
18. 同步传输时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输：在连续5个1时马上添加0。
19. PPP 协议的工作状态：链路静止-建立物理层-链路建立-pc发LCP-NCP分配IP地址-链路打开，网络层建立。（释放时倒过来）
20. 局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
21. 按拓扑分类：星形网（hub），环形网（令牌），总线网，树形网。
22. 动态媒体接入控制（多点接入）：1.随机接入 2.受控接入，如多点线路探询(polling)，或轮询。
23. 严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网
24. 数据链路层的两个子层：
    1. 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层，与传输媒体有关。
    2. 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层，局域网对 LLC子层是透明的。
25. 适配器的重要功能：
    1. 进行串行/并行转换
    2. 对数据进行缓存
    3. 在计算机的操作系统安装设备驱动程序
    4. 实现以太网协议
26. 以太网的广播方式发送。
27. 为了通信的简便以太网采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据，以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认（因为局域网信道好）。
28. 以太网提供的服务：不可靠交付，不纠错，不知道重传帧。
29. 以太网发送的数据都使用曼彻斯特(Manchester)编码。
30. 载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD。“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，“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
31. 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，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，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
32. 电磁波在1km电缆传播时延约5 μs。
33. 把总线上的单程端到端传播时延记为τ，A 发送数据后，最迟要经过2τ才能知道自己发送的数据和其他站发送的数据有没有发生碰撞。
34. 使用 CSMA/CD 协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
35. 退避算法：
    1. 确定基本退避时间，一般是取为争用期 2τ。
    2. 定义重传次数 k ，k ≤ 10，即k = Min[重传次数, 10] 
    3. 从整数集合[0,1,…, (2k −1)]中随机地取出一个数，记为 r。
    4. 重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。 
    5. 当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧。
36. 以太网取51.2µs为争用期的长度，可根据此算出最短有效帧长，帧间最小间隔为 9.6 µs。
37. 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。（物理层）
38. 以太网的信道利用率。Smax = 1 / (1 + a)， a=τ（端到端时延）/T0（发送时间）。
39. “MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。高位24位：厂家，低位24位由厂家自行指派
40. 常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ： DIX Ethernet V2 标准IEEE 的 802.3 标准。
41. 以太网的 MAC 帧格式：目的地址字段6字节，源地址字段6字节，类型字段2字节（标志上一层使用的是什么协议），数据字段46~1500字节，FCS字段4字节。前面插入的8字节中，7个字节是前同步码1个是帧开始定界符。
42. 在物理层扩展局域网：集线器，在数据链路层扩展局域网：网桥。
43. 网桥使各网段成为隔离开的碰撞域，网桥不改变它转发的帧的源地址，在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。。
44. 透明网桥的自学习算法：算法及实现。
45. 源路由(source route)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。
46. 多接口网桥即交换式集线器常称为以太网交换机。利用以太网交换机可以很方便地 实现虚拟局域网，虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记。
47. 速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。

（已完结）