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第三章 数据链路层(点到点的传输服务)-计算机网络(笔记)

计算机网络

第三章 数据链路层(点到点的传输服务)

数据链路层属于计算机网络的低层。数据链路层使用的信道主要有以下两种类型:

(1)点到点信道。这种信道使用一对一的点到点通信方式。

(2)广播信道。这种信道使用一对多的广播方式。

数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输和差错检测。

链路层是一个节点到相邻节点的一段物理线路,数据链路则是在链路的基础上增加一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)。

数据链路层传送的协议数据单元是帧。

网络层协议数据单元是IP数据报(或简称为数据报、分组或包)。

链路层规定所能传送的数据部分长度上限-最大传送单元MTC

封装成帧的方法:

(1)字节填充法

(2)字符填充的首尾定界法

(3)比特填充(7EH,每五个1插入0)

(4)违法编码法(时间中期不跳变)

循环冗余校验CRC是一种检错方法,而帧检验序列FCS是添加在数据后的冗余码。

出现传输差错一般有:帧丢失帧重复帧失序

点对点协议PPP是数据链路层使用最多的一种协议,它的特点是:简单;只检测差错,而不纠正差错;不使用序号,也不进行流量控制;而可以支持多种网络层协议。

PPPoE是为宽带上网主机使用的链路层协议。

局域网的优点是:具有广播功能,从一个站点可以很方便的访问全球;便于系统扩展和逐渐演变;提高了系统的可靠性、可用性和生存性。

共享通信媒体资源的方法有:

(1)静态划分信道(各种复用技术)

(2)动态媒体接入控制,又称多点接入(随机接入控制或受控接入)。

IEEE 802 委员会曾把曾经局域网的数据链路拆成两个子层,即逻辑链路控制(LLC)子层(与传输媒体无关)和媒体接入控制(MAC)子层(与传输媒体有关)。但现在在LLC子层已成为历史。

计算机与外界局域网通信要通过网络适配器,它又称网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM中。

以太网采用无连接的工作方式,对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢弃,其他什么都不做。

以太网发送的数据都是使用曼彻斯特编码信号。

以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD(半双工通信)。协议的要点是:发送前先监听,便发边监听,一旦发现总线上发生了碰撞,就立刻停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此,每一个站在自己发送数据之后的一段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。

常见退避算法:

(1)非坚持算法

(2)1-坚持算法

(2)p-坚持算法

电磁波在1km电缆的传播时延约为5us。

最长帧长:发送时延=2*传播时延

以太网网使用截断二进制指数退避算法来确认碰撞后重传的时机。

传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网,但在逻辑上则是总线网。集线器工作在物理层,它的每个接口仅仅简单地转发比特,不进行碰撞检测。

以太网的硬件地址,即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符,与主机所在地点无关。源地址和目的地址都是48位长

以太网的网络适配器有过滤功能,它只接受单播帧、广播帧和多播帧。

使用集线器可以在物理层扩展以太网(扩展后的以太网仍是一个网络)。

交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机(工作在数据链路层)。它就是一个多端口的网桥,而每个端口都直接与某台单主机或另一台集线器相连,且工作在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对端口,使每一对相互通信的主机都能像独占信号媒体那样,无碰撞地传输数据。

高速以太网有100Mbit/s的快速以太网、吉比特以太网和10Gbit/s的10吉比特以太网。最近还发展到400吉比特以太网。在宽带接入技术中,也尝使用高速以太网进行接入。

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