计算机网络-3数据链路层-学习笔记

3.1 数据链路层功能概要

为网络层提供服务

  • 无确认无连接
  • 无确认有连接
  • 有确认面向连接

链路管理

帧定界

帧同步

透明传输

流量控制

差错控制

3.2 组帧

字符计数法

字符填充首位界定符

零比特填充

违规编码

3.3 差错控制

编码

  • 检错编码
    • 奇偶校验码
    • 循环冗余码
  • 纠错编码

3.4 流量控制和可靠传输机制

重传请求

  • ARQ(Auto Repeat reQuest):自动重传请求

协议

  • 单帧滑动窗口与停止等待协议
  • 多帧滑动窗口与后退 N 帧协议(Go Back N,GBN)
  • 多帧滑动窗口与选择重传协议(Selective Repeat,SR)

3.5 介质访问控制

主要任务

  • 使信道为每个链路隔离出专门子层

复用方式

  • 频分多路复用(Frequency-Division Multiplexing,FDM)
  • 时分多路复用(Time-Division Multiplexing,TDM)
  • 波分多路复用(Wavelength-Division Multiplexing, WDM)
  • 码分多路复用(Code-Division Multiplexing,CDM)

随机介质访问控制

  • 常用协议
    • ALOHA(Additive Link On-line HAwaii system)
      • 纯 ALOHA
      • 时隙 ALOHA
    • CMSA(Carrier-sense Multiple Access)
      • 1-坚持 CMSA
      • 非坚持 CMSA
      • p-坚持 CMSA
    • CMSA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
      • 先听后发,边听边发
      • 最小帧长 = 总线传播时延 * 数据传输率 * 2
      • 二进制指数退避算法(王道 P95)
    • CMSA/CA(with Collision Avoidance)
      • 预约信道
      • ACK 帧
      • RTS/CTS(Request to Send / Clear to Send) 帧:可选的碰撞避免协议
    • 轮询访问介质访问控制

3.6 局域网

三种特殊的局域网拓扑实现

  • 以太网
    • 逻辑结构为总线
  • 令牌网
  • FDDI

IEEE802定义

  • 将链路层划分为两个子层
    • 逻辑链路控制子层 LLC
    • 媒体接入控制 MAC

以太网与 IEEE 802.3

  • 以太网传输介质
    • 10BASE5
    • 10BASE2
    • 10BASE-T
    • 10BASE-FL
    • 100BASE-T
  • 以太网的 MAC 帧
    • 数据最短 46 字节
  • 高速以太网
    • 100BASE-T
    • 吉比特以太网
    • 10吉比特以太网

IEEE 802.11

  • MAC 层协议: CSMA/CA
  • 有接入点
    • 扩展的服务集(Extended Service Set, ESS)
      • 基本服务集(Basic Service Set)
        • 固定基础设施:接入点(Access Point, AP)
      • 主干分配系统(Distribution System, DS)
  • 无固定设施
    • 自组织网络

令牌环网的原理

3.7 广域网

基本概念

  • 占 OSI 中 物理层、链路层、网络层 三层
  • 强调资源共享

常用协议

  • PPP(Point to Point)
    • 面向字节
    • 基于 SLIP 发展
    • 组层
      • 链路控制协议(Link Control Protocol, LCP)
      • 网络控制协议(Network Control Protocol, NCP)
      • 将 IP 数据报封装到串行链路的方法
        • 受 MTU(Maximum Transfer Unit) 限制
    • 无差错接受
  • HDLC(High-level Data Link Control)
    • 面向比特
    • 两种基本配置
      • 非平衡配置:一个主站控制整个链路
      • 平衡配置:链路两端两个站都是复合站
    • 检验:CRC
    • 站类型:主战、从站、复合站
    • 数据操作方式
      • 正常相应方式:非平衡结构,从站需收到主站的许可,才能传输信息
      • 异步平衡方式:平衡结构
      • 异步相应方式:非平衡结构,从站无论是否有许可,都可以传输信息
    • 可靠传输

3.8 数据链路层设备

网桥

  • 透明网桥
    • 用生成树算法确保无环
  • 原路由网桥
    • 选择最佳路由

局域网交换机

  • 是多端口网桥
  • 可以实现虚拟局域网(Virtual LAN, VLAN)以隔离冲突域和广播域
  • 每个端口直接与主机相连
  • 交换模式
    • 直通式交换机
    • 存储转发式交换机

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