标签：协议 校验 chapter3 局域网 3.4 数据 以太网 链路层
目录3.1 数据链路层设计要点
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物理层：实现了比特流的传输
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数据链路层：在物理层基础上实现了帧（frame）的传输
数据链路层传输的协议数据单元（PDU）是 帧
数据链路层使用的信道类型
- 点对点信道：
- 一对一
- 广播信道：
- 一对多
- 广播信道上连接多个主机
数据链路层涉及的问题
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封装成帧（framing）：
- 帧定界、最大传送单元（MTU）
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差错控制：
- 循环冗余校验 CRC
- 帧检验序列 FCS
- 帧丢失、帧重复、帧失序
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流量控制及可靠传输
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广播信道中的介质访问控制
成帧方法：
- 成帧要考虑的问题：接收方如何识别帧边界
- 常用的成帧方法
- 字符计数法：帧头部指明帧的字节数
- 字符填充的首尾定界法：定义专门的字符为帧的起始/开始标志，并用字符填充
- 比特填充的首尾定界法：定义专门的字符为帧的起始/开始标志，并用比特填充
- 物理编码违例法： 使用无效的物理编码作为帧的开始/结束标志
3.2 错误检测和纠正
一般用误码率BER表示链路可靠性，
误码率 = 出错的比特数/传送的总比特数
处理方法
- 纠错码
- 检错码
3.2.1 检错编码：
常用检错编码方法
- 奇偶校验
- 简单累加和（校验和）
- 循环冗余校验CRC
循环冗余校验CRC原理！！【会计算CRC冗余码】
常用生成多项式表示除数
在网络的具体实现时，通常使用硬件电路生成CRC校验和
3.2.2 纠错编码
【又称：前向纠错】
方法：
- 海明编码
3.3 基本数据链路协议
无限制的单工协议
单工停-等协议
- 问题：接收方处理帧不及时的问题
- 解决方法：增加流量控制机制（flow control）
有噪声的单工协议
- 问题：在有噪声的信道中，帧传输过程中可能出错
- 解决方法：ARQ协议
- 校验和
- 确认帧
- 超时重发
- 帧序号
3.4 滑动窗口协议 【重点】
信道利用率
3.4.2 滑动窗口协议原理
基本思想
- 允许发送方连续发送多个帧
- 通过滑动窗口实现流量控制
- 每个待发送的帧都有一个序列号
- 发送方：维护一个发送窗口
- 接收方：维护一个接受窗口
3.4.3 后退N帧的滑动窗口协议（Go Back N）
重点
3.4.5 选择性重传的滑动窗口协议（selective repeat）
重点
3.5 点对点协议PPP
早期的数据链路层协议：HDLC(High-level Data Link Control)
PPP协议特点：
- Point-to-Point Protoco l：一种数据链路层协议，广泛应用于点到点链路的数据传输
- 三个组成部分
- 将IP数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议LCP
- 网络控制协议NCP
PPP帧格式
- PPP是面向字节的，所有PPP帧的长度都是整数字节
- 标志字段F
- 地址字段A
- 控制字段C
- 协议字段
- 校验字段FCS：2字节的CRC校验
PPP透明传输问题
- 同步传输：零比特填充
- 异步传输：字符填充
字符填充：
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用0x7D、0x5E代替 0x7E
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用0x7D、0x5D代替0x7D
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信息字段中的每一个ASCII 码控制字符(小于 0x20 的字符)前面加入 0x7D，且编码改变
零比特填充：
- 发送端：只要发现5个连续1，就立即填入1个0
- 接收端：每当发现5个连续1，就删去5个1后面的1个0
PPP支持两种身份认证协议：
- PAP
- CHAP
3.6 介质访问控制
介质访问控制：media access control
3.6.1 局域网的数据链路层
局域网的主要特点
- 网络为一个单位所拥有，地理范围、站点数目有限
局域网要解决的重要问题：介质访问控制
问题缘由：因为局域网需要经常使用广播信道
- 静态划分信道
- 频分复用
- 时分复用
- ……
- 动态介质访问控制
- 随机访问：CSMA/CD、CSMA/CA
- 受控访问：多点线路探寻（polling）
3.6.2 CSMA/CD【以太网核心，重要】
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection： 载波监听多点访问/碰撞检测
CSMA/CD几个核心概念
- 载波监听
- 碰撞检测
- 碰撞强化
- 碰撞退避
争用期、以太网的争用期
CSMA/CD协议优缺点
- 优点
- 缺点
3.6.3 局域网技术标准
IEEEE802标准将局域网的数据链路层分为两个子层【为什么要划分？】
- LLC：逻辑链路控制子层
- MAC：介质访问控制子层
3.7 以太网
Ethernet
最初以太网为总线结构，后发展为星形结构
MAC地址
- MAC地址为48 bit，高24bit为厂商标识符，低24位由厂商自行分配，须保证每个网络接口具有全球唯一的MAC地址
以太网的帧格式
- 目的地址、源地址
- 类型
- 数据
- FCS
高速以太网：
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快速以太网：传输速率100Mb/s
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千兆以太网：传输速率1Gb/s
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万兆以太网(10Gbps以太网)
3.8 局域网互连
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在物理层扩展局域网：使用中继器或集线器 可实现局域网在物理层的互连
- 优点：可以方便第实现网络扩展，成本较低
- 缺点：碰撞域增大、碰撞发生概率增大、可能影响网络性能
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在数据链路层扩展局域网：使用网桥
- 网桥的基本工作原理
多接口网桥——交换机，其内部工作原理为网桥，每个网络接口被视为一个网段，因此交换机是一个多接口网桥
交换机的自学习算法原理：若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到
交换机的自学习过程：
透明网桥还使用生成树算法(spanning tree)
虚拟局域网(VLAN)
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