计算机网络简单梳理之数据链路层

• 数据链路层功能：1.保证数据（数字比特流）传到对方数据链路层正确无误

2.数据切分成段（分组交换）

• 使用信道类型： 1.点对点信道（一对一，适用于路由器之间，用户与ISP）

2.广播信道（一对多，局域网）

⭐3.1几个基本问题

1. 链路：物理线路段，无源；是一段通路组成部分

数据链路：物理线路+控制数据传输的通信协议+实现协议软硬件 逻辑

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三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测

封装成帧：一段数据前后加首尾（帧定界），帧：点对点信道的数据链路层的协议数据单元

透明传输：协议允许所传送的数据可具有任意形式的比特组合（出现与帧定界符一样的协议会解决）

差错检测：循环冗余检验（CRC检验）(仅可检测有无比特差错，不可靠传输）

误码率：传输错误的比特占总数的比率

PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议

3.2点对点协议（PPP协议）

• 封装成帧：（7E帧定界符）

• 透明传输：

1. 同步，连续传输：零比特填充（连续五个一填个0）
2. 异步：字节填充（碰到7D/7E，加7D，减20；小于等于0X20，加7D，加20）

• 差错检测：CRC（循环冗余检验）

工作状态：

1，当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号进行确认，并建立一条物理连接；

2，PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）

3，这些分组及其响应选择一些PPP参数，并进行网络层配置，NCP(网络控制协议）给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机。

4，通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。接着LCP释放数据链路层，最后是物理层。

可见，PPP协议包含物理层，网络层的内容，不是纯粹的数据链路层协议

⭐3.3使用广播信道的数据链路层

• 局域网的拓扑结构：（没有树型，考试挖坑点）

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集线器：将线连在一起，做些额外放大缩小处理，工作在物理层

交换机：多端口网桥，除集线器所具有的功能外兼顾指挥功能，每个端口皆为一个碰撞域，工作在全双工方式，交换机收到一个帧，该帧的目标地址在其Mac地址表中找不到对应，交换器将洪泛，以太网交换机进行转发决策时使用的PDU地址是目的物理地址。以太网交换机转发数据包时所依据的是mac地址。以太网交换机的交换方式包括直通方式和储存转发方式两种。

媒体共享技术：静态（时分，波分，频分复用技术，代价较高，不适用于局域网使用）动态媒体接入（多点接入）分为随机接入：所有的用户可随机发送信息，要考虑碰撞问题（使用频率高）、受控接入：用户不能随机发送信息，须服从一定控制（如令牌环局域网，轮询）

局域网的数据链路层

• 局域网特点：网络为一个单位所有；地理范围和站点数目均有限
• 局域网优点：提高网络的可靠性，可用性，残存性；具有广播功能；便于系统的扩展和逐渐的演变

• 以太网的两个主要的标准：

第一个IEEE的以太网标准IEEE-802.3,分为两层，MAC是核心

世界上第一个局域网产品的规约是DIX Ethernet V2

就交换技术而言，局域网中的以太网采用的是分组交换技术。

• 两种重要措施：采用无连接的工作方式；曼彻斯特编码
• 适配器

CSMA/CD协议：

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先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发

半双工通信

信道利用率=单程端到端时延τ/帧发送时间T₀

以太网里最短有效帧是64字长

MAC层:(48位，IPV4地址32位)

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因为帧与帧之间有间隔(12字节)，不必封装，因为没有封装，无需考虑透明传输的问题，差错检验CRC

以太网数据帧格式中的源地址或目标地址的最大长度是48个二进制位

802.3-2002标准定了以太网的头结构为DA(6)+SA(6)+Len/Type(2)=14字节。帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。

以太网的帧开销是18字节，是“目的MAC（6）＋源MAC（6）＋Type（2）＋CRC（4）”。以太网最小帧长为64字节，那么IP报文最小为46字节，而局域网规定IP最大传输单元1500字节，实际上加上以太网帧的18字节，就是1518字节。

⭐3.4拓展的以太网

• 碰撞域:

自学习:

虚拟局域网:

• 广播风暴:一个以太网为一个广播域，会出现大量广播帧，如果以太网中主机数量过多，出差错可能会兜圈子，形成广播风暴

3.5高速以太网

• 类型:

1. 100Mbit/s快速以太网：

100BASE-T（100:100Mbit/s;BASE:基带信号；T:双绞线）：

用户只要用100Mbit/s的适配器和100bit/s的集线器或交换机，就可以由10BASE-T升级为100BASE-T。

1. 吉比特以太网

1. 10Gbit/s的10吉比特以太网
2. 400吉比特以太网

在宽带接入技术中，也常用高速以太网进行接入。