数据通信与网络

第十一章：数据链路层

1. 大纲

   1. 本层功能
      1. 数据链路控制
         1. 成帧、流量控制、差错控制，提供帧在节点之间可靠传输的协议
      2. 介质访问控制
         1. 共享链路
2. 数据链路控制
   1. 成帧
      1. 帧长      
         1. 帧长度分为固定、可变两类
      2. 为什么（组帧的好处）
         1. 解决帧定界、帧同步、透明传输等问题
      3. 怎么做（组帧的方法）
         1. 字符技术法
         2. 字符填充的首位定界符法
         3. 零比特填充的首位标记发
         4. 违规编码法
   2. 流量控制
      1. 定义
         1. 流量控制实际是上是限制发送端的数据流量，使得发送速率不超过接收速率，以使得接受方有足够的缓冲空间来接受每个帧
      2. 控制对象
         1. 数据链路层控制的相邻结点之间的数据链路上的流量
         2. 比较：传输层上的流量控制
            1. 传输层的流量控制是为了控制源端到目的端之间的流量
         3. 常见方法：（停止-等待协议、滑动窗口协议）
            1. 停止-等待 （流量控制）
               1. 原理
            2. 滑动窗口（流量控制）
               1. 、原理
                  1. 发送窗口：发送端维持一组连续的允许发送的帧的序号
                  2. 接受窗口：接收方维持着一组连续的允许接受的帧的序号
               2. 滑动窗口的特性
               3. 发送端、接受端的工作原理
      3. 可靠传输机制：
         1. 实现方式：确认、超时重传的两种机制来实现
            1. 确认方式：捎带确认：将确认信息携带在回复帧上面
            2. 超时重传：发送方在发送某个数据帧的同时，同时开启计时器，如果在一定时间内没有接受到确定消息，就会重新发送该数据，直到收到确认消息为止
            3. 应用：（结合着差错控制中的纠错使用）
               1. 应用场景：当发送端发送数据，在链路传输过程之中，出现差错，在接收端通过使用海明码进行纠错并将错误的帧丢弃。
               2. 发送端在一定时间内没有收到回复的确认帧，此时进行自动重传请求
            4. 自动重传请求：是通信中用于处理信道所带来的差错的方法之一
               1. 类型
                  1. 停止-等待ARQ
                  2. 后退N帧ARQ
                  3. 选择性重传ARQ
   3.  差错控制
      1. 定义
         1. 帧在传输过程中由于噪音的存在可能出现的错误，为确定接收方是否接受到正确的数据的方法
            1. 错误类型
               1. 帧错：帧的丢失、重复或者失序等错误
               2. 位错：帧中的某些位出现差错
            2. 解决办法
               1. 位错
                  1. 对于位错，首先采用循环冗余校验来发现位错
                  2. 对于发送错误的码（通过冗余校验的码），进行丢弃，并启动ARQ（自动重传机制来重新获取）
               2. 帧错
                  1. 数据链路层引入定时器和编号机制，确保每一帧都能达到
         2. 解决办法（检错、纠错）
            1. 检错：检错的目的是判断这段收到的数据是否是正确的还是错误的     
               1. 具体实现：（循环冗余校验、奇偶校验）
                  1. 循环冗余校验：（多项式码）
            2. 纠错：在检错的基础上寻找到错误的位置就近在何处
               1. 最常见的纠错：海明码
                  1. 形成：在有效信息位中添加校验码形成海明码，并将海明码的每个二进制分配到几个奇偶校验码中
                  2. 编码原理
                     1. 确定海明码位数
                     2. 确定校验码的分布
                     3. 通过分组形成校验关系
                     4. 校验位取值
                     5. 海明码的校验
                        1. 若校验结果为000，表示无错
                        2. 若校验结果的某位上出现1，表面在该位上出错，直接在该位取反即可
3. 介质访问控制（MAC）
   1. 目的：是的每个结点隔离来自同一个信道不同结点所传输的信号
   2. 控制方法类型
      1. 信道划分介质访问控制
         1. 四种类型
            1. 频分多路复用
            2. 时分多路复用
            3. 波分多路复用
            4. 码分多路复用
      2. 随机访问介质访问控制（动态分配信道）
         1. 含义
         2. 常用的协议
            1. ALOHA协议
            2. CSMA协议
            3. CSMA/CA协议
            4. CSMA/CD协议
      3. 轮询访问介质访问控制（动态分配信道）
         1. 令牌传输协议

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网络层

1. 解决问题

   1. 提供什么样的服务（向运输层提供这么样的服务（连接、无连接服务））
   2. 在网络中如何寻址
   3. 路由器中的选择

2. 本章内容大概

   1. 连接服务（回答第一个问题）
   2. IP协议（回答第二个问题）
   3. 路由选择协议（回答第三个问题）

3. 具体内容

   1. 连接服务

      1. 连接类型分：无连接服务、面向连接服务
         1. 面向连接服务（可靠服务）：虚电路连接
         2. 过程
            1. 建立连接：通过发送试探电路报，判断网络中那个通路可以传输，并且对其进行编号
            2. 进行传输：按着建立的虚电路进行相应的分组发送
            3. 电路释放：通讯结束后要释放相应的虚电路
         3. 具体应用：异步传输ATM、帧中继模式