第三章重要内容

思维导图

考纲详解

一.数据链路层的功能

二.链路层的一些基本概念

1.链路

2.数据链路

3.网络适配器

三.链路层的三个基本问题

1.封装成帧

2.透明传输

3.差错检测

四.点对点信道

1. PPP协议有三个组成部分：

2.PPP的帧格式：

3.PPP的工作状态

五.广播信道(CSMA/CD)

1.信道划分

2.CSMA/CD协议(载波接听，多点接入，碰撞检测)

3.电磁波在1KM电缆的传播时延约为5us

4.CSMA/CD的具体分析

5.截断二进制指数退避算法

6.为什么以太网规定的最短帧为512比特

7.强化碰撞

8.CSMA/CD过程总结

六.数据链路的两个子层

七.适配器

八.以太网的MAC层

九.扩展的以太网

1.在物理层扩展以太网

2.在数据链路层拓展以太网

3.以太网交换机的特点

十.虚拟局域网

第三章重要内容

1.数据链路层的功能

2.数据链路层的点对点信道(PPP协议)和广播信道(CSMA/CD协议)

3.数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测

思维导图

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考纲详解

一.数据链路层的功能

在物理层提供服务的基础上继续为网络层服务，其主要作用是加强物理层传输原始比特流的的功能，将物理层可能出错的物理连接改为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。

二.链路层的一些基本概念

1.链路

一个节点到另一个节点的一段物理线路

2.数据链路

将实现协议的硬件和软件加在链路上

3.网络适配器

网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名NetworkInterfaceCard。它是使计算机联网的设备。平常所说的网卡就是将PC机和 LAN连接的网络适配器。网卡（NIC）插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。它的基本功能为：从并行到串行的数据转换，包的装配和拆装，网络存取控制，数据缓存和网络信号。目前主要是8位和16位网卡。

三.链路层的三个基本问题

1.封装成帧

在IP数据报加上首部和尾部，首部和尾部一个很重要的作用就是帧界定，并包含各种控制信息

下面是四种封装成帧的方法

1.字符计数法

2.字符填充的首尾界定符法

3.零比特填充法

零比特填充法使用一个特殊的比特模式：01111110 作为界定符

4.违规编码作为首尾部

曼彻斯特编码中，前高后低作为1，前低后高作为0。其它的前高后高，前低后低可看作违规编码

2.透明传输

对于传输的数据来说，看不见有什么妨碍该数据传输的。（即界定符不起作用）

3.差错检测

CRC循环冗余校验

四.点对点信道

PPP协议就是用户和ISP进行通信时所使用的协议。（在串行线路通信中的面向字节的协议，既能在同步线路上实现，也能在异步线路上实现）

1. PPP协议有三个组成部分：

（1）链路控制协议（LCP)

(2) 网络控制协议 (NCP)

(3) 一个将IP数据报封装的办法

2.PPP的帧格式：

1.0x7E为界定符

2.A和C暂未给出定义

3.协议决定PPP协议是IP数据报还是LCP还是NCP

4.FCS为帧检验序列

3.PPP的工作状态

当用户拨号接入ISP时，就建立了一条物理连接

用户电脑向ISP发送一系列LCP分组，建立LCP连接

建立完成LCP后，进行鉴别

五.广播信道(CSMA/CD)

局域网使用的就是广播信道，现在以太网在局域网的占有较大的市场，故有时可相互替换。

使用CSMA/CD协议的以太网只能进行半双工通信

局域网按照拓扑结构可以分成三类

局域网使用的是共享信道。那么如何进行信道的划分呢？

1.信道划分

①静态划分信道：上一章讲过的FDM,TDM,WDM,CDMA.但这种代价太大

②动态划分信道：随机接入(可随时发送信息)，受控接入

2.CSMA/CD协议(载波接听，多点接入，碰撞检测)

载波接听：用电子技术检测总线上的其它计算机有没在发送

多点接入：许多计算机连接在一根总线上

碰撞检测：即为边发送边检测，当前主机在发送数据时候还要检测信道上是否有其它数据

这里不太好想的点就是，为什么已经有载波接听了？还要有碰撞检测呢？

因为载波接听只能判断当前有没有数据在传送，考虑两种情况是载波接听检测不到的。①当前主机和总线上的主机同时发送数据②其它主机发送数据还在链路上传播

3.电磁波在1KM电缆的传播时延约为5us

4.CSMA/CD的具体分析

总线上单程端到端的时延记为“套”(t)

当科赛趋于0时，端到端的时延为2t，称为争用期，争用期又叫碰撞窗口

5.截断二进制指数退避算法

具体退避算法如下

(1) 协议规定了基本退避时间的争用期为2t，具体征用期时间为51.2us.对于10Mbit/s的以太网，在征用期能发送512bit，也可以说争用期为512bit

(2)退避的时间为r倍的征用期，r为0到2的k次方-1 k=min(重传次数,10）

(3)当重传次数到达16次时，表明次数链路中传输的数据过多，丢弃该帧，并向上层汇报。

6.为什么以太网规定的最短帧为512比特

因为征用期是512比特，如果小于512比特，如果发生碰撞，会导致接收端丢弃该帧，而发送端也不重新发送该帧。在以太网中，当接收端收到的帧的长度小于512比特时，应当将其丢弃

7.强化碰撞

当发送数据的站监测到发生了碰撞后，除了要停止发送当前数据。还要继续发送32或48比特的人为干扰数据。

8.CSMA/CD过程总结

六.数据链路的两个子层

为了让数据链路层能更好地适应局域网标准，将数据链路层划分为两个子层——逻辑链路控制层(LLC)和媒体接入控制(MAC)。与传输媒体有关的都放在MAC子层，而LLC与传输媒体无关，不管采用何种传输媒体和MAC都对LLC层是透明的。但随着时代的演变，以太网的适配器上一般只装有MAC层的协议。

七.适配器

计算机与外界局域网的连接是通过适配器进行的。适配器是主机内插入的一块网络接口板，简称为网卡。适配器内装有处理器和存储器。

八.以太网的MAC层

PPP数据帧和MAC数据帧除了帧格式的区分，最主要的特点就是PPP数据帧用于点对点信道，而MAC数据帧用于广播信道。

适配器具有过滤功能，当适配器每收到一个MAC帧先检测MAC帧的目的地址。

常见的MAC帧有三种格式:单播帧，广播帧，多播帧(一对一，一堆全体，一对多)

MAC帧的格式

类型是用来表示上一层用的什么协议

九.扩展的以太网

1.在物理层扩展以太网

1.转发器

2.光纤和光纤调制解调器

3使用多个集线器

2.在数据链路层拓展以太网

①网桥

②以太网交换机

3.以太网交换机的特点

以太网交换机连接的主机都是独占传输媒体，无碰撞的传输数据。

以太网交换机是通过自学习算法建立转发表的

总线以太网使用CSMA/CD协议，以半双工方式工作

而以太网交换机不使用共享总线，没有碰撞问题，因此不使用CSMA/CD协议

十.虚拟局域网

虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。每一个VLAN的帧都有明确的标识符。

插入VLAN tag的802.1Q帧

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二.链路层的一些基本概念

1.链路

2.数据链路

3.网络适配器

三.链路层的三个基本问题

1.封装成帧

2.透明传输

3.差错检测

四.点对点信道

1. PPP协议有三个组成部分：

2.PPP的帧格式：

3.PPP的工作状态

五.广播信道(CSMA/CD)

1.信道划分

2.CSMA/CD协议(载波接听，多点接入，碰撞检测)

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5.截断二进制指数退避算法

6.为什么以太网规定的最短帧为512比特

7.强化碰撞

8.CSMA/CD过程总结

六.数据链路的两个子层

七.适配器

八.以太网的MAC层

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1.在物理层扩展以太网

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