数据链路层——计算机网络
文章目录
- 前言
- 数据链路层的基本概念
- 数据链路层信道的两种类型
- 数据链路和帧
- 数据链路层三个基本功能
- 1.封装成帧
- 2.透明传输
- 解决方法
- 3差错检验
- 循环冗余检验 CRC
- CSMA/CD协议
- 碰撞检查
- 争用期
- 点对点协议（PPP协议）
- PPP协议满足的要求
- PPP协议不需要的功能
- PPP协议的三个组成部分
- PPP协议帧的格式
- 数据链路层扩展以太网
- 以太网交换机
- 生成树协议
前言
- 物理层解决了相邻连个两点透明的比特传输问题
- 物理层没有解决：
- 无法知道接受的是否正确。
- 多个设备连接问题，谁能发送数据，发送给谁，谁负责接受处理。
- 如何知道数据即将到来，数据何时结束。
数据链路层的基本概念
- 是一条无源的点到点的物理链路，中间没有节点。
- 数据链路=链路+协议（数据链路是节点间的逻辑通路）
- 帧：链路层协议数据单元，分装网络等的数据报
数据链路层信道的两种类型
- 点对点的信道
- 广播信道：必须使用共享信道协议
数据链路和帧
- 链路（物理链路）：点到点的物理线路，中间没有节点
- 数据链路（逻辑链路）：把实现通信协议的硬件和软件加到链路上
逻辑链路=数据链路+必要的通信协议
数据链路层三个基本功能
1.封装成帧
在一段数据收尾分别添加不同的字符，构成一个帧，确定帧的界限。
- MTU:帧的数据部分，也叫最大传输单元
2.透明传输
如果数据中有和帧尾字符一样的时，就会错误的识别一段帧，多出来的部分会被当做无效而丢弃。
解决方法
- 字节填充
- 字符填充
- 原始数据（0x7E）——>发送数据（0x7D,0x5E）
- 发送数据（0x7D,0x5E）——>原始数据（0x7E）
若信息中有0x7D时，将0x7D转化为0x7D，0x5D - 例：PPP数据部分为 7D,5E,EF,27,7D,5D,65,7D,5E
原始数据：（7D,5E）,EF,27,（7D,5D）,65,（7D,5E）——>
（7E）,EF,27,（7D）,65,（7E）
- 零比特传输
发送端，只要发现5个连续的1，立刻插入一个0。
接收端，每当发现5个连续的1，立刻删除后面的一个0。
原始数据：0110111111111100，则经零比特传输后，需添加几个零，011011111(0)11111(0)00
3差错检验
- 误码率： 传输错误的比特总数占总比特总数的多少
循环冗余检验 CRC
循环冗余检验 检验单个帧的对错
可靠传输：不重复，不丢失，不失序
CSMA/CD协议
碰撞检查
数据由A传到B，A需要单程传播延迟2倍的时间才能检测到与B的发送产生的冲突。
单程传播时延：t。往返时延：2t。
争用期
主机端发送收到信息往返时延2t成为争用期，或碰撞窗口。
在2t时间内没有检测到碰撞，就能肯定下次发送不会发生碰撞。
点对点协议（PPP协议）
PPP协议满足的要求
- 简单（首要要求）
- 封装成帧——规定帧的边界符号
- 透明性——保证数据传输的透明性
- 在同一物理链路上同时支持多种网络协议
- 支持多种类型链路
- 差错检验
- 检测连接状态
- 最大传输单元——必须对每一种的点对点链路设置最大传送单元（MTU的标准默认值）促进各种实现之间的互操作性。
- 网络层地址协议——两个通信的网络层知道或能够配置彼此的网络地址
- 数据压缩协议
PPP协议不需要的功能
- 纠错
- 流量控制
- 序号
- 多点线路
- 半双工或单工链路
PPP协议的三个组成部分
- 将IP数据封装到串行链路的方法
- 链路控制协议
- 网络控制协议
PPP协议帧的格式
数据链路层扩展以太网
以太网交换机
- 特点：
- 接口数量多
- 全双工工作
- 具有并行性：能同时连接多个接口，使多对主机可以同时通信
- 传输无冲突：主机都是独占传输媒体，无碰撞的传输
- 接口存储器：能在输出端口繁忙时把到来的帧缓存
- 即插即用：能自主学习算法自动的建立内部的帧交换表
- 转发速率高
- 优点
- 用户独享带宽，增加了总容量
- 向下兼容（共享总线以太网转到交换式以太网无需改动）
- 支持多种速率的接口
- 自主学习功能
+
生成树协议
- 不改变网络拓扑，早逻辑上切断某些链路，从而使各主机之间的链路无环路结构，而是树状结构，从而取消兜圈子的现象。
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