【计网】数据链路层详解
数据链路层使用的信道
1.点对点信道
使用一对一的点对点通信方式。
2.广播信道
使用一对多的广播通信方式，过程较复杂。
3.数据链路层的简单模型
使用点对点信道的数据链路层
1.数据链路和帧
链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点
数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路
2.数据链路层传送的是帧
3.特点
（1）封装成帧
在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界
（2）透明传输
- 用字节填充法解决透明传输的问题
（3）差错控制
传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)
循环冗余检验的原理
在发送端把数据划分为组，每组 k 个比特，在 每组的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)
在数据后面添加上的冗余码
点对点协议 PPP
1.PPP 协议应满足的需求
- 简单——这是首要的要求
- 封装成帧
- 透明性
- 多种网络层协议
- 多种类型链路
- 差错检测
- 检测连接状态
- 最大传送单元
- 网络层地址协商
- 数据压缩协商
2.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
3.PPP 协议的组成
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
4.PPP 协议的帧格式
5.PPP 协议的工作状态
使用广播信道的数据链路层
1.局域网的优点
具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和残存性
2.适配器的作用
进行串行/并行转换。
对数据进行缓存。
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
实现以太网协议。
3.CSMA/CD 协议的特点
使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率
使用广播信道的以太网
1.集线器的特点
集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。
使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。
集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。
2.以太网的信道利用率
3.以太网的 MAC 层
MAC 层的硬件地址
MAC 帧的格式
高速以太网
1.扩展的局域网
在物理层扩展局域网
在数据链路层扩展局域网
透明网桥
2.100BASE-T 以太网的特点
可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用 CSMA/CD 协议。
MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。
保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到 100 m。
帧间时间间隔从原来的 9.6 s 改为现在的 0.96 s
3.吉比特以太网的特点
允许在 1 Gb/s 下全双工和半双工两种方式工作。
使用 802.3 协议规定的帧格式。
在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议（全双工方式不需要使用 CSMA/CD 协
议）。与 10BASE-T 和 100BASE-T 技术向后兼容
4.10 吉比特以太网的特点
与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。
保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。
不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。
只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议
5.使用高速以太网进行宽带接入
以太网已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们正在尝试使用以太网进行宽带接入。
以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。
采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效率和降低了传输的成本
本人才疏学浅，若有错，请指出
谢谢！
参考资料：《计算机网络 第六版》-谢希仁