阿龙的学习笔记---计算机网络知识点总结---三、数据链路层

1. 数据链路层

• 链路是指物理路线，而数据链路是指除了物理线路外还需有通信协议控制数据的传输，一般的适配器（即网卡）包含数据链路层和物理层；
• 功能：

  • 封装成帧：在IP数据报的前后添加首部和尾部，确定帧的界限，进行帧定界。

  • 透明传输：如果数据部分出现了头部或尾部，会产生歧义。故会在数据中出现时插入转义字符，接收到后再删去其中添加的转义字符，交给上层网络层。

  • 差错检测：数据链路层要保证接受的是正确的，即无差错接收。所以必须采用差错检测措施。采用循环冗余检验CRC检测方法，算法得出一个帧检验序列FCS（Frame Check Sequence），添加到帧的后面。

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2. 信道

• 点对点信道：一对一的通信， 不会发生碰撞，用PPP协议。

• 广播信道：一对多通信，一个节点发送的数据能够被广播信道上所有的节点接收到。

  • 所有的节点都在同一个广播信道上发送数据，因此需要有专门的控制方法进行协调，避免发生冲突（冲 突也叫碰撞）。 主要有两种控制方法进行协调，一个是使用信道复用技术，一是使用 CSMA/CD 协议。

• 信道复用技术：在一个信道中传输多路信息

  • 频分复用：通过不同频率来传输；
  • 时分复用：不同时间分配给不同的多路信息。
  • 光的波分复用：类似频分复用，光的波长不同；

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3. PPP协议

• PPP是点对点协议，只有一条线路时可用。例如你与ISP之间拨号上网是点到点协议。
• 帧格式：头和尾设为0x7E；地址字段填充FF，因为是一对一，所以没用；控制字段通常为0x03；协议占两个字节，告诉信息部分是什么，是IP数据报还是别的什么。
  

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4. CSMA/CD 带冲突检测的载波侦听多路访问协议

• 多路访问 ：说明这是总线型网络，许多主机以多点的方式连接到总线上。
• 载波监听 ：每个主机都必须不停地监听信道。在发送前，如果监听到信道正在使用，就必须等待。
• 碰撞检测 ：在发送中，如果监听到信道已有其它主机正在发送数据，就表示发生了碰撞。虽然每个 主机在发送数据之前都已经监听到信道为空闲，但是由于电磁波的传播时延的存在，还是有可能会发生碰撞。
• 假设从A到B的传播时延为 τ。那么，2τ 过后，整个线路上没有碰撞，其他的终端都接收到了信号，就不会再产生冲突，A即可放心发。
• 退避算法：如果遇到碰撞，则等待n个争用期后重新发送，n取决于这是第几次遇到碰撞，遇到碰撞越多，n越大。

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5.MAC地址

• MAC地址是链路层地址，一般是网卡适配器的物理地址，出厂时规定的。

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6. 局域网和以太网

• 是一种典型的广播信道，网络由一个单位所有，在一定的范围内，一定的站点数目内的网络。有星形，环形，直线型等。
• 以IEEE 802.3为标准的局域网称为“以太网”。一般是星型拓扑结构。
• MAC帧格式
  • 数据报加上目标地址、源地址、类型、FCS，即为MAC以太网帧。
    
• 早期使用集线器进行连接，集线器是一种物理层设备，没有智力，只负责信号扩大。如果集线器同时收到两个不同接口的帧，那么就发生了碰撞。
• 目前使用二层交换机替代了集线器。交换机有记忆转发功能，能记住接在某个口的线路的MAC地址，然后识别数据帧中的目标地址，发送至那个接口，防止发生冲突。交换机是全双工的。

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