计算机网络（三）数据链路层
1. 功能
基本概念：
结点：主机、路由器
链路：两个结点之间的物理通道
数据链路：两个结点之间的逻辑通道，在物理链路的基础上加上了实现协议的硬件和软件。
帧：链路层的协议数据单元，封装网络层的数据报。
功能：向网络层提供服务，将源自网络层的数据可靠的传输到相邻节点的目标机的网络层。对网络层表现为无差错的链路。
2. 封装成帧
网络层的IP数据报的两端添加首部和尾部构成帧，然后交给物理层，形成比特流进行传输。
3. 组帧（功能一）
（1）字符计数法 ：帧首部用计数字段来标明帧内数据个数。一步错，步步错。
（2）字符填充法 ：帧首部SOH、帧尾部EOH、帧中间的SOH、EOH添加转义字符。
（3）零比特填充法：”0111110“为首部和尾部，5110，可以实现透明传输。
（4）违规编码法：高高、低低 确定帧的起始和终止。
4. 差错控制
差错来源于噪声，随机热噪声和冲击噪声。
差错类型包括：帧错和位错（比特）。
下面的两个方法主要是解决位错的。
4.1 差错控制（检错编码）（功能二）
只能发现是否有错误
（1）奇偶校验码：
在n-1位信息元之前添加1位校验元，使得整个校验码有奇数个1（奇校验码），或偶数个1（偶校验码）。但是该方法只能检测出奇数个位数发生错误，对于偶数个位数发生错误，无法检测。
（2）CRC循环冗余码：
（发送数据+0）➗生成多项式FCS = 结果…余数
发送数据+余数 = 最终要发送的数据
接收端：收到的数据➗生成多项式，余数为0则说明无错。
FCS的生成和接收端CRC检验都是由硬件实现，处理迅速。
接收端检测到没有差错，不能说明100%传输正确。
不是可靠传输，可靠传输要求无比特差错传输。
4.2 差错控制（纠错编码）（功能二）
可以发现具体哪一位发生错误
（1）海明码：发现双比特错，纠正单比特错。
5. 流量控制与可靠传输机制
（1）流量控制：
数据链路层和传输层都有，区别：
- （点对点，相邻的通信设备之间的流量控制） / （端到端，两个主机之间的流量控制）
- 接收方收不下就不回复确认 / 接收端给发送端一个窗口公告
（2）流量控制的方法
- 停止等待协议：发送完一个帧，就停止发送，等待对方的确认，收到确认后再发送下一个帧。
- 滑动窗口协议：发送方和接收方都有一个滑动窗口，当发送方接收到了接收方的确认后，滑动窗口会进行移动。
（3）关系：
要实现可靠传输，需要有流量控制，滑动窗口可以解决流量控制和可靠传输。
（1）流量控制协议一：停止-等待协议
-
为什么要有停等协议？
答：除了 帧/IP数据段（分组）/报文段 错误，还可能出现丢包现象。为了避免丢包，需要进行流量控制，防止接收端在缓冲区不足时，丢弃数据包。 -
无差错情况：
-
有差错情况 3种：数据帧丢失或出错，ACK丢失、ACK迟到
== 超时重传==
避免帧丢失、帧重复。
停等协议的信道利用率过低。
（2）流量控制协议二：滑动窗口协议 ——后退N帧协议GBN
发送窗口N个，接收窗口只有1个。
- 发送方：
上层要发送数据时，会先检查发送方的窗口是否满。
对n号帧的确认为累计确认方式。
超时事件。 - 接收方：
只等待expected seq number，其余帧都丢弃。
- GBN性能分析
连续发送数据帧，提高了信道利用率
累计确认–》 批量重传，必须把原来已经正确传送的数据帧重传，传递效率低。
（3）流量控制协议二：滑动窗口协议 ——选择重传协议 SR
只重传出错的帧。
设置单个确认，加大接收窗口，设置接收缓存，缓存乱序到达的帧。
- 发送方：
- 接收方：来者不拒
发送窗口大小最好==接收窗口 = 。
6. 信道划分介质访问控制
(1) 传输数据使用的两种链路：
- 点对点链路：PPP协议，广域网
- 广播式链路：所有主机共享通信介质，局域网（无线局域网、早期的总线以太网）。总线型、星型。
（2）介质访问控制：两个结点之间的通信不会被受其他影响。
7. 局域网
（1）网络拓扑：星型、总线型、环形、树型
（2）介质访问控制方法：
（3）分类
MAC帧格式，是在数据链路层中，加头加尾。头部有目的地址、源地址、网络层的协议类型。
8. 广域网
广域网：物理层、数据链路层、网络层
局域网：物理层、数据链路层
（1）点对点PPP协议：最广泛使用的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网一般都是使用PPP协议。
面向字节的，头部和尾部，头部。组帧方式：字节填充法。
面向比特流，组帧方式：零比特填充法。
9. 链路层设备
网桥：网段–》网桥–》网段–》网桥–》网段。
根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤。
交换机：多接口网桥