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《计算机网络》学习笔记(三)---数据链路层

楼主#
更多 发布于:2012-08-24 21:04

不同段的链路层可以采用不同的数据链路层协议,数据链路层使用的信道类型(1)点对点信道(2)广播信道

一、点对点信道的数据链路层

链路和数据链路:

(链路:物理链路)从一个结点到相邻结点的一段物理线路
(数据链路:逻辑链路)物理链路加上必要的通信协议,通信协议用来控制数据传输

三个基本问题:

1、封装成帧

在一段数据的前后分别添加首部和尾部就构成了一帧,帧的数据部分的长度——最大传输单元MTU

2、透明传输

数据部分为ASCII码:使用特殊的帧定界符SOH和EOT
数据部分为非ASCII码:
字节填充(异步传输,逐个字符地传送)
零比特填充(同步传输,一连串的比特连续传输)

3、差错检测
循环冗余检测CRC


(1)传输差错(帧丢失,帧重复,帧失序)
(2)比特差错

PPP协议:

PPP协议不是纯粹的数据链路层的协议,它还包含了物理层和网络层的内容
PPP协议需求

1、简单
2、封装成帧
3、透明性
4、多种网络层协议
5、多种类型链路
6、差错检查
7、检测连接状态
8、网络层地址协商
9、数据压缩协商

二、广播信道的数据链路层
局域网:

局域网的主要优点

1、具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网
2、便于系统的扩展和逐渐演变,各设备的位置可灵活调整和改变
3、提高了系统的可靠性,可用性和生存性

局域网的网络拓扑

1、星形网(使用集线器)
2、环形网(令牌环形网,简称令牌环)
3、总线网(以太网)
4、树形网(总线网的变形)

局域网的信道划分

1、静态划分信道
2、动态媒体接入控制
(1)随机接入(以太网)
(2)受控接入

计算机与外界局域网的连接是通过(适配器),这种接口板又称为(网络接口卡NIC)或简称为(网卡)
适配器的一个重要功能是对数据的串行传输和并行传输转换,另一个重要功能是对数据进行缓存,以平衡网络上和计算机总线上数据率的不同
计算机的硬件地址在适配器的ROM,软件地址(IP地址)在计算机的存储器中


以太网(局域网的一种):

1、以太网(1)采用较为灵活的无连接工作方式(2)发送的数据使用曼彻斯特编码的信号
2、以太网的信道利用率


S=T0/(T0+t)=1/(1+a) S:信道利用率,T0:帧的发送时间,t:单程端到端时延,a=t/T0
3、以太网的MAC层
硬件地址又称物理地址或MAC地址,适配器根据MAC地址选择接收MAC帧,包括

(1)单播(一对一)
(2)广播帧(一对全)
(3)多播帧(一对多)
帧的格式如:



4、高速以太网

(1)10Mb/s 传统以太网
(2)100Mb/s 高速以太网/快速以太网
(3)1000Mb/s 吉比特以太网/1Gb/s

5、CSMA/CD
CSMA/CD要:

(1)多点接入
(2)载波监听
(3)碰撞检测

在使用CSMA/CD协议时,一个站不可能同时进行发送和接收,因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)
CSMA/CD的要点归结

(1)适配器从网络层获得一个分组,加上以太网的首部和尾部,组成以太网帧,放入适配器的缓存中,准备发送。
(2)若适配器检测到信道空闲,就发送这个帧。若检测到信道忙,则继续检测并等待信道转为空闲,然后发送这个帧。
(3)在发送过程中继续检测信道,若一直未检测到碰撞,就顺利把这个帧成功发送完毕。若检测到碰撞,则中止数据的发送,并发送人为干扰信号。
(4)在中止发送后,适配器就执行指数退避算法,等待r倍512比特时间后,返回到步骤(2)。

使用集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网,各站共享逻辑上的总线,使用CSMA/CD,同一时刻只允许一个站发送数据,集线器是工作在物理层的

扩展的以太网:
以太网的覆盖范围可以在物理层扩展,也可以在数据链路层扩展,这种扩展的以太网在网络层看来仍然是一个网络。

1、在物理层扩展可以(1)使用光纤和一对光纤调制解调器(2)使用多个集线器




2、在数据链路层扩展可以使用网桥
网桥带来的好处

(1)过滤通信量,增大吞吐量
(2)扩大了物理范围
(3)提高了可靠性
(4)可以互连不同物理层,不同MAC子层和不同速率的以太网

网桥的工作原理


网桥的种类

(1)透明网桥(即插即用,容易安装)
(2)源路由网桥(由发送帧的远源站负责路由选择的网桥)
(3)以太网交换机(多接口网桥)






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