计算机网络--数据链路层

1.数据链路层三个基本问题:

1.封装成帧:IP数据包在该层被封装为帧,其结构为:帧首+数据部分+帧尾，其中,数据载荷的最大上限称为MTU。(例如:以太网MTU为1500字节)

2.透明传输:数据链路层对于发送的数据不能有任何限制,让本层处于"透明"。用字节填充法(Flag为帧定界符,ESC为转义字符)

3.差错检验:判断传输中会否产生误码。

常用的检错码:奇偶校验和循环冗余校验(CRC)，常用纠错码:海明码

基本规则:

在原数据位后附加一个1位的校验位,将其值置为0或1,使附加该位后,使整

个数据码中二进制位"1"的个数成为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。

例如:传送原码为1101101

奇校验 1101101 0

偶校验 1101101 1

缺点:偶数个误码,奇偶性如果不变,就容易漏检。

例如:双方约定除数3,待发送的数据为100。

发送方:先进行计算,把待发送数据为100当作被除数,与除数3运算,余数1(冗余码)发送方将待发送数据100和1(冗余码),一起发给接收方。

接收方:再计算一遍,用100-1=99,再除以3。余数为0,说明未出错。如果余数不为0,有错误。

1.通信双方约定除数(生成多项式G(x));

2.发送方基于待发送的数据和生成多项式相除,计算出余数--差错检测码(冗余码)

3.发送方将其添加到待传输数据的后面一起传输。

4.接收方通过新的被除数和生成多项式相除,通过余数,判断收到的数据是否产生了误码

点到点信道的数据链路:指的一条链路上就一个发送端和接收端的信道。通常用在广域网

场景1:两个路由器相连;场景2:家庭户PPPoE拨号连接ISP

高级数据链路控制协议HDLC:早期支持点到点和点对多。点到点协议PPP:应用最广泛的标准。

PPP组成的三个部分:网络控制协议NCP(含多个协议)、链路控制协议LCP、数据报封装到串行链路的方法。

PPP协议的帧格式:帧首部(长度5B)、数据载荷(长度≤1500B)、帧尾部(长度3B)

帧的格式是功能的主要体现。

PPP帧的透明传输的两种填充方式:

一、异步链路使用字节填充:发送时,如原载荷中含帧定界符、转义字符和控制字符,然后在其前面应插入转义字符"7D"。

帧定界符:一般为7E,填充时减去20,变为5E。

控制字符:一般为ASCII码中数值小20的字符,转换时加上20。如:03变23。

二、同步链路使用零比特填充:发送时,对载荷进行扫描,如果出现连续的5个1,就在其后填充1个0。接收时,逆操作。

广播信道的局域网:最初局域网用同轴电缆或集线器组网。一台发送,都能收到。

以太网标准:一种局域网组网技术(IEEE 802.3标准)10Mb/s,常见以太网标准如下表:

CSMA/CD协议:广播信道使用带冲突检测的载波侦听的多路访问(CSMA/CD)机制通信

以太网最短帧:最小帧长=(线长/介质传播速率)×数据传输速率×2

CSMA/CD的工作原理:1发送前侦听;2边发边听;3发生冲突立即停止发送;

4停止发送数据后,发送增强冲突信号;5执行退避算法。

以太网帧常见两种格式:802.3标准和以太网V2 MAC帧格式(后者应用更广泛)

网卡:计算机连接到以太网,所用的网络适配器;

网卡与CPU间用并行通信,其与外部用串行通信。

MAC地址:每个网卡有一个唯一的地址,固化在网卡的ROM中,称物理地址,长度为48bit