数据链路层与局域网——计算机网络原理(本科)

第一节:数据链路层服务

通信链路连接的相邻结点的通信信道——帧
功能:
组帧、链路接入(点到点、广播)、可靠交付、差错控制

第二节:差错控制

一、差错控制的基本方式
1、检错重发
2、前向纠错:接收端进行差错纠正
3、反馈校验:把数据原封不动发回发送端
4、检错丢弃
二、差错编码的基本原理
香农信道编码定理:通过编码可以使数据传输过程不发生错误,或者错误概率控制很小
三、差错编码的检错与纠错能力
汉明距离:两个等长码之间,对应位不同的位数
编码集汉明距离:任意两个码之间汉明距离的最小值
检错编码:汉明距离Ds=r+1,可以检错r位
纠错编码:汉明距离Ds=2r+1,可以纠正r位
四、典型的差错编码
奇偶检验码:
奇校验:增加一位保证“1”的个数为奇数
偶校验:增加一位保证“1”的个数为偶数
汉明码:实现单个比特差错纠正
循环冗余码CRC:检错能力强,编码效率高,实现简单

第三节:多路访问控制协议

一、信道划分MAC协议
1、频分多路复用:频域带宽划分
2、时分多路复用:使用时间划分,多个等长时隙
3、波分多路复用:光纤,传输多路不同波长光信号
4、码分多路复用:编码域划分
二、随机访问MAC协议
1、ALOHA协议
纯ALOHA:直接发送——信道侦听——冲突重发
时隙ALOHA:时隙开始时发送——信道侦听——冲突则下一时隙概率P重发
2、载波监听多路访问协议CSMA
发送前监听信道是否空闲
(1)非坚持CSMA:忙则等待随机时间后再侦听
(2)1-坚持CSMA:忙则持续侦听
(3)P-坚持CSMA:闲则概率P再最近时隙发送
3、带冲突检测载波监听多路访问协议CSMA/CD监听空闲后发送。检测碰撞,重发
三、受控接入MAC协议
1、集中式控制—— 一个主机负责调度其他通信站接入信道
方法:轮询技术
2、分散式控制
方法:令牌技术

第四节:局域网

一、数据链路寻址与ARP
1、MAC地址:每个接口对应一个MAC地址,全球唯一,长度48位
2、ARP地址解析协议:IP地址获取其MAC地址
二、以太网
1、IEEE802.3标准
2、采用CSMA/CD访问控制方法
3、以太网技术
(1)10Base-5,10Base-T
(2)快速以太网100Base-TX,100Base-T4,100Base-FX、
(3)千兆以太网
(4)万兆以太网
三、交换机
1、转发与过滤——根据MAC地址选择转发到相应端口,以MAC为主键查找交换表
2、自学习——构建交换表
3、优点
(1)消除冲突,提高性能
(2)支持异质链路
(3)易于进行网络管理
四、虚拟局域网——VLAN
1、基于交换机的逻辑分割广播域的局域网应用形式
2、不受物理位置控制
3、抑制广播风暴
4、基于交换机端口——基于MAC地址——基于上层协议类型或地址

第五节:点对点链路协议

一、PPP——拨号上网(典型)
能够处理差错检测、支持多种上层协议、允许连接时协商IP地址、允许身份认证
功能:
1、成帧
2、链路控制协议LCP
3、网络控制协议NCP
二、HDCL协议——高级数据链路控制
HDLC有三种类型,信息帧(I帧)、监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)。
1)信息帧简称I帧,用于传输有效信息或数据,控制字段为第一位为“0”。
2)监控帧简称S帧,用于差错控制和流量控制,控制字段为第1、2位为“10”,如果判定一个帧为监控帧,接下来第三四位可以判断其类型。
“00”——接受就绪
“01”——拒绝
“10”——接受未就绪
“11”——选择拒绝
3)无编号帧简称U帧,用于提供链路的建立,拆除等多种控制功能。所以小编猜想,如果字段第一二位为“11”。那大概它就属于无编号帧了吧。
可应用于点位点和点对多链路
帧定界:01111110,判断一个数据帧
位填充:发送端发现数据字段有5个连续1就插入一个0
接收端发现数据流中有5个连续1就删除一个0

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