计算机网络-3-数据链路层
2021-09-16 19:22:39 0 举报AI智能生成
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计算机考研 408-计算机网络的第三章 数据链路层的相关概念。
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大纲/内容
计算机网络-3-数据链路层
基础
功能：数据链路层为网络层提供：无确认无连接、有确认无连接、有确认面向连接的服务。(有连接一定有确认)
流量控制是限制发送方的数据流量，使其不超过接收方的接受能力。
差错控制是保证接收到的信息一定没错。一般利用循环冗余校验(CRC)、 奇偶校验，校验位在首部。
组帧：目的是为了在出错的时候只重发出错的帧，不必重发全部数据从而提高效率
组帧需要添加首尾部。字符计数法【在帧头部用一个计数字段来标明帧内字符数】、字符填充首尾定界【转义字符】 比特填充【逢5个连续的1就在后面加0，用连续的6个1来表开始和结束】
流量控制和传输机制
停止-等待协议【发=1，接=1】
发送方发送单个帧之后必须等待确认，没有收到确认帧不能发送下一个。
差错
到达时已经被破坏。 发送方装有计时器，超时重发。
确认帧被破坏。 发送方未收到确认帧超时重发，接收方收到同样的帧会丢弃，并重发一个确认帧
发送接收双方都有帧缓冲区，方便差错重传。
信道利用率低
后退N帧协议GBN【发>1，接=1】
发送方可以在窗口允许内多发，但是接收方只能按照顺序接收。若出现问题，发送方要从出现问题的地方重发。 支持累计确认
用n比特对帧进行编号，发送窗口Wt <= 2^n - 1，若超过则无法区分新旧帧
选择重传协议SR【发>1，接>1】
可多发也可多收，只用重传有差错的帧和超时的帧。
用n比特对帧编号，接收窗口Wr + 发送窗口Wt <= 2^n。 其中接收窗口Wr <= 2^(n-1)
介质访问控制
使得广播时两对结点之间的通信不会发生相互干扰的现象
信道划分
频分多路复用(FDM)
把多路基带信号调制到不同频率的载波上，在叠加形成一个复合的信号。 充分利用传输介质的带宽，系统效率高。
相当于一条马路分两个车道一个是机动车一个是非机动车来运输货物
时分多路复用(TDM)
把物理信道按时间分成若干时间片，轮流的分配给多个信号使用
机动车和非机动车交替驶入马路，类似于操作系统CPU的时间片轮转。 【STDM统计时分(异步时分)】是TDM的改进，动态分配时隙
波分多路复用(WDN)
传输不同波长的光信号，在到达时利用波长分解复用器分解
飞机和机动车都在AB之间运行，分别运XY两种货物。到达时进行区分
码分多路复用(CDM)
用不同的编码区分各路原始信号
在机动车道用车来同时运输XY两种货物
随机访问
争用型，谁抢到信道谁用。
ALOHA协议
纯ALOHA：不检测，直接发。当碰撞时等待一段随机的时间，未确认就一直发。
时隙ALOHA协议：同步时间，划分为等长的时隙，各站只能在时隙的开始发送数据。 碰撞时也是等待随机一段时间
CSMA协议
1-坚持CSMA：先侦听，空则发；若不空，一直侦听到其空闲，若碰撞则等待一段随机时间，然后侦听
非坚持CSMA：先侦听，空则发；若不空放弃侦听，随即等待一个时间再听
P-坚持CSMA(用于时分信道)：先侦听，若空则按照P的概率发；若选择不发则一直侦听，若不空则选择等下一个时隙再听
CSMA/CD协议
碰撞检测，总线型网络或者半双工
先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发
若发现冲突则停止发送，并发一个48bit的拥塞信号。
帧的传输时延 >= RTT 规定以太网的最短帧长为64B
利用二进制指数退避算法。参数K不大于10，并且重传次数不超过16次。
CSMA/CA协议
应用于使用无线连接的局域网，碰撞避免(不是完全避免，是尽量避免)
避免方法
预约信道：发送数据前通知其他站点自己需要的传输时间
ACK帧：其他站点正确接收数据后要发送一个ACK确认帧。若未收到则一直重发，直到收到确认帧或者到达重发次数
RTS/CTS帧：可选的碰撞避免机制，主要用于解决无线网中的“隐蔽站”问题
轮询访问：令牌以固定次序交换，由一组特殊的比特组合而成的帧。适用于负载高的广播信道
局域网和和广域网
局域网
传输介质的适用情况 P104表
以太网的MAC帧(48bit)
【目的地址6·源地址6·类型2·数据46~1500·FCS4】，不需要帧结束符
数据类型为46~1500，因为以太网最短帧为64，减去首尾18，数据最短为46.
校验码需要校验目的地址-数据末尾
广域网
PPP协议：串行线路通信面向字节的协议，因为不是总线型，所以不采用CSMA/CD协议也没有最短帧要求。差错不纠错。不可靠，点对点，全双工，两端可以使用不同的协议
HDLC协议：面向比特，透明传输，可靠传输
1、链路配置
非平衡：由一个主站控制整个链路
平衡配置：链路两端都是复合站
站：主站是发送命令帧，从站发送响应帧，复合站有以上两种功能
数据操作方式：正常响应【非平衡的结构，从站只有在主站的许可后才能响应】，异步平衡【平衡结构】，异步响应【非平衡结构，但是从站未被允许也传 输】
HDLC有三种帧：信息帧I，监督帧S，无编号帧U。
物理设备
网桥
处理对象是帧，把多个以太网链接成一个更大的以太网。
能够隔离冲突域，不能隔离广播域。
分类
透明网桥：选择的不是最佳路由，使用生成树算法
源路由网桥：选择的是最佳路由(时间最佳)，使用发现帧来探测。
交换机
多端口的网桥(隔离冲突域)
直通式：只检测帧的目的地址(6B)，接收后立即传出去，无法支持具有不同速率的端口
存储转发式：先把帧缓存，并检查是否正确。支持不同速率端口，可靠性高，延迟大。
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