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第3章 数据链路层 数据链路层使用的信道主要有两种：点对点信道；广播信道。 点对点信道 链路（物理链路）与数据链路（逻辑链路）的区别 数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件（网络适配器）和软件（数据链路层的各种协议）。 数据链路层的主要功能 数据链路层把网络层交下来的数据封装成帧以比特流的形式发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。 数据链路层协议有很多，但都要解决的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测 封装成帧：各种数据链路层协议都要对帧首部和帧尾部的格式有明确的规定。 帧首部和帧尾部：包含帧定界符和必要的控制信息。 帧的数据部分：网络层传下来的IP数据报 思考：有了帧定界符的好处（P66下） 透明传输：主要是避免二进制比特流中出现与帧定界符号相同的模式，使接收端错误识别帧。（字节填充法可实现透明传输P67） 思考：什么是透明传输？ 差错检测：是为了避免接收到错误信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。 检错方法有很多，本教材重点介绍了循环冗余检验CRC，其实还有奇偶检验、方块检验等。相对而言，CRC检错能力比较强。不管哪种方法得到的添加到要发送数据后面的冗余码称为帧检验序列（FCS）。 CRC检错原理：在发送端发送数据后面加上由计算得来的冗余码，接收端收到数据后，用该数据除以生成多项式得到的除数，看余数是否为0。是，证明帧在传输中没有出现比特差错，则接收；否，则丢弃。 数据链路层向上层只需提供的是不可靠的传输服务（CRC只能检测比特差错（不能纠错），而帧丢失、帧失序、帧重复之类的传输差错则检查不出来），所以无需有帧编号、确认和重传机制。 点对点协议PPP 需要明白： PPP协议工作在数据链路层！ PPP协议不支持纠错、流量控制、帧序号、多点线路（只支持点对点链路）、半双工或单工链路（只支持全双工链路！） PPP协议是不可靠的、点对点的、面向连接的、无确认、支持全双工的协议！ 思考：为什么PPP协议是不可靠的？无确认的？又能支持全双工？ 既然PPP协议工作在数据链路层，也要解决三个基本问题： 封装成帧：PPP协议帧格式！！！记住！ 透明传输：同步传输用零比特填充法实现透明传输；异步传输用字节填充法实现透明传输。 差错检测：各种检错方法生成FCS 广播信道 局域网使用的就是广播信道！！ 局域网的拓扑结构：星型网、环形网、总线网、树型网 广播信道是一种共享信道。共享信道技术有： 静态划分信道：（时分复用、频分复用等），代价太高，不适合局域网。 动态媒体接入控制： 随机接入（所有的用户可随机地发送信息，必须有解决碰撞的网络协议。以太网使用较多） 受控接入：用户不能随机发送信息必须服从一定的控制。（局域网用的较少） 以太网的两个标准 DIX Ethernet V2 和IEEE802.3 两者就帧格式稍不同，前者以太网，后者局域网。前者在局域网市场中取得垄断地位，所以把局域网都几乎称为以太网，成了局域网的代名词。 而DIX Ethernet V2制定的传统以太网就是10Mbps的总线型局域网，本章后主要围绕10Mbps传统总线型以太网举例。 网络适配器（网卡）的作用 其实适配器最重要的功能是负责数据帧的收发，对计算机网络层交下来的数据封装成帧，传输到物理层线路上；对收到的帧进行检错，判断是丢弃还是上交给计算机的网络层。适配器中有存储芯片，RAM用来作为缓存以平衡网络上的数据率和计算机数据率的不同，ROM则存放着MAC地址，以在总线上正确的寻找设备。 CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测） 预备知识： 总线的特点：当一台计算机发送数据时，总线上所有的计算机都能检测到这个信号。这就是广播通信方式。（P79倒数第四段）（思考;即使广播信道也能实现一对一的通信，如何实现？P79倒数第四段） 我们所讨论的局域网就是基于总线型的10Mbps的传统以太网，以此举例说明协议的工作方式。 总线上只要有一台计算机在发送数据，总线就被占用。在同一时间只能允许一台计算机发送信息，否则会相互干扰，发生信号碰撞。 记住：CSMA/CD协议就是解决总线型广播信道形式的以太网信号如何避免碰撞以及碰撞后如何处理的问题，以让总线上各个主机能很好共享信道！！ CSMA/CD协议可归结为四点：先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发 CSMA/CD协议用于总线型广播信道、半双工通信的以太网！！！（思考：为何不能用于全双工网络？） CSMA/CD协议需要记住的几个参数： 单程端到端的传播时延T 端到端往返时延2T 争用期，即碰撞窗口2T 以太网的争用期51.2μs，即512比特时间 以太网规定的最短帧长64字节（思考：怎么得来的