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[网络协议]计算机网络（数据链路层）

文章目录


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组帧

组帧主要解决帧定界、帧同步、透明传输等问题（P63）

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  1. 计数字段提供的字节数包含自身所占用的一个字节
  2. 鸡蛋放在一个篮子里：如果第一个帧的技术字段出错，那么后面一连串帧都无法正确定界

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  1. SOH：表示帧的首部开始
  2. EOT：表示帧的结束
  3. ESC：表示转义字符，接收到转义字符之后，就知道后面跟的是数据信息，而不是控制信息
  4. 文本文件都是ASCII码，可以直接进行透明传输
  5. 图像、二进制代码的程序是非ASCII码，需要采用字节填充方法来实现透明传输

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目前常用的组帧方法：零比特填充法and违规编码法

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  1. 曼彻斯特编码中1和0分别用高高and低低表示，高低和低高这两种状态没有被使用，可以用来定界一个帧的起始和终止
  2. 局域网IEEE 802标准采用的就是违规编码法
  3. 违规编码不需要任何的填充技术
  4. 只适用于采用冗余编码的特殊编码环境

差错控制（面向位错）

概述

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  1. 帧错：通过在链路层引入定时器和编号机制，能保证每一个帧都能有且仅有一次地正确地交付给目的地点
  2. 自动重传请求（ARQ）：重传出错位，用于处理位错
  3. 以太网：是无确认无连接
  4. 无线通信：有确认无连接
  5. 链路管理：指数据链路层连接的建立、维持和释放过程，它主要用于面向连接的服务

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检错编码都采用冗余编码技术

检错编码 （奇偶校验+循环冗余码）

  1. 奇偶校验码只能检测出错误而无法对其进行修正，也无法检测出双位错误；
  2. 循环冗余校验码可以检测出所有的单比特错误；
  3. 海明校验码可以纠正一位差错。

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  1. 奇偶校验码只能检测出奇数位的出错情况，不能发现偶数位的出错情况

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FCS：frame check sequence帧检验序列

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纠错编码（海明码多看视频多看书！！！）

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  1. 要检测d位错误，需要的码距为d+1位
  2. 要纠正d位错误，需要的码距为2d+1位
  3. 海明码能发现双比特错，但只能纠正单比特错。

流量控制与可靠传输（看79页的几道计算真题）

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  1. 数据链路层的可靠传输通常使用确认和超时重传两种机制来完成

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在这里插入图片描述在这里插入图片描述

停止-等待协议

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每发送1个数据帧就停止并等待，因此用1bit来编号就够。

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  1. 停止-等待协议会有三种差错情况
  2. 发送的数据帧丢失：可以再发送端设置一个计时器，达到一定的时间（至少是一个RTT），没有收到确认，就重新发送相同的帧
  3. 接收端发送的确认帧丢失：这时，发送端在一个计时器内收不到确认，就会重新发送这个数据帧，接收端收到这个重复的数据帧会丢失，然后重新发送对这个帧的确认
  4. 确认帧迟到：发送方经过一个计时器后进行超时重传，接收端丢弃这个接收到的数据帧，重新发送一个确认，接收端，收到确认帧之后，发送下一个数据。当接收端之后才收到迟到的这个确认帧，那就丢弃

补充：信道利用率+吞吐率的计算

  1. 信道利用率又称：信道的效率
  2. 信道的效率是对发送方而言的
  3. 信道利用率是指发送方在一个发送周期的时间内，有效地发送数据所需要的时间占整发送周期的比率
  4. 信道吞吐率= = 信道利用率*发送方的发送速率
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    发送周期T应该包括四个部分，
  5. 发送数据的发送时延t1
  6. 向接收端传送数据的时延t2
  7. 接收端发送确认帧的时延t3
  8. 确认帧在链路上传播的时延t4

后退N帧协议（GBN）

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  1. 需要增加序号范围，因为有一个发送窗口的概念，所以说这个序号是可以重复利用的，自我认为，只要序号表示的范围大于等于窗口大小即可
  2. 发送窗口>1，接受窗口=1
  3. 可以实现累计确认：因为发送窗口大，一次可以传输多个数据，接收窗口接收到多个连续有序的数据后，可以只发送最后一个数据的确认，告诉发送方已经收到n号帧和它之前的全部帧了
  4. ACKn表示对第n号数据帧的确认，区别传输层的ACK：表示前n-1个帧已经收到，请求发送第n个数据帧

滑动窗口的大小是有限制的
发送窗口确定好之后就不可以再修改了，这一点要区别传输层的滑动窗口协议在这里插入图片描述
在这里插入图片描述1. 假如采用2bit对数据帧进行编号，因为编号是可以重复使用的，0123 0123 0123一直连续的编号
2.正常滑动窗口的范围是[1,3] ，假如滑动窗口的值变为4，那么当0/1/2/3这四个帧全部发送出去，结果全部丢失，那么当经过一个计时器的时间，接收方要进行重传的时候，需要发送0号帧，就不知道是新的帧还是旧的帧。
3. 如果窗口大小为3，把0/1/2全部传送，到时候，如果全部丢失，就算全部丢失，也可以知道到底传送的是那个部分的数据帧

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  1. 偶尔捎带确认：正常情况下，发送方和接收方可以互相传送数据，当接受方发送数据的时候，把确认帧捎带传送给接受方

选择重传协议（SR）

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  1. 窗口需要满足：接收窗口+发送窗口 小于等于 2n
  2. SR中需要对每一个数据帧都进行确认，也就是说，只有GBN才有累次确认
  3. SR可以避免重复传送哪些本已经正确到达接收端的数据帧，弥补了GBN的不足

介质访问控制（MAC）

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  1. 介质访问控制：Medium Access Control
  2. 随机访问介质控制：所有用户可随机发送信息。发送信息时占 全部带宽 。

静态划分信道

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  1. 统计时分多路复用STDM是时分多路复用的改进版本
  2. 假设线路传输速率为8000b/s,一共有4个用户传输数据。
    TDM平均速度为2000b/s，而STDM平均速度为8000b/s

码分多路复用（用到CDMA码分多址技术）

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  1. 码分多路复用：与FDM和TDM不同。它既共享信道的评论，有共享时间
  2. 码分多址：CDMA（Code Division Multiple Access）
  3. 码分多址 （ CDMA ） 是码分复用的一种方式。
  4. CDM中要求发送的S和T两个数据是正交的，
  5. 公共信道上，两个数据线性相加
  6. 数据S和T到达接收端之后，用S和公共信道上传来的线性相加后的数据规格化数据进行规格化内积，就得到了S的值，T也是同理，用T与线性相加的数据规格化内积
  7. 注意：发送1的时候，就是发送原本的芯片序列（那一串01二进制）
    发送0的时候，需要把这一串01二进制数0变成1,1变成0，然后才能发送
  8. CDM主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统

随机访问机智访问控制（动态）

ALOHA协议（Additive Link On-line HAwaii system）

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  1. 纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低。
  2. 纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发。

CSMA（Carrier Sense Multiple Access）

  1. CSMA：载波侦听多路访问。carrier:载体的意思
  2. 协议思想 ： 发送帧之前， 监听 信道。
    信道空闲 ：发送完整帧；
    信道忙 ：推迟发送

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注意：信道忙的时候，1-坚持和P-坚持都是持续监听

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CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

  1. CSMA/CD：载波侦听多路访问/碰撞检测。Collision 碰撞 ; Detection 侦查; 探测;
  2. 适用于总线型网络or半双工网络

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  1. 电磁波在总线上的传播速率是有限的，假设t为单程传播时延
  2. 站A发送帧后至多经过时间2t就能知道所发送的数据帧有没有发送碰撞。只有经过争用期2t这段时间之后还未检测到碰撞时，才能确定这次发送不会发生碰撞
  3. 争用期=冲突窗口=碰撞窗口：2t
  4. 为了确保发送站在发送数据的同时，能够检测到可能存在的碰撞，需要在发送完一个完整的帧之前就能收到发送出去的数据。
  5. 所以这就需要保证每个帧的帧长有一个下限。

在这里插入图片描述7. 传输时延=发送时延
8. 以太网的最短帧长：64B

二进制退避算法（看看看！！！）

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CSMA/CA （ carrier sense multiple access with collision avoidance ）

  1. CSMA/CD：载波监听多点接入 / 碰撞避免

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CSMA/CA的基本思想是：在发送数据时，先广播告知其他结点，告诉他们自己正在发送数据
CSMA/CD的基本思想是：先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发

轮询访问介质访问控制：令牌传递协议（主要用在令牌环局域网中）

  1. 既不产生冲突，又可以在发送时候占用全部带宽
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局域网（LAN）

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  1. 决定局域网的主要要素为：网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法（最主要的是介质…）
  2. 总线型拓扑最好：当某个工作站节点出现故障时，对整个网络系统影响小
  3. 在这里插入图片描述
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以太网

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  1. 以太网的最小帧长64B，最大帧长1518B，前导码长度为8B
  2. 目的地址和源地址都是MAC地址，占用6B，128bit
  3. MAC地址：每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址，前24位代表厂家（由IEEE规定），后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示，如02-60-8c-e4-b1-21。
  4. FCS校验码：采用32位的循环冗余校验，不校验前导码。
  5. 逻辑控制子层和MAC子层
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  1. 速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网
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无线局域网

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  1. 注意无线局域网MAC地址的格式
    接收端：下一站的MAC地址

广域网（看书上P114）

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PPP协议和HDLC协议（看书115）

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  1. PPP协议和HDLC协议是目前最常用的两种广域网数据链路层控制协议
  2. High-Level Data Link Control，高级数据链路控制
  3. PPP帧的前3个字段和最后2个字段与HDLC帧是一样的
  4. PPP协议不支持多点线路，仅支持点对点的链路通信
  5. 因为PPP协议是点对点的，并不是总线型，所以无需采用CSMA/CD协议，自然就没有最短帧长，所以信息段占0-1500字节，而不是46-1500字节
  6. HDLC协议实现透明传输采用“0比特插入法”，即5110
  7. PPP协议无需满足的要求
    纠 错
    流量控制
    序 号
    不支持多点线路
  8. 在这里插入图片描述>9. HDLC帧可以划分为三类（无奸细）
    在这里插入图片描述

数据链路层设备（看书看书！！一定要看书！！！）

网桥

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透明网桥（选择的不是最佳路由）

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源路由网桥（选择的是最佳路由。并不是说路由器最少）

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局域网交换机（多端口的网桥）

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冲突域和广播域

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加:2021-10-23 12:49:51  更:2021-10-23 12:50:09 
 
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