数据链路层
把网络层的数字数据（IP数据报/分组）组合成帧，加上一定校验码交给物理层
帧——点对点信道的链路层的协议数据单元
协议规定了能传送的帧的数据部分长度上限（最大传送单元）MTU（仅数据）
控制字符：帧开始符SOH，帧结束符EOT
以太网帧间最小间隔为9.6μs（96比特时间），以清理缓存
硬件地址=物理地址=MAC地址（用在MAC帧中）=适配器地址
10BASE-T以太网的两台主机距离不能超过200m
网卡（通信适配器）上有物理层接口和链路层协议，工作在链路层
以太网——广播信道
链路（一段介质）
数据链路层使用CRC循环冗余校验
IP层用的？？校验 P131
链路层使用2种类型的信道
点对点信道（PPP协议）
广播信道（CSMA/DA协议）
链路层3个基本问题
- 封装成帧
- 透明传输
- 差错检测
封装成帧
每种链路层协议都规定了能传送帧的数据部分长度上限——最大传送单元MTU
首部开始——控制字符SOH
帧结束——控制字符EOT
接收到不完整的帧必须丢弃（有SOH无EOT）
透明传输
（无论什么比特组合的数据都看不见链路层有妨碍数据传输的东西）
字节填充法
发送端的数据链路层在控制字符“SOH”或 “EOT”前，插入转义字符“ESC”（字符填充）
接收端删除插入的转义字符
差错检测——循环冗余码CRC
凡是数据链路层接受的帧均无差错
传输差错——比特差错、帧丢失、帧重复、帧失序
（因此过去除CRC外增加帧编号、确认和重传机制）
通信质量良好的有线链路，链路层不使用确认重传机制，改正差错由上层协议（如TCP协议）完成
点对点协议PPP（不是P2P）
以前：高级数据链路控制HDLC（协议）
现在：点对点协议PPP
PPP特点：简单、封装成帧、透明性、多种网络层协议、多种类型链路、差错检测（立即丢弃错误帧）、检验连接状态、最大传送单元
PPP不需要纠错（出错概率不大，帧检验序列 FCS 字段的保证）、流量控制、序号、多点线路等功能
PPP为双工链路
PPP协议的组成
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议 LCP
- 网络控制协议 NCP
帧格式
- 标志字段
- 字节填充——0x7E -> 0x7D,0x5E， 0x7D -> 0x7D,0x5D
- 零比特填充
帧定界符——PPP规定特殊字符为标志字段，首部第一个和尾部第二个为F，尾部第一个字段（2字节）为帧检验序列FCS
信息字段最长为1500字节
使用广播信道的数据链路层
局域网
任何一段物理信道在一个时间段内只能被一个站点占用
- 具有广播功能
- 按拓扑分为：星形网、环形网、总线网
- 工作在物理层和链路层
共享信道
- 静态划分信道（不适合局域网）
- 动态媒体接入控制（即多点接入）信道并非在通信时固定分配给用户
- 随机接入（要有能解决碰撞的协议，重点）
- 受控接入（用户不能随机发送信息，局域网用的少）
- eg：分散控制的令牌环局域网
- 集中控制的多点线路探询（轮询）
IEEE 802.3——以太网（即802.3局域网）
IEEE 802.11——无线局域网
IEEE 802标准将数据链路层分为2个子层 P84
- 逻辑链路控制子层(LLC)（一般不考虑）
- 介质访问控制子层(MAC, Medium Access Control)
适配器
适配器收发帧时不使用CPU
IP地址在存储器中，硬件地址固化在适配器（网卡）ROM中
CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测）
在具有广播特性的总线上实现一对一通信——发送帧时在首部写明接收站地址，仅当目的地址与适配器ROM中存放的硬件地址一致时才接收
以太网 不可靠协议 采用无连接的工作方式
-
同一时间只允许一台计算机发送数据（总线资源被占用）——因此采用CSMA/CD协议 -
采用曼彻斯特编码 -
多点接入——说明是总线型网络 -
多点接入——总线型网络 -
载波监听——检测信道，发送前（为了获取发送权）及发送中（碰撞检测，5μs的传输时延）每个站都要不停检测信道 -
电磁波在1km电缆的传输时延约为5μs -
先听后发，边发边听，碰撞停发，退避重发 -
半双工 -
碰撞检测（冲突检测）——边发送边监听，判断自己发数据时其他站是否也在发送数据，因此每个站发送数据的一小段时间内都存在被碰撞的可能性（发送的不确定性） -
争用期（碰撞窗口）——2τ，具体为51.2μs（512比特时间），至多经过2τ就可知是否碰撞 -
使用截断二进制指数退避算法确定重传时机 -
帧间最小间隔9.6μs（96比特时间）——使接收缓存来得及清理
最大帧长——1518字节
最小帧长——64字节
退避算法
最大重传次数 16次
使用集线器的星形拓扑
集线器hub
10BASE-T 星形以太网 的标准802.3i——10Mbit/s的数据率，BASE表示连接线上的是基带信号，T代表双绞线
10BASE-T 两台主机之间距离不超过200m
10BASE-5 标准以太网，粗同轴电缆，最大网段长度500m
使用光纤作为传输媒体——10BASE-F，F表示光纤，用作集线器之间的远程连接
（适配器）使用CSMA/CD协议
以太网的MAC层
硬件地址=物理地址=MAC地址（与地理位置无关）
适配器有过滤功能
IP数据报的“总长度” + 填充字段的长度 = MAC帧数据字段的长度
无效MAC帧——帧长度不是整数字节，FCS检验有差错，收到帧的MAC数据字段不在461500字节之间。有效MAC帧长度：641518字节
扩展以太网
5-4-3-2-1 5个网段，4个中继器，3个可用网段，2个扩展网络
网桥——在数据链路层扩展以太网，对收到的帧根据MAC帧目的地址转发&过滤（查找网桥中的地址表，然后转发到另一个接口或丢弃）
交换机（交换式集线器）（第二层交换机）
- 工作在数据链路层
- 多接口的网桥，通信主机独占传输媒体，无碰撞地传输数据
- 多对主机能同时通信
- 全双工，没有碰撞问题（不使用CSMA/CD协议）
- 总线以太网使用CSMA/CD协议，半双工；星形以太网不使用CSMA/CD协议，全双工
- 仍采用以太网的帧结构
- 自学习算法建立帧交换表（地址表）——能从A发送就能到达A
转发表怎么画***
生成树协议STP——解决闭环问题
透明网桥使用生成树算法
虚拟局域网VLAN
一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组
每一个VLAN帧都有一个明确标识符，指明发送方属于哪个VLAN
高速以太网
100BASE-T以太网——快速以太网，100Mbit/s基带信号
使用100Mbit/s的集线器或交换机
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