计算机网络之数据链路层

一：数据链路层

 

• 概念：

1、链路：一条点到点的屋里现路段，没有其他的交换节点

2、数据链路：除了物理线路，还有通信协议来控制这些数据的传播（网线不是数据链路，网线接网卡就是数据链路）

 

• 功能：

链路管理、帧同步、流量控制、差错控制、数据和控制信息分开、透明传输和寻址

 

• 三个基本问题：

1、封装成帧

1.帧：数据链路层的传输单位

2.结构：在ip数据包的基础上加上帧头，帧尾和检验

3.MTU：在数据链路上，帧的最大长度

 

2、透明传输

    1.针对PPP协议（面向字符）：加转义字符，区别于帧头或帧尾，解决透明传输的问题

    2.针对HDLC协议（面向比特）：用字节填充

    零比特填充：有5个连续的1，就在后面插入一个0

    注：接收端务必删除转义字符再传给网络层

 

 

3、差错控制（循环冗余检验CRC）｛帧检验出错，拒绝接受但不会联系重发｝

 特点：循环冗余校验CRC不能检测错误的地方，但是差错检测出错率少

 

二：流量的控制和可靠传输机制

 

• 滑动窗口机制：

1、变量设置

    1.发送端有一个发送窗口SWS

    2.接收端有一个接收窗口RWS

    3.发送窗口的大小：在没有收到确认的情况下，发送端最多可以发送帧的个数（停止等待协议中SWS=1）

    4.接收窗口的大小：表示能接收帧的序号的上限

 

2、发送窗口

    1.发送窗口的左侧是已经发送且确认了的帧，右侧是不可以发送的帧，中间是待发送或者已发送伟确认的帧

    2.发送一个帧但未收到确认，发送窗口不能向右移动，只有确认了之后才能向右滑动

    3.发送窗口里所有的帧都发出去但都未被确认，此时不可以发送

 

3.接收窗口

    1.可以捎带确认

    2.连续收到几个帧，只需要确认最后一个帧

    3.接收窗口移动，接收窗口才能移动

 

• 停止等待协议：

发送接收窗口都为1

超时重传，确认之后才发下一个（ARQ自动重传请求）

注：发送完一个分组，要保留该分组的副本；分组必须编号；超时计时器要比分组传输往返时间长一点

 

 

使用的信道：

点对点通信，广播信道

 

点对点通信：PPP协议（用户通过电话线上网就是使用PPP协议）

包括：网络控制协议NCP，链路控制协议LCP（身份验证），高级数据链路控制协议HDLC

帧头帧尾都以7E为标志，有两个字节的协议字段

 

• 载波监听多路访问CSMA

发送数据前，要监听总线，总线空闲则发送，总线忙就隔一段时间等待再重新监听总线确定是否发送

 

CSMA/CD（以太网）：

1、前提：在总线上以广播的形式发送

2、CD碰撞检测：一边发送一边检测，碰撞后停止发送

3、特点：不需要提前连接；不需要编号也不需要对方确认（不可靠传输）；只能半双工通信

4、争用期：时间为2T；以太网取51.2us；如果发生冲突一定是在前64个字节（最短有效帧长为64字节，不够要填充）

 

 

CSMA/CA（局域网）：

1、原因：无线局域网不能用CSMA/CD，因为CSMA/CD要不间断检查，在无线局域花销太大

2、CA碰撞避免：增加停止等待协议

3、帧间间隔IFS：所有的站发送完成之后要等待一段时间再发送（分优先级，优先级高的时间短）

4、特点：检测到信道空闲依然要等待一段间隔再发；一定要收到ACK确认，否则重传