计网三、数据链路层

2021-06-02 22:37:39 星期三

好一个玩物丧志....两天没学了，今晚十点半了才来开肝，怪谁....

一、数据链路层功能概述

基本概念

结点：主机、路由器
链路：网络中两个结点之间的物理通道，分为有线链路、无线链路。
数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。
帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报。
数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。

数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务
最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层。
主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造 成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的 链路。
功能：

  • 为网络层提供服务。——无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。（有连接就一定有确认）
  • 链路管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）。
  • 组帧
  • 流量控制。
  • 差错控制（帧错/位错）

二、封装成帧&透明传输

封装成帧

在一段数据的前后部分添加首部和尾部，首部和尾部包含许多控制信息，重要作用为帧定界
帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
组帧的四种方法：字符计数法、字符填充法、零比特填充法、违规编码法。

  1. 字符计数法
    帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。

  2. 字符填充法

  3. 零比特填充法
    与字符填充法的区别是首部和尾部一样。
    保证了透明传输：在传输比特流中可以传送任意比特组合，而不会引起对帧边界的判断错误。
    操作：

    • 在发送端，扫描整个信息字段，只要连续5个1就立即填入1个0.
    • 在接收端收到一个帧时，先找到标志字段确定边界，再用硬件对比特流进行扫描。发现连续5个1时就把后面的0删除。

  4. 违规编码法
    可以用”高-高“，”低-低“来定界帧的起始和终止。

透明传输

透明传输不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就看不见有什么妨碍数据传输的东西。

三、差错控制（检错编码、纠错编码）

差错从何而来

  • 全局性：由于线路本身电气特性所产生的随机噪声是信道固有的，随机存在的。
    解决办法：提高信噪比来减少或避免干扰（对传感器下手）
  • 局部性：外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因
    解决办法：通常利用编码技术来解决。

差错分为：

  1. 位错：比特位出错，1变成0，0变成1.
  2. 帧错：丢失、重复、失序

数据链路层的差错控制

差错控制（比特错）

  • 检错编码
    • 奇偶校验码
    • 循环冗余码CRC
  • 纠错编码
    • 海明码

补充：

  1. 数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同，物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。
  2. 冗余编码
    在数据发送之前，先按某种关系附加上一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。接收端根据收到码字是否仍符合原规则，从而判断是否出错。

奇偶校验码


奇偶校验码的特点：
只能检查出奇数个比特错误，检错能力为50%。

CRC循环冗余码


上题....



接收端检错过程
把收到的每一个帧都除以同样的除数，然后检查得到的余数

  1. 余数为0，判定这个帧没有差错，接收。
  2. 余数不为0，判定这个帧有差错（无法确定到位），丢弃。
    FCS的生成以及接收端CRC检验都是由硬件实现，处理很迅速因此不会延误数据的传输。

海明码

发现双比特错，纠正单比特错
工作原理：动一发而牵全身
工作流程：确定校验码位数r，确定校验码和数据的位置，求出校验码的值，检错并纠错。

  1. 确定校验码位数r
  2. 确定校验码和数据的位置
  3. 求出校验码的值
  4. 检错并纠错

四、流量控制与可靠传输机制

数据链路层的流量控制

较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

补充：数据链路层的流量控制是点对点的，而传输层的流量控制是端到端的。
数据链路层流量控制手段：接收方收不下就不回复确认。
传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告。

流量控制的方法

  • 停止-等待协议
    每发送完一个帧就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个帧。
  • 滑动窗口协议
    • 后退N帧协议（GBN）
    • 选择重传协议（SR）

停止-等待协议：发送窗口大小=1，接收窗口大小=1；
后退N帧协议：发送窗口大小>1，接收窗口大小=1；
选择重传协议：发送窗口大小>1，接收窗口大小>1；
注意：在链路层的滑动窗口选择协议当中，窗口的大小在传输过程中是固定的。（传输层中有不固定的窗口）

可靠传输、滑动窗口、流量控制

  • 可靠传输：发送端发啥，接收端收啥
  • 流量控制：控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧
  • 滑动窗口解决：
    • 流量控制（收不下就不给确认，想发也发不了）
    • 可靠传输（发送方自动重传）

五、停止-等待协议

疑问：停止-等待协议究竟属于哪一层，数据链路层还是传输层？

  1. 为什么要有停止-等待协议？
    除了比特出差错，底层信道还会出现丢包问题。
    为了实现流量控制。
    （丢包：物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等原因会导致数据报的丢失）
  2. 研究停等协议的前提？
    虽然现在常用全双工通信方式，但为了讨论问题方便，仅考虑一方发送数据，一方接收数据。
    因为是在讨论可靠传输的原理，所以并不考虑数据是在哪一个层次上传送的。
  3. 停等协议有几种应用情况
    • 无差错情况
    • 有差错情况


停等协议性能分析

简单、信道利用率太低！

信道利用率&信道吞吐率

发送方在一个发送周期内，有效的发送数据所需要的时间占整个发送周期的比率。

上题巩固....

六、后退N帧协议

停等协议的弊端

后退N帧协议中的滑动窗口

GBN发送方必须响应的三件事

  1. 上层的调用
    上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送，如果已满，发送方只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会再发送。（实际实现中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧）
  2. 收到了一个ACK
    GBN协议中，对n号帧的确认采用累计确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧。
  3. 超时事件
    协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧过确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有已发送但未被确认的帧。
    （假设第一个数据帧丢失，而接收方在接收第零个数据帧后便一直等待第一个数据帧的到来，即使第二个第三个数据帧到来后发现不是第一个数据帧便丢弃，并且发送零号帧的确认帧，而接收端在发送数据帧的同时也一直等待第一个数据帧的确认帧到来直到超时，超时后重发一号帧）

GBN接收方要做的事

  • 如果正确收到n号帧，并且按序，那么接受方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层。
  • 其余情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只需维护一个信息：expectedseqnum(下一个按序接收的帧序号)

滑动窗口长度

窗口长度可以无限嘛？？？
若采用n个比特对帧编号，那么发送窗口的尺寸应满足： 因为发送窗口尺寸过大就会使得接收方无法区别新帧和旧帧。

GBN协议重点总结

  1. 累积确认（偶尔捎带确认）
  2. 接收方只按顺序接收帧，不按序无情丢弃
  3. 确认序列号最大的、按序到达的帧
  4. 发送窗口最大为2的n次方-1，接收窗口大小为1。

话不多说，上题....

知道选什么嘛？？？

GBN协议性能分析

  • good:因连续发送数据帧而提高了信道利用率
  • bad:在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，使传送效率降低。

七、选择重传协议

GBN协议的弊端

批量重传、浪费资源
可不可以只重传出错的帧？
解决办法：设置单个确认，同时加大接收窗口，设置接收缓存，缓存乱序到达的帧。

选择重传协议中的滑动窗口

SR发送方必须响应的三件事

  1. 上层的调用
    从上层收到数据后，SR发送方检查下一个可用于该帧的序号，如果序号位于发送窗口内，则发送数据帧，否则就像GBN一样要么将数据缓存，要么返回给上层之后再传输。
  2. 收到了一个ACK
    如果收到ACK，加入该帧序号在窗口内，则SR发送方将那个被确认的帧标记为已接收。如果该帧序号是窗口的下界（最左边第一个窗口对应的序号），则窗口向前移动到具有最小序号的未确认帧除。如果窗口移动了并且有序号在窗口内的未发送帧，则发送这些帧。
  3. 超时事件
    每个帧都有自己的定时器，一个超时事件发生后只重传一个帧。

SR接收方要做的事

  • good:来者不拒（窗口内的帧）
    SR接收方将确认一个正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将被缓存，并返回给发送方一个该帧的确认帧【收谁确认谁】，直到所有帧（即序号更小的帧）皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给上层，然后向前移动滑动窗口。
    如果收到了窗口序号外（小于窗口下界）的帧，就返回一个ACK。（收到的原因可能是接收方传给发送方的ACK丢失，而发送方在经过一个帧的超时事件后又重传了一遍，而接收方在此之前已经接收了该帧。）
    其他情况的话便忽略该帧。。。

运行中的SR

滑动窗口长度

窗口长度可以无限嘛？？？

发送窗口最好等于接收窗口。（大了会溢出，小了没意义）
。。其中n为用多少个比特来编帧的序号。

SR协议重点总结

  1. 对数据帧逐一确认，收一个确认一个。
  2. 只重传出错帧
  3. 接收方有缓存

嘿嘿~~再次上题....

这次会做了嘛？？？做错了要好好反省自己啊....

2021-06-03 23:59:47 星期四

今天就先到这里把。。。这两天我深刻的明白了一件事：没事最好不要摊在the Bed in dormitory，太玩物丧志了，除非马达够nb....

2021-06-04 17:24:13 星期五

今天上了这学期最后一节计算机组成原理的理论课，这个课是上大学以来少有的每节课都跟着老师的思路认真听讲几乎没有走神。。。
不得不说，听这种自己想学+老师讲的很好的课是一种享受，而在享受面前时间最是毫无存在感可言。
继续今天的计网学习....

八、信道划分介质访问控制

传输数据使用的两种链路

  • 点对点链路
    两个相邻结点通过一个链路相连，没有第三者。
    应用：PPP协议，常用于广域网
  • 广播式链路
    所有主机共享通信介质。
    应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。
    典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）

介质访问控制

介质访问控制的内容就是：采取一定的措施，使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况。
介质访问控制分为：

  • 静态划分信道（还没开始通信之前先对信道进行划分）————信道划分介质访问控制
    • 频分多路复用（FDM）
    • 时分多路复用（TDM）
    • 波分多路复用（WDM）
    • 码分多路复用（CDM）
  • 动态划分信道（通信的过程中遇到冲突再及时的控制解决）
    • 轮询访问介质访问控制 令牌传递协议
    • 随机访问介质访问控制
      • ALOHA协议 （不听就说）
      • CSMA协议 （先听再说）
      • CSMA/CD协议 （先听再说，边听边说）
      • CSMA/CA协议

信道划分介质访问控制

将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。
多路复用技术：把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率

把一条广播信道，逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际就是把广播信道转变为点对点信道。

频分多路复用FDM

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽）资源。
充分利用传输介质带宽，系统效率较高；由于技术比较成熟，实现也比较容易。

时分多路复用TDM

将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，所有用户轮流占用信道。

TDM帧并不是数据链路层里的帧。
频分复用————”并行“
时分复用————”并发“

改进的时分复用————统计时分复用STDM

可明显的提高信道的利用率。
每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙。

波分多路复用WDM

波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。

码分多路复用CDM（较为重要）

码分多址（CDMA）是码分复用的一种方式。
1个比特分为多个码片/芯片，每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列。
发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码（通常把0写成-1）
要解决的三个问题：

  1. 如何不打架：多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交。
  2. 如何合并：各路数据在信道中被线性相加。
  3. 如何分离：合并的数据和源站规格化内积。

上传一下手写笔记hhhhhh....

九、ALOHA协议

随机访问介质访问控制：所有用户可随机发送信息，发送信息时占全部带宽
由于多个用户可随机发送信息而不协调进而产生冲突。

纯ALOHA协议

思想：不监听信道，不按时间槽发送，随机重发。想发就发

  • 冲突如何检测？
    如果发生冲突，接收方就会检测出差错，然后不予确认，发送方在一定时间内不到就判断发生冲突
  • 冲突如何解决？
    超时后等一随机事件再重传

时隙ALOHA协议

时隙ALOHA协议的思想：把时间分成若干个相同的时间片，所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道，若发生冲突，则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。控制想发就发的随意性

关于ALOHA

  1. 纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量（在一段时间内成功发送的平均帧数）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。

十、CSMA协议（载波监听多路访问协议）

CS：载波监听，每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
（补充如何检测：当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞，即发生了冲突。）
MA：多点接入。表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
协议思想：发送帧之前，监听信道。
监听结果：

  • 信道空闲：发送完整帧
    • 1-坚持CSMA
    • 非坚持CSMA
    • p-坚持CSMA
  • 信道忙：推迟发送

1-坚持CSMA

坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持。

  • 思想：如果一个主机要发送信息，那么它先监听信道；空闲则直接传输，不必等待；忙则一直监听，直到空闲马上传输；如果有冲突（一段时间内未收到肯定回复），则等待一个随机长的时间再监听，重复上述过程。
  • 优点：只要媒体空闲，站点就马上发送，避免了媒体利用率的损失
  • 缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。

非坚持CSMA

非坚持指的是对于监听信道忙之后就不继续监听。

  • 思想：如果一个主机要发送信息，那么它先监听信道；空闲则直接传输，不必等待；忙则等待一个随机的时间之后再进行监听。
  • 优点：采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。
  • 缺点：可能存在大家都在延迟等待过程中，使得媒体仍可能处于空闲状态，媒体使用率降低。

p-坚持CSMA

指的是对于监听信道空闲的处理

  • 思想：如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道；空闲则以p概率直接传输不必等待；概率1-p等待下一个时间槽再传输；忙则等待一个随机的时间之后再进行监听。
  • 优点：既能像非坚持算法那样减少冲突又能像1-坚持CSMA算法那样减少媒体空闲时间的这种方案。
  • 缺点：发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完造成了浪费。

三种CSMA对比

十一、轮询访问介质访问控制

介质访问控制

  • 信道划分介质访问控制（MAC Multiple Access Control）协议：
    基于多路复用技术划分资源。
    网络负载重：共享信道效率高。
    网络负载轻：共享信道效率低。
  • 随机访问MAC协议（会发生冲突）
    用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽
    网络负载重：产生冲突开销
    网络负载轻：共享信道效率高，单个节点可利用信道全部带宽。
  • 轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议
    既要不产生冲突，又要发送时占全部带宽。

轮询协议

令牌传递协议

十二、CSMA/CD协议

载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection)

  • CS:每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
  • 表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。总线型网络
  • ”边发送边监听“，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。半双工网络

常用于总线式以太网，应用于有线网络的情况。

传播时延对载波监听的影响

再次上传一下手写笔记....

如何确定碰撞后的重传时机

截断二进制指数规避算法

  1. 确定基本退避（推迟）时间为争用期
  2. 定义参数k，它等于重传次数，但k不超过10，即k=min[重传次数，10].当重传次数不超过10时，k等于重传次数；当大于10时，k就不再增大而一直等于10.
  3. 从离散的整数集合中随机取出一个数r，重传所需要退避的时间就是r倍的基本退避时间，即。
  4. 当重传达16次仍不能成功时，说明网络太拥挤，认为此帧永远无法正确发出，抛弃此帧并向高层报告出错。

若连续多次发生冲突，就表明可能有较多的站参与争用信道。使用此算法可使重传需要推迟的平均时间随重传次数的增大而增大。因而减小发生碰撞的概率，有利于整个系统的稳定。

上题....

会做吧？？？不会的话就....

最小帧长问题

A站发了一个很短的帧，但发生了碰撞，不过帧在发送完毕后才检测到发生碰撞，没法停止发送，因为发完了。。

为了使CSMA/CD有其存在的意义，能够及时的控制住局面，就要定义一个最小帧长，希望检测到碰撞时帧还没有发送结束。

以太网规定最短帧长为64B，凡是长度小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧。

十三、CSMA/CA协议

载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)
为什么要有CSMA/CA？
与CSMA/CD不同的是，该协议应用于无线局域网中

  • 无法做到360度全面检测碰撞
  • 隐蔽站：当A和C都检测不到信号，认为信道空闲时，同时向终端B发送数据帧，就会导致冲突。

工作原理

  • 发送数据前，先检测信道是否空闲
  • 空闲则发出RTS（request to send）,RTS包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；信道忙则等待。
  • 接收端收到RTS后，将相应CTS（clear to send）。
  • 发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据）。
  • 接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则相应ACK帧。
  • 发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送，若没有则一直重传至规定重发次数为止（采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间）。

三个机制/手段

  1. 预约信道
  2. ACK帧
  3. RTS/CTS帧（可选）主要用于解决隐蔽站的问题

CSMA/CD与CSMA/CA

  • 相同点
    CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路，其核心是先听再说。换言之，两个在接入信道之前都需要进行监听。当发现信道空闲后，才能进行接入。
  • 不同点
    1. 传输介质不同：CSMA/CD用于总线式以太网【有线】，而CSMA/CA用于无线局域网【无线】。
    2. 载波检测方式不同：因传输介质不同，检测方式也不同。
    3. CSMA/CD检测冲突，CSMA/CA避免冲突，二者出现冲突后都会进行有上限的重传。

十四、局域网基本概念和体系结构

局域网

（Local Area Network）:简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。
特点：

  1. 覆盖地理范围较小
  2. 使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输率高
  3. 通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高
  4. 个站为平等关系，共享传输信道
  5. 多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播

决定局域网的主要要素为：网络拓扑、传输介质和介质访问控制方法

局域网拓扑结构

局域网传输介质

  • 有线局域网常用介质：双绞线、同轴电缆、光纤
  • 无线局域网常用介质：电磁波

局域网介质访问控制方法

  1. CSMA/CD 常用于总线型局域网，也用于树型网络
  2. 令牌总线 常用于总线型局域网，也用于树型网络
    它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。
  3. 令牌环 用于环形局域网，如令牌环网

局域网的分类（按照介质访问控制的方法来分的）

IEEE 802标准

需要记住的IEEE 802现有标准

IEEE 802.3：以太网介质访问控制协议（CSMA/CD）及物理层技术规范
IEEE 802.5：令牌环网的介质访问控制协议及物理层技术规范
IEEE 802.8：（FDDI网），光纤技术资讯组，提供有关光纤联网的技术咨询
IEEE 802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范

MAC子层和LLC子层

2021-06-04 23:22:16 星期五

本来还打算学一下英语的，结果....唉....英语还真的是最被忽略的那一个。
吐槽一下数据链路层，知识点实在太多了，今晚肝不完啦。。。。

2021-06-05 17:53:48 星期六

今天，，，额，今天争取把数据链路层干完把....

十五、以太网

以太网概述

以太网提供无连接、不可靠的服务

无连接：发送方和接收方之间无”握手过程“
不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。
以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输

以太网传输介质与拓扑结构的发展

10BASE-T以太网

适配器与MAC地址

以太网MAC帧

高速以太网

十六、无线局域网

IEEE 802.11

IEEE 802.11是无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。

WIFI != 无线局域网 ，WIFI属于无线局域网的一种
无线局域网覆盖的范围要比WIFI覆盖的范围大得多
WIFI为IEEE 802.11b和IEEE 802.11g所定义的标准

802.11的MAC帧头格式

无线局域网的分类

  • 有固定基础设施无线局域网

  • 无固定基础设施无线局域网的自组织网络

十七、PPP协议和HDLC协议

广域网

PPP协议

  • 特点
    点对点协议PPP是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般都是用PPP协议。只支持全双工链路
  • 应满足的要求
    • 简单：对于链路层的帧无需纠错，无需序号，无需流量控制
    • 封装成帧：帧定界符
    • 透明传输：与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理——异步线路用字节填充，同步线路用比特填充
    • 多种网络层协议：封装的IP数据报可以采用多种协议。
    • 多种类型链路：串行/并行，同步/异步，电/光。。。
    • 差错检测：错就丢弃。
    • 检测连接状态：链路是否正常工作
    • 最大传送单元：数据部分最大长度MTU（默认不超过1500字节）
    • 网络层地址协商：知道通信双方的网络层地址
    • 数据压缩协商
  • 无需满足的要求：纠错、流量控制、序号、不支持多点线路
  • 三个组成部分
    1. 一个将IP数据报封装到串行链路（同步串行/异步串行）的方法
    2. 链路控制协议LCP：建立并维护数据链路连接。身份验证。（可理解为建立物理连接）
    3. 网络控制协议NCP：PPP可支持多种网络层协议，每个不同的网络层协议都要一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。
  • 状态图
  • 帧格式

HDLC协议

HDLC的站

帧格式


控制字段决定了帧的类型（无奸细）

  1. 信息帧（I）第一位为0，用来传输数据信息，或使用捎带技术对数据进行确认。
  2. 监督帧（S）10，用来流量控制和差错控制，执行对信息帧的确认，请求重发和请求暂停发送等功能。
  3. 无编号帧（U）11，用于提供对链路的建立、拆除等多种控制功能。

PPP协议&HDLC协议

HDLC、PPP只支持全双工链路。
都可以实现透明传输。
都可以实现差错检测，但不纠正差错。

十八、链路层设备

物理层扩展以太网




用了主干集线器后冲突域的范围变大，发生冲突的概率更高，实际通信效率更低

链路层扩展以太网

网桥&交换机

网桥根基MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时，并不向所有接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定该帧转发到哪一个接口，或者把它丢弃（即过滤）。

图中有三个网段：一般指一个计算机网络中使用同一物理层设备（传输介质，中继器，集线器等）能够直接通讯的那一部分。
网桥优点：

  1. 过滤通信量，增大吞吐量。
  2. 扩大了物理范围。
  3. 提高了可靠性。
  4. 可互连不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网。

网桥分类————透明网桥

透明网桥&源路由网桥

透明网桥：”透明“指以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网络，是一种即插即用设备————自学习。

网桥收到帧后会先查看源地址，发现转发表中没有，则添加上；然后查看目的地址，若转发表中存在，且在同一端则丢掉该帧，否则从相应端转发出去，若不存在，则通过其他端口转发出去。

源路由网桥：在发生帧时，把详细的最佳路由信息（路由最少/时间最短）放在帧的首部中。

起点通过多种路径将发现帧发送给终点，终点收到后原路返回相应帧，能够告诉起点有多少种路由选择方案，选择最佳的路由信息放在帧的首部。

多接口网桥————以太网交换机

以太网交换机的两种交换方式

  1. 直通式交换机
    查完目的地址（6B）就立刻转发。延迟小，可靠性低，无法支持具有不同速率的端口的交换。
  2. 存储转发式交换机
    将帧放入高速缓存，并检查是否正确，正确则转发，错误则丢弃。延迟大，可靠性高，可以支持具有不同速率的端口的交换。

冲突域与广播域

  • 冲突域
    在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。简单的说就是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。
  • 广播域
    网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号，所有能接收到这个信号的设备范围称为一个广播域。

上题....

没有路由器，说明只有一个广播域。
集线器本身构成一个冲突域。
而且，以太网交换机四个端口代表了四个冲突域。
所以一共有四个冲突域一个广播域。

十九、数据链路层总结

posted @ 2021-06-07 22:45  cswft  Views(750)  Comments(0)  Edit  收藏  举报