數據鏈路層與局域網——計算機網絡原理(本科)

第一節:數據鏈路層服務

通信鏈路連接的相鄰結點的通信信道——幀
功能:
組幀、鏈路接入(點到點、廣播)、可靠交付、差錯控制

第二節:差錯控制

一、差錯控制的基本方式
1、檢錯重發
2、前向糾錯:接收端進行差錯糾正
3、反饋校驗:把數據原封不動發回發送端
4、檢錯丟棄
二、差錯編碼的基本原理
香農信道編碼定理:通過編碼可以使數據傳輸過程不發生錯誤,或者錯誤概率控制很小
三、差錯編碼的檢錯與糾錯能力
漢明距離:兩個等長碼之間,對應位不同的位數
編碼集漢明距離:任意兩個碼之間漢明距離的最小值
檢錯編碼:漢明距離Ds=r+1,可以檢錯r位
糾錯編碼:漢明距離Ds=2r+1,可以糾正r位
四、典型的差錯編碼
奇偶檢驗碼:
奇校驗:增加一位保證“1”的個數爲奇數
偶校驗:增加一位保證“1”的個數爲偶數
漢明碼:實現單個比特差錯糾正
循環冗餘碼CRC:檢錯能力強,編碼效率高,實現簡單

第三節:多路訪問控制協議

一、信道劃分MAC協議
1、頻分多路複用:頻域帶寬劃分
2、時分多路複用:使用時間劃分,多個等長時隙
3、波分多路複用:光纖,傳輸多路不同波長光信號
4、碼分多路複用:編碼域劃分
二、隨機訪問MAC協議
1、ALOHA協議
純ALOHA:直接發送——信道偵聽——衝突重發
時隙ALOHA:時隙開始時發送——信道偵聽——衝突則下一時隙概率P重發
2、載波監聽多路訪問協議CSMA
發送前監聽信道是否空閒
(1)非堅持CSMA:忙則等待隨機時間後再偵聽
(2)1-堅持CSMA:忙則持續偵聽
(3)P-堅持CSMA:閒則概率P再最近時隙發送
3、帶衝突檢測載波監聽多路訪問協議CSMA/CD監聽空閒後發送。檢測碰撞,重發
三、受控接入MAC協議
1、集中式控制—— 一個主機負責調度其他通信站接入信道
方法:輪詢技術
2、分散式控制
方法:令牌技術

第四節:局域網

一、數據鏈路尋址與ARP
1、MAC地址:每個接口對應一個MAC地址,全球唯一,長度48位
2、ARP地址解析協議:IP地址獲取其MAC地址
二、以太網
1、IEEE802.3標準
2、採用CSMA/CD訪問控制方法
3、以太網技術
(1)10Base-5,10Base-T
(2)快速以太網100Base-TX,100Base-T4,100Base-FX、
(3)千兆以太網
(4)萬兆以太網
三、交換機
1、轉發與過濾——根據MAC地址選擇轉發到相應端口,以MAC爲主鍵查找交換表
2、自學習——構建交換表
3、優點
(1)消除衝突,提高性能
(2)支持異質鏈路
(3)易於進行網絡管理
四、虛擬局域網——VLAN
1、基於交換機的邏輯分割廣播域的局域網應用形式
2、不受物理位置控制
3、抑制廣播風暴
4、基於交換機端口——基於MAC地址——基於上層協議類型或地址

第五節:點對點鏈路協議

一、PPP——撥號上網(典型)
能夠處理差錯檢測、支持多種上層協議、允許連接時協商IP地址、允許身份認證
功能:
1、成幀
2、鏈路控制協議LCP
3、網絡控制協議NCP
二、HDCL協議——高級數據鏈路控制
HDLC有三種類型,信息幀(I幀)、監控幀(S幀)和無編號幀(U幀)。
1)信息幀簡稱I幀,用於傳輸有效信息或數據,控制字段爲第一位爲“0”。
2)監控幀簡稱S幀,用於差錯控制和流量控制,控制字段爲第1、2位爲“10”,如果判定一個幀爲監控幀,接下來第三四位可以判斷其類型。
“00”——接受就緒
“01”——拒絕
“10”——接受未就緒
“11”——選擇拒絕
3)無編號幀簡稱U幀,用於提供鏈路的建立,拆除等多種控制功能。所以小編猜想,如果字段第一二位爲“11”。那大概它就屬於無編號幀了吧。
可應用於點位點和點對多鏈路
幀定界:01111110,判斷一個數據幀
位填充:發送端發現數據字段有5個連續1就插入一個0
接收端發現數據流中有5個連續1就刪除一個0

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