3.1 基本概念

信道類型

點對點信道（一對一）
廣播信道（一對多）

鏈路——點到點的物理線路段

數據鏈路——把實現通信協議的硬件和軟件加到鏈路上，構成數據鏈路

幀——數據鏈路層傳輸的是幀

3.2 三個基本問題

（一）封裝成幀

封裝成幀就是在一段數據的前後分別加上首部和尾部，然後就構成了一個幀，確定幀的界限
MTU（最大傳輸單元）= 1500Byte

（二）透明傳輸

用字節填充法解決透明傳輸問題。發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉義字符“ESC”(十六進制數1B)。
字節填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——接收端的數據鏈路層在數據送往網絡層之前刪除插入的轉義字符。
如果轉義字符也出現在數據之中，那麼應該在轉義字符前插入一個轉義字符。當接收端收到連續的兩個轉義字符時，就刪除前面的那一個。

（三）差錯控制

循環冗餘檢驗

冗餘碼計算：

餘數位數 = 原添加位數 = 除數位數 -1；即設除數位數爲n，則先在被除數後加n-1個0，再除以除數，所得餘數作爲冗餘碼，加到原數據後；除法規則是各位亦或

FCS（幀檢驗序列）

僅用CRC差錯檢測技術只能做到無差錯接受，要做到可靠傳輸必須加入確認和重傳機制

3.3 兩種情況的數據鏈路層

（一）使用點到點信道的數據鏈路層（PPP協議）

用戶使用撥號電話線接入因特網時，一般都是使用PPP協議

三個組成部分

一個將 IP 數據報封裝到串行鏈路的方法
網絡控制協議（NCP）
鏈路控制協議（LCP）

高級數據鏈路控制協議（HDLC）

ppp幀格式（FF 03固定）

協議字段：0x0021——ip數據報
0xC021——鏈路控制數據
0x8021——網絡控制數據
0xC023——安全性認證
PAP0xC025——LQR
0xC223——安全認證CHAP

透明傳輸

字節填充
0x7E------->>(0x7D，0x5E)
0x7D------->>(0x7D，0x5D)
數值小於0x20的字符------->>(0x7D，0x…)
零比特填充法
在5個連1後加入一個0

（二）使用廣播信道的數據鏈路層

局域網

特點：網絡爲一個單位所擁有，且地理範圍和節點數目均有限
優點：具有廣播功能；便於擴展；可靠性、可用性、生存性

以太網使用CSMA/CD協議（載波監聽多點接入/碰撞檢測）

多點接入：表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上
載波監聽：指每一個站在發送數據之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送數據，如果有，則暫時不要發送數據，以免發生碰撞
碰撞檢測：就是計算機邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓大小，也稱衝突檢測

爭用期（通常取51.2微秒）

最先發送數據幀的站，在發送數據幀後至多經過時間 2t （兩倍的端到端往返時延）就可知道發送的數據幀是否遭受了碰撞。
以太網的端到端往返時延 2t稱爲爭用期，或碰撞窗口。
經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。

最短有效幀長

以太網規定了最短有效幀長爲 64 字節，凡長度小於 64 字節的幀都是由於衝突而異常中止的無效幀

二進制指數類型退避算法

以太網

兩個標準

DIX Ethernet V2
IEEE的802.3標準

兩個子層

邏輯鏈路控制（LLC）子層
媒體接入控制（MAC）子層

10Base-T

通信距離短，每個站到集線器的距離不超過100m

信道利用率

發送一幀所需的平均時間

參數a

極限信道利用率

MAC地址（48位）

在局域網中，硬件地址又稱爲物理地址或MAC地址，MAC地址唯一
網卡能收到的數據幀

單播幀（一對一）
廣播幀（一對全體）
多播幀（一對多）

以太網MAC幀格式

3.5 擴展以太網

在物理層擴展以太網

多個集線器

在數據鏈路層擴展以太網

網橋

目前使用最多的是透明網橋
自學習算法和轉發幀步驟

交換機
多接口網橋
透明網橋使用生成樹算法——避免成環

虛擬局域網

虛擬局域網vlan是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組

3.6 高速以太網

100BASE-T 以太網

速率達到或超過 100 Mb/s 的以太網稱爲高速以太網
100BASE-T 以太網又稱爲**快速以太網(**Fast Ethernet)

特點

可在全雙工方式下工作而無衝突發生。因此，不使用 CSMA/CD 協議。
MAC 幀格式仍然是 802.3 標準規定的。
保持最短幀長不變，但將一個網段的最大電纜長度減小到 100 m。
幀間時間間隔從原來的 9.6 s 改爲現在的 0.96 s。

吉比特以太網

允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。
使用 802.3 協議規定的幀格式。
在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協議）。
與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術向後兼容。

10 吉比特以太網

10 吉比特以太網與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太網的幀格式完全相同。
10 吉比特以太網還保留了 802.3 標準規定的以太網最小和最大幀長，便於升級。
10 吉比特以太網不再使用銅線而只使用光纖作爲傳輸媒體。
10 吉比特以太網只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協議

韓立剛《計算機網絡》| 第3章 數據鏈路層