結(jié)點(diǎn)：主機(jī)、路由器
鏈路：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理通道
數(shù)據(jù)鏈路：邏輯通道，把實(shí)現(xiàn) 控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上就構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路
幀：鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，封裝網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)

數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的功能是將源自網(wǎng)絡(luò)層來(lái)的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層，其主要作用是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改造稱邏輯上無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層變現(xiàn)為一條無(wú)差錯(cuò)的鏈路。

功能：

• 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)，有確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)，有確認(rèn)有面向連接服務(wù)。有連接一定有確認(rèn)
• 鏈路管理，即連接的建立、維持、釋放（用于面向連接的服務(wù)）
• 組幀
• 流量控制
• 差錯(cuò)控制（幀錯(cuò)/位錯(cuò)）

封裝成幀和透明傳輸

封裝成幀：在首部和尾部添加幀定界符，確定幀的界限
幀同步：接收方能從接收的二進(jìn)制比特流中區(qū)分出幀的起始和終止

最大傳送單元MTU：數(shù)據(jù)部分不能超過(guò)MTU
組幀的四種方法：

字符計(jì)數(shù)法

字符（節(jié)）填充法

零比特填充法

違規(guī)編碼法

透明傳輸：不管數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送。

字符計(jì)數(shù)法

幀首部使用一個(gè)計(jì)數(shù)字段（第一個(gè)字節(jié)，八位）來(lái)標(biāo)明幀內(nèi)字符數(shù)

缺點(diǎn)：如果計(jì)數(shù)字段發(fā)生錯(cuò)誤，那么全部都會(huì)出錯(cuò)

字符填充法

零比特填充法

違規(guī)編碼法

差錯(cuò)控制

奇偶校驗(yàn)碼

CRC循環(huán)冗余碼

使用循環(huán)冗余碼保證（幾乎）無(wú)比特差錯(cuò)接收，不能實(shí)現(xiàn)可靠傳輸
可靠傳輸：保證發(fā)送的數(shù)據(jù)都能夠被接收到

海明碼

發(fā)現(xiàn)雙比特錯(cuò)，糾正單比特錯(cuò)

確定校驗(yàn)碼位數(shù)r
海明不等式：$2^k?k+r+1$，其中r是冗余碼位數(shù)，k是信息位數(shù)

確定校驗(yàn)碼和數(shù)據(jù)的位置

確定校驗(yàn)碼的值

檢錯(cuò)并糾錯(cuò)

流量控制、可靠傳輸機(jī)制

流量控制：較高的發(fā)送速度和較低的接受能力的不匹配會(huì)造成傳輸出錯(cuò)，因此需要進(jìn)行控制。

鏈路層的流量控制是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，而傳輸層的流量控制是端到端的。

數(shù)據(jù)鏈鏈路層流量控制的手段：接收方收不下就不回復(fù)確認(rèn)幀。
傳輸層流量控制手段：接收端發(fā)送一個(gè)窗口公告，告訴發(fā)送方應(yīng)該發(fā)送的窗口的大小

流量控制的方法：

• 停止-等待協(xié)議：每發(fā)送一個(gè)幀就停止發(fā)送，等待對(duì)方的確認(rèn)，收到確認(rèn)之后再發(fā)送下一個(gè)幀。
• 滑動(dòng)窗口協(xié)議：后退N幀協(xié)議(GBN)、選擇重傳協(xié)議(SR)

停止-等待協(xié)議是一種特殊的滑動(dòng)窗口協(xié)議

窗口大小都是固定的，在傳輸層的窗口大小是變化的。

可靠傳輸：發(fā)送端發(fā)啥，接收端收啥
流量控制：控制發(fā)送速率，使接收方有足夠的緩沖空間來(lái)接收每一個(gè)幀

停止-等待協(xié)議

信道利用率：發(fā)送方在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)，有效地發(fā)送數(shù)據(jù)所需要時(shí)間占 整個(gè)發(fā)送周期的比率。

如果沒(méi)有說(shuō)明確認(rèn)幀的發(fā)送時(shí)延就忽略不計(jì)。
浪費(fèi)資源

后退N幀(GBN)協(xié)議

GBN協(xié)議中，對(duì)n號(hào)幀的確認(rèn)采用累積確認(rèn)的方式，標(biāo)明接收方已經(jīng)收到n號(hào)幀和它之前的全部幀。

發(fā)送方：

如果超時(shí)會(huì)重發(fā)所有已經(jīng)發(fā)送但是沒(méi)有確定的幀。

接收方

滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度

滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度不能過(guò)大，如果采用n個(gè)比特對(duì)幀編號(hào)（即窗口中最多有$2^n$個(gè)幀），則發(fā)送窗口的尺寸W應(yīng)該$1?W?2^n?1$。因?yàn)榘l(fā)送窗口尺寸過(guò)大會(huì)導(dǎo)致接收方無(wú)法區(qū)別新幀和舊幀。無(wú)法確定是因?yàn)榕f幀的ACK丟失導(dǎo)致發(fā)送方又發(fā)送了一遍舊幀還是發(fā)送方正常收到了ACK正常發(fā)送新幀。

重點(diǎn)：

• 累計(jì)確認(rèn)（偶爾捎帶確認(rèn)，如果接收方也發(fā)送數(shù)據(jù)的話可以將確認(rèn)幀放在需要發(fā)送的數(shù)據(jù)中）
• 接收方只按順序接收幀，不按序無(wú)情丟棄。（如果接收的幀不是想要的那個(gè)就扔掉）
• 確認(rèn)序列號(hào)最大的、按序到達(dá)的幀
• 發(fā)送窗口最大為$2^n?1$，接收窗口為1.是固定的（和傳輸層的不同）

性能分析

優(yōu)點(diǎn)：因連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀而提高了信道利用率
缺點(diǎn)：在重傳時(shí)必須把原來(lái)已經(jīng)正確傳送的數(shù)據(jù)幀重傳，降低傳送效率

選擇重傳(SR)協(xié)議

發(fā)送方

接收方

滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度

發(fā)送窗口最好等于接收窗口，最大為$2^{n?1}$

重點(diǎn)：

• 對(duì)數(shù)據(jù)幀逐一確認(rèn)，接收一個(gè)確認(rèn)一個(gè)
• 只重傳出錯(cuò)幀
• 接收方有緩存

介質(zhì)訪問(wèn)控制

• 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路：兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)鏈路相連，沒(méi)有第三者。應(yīng)用：PPP協(xié)議，常用于廣域網(wǎng)
• 廣播式鏈路：所有主機(jī)共享通信介質(zhì)。應(yīng)用：早期的總線以太網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)
  典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、星型（邏輯總線型）
  介質(zhì)訪問(wèn)控制：采取一定的措施，使得兩對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信不會(huì)相互干擾
  

信道劃分介質(zhì)訪問(wèn)控制（靜態(tài)劃分信道）

將使用介質(zhì)的每個(gè)設(shè)備與來(lái)自同一信道上的其他設(shè)備的通信隔離開(kāi)，把時(shí)域和頻域資源合理地分配給網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備

多路復(fù)用技術(shù)：把多個(gè)信號(hào)組合再一條物理信道上進(jìn)行傳輸，使得多個(gè)計(jì)算機(jī)或中斷共享信道資源，實(shí)際就是把廣播信道轉(zhuǎn)變成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

頻分多路復(fù)用FDM

時(shí)分多路復(fù)用TDM

改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用：統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM

波分多路復(fù)用WDM

就是光的頻分多路復(fù)用

碼分多路復(fù)用CDM

碼分多址（CDMA）是碼分多路復(fù)用的一種方式
每一個(gè)站點(diǎn)被指定一個(gè)唯一的m位芯片序列，就是1代表的序列，0是1的反碼。
為了避免沖突，要求各個(gè)站點(diǎn)的芯片序列的規(guī)格化內(nèi)積為0.
發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⒏鱾€(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)線性相加
等發(fā)送到目的站點(diǎn)以后，再求相加后的向量和對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的芯片序列的規(guī)格化內(nèi)積。1表示1，-1表示0

動(dòng)態(tài)分配信道（動(dòng)態(tài)媒體接入控制/多點(diǎn)接入）

特點(diǎn)：信道并非在用戶通信時(shí)固定分配給用戶

隨機(jī)訪問(wèn)介質(zhì)訪問(wèn)控制

所有用戶可隨機(jī)發(fā)送信息，發(fā)送信息時(shí)占用全部帶寬

ALOHA協(xié)議

• 純ALOHA協(xié)議：不監(jiān)聽(tīng)信道，不按時(shí)間槽發(fā)送，隨機(jī)重發(fā)。
  T0=發(fā)送時(shí)間+傳輸時(shí)間
  
• 時(shí)隙ALOHA協(xié)議
  
  吞吐量：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送成功的幀數(shù)
• 純ALOHA協(xié)議比時(shí)隙ALOHA協(xié)議吞吐量更低，效率更低
• 純ALOHA協(xié)議想發(fā)就發(fā)，時(shí)隙ALOHA協(xié)議只有在時(shí)間片開(kāi)始才能發(fā)送

CSMA協(xié)議（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議）

主要的問(wèn)題就是沒(méi)法立即檢測(cè)到是否沖突，需要根據(jù)是否收到ACK判斷是否發(fā)生了沖突

CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)）協(xié)議

發(fā)送數(shù)據(jù)前以及發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)。

應(yīng)用于半雙工網(wǎng)絡(luò)

單程端到端傳播時(shí)延$\tau$

可能會(huì)產(chǎn)生監(jiān)聽(tīng)失誤，從而產(chǎn)生沖突

最多經(jīng)過(guò)兩倍的端到端傳播時(shí)延$2\tau$發(fā)現(xiàn)沖突

重傳時(shí)機(jī)

最小幀長(zhǎng)

最小幀長(zhǎng) = 總線傳播時(shí)延 $?$ 數(shù)據(jù)傳輸速率 $?$ 2 = 數(shù)據(jù)傳輸速率 $?2\tau$

CSMA/CA（載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞避免）協(xié)議

應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)

不使用CSMA/CD協(xié)議的原因

輪詢?cè)L問(wèn)MAC協(xié)議

輪詢協(xié)議

令牌傳遞協(xié)議

局域網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

常用的時(shí)總線型拓?fù)?/p>

以太網(wǎng)

以太網(wǎng)提供無(wú)連接、不可靠的服務(wù)

10Base-T以太網(wǎng)

適配器與MAC地址

廣域網(wǎng)

PPP協(xié)議

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP協(xié)議是目前使用最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，用戶使用撥號(hào)電話接入因特網(wǎng)時(shí)一般都是用PPP協(xié)議
只支持全雙工鏈路

不支持：糾錯(cuò)、流量控制、序號(hào)、多點(diǎn)線路

PPP協(xié)議面向字節(jié)，使用全雙工通信方式

HDLC協(xié)議

鏈路層設(shè)備

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网路【2】数据链路层的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。