第五章 数据链路层与局域网

第五章 数据链路层与局域网

传输层：保证对应用层的复用，分用。以及保证应用层的可靠传输。

网络层：主机到主机经过路由转发，把数据从主机送到主机。

链路层：把数据从一个结点可靠的传输到另一个结点。

第一节：数据链路层服务

链路层数据单元：帧

数据链路层服务主要功能包括：

1. 组帧

2. 链路接入：点对点链路、广播链路

3. 可靠交付（可靠传输方法多用于高出错率链路）

4. 差错控制

第二节：差错控制

一、差错控制的基本方式：

差错控制的四种基本方式：

1. 检错重发
2. 前向纠错

接收端进行差错纠正。

3. 反馈校验

接收端将收到的数据原封不动发回发送端。

4. 检错丢弃

二、差错编码的基本原理

香农信道编码定理：

理论上可以通过编码使得数据传输过程不发生错误，或者将错误概率控制在很小的数值之下

三、差错编码的检错与纠错能力

汉明距离：二个等长码字之间，对应位不同的位数。

编码集的汉明距离：该编码集中任意二个码字之间汉明距离的最小值。

差错编码的检错或纠错能力与编码集的汉明距离有关。

四、典型的差错编码

1. 奇偶校验码

   奇校验：编码后的码字中“1”的个数为奇数

   偶校验：编码后的码字中“1”的个数为偶数

2. 汉明码：
   可以实现单个比特差错纠正

3. 循环冗余码CRC：
   检错能力强，编码效率高，实现简单

第三节：多路访问控制协议

链路层主要的功能之一就是差错检测主要的手段是通过差错编码

一、信道划分MAC协议

使用权：信道划分MAC协议

二、随机访问MAC协议

随机访问，就是争着访问

三、受控接入MAC协议

第四节：局域网

一、数据链路层寻址与ARP地址解析协议

• MAC地址

​ MAC地址也叫物理硬件地址

​ 每个接口对应一个MAC,且全球唯一

​ 长度48位

• 地址解析协议

​ 地址解析协议也叫ARP

​ 根据本网内目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址；

​ ARP以什么样的方式获取硬件地址?查询/响应的方式。广播

二、以太网

• IEEE802.3标准

• 采用CSMA/CD访问控制方法

• 以太网技术

  • 10Base-5, 10Base-T

    • 快速以太网100Base-TX、100Base-T4、100Base-FX
    • 千兆以太网
    • 万兆以太网

三、交换机

1. 转发与过滤

​ 可以依据接收到的链路层帧的目的MAC地址，选择性地转发到相应的端口。

2. 自学习

​ 交换机通过自学习构建交换表

3. 优点

​ 消除冲突，提高性能

​ 支持异质链路

​ 易于网络管理

四、虚拟局域网

1. 一种基于交换机(支持VLAN功能)的逻辑分割广播域的局域网应用形式。
2. 不受物理位置的限制，以软件的方式划分和管理局域网中的工作组。
3. 能够抑制广播风暴。
4. 划分方法：

​ 基于交换机端口

​ 基于MAC地址

​ 基于上层协议类型或地址

第五节：点对点链路协议

一、PPP点对点协议

点对点协议——PPP：

能够处理差错检测、支持多种上层协议、允许连接时协商IP地址、允许身份认证。

典型应用：拨号上网

功能：

1. 成帧
2. 链路控制协议LCP
3. 网络控制协议NCP

二、HDLC高级数据链路控制协议

高级数据链路控制--HDLC协议：

可应用于点对点链路和点对多点链路。

帧定界：

帧的定界符是01111110

HDLC协议的位填充：

• 发送端：只要发现数据字段5个连续的1，就立即插入一个0，保证数据字段不会出现连续的6个1；

• 接收端：发现数据流中5个连续的1，就删除其后的0，还原成原来的信息。

本章小结

本章主要介绍了数据链路层服务，差错编码，多路访问控制协议，局域网，点对点链路协议等内容。

重难点

1.典型的差错编码，如CRC等
2.CSMA/CD协议
3.ARP、以太网、交换机、VLAN等局域网工作原理