计算机网络
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计算机网络——数据链路层
数据链路层属于计算机网络的低层。数据链路层使用的信道主要有以下两种类型:
- 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。
- 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。
局域网虽然是个网络，但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的问题是多个网络互连的问题，是讨论分组怎样从一一个网络，通过路由器，转发到另一个网络。在本章中我们研究的是在同一个局域网中，分组怎样从一台主机传送到另一台主机，但并不经过路由器转发。从整个互联网来看，局域网仍属于数据链路层的范围。
先介绍点对点信道和在这种信道上最常用的点对点协议PPP。然后再用较大的篇幅讨论共享信道的局域网和有关的协议。
重要的内容是
- 数据链路层的点对点信道和广播信道的特点，以及这两种信道所使用的协议(PPP 协议以及CSMA/CD协议)的特点。
- 数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输和差错检测。
- 以太网MAC层的硬件地址。
- 适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用以及使用场合。
思维导图
本章重要概念
- 链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 数据链路则是在链路的基础上增了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)。
- 数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种。数据链路层传送的协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题则是:封装成帧、透明传输和差错检测。
- 循环冗余检验CRC是一种检错方法， 而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码。
- 点对点协议PPP是数据链路层使用最多的一种协议，它的特点是:简单;只检测差错，而不是纠正差错;不使用序号，也不进行流量控制;可同时支持多种网络层协议。
- PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议。
- 局域网的优点是:具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网:便于系统的展和逐渐演变:提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
- 共享通信媒体资源的方法有二: 一是静态划分信道(各种复用技术)，二是动态媒体接入控制，又称为多点接入(随机接入或受控接入)。
- IEEE 802 委员会曾把局城网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制(LLC)子层(与传输媒体无关)和媒体接入控制(MAC)子层(与传输媒体有关)。但现在LLC子层已成为历史。
- 计算机与外界局城网的通信要通过通信适配器(或网络适配器)，它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM中。
- 以太网采用无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢弃，其他什么也不做。
- 以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMANCD.协议的要点是:发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。
- 传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网，但在逻辑上则是总线型网。集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测。
- 以太网的硬件地址，即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长。
- 以太网的适配器有过滤功能，它只接收单播帧、广播帧或多播帧。
- 使用集线器可以在物理层扩展以太网(扩展后的以太网仍然是一个网络)。
- 交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机(工作在数据链路层)。它就是一个多接口的网桥，而每个接口都直接与某台单主机或另个集线器相连， 且工作在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对的接口，使每对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传输数据。
- 高速以太网有100 Mbit/s的快速以太网、吉比特以太网和10 Gbit/s 的10吉比特以太网。最近还发展到100吉比特以太网。在宽带接入技术中，也常使用高速以太网进行接入。
后语
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