计算机网络数据链路层

Posted 2022-11-30 zizi7

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络数据链路层相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

点对点信道

链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路
数据链路：实现数据传输协议的软硬件，其中协议数据单元称为帧

数据链路协议主要解决以下3个问题

封装成帧
数据链路层将网络层的IP数据报作为数据部分，前后加上首尾部构成一帧

图1. 帧
帧首部和尾部主要是用来确定帧的界限，接收端可以用于判断是否接收到一个完整的帧
透明传输
帧首尾是用特定的控制字符表示帧界限的，但帧的数据部分也可能包含这种控制字符。
为了完整传输数据部分的内容，同时不被接收端误认为控制信息，在数据部分的控制字符前面插入转义字符，接收端收到后删去转义字符即可
差错检测
数据帧在传输过程中可能会发生差错，称为传输差错
发生在帧内比特位的错误称为比特差错
发生在帧间的错误则包括帧丢失、帧重复、帧失序

循环冗余检验CRC是数据链路层中应对比特差错广泛使用的检错技术：
1）发送和接收方首先约定一个n+1位的除数P
2）发送方根据待发送的数据M和P计算CRC校验码R，将R拼接在M后面构成发送的最终数据
3）接收方拿到数据使用除数P对其做模2除法，如果余数为0则可认为数据没有发生比特差错。

在实际应用中一般用硬件实现CRC检验，耗时几乎可以忽略不计
关于CRC具体计算方式可以参考这里

可靠传输：数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么。也就是说可靠传输要通过一系列手段纠正传输差错

PPP协议由3部分组成：

图2. PPP协议状态图
当用户接入ISP后就建立了一条物理链接；
接下来建立LCP连接，协商PPP参数；
最后通过NCP协商网络层的协议（IP、OSI网络层等）。

以太网是一种计算机局域网组网技术

图3. 局域网的3种拓扑结构

计算机与外界局域网是通过适配器（网卡）连接的。
其中适配器与局域网的通信是通过电缆或双绞线以串行方式进行；适配器与计算机则是通过I/O总线以并行方式进行
由于以上两种方式效率不同，适配器需要对数据做缓存
适配器会被分配一个48位的唯一标识符，称为MAC地址

一对多的广播涉及到信道共享的问题，从技术上可以分为以下2种:

静态划分信道
划分固定信道给用户
如频分复用、时分复用、波分复用、码分复用等
但这种方式代价较高
动态媒体接入控制（多点接入）
信道并非在用户通信时固定分配给用户
1）随机接入：所有用户随机发送信息。如果恰巧有多个用户同时发送信息就会产生碰撞（冲突），因此需要有解决碰撞的协议。目前该方式被广泛使用。
2）受控接入：用户服从一定控制发送信息，如轮询。

以太网中使用CSMA/CD协议解决信道共享的问题：

总线以太网（图3c）以半双工方式工作，使用CSMA/CD协议解决碰撞问题
以交换机为核心的星形以太网（图3a）没有碰撞问题，可以以全双工方式工作，是目前的首选

以上是关于计算机网络数据链路层的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章