计算机网络笔记Part3 数据链路层（Data Link Layer）

本人计算机网络笔记总目录

1. 基本概念

（补充）链路层编址

1.MAC地址

2.ARP协议(地址解析协议)

3.广播的概念

2. 封装成帧与透明传输

封装成帧就是加将网络数据报加头加尾，相当于将数据打包
透明传输就是为了防止特殊的数据无法正常传输的的情况的发生，比如说在封装成帧的过程中，可能出现数据中的某些标记符与开始/结束标记符恰巧重复的情况，如果不加以处理，那么会导致无法判定帧的开始于结束。
在这里插入图片描述

2.1 透明传输的实现方法

2.1.1 字符计数法

2.1.2 字符填充法

就是加头加尾分别标记开始结束，和零比特填充法（见下）对比，开始和结束的对应的字符不一样
但有可能出现数据内某段比特流数据正好与标记字段重复，从而导致误判断的情况
在这里插入图片描述

解决方法：添加转义字符。即对于那些与标记字符重复的数据流，在它们的前面添加一段转义字符，这样接收方在解析帧时，看到这些转义字符就不会认为那些特殊的数据当成帧的开始/结束了。

在这里插入图片描述

2.1.3 零比特填充法

在这里插入图片描述

2.1.4 违规编码法

因为曼彻斯特编码不使用高-高，低-低来表示，所以如果使用高-高，低-低来表示帧起始和终止就不会与数据冲突
在这里插入图片描述

3. 差错控制

3.1 差错是什么，从哪来的

数据链路层的差错检测的是比特的错误
需要注意的是，即使采用差错检测比特，也还是可能有未检出比特差错的情况。
因此，主要是选择一个差错检测方案，使得这种事件发生的概率很小
在这里插入图片描述

3.2 为什么要在数据链路层进行差错控制？

因为错误可以尽早发现，不会让一个错误的数据包发送了很长时间到达最终目的地之后才被发现，从而导致网络资源的浪费

3.3 检错编码（奇偶校验码，循环冗余码CRC）

3.3.1 奇偶校验码

3.3.2 循环冗余码CRC

3.4 纠错编码（海明码）

分为四步

第一步确认校验码位数r

在这里插入图片描述

第二步确定校验码和数据的位置

在这里插入图片描述

第三步求出校验码的值

第四步检测并纠错

4. 数据链路层的流量控制和可靠传输

4.1 流量控制与可靠传输

4.1.1 停止等待协议（Stop-and-Wait）

停止等待协议的无差错情况
注释：因为一次就一个，所以用0和1标记ack（确认序号）就行
在这里插入图片描述
停止等待协议的有差错情况：
使用一个超时计时器，每发一帧就开始计时，设置时间略长于一个RTT（往返时延）。

停止等待协议的特点
1.简单
2.信道利用率低。大部分时间数据都在路上，发送方很长时间闲置，资源浪费
在这里插入图片描述

4.1.2 后退N帧协议（GBN）

4.1.3 选择重传协议（SR）

5. 介质访问控制技术

5.1 信道划分协议

虽然使用一条共享信道，但是通过多路复用技术组合进行传输，提高了信道的利用率

5.1.1 频分多路复用FDM

在这里插入图片描述

5.1.2 时分多路复用TDM

5.1.3 统计时分复用STDM

5.1.4 码分多路复用CDM

5.2 随机接入协议

所有用户都可以随机发送信息，发送时可以占用全部带宽，理论上个人使用时比静态分配信道的速度更快

5.2.1 ALOHA协议

5.2.2 CSMA协议(载波侦听多路访问)

在这里插入图片描述

名称	描述	优点	缺点
1-坚持CSMA	发送信息时监听信道，一空闲下来就立即传输，信道忙也一直监听，如果发送时冲突就等待随机时长之后再监听	立即发送，利用率高	如果多台设备同时监听，那么会发生冲突
非坚持CSMA	发送信息时监听信道，如果空闲就立即传输，信道忙就随机等待一段时间后再监听	冲突发生的几率减少	因为需要等待，所以利用率不高
p-坚持CSMA	发送信息时监听信道，空闲时以概率p进行传输，概率1-p不传输。信道忙就随机等待一段时间后再监听	冲突减少的同时效率也比较高	即使发生冲突也要坚持发送数据，资源被浪费