【计算机网络】数据链路层|封装成帧|透明传输|差错检测|PPP协议|CSMA/CD协议

news2025/4/8 16:16:21

一、思维导图

二、数据链路层功能概述

1.数据链路层概述

2.数据链路层功能概述——封装成帧

3.数据链路层功能概述——透明传输

4.数据链路层功能概述——差错检测

三、数据链路层重要协议

1.数据链路层重要协议：PPP协议

2.数据链路层重要协议：CSMA/CD协议（局域网广播信道所使用）

四、趁热打铁☞习题训练

一、思维导图

二、数据链路层功能概述

1.数据链路层概述

链路层的信道类型

（1）一对一：点对点信道

（2）一对多：广播信道

链路层要解决的问题

（1）封装成帧

（2）透明传输

（3）差错检测

巧记：密封，透气性差

2.数据链路层功能概述——封装成帧

封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。

首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限，当数据是由ASCII码组成的文本时，可以使用特殊的八位二进制数作为帧定界符：SOH(帧首部）、EOT（帧尾部））

以太网链路的MTU默认是1500byte

3.数据链路层功能概述——透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。

当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的

要发的数据：00000001001110001010101011111111

链路层看到的：发发发！！！

当输入非ASCII码的文本文件时，用字符/字节填充法（转义字符/字节）解决透明传输问题

4.数据链路层功能概述——差错检测

概括来说，传输中的差错都是由于噪声引起的

全局性

1.由于线路本身电气特性所产生的随机噪声(热噪声)，是信道固有的，随机存在的
解决办法：提高信噪比来减少或避免干扰
局部性
2.外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因
解决办法：通常利用编码技术来解决

循环冗余检验CRC的思想：比如说朋友送说一串骨肉相连肉有奇数块，但是当你收到时却发现有偶数块肉，我们就相当于检测出这串骨肉相连不是朋友说的那一块；如果是奇数块，就可能是朋友说的那一串，保留下来

循环冗余检验CRC的具体的步骤：

例：要发送的数据是1101 0110 11，采用CRC校验，生成多项式是10011，那么最终发送的数据应该是？

最终要发送的数据=要发送的数据+帧检验序列FCS

计算冗余码：

（1）加0 假设生成多项式G(x)的阶为r，则加r个0。

（2）模2除法数据加0后除以多项式，余数为冗余码/FCS/ CRC检验码的比特序列

10011表示成多项式为X4+X1+X0

=X4+X1+1

阶为4

TIPS：多项式N位，阶为N-1

1101 0110 11 0000 除以 10011 得到的余数也就是1110

1101 0110 11 0000的后四位再改为1110即1101 0110 11 1110也就是结果

三、数据链路层重要协议

1.数据链路层重要协议：PPP协议

点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议（用户计算机和ISP进行通信时所使用的协议）

PPP协议实现透明传输的方法：

• 异步传输 | 面向字符：字节填充法

• 同步传输 | 面向比特：零比特填充法（标志字段F是01111110，所以要“5110”）

2.数据链路层重要协议：CSMA/CD协议（局域网广播信道所使用）

载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）

CS：载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据

MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上

CD：碰撞检测（冲突检测），“边发送边监听”，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据

用于总线型网络、半双工网络

四、趁热打铁☞习题训练

1.以太网媒体访问控制技术CSMA/CD的机制是哪一种。

A、争用带宽B、预约带宽C、循环使用带宽D、按优先级分配带宽

答：A

CSMA/CD是载波监听多点接入/碰撞检测的意思。节点间歇性发包，通过是否有碰撞来监听线路是否空闲。空闲就发送数据。这个过程好比伺机而动，竞争线路使用权

2.请简述IEEE802.3以太网采用的介质访问控制协议的工作原理

答：即CSMA/CD的机制的工作原理：

(1分)某站点想发送数据时,必须首先侦听信道。

(1分)如果信道空闲,立即发送数据并进行冲突检测;

(2分)如果信道忙,继续侦听信道,直到信道变为空闲后才继续发送数据,并进行冲突检测。

(2分)如果站点在发送数据过程中检测到冲突,它将立即停止发送数据并等待一个随机长的时间,重复上述过程。

3.CSMA/CD协议的全称是什么？