文章目录
- 链路层和局域网
- 网络节点的连接方式
- 数据链路层和局域网
- 链路层导论
- 链路层：上下文
- 链路层服务
- 链路层在哪里实现？
- 适配器通信
- 错误检测
- 奇偶校验
- 校验和：CRC（循环冗余校验）
- 多点访问链路和协议
- 多路访问协议
- MAC（媒体访问控制）协议：分类
- a.信道划分MAC协议：TDMA
- a.信道划分MAC协议：FDMA
- a.码分多路访问（CDMA）
- b.随机存取协议
链路层和局域网
导引：
- 网络层解决了一个网络如何到达另一个网络的路由问题。
- 在一个网络内部如何由一个节点（主机或路由器）到达另一个相邻节点
- 链路层的点到点传输层服务
网络节点的连接方式
- 点到点连接
- 多点连接：
- 共享型介质
- 通过网络交换机
数据链路层和局域网
- WAN（广域网）：网络形式采用点到点链路。
- 带宽大，距离远（延迟大），就会使链路容量变大，产生碰撞。
- 如果采用多点连接
- 竞争方式：一旦冲突代价大
- 令牌等协调方式：在其中协调节点的发送代价大
- 点到点链路的链路层服务实现非常简单，封装和解封装
- LAN（局域网）：一般采用多点连接的方式
- 连接节点非常方便
- 连接到共享介质上（或网络交换机），就可以连接所有其他节点。
- 多点连接方式网络的链路层功能实现相当复杂
- 多点接入：协调各节点对共享性介质的访问和使用
- 竞争方式：冲突之后的协调
- 令牌方式：令牌产生，占有和释放等
链路层导论
一些术语:
- 主机和路由器是节点（网桥和交换机也是）：nodes
- 沿着通信路径,连接个相邻节点通信信道的是链路：links
- 有线链路
- 无线链路
- 局域网，共享性链路
- 第二层协议数据单元帧frame，封装数据报
数据链路层：负责从一个节点通过链路将（帧中的）数据报发送到相邻的物理节点
链路层：上下文
- 不同的链路上的数据报以不同的链路协议传送。
- 不同的链路协议提供不同的链路
链路层服务
-
成帧，链路接入：
- 将数据报封装在帧中，加上帧头，帧尾部
- 如果采用的是共享性介质，信道接入获得信道访问权
- 在帧头部使用“MAC”（物理）地址来标示源和目的
-
在（一个网络内）相邻两个节点完成可靠数据传递
一般化的链路层服务，不是所有的链路层都提供这些服务
一个特定的链路层只是提供其中一部分的服务 -
在相邻节点间（一个子网内）进行可靠的转发
链路层服务： -
流量控制：
- 使得相邻的发送方和接收方节点的速度匹配
-
错误检测
- 差错由信号衰减和噪声引起
- 接收方检测出的错误:
- 通知发送端进行重传或丢弃帧
-
差错纠正
- 接收端检查和纠正bit错误，不通过重传来纠正错误
-
半双工和全双工
- 半双工：链路可以双向传输，但一次只有一个方向（同一方向的发和收）。
链路层在哪里实现？
- 在每一个主机上
- 也在每个路由器上
- 交换机的每个端口
- 链路层在一个“适配器上实现”
- 以太网卡
- 实现链路层和相应的物理层功能
- 接到主机的系统总线上
- 硬件，软件和固定的综合体
适配器通信
- 发送方：
- 在帧中封装数据报
- 加上差错控制编码，实现RDT（可靠数据传输）和流量控制功能等
- 接收方：
- 检查有无出错，执行rdt（可靠数据传输）和流量控制功能等
- 解封装数据报，将交至给上层
错误检测
EDC=差错检测和纠正位（冗余位）
D =数据由差错检测保护，可以包含头部字段
错误检测不是100%可靠的!
- 协议会漏检一些错误，但是很少
- 更长的EDC字段可以得到更好的检测和纠正效果
奇偶校验
奇偶校验(Parity Check)是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。
单bit奇偶校验
检测单个bit级错误
2维奇偶校验
检测和纠正单个bit错误
校验和：CRC（循环冗余校验）
多点访问链路和协议
两种类型的链路（一个子网内部链路连接形式）
- 点对点
- 拨号访问的PPP
- 以太网交换机和主机之间的点对点链路
- 广播
- 传统以太网
- HFC上行链路
- 802.11无线局域网
多路访问协议
- 单个共享的广播型链路
- 2个或更多站点同时传送: 冲突（collision）
- 多个节点在同一个时刻发送，则会收到2个或多个信号叠加
多路访问协议（介质访问控制协议：MAC）
MAC（媒体访问控制）协议：分类
- 信道划分
- 把信道划分成小片（时间、频率、编码）
- 分配片给每个节点专用
- 随机访问
- 信道不划分，允许冲突
- 冲突后恢复
- 依次轮流
- 节点依次轮流
- 但是有很多数据传输的节点可以获得较长的信道使用权
a.信道划分MAC协议：TDMA
TDMA:time division multiple access
- 轮流使用信道，信道的时间分为周期
- 每个站点使用每周期中固定的时隙(长度=帧传输时间)传输帧
- 如果站点无帧传输，时隙空闲-》浪费
a.信道划分MAC协议：FDMA
FDMA: frequency division multiple access
- 信道的有效频率范围被分成一个个小的频段
- 每个站点被分配一个固定的频段
- 分配给站点的频段如果没有被使用，则空闲
a.码分多路访问（CDMA）
CDMA (code division multiple access) :
- 所有站点在整个频段上同时进行传输, 采用编码原理加以区分
- 完全无冲突
- 假定:信号同步很好,线性叠加
b.随机存取协议
- 当节点有帧要发送时
- 以信道带宽的全部 R bps发送
- 没有节点间的预先协调
- 两个或更多节点同时传输，会发生➜冲突“collision”
- 随机存取协议规定:
- 如何检测冲突
- 如何从冲突中恢复（如：通过稍后的重传）
- 随机MAC协议:
- 时隙ALOHA
- ALOHA
- CSMA, CSMA/CD, CSMA/C
