第五章 数据链路层与局域网 1.数据链路层服务 识记 数据链路层功能 组帧 链路接入 可靠交互 差错控制 领会 组帧 将传输的数据封装成帧 2.差错控制 识记 差错控制基本概念 通过差错编码技术，实现对信息传输差错的检测，并基于某种机制进行差错纠正和处理 领会 差错控制典型机制 检错重发 向前纠错 反馈校验 检错丢弃 差错编码基本原理 香农信道编码地理指出：理论上可以通过编码使得数据传输过程不发生错误，或者错误概率控制在很小的数值之下 汉明距离的概念与意义 两个等长码字之间，对应位不同的位数 差错编码的检错或纠错能力 检错：ds = r + 1，可以检测r位的差错 纠错：ds = 2r +1 ，可以纠正r位错误 应用 奇偶校验码 在最后一位插入“0”或”1“，如果是奇校验，则使数据的”1“的个数为奇数；若果是偶校验，则使数据的”1“的个数为偶数 循环冗余码CRC 计算例题
3.多路访问控制协议 识记 数据链路的分类 点对点信道 广播信道 MAC协议的作用 解决信道的共享问题 MAC协议的分类 信道划分MAC协议 随机访问MAC协议 受控接入MAC协议 领会 多路复用技术 频分多路复用 在频域内将信道带宽划分为多个子信道，优点是分路方便，是目前模拟通信中常采用的一种复用方式 时分多路复用 将通信信道的传输信号在时域内划分为多个等长的时隙，每路信号在时域上互不重叠 波分多路复用 广泛应用于光纤通信，在一根光纤中，传输多路不同波长的光信号，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰 码分多路复用 利用更长的相互正交的码组分别编码各路原始信息的每个码元，使得编码后的信号在同一信道中混合传输 随机访问协议ALOHA协议、时隙ALOHA协议、CSMA 纯ALOHA 任何一个站点有数据要发送时就直接发送至信道，发送站在发送数据后需要对信道侦听一端时间，如果在侦听时间内收到接收站发来的应答信号，说明发送成功，否则说明发送失败，则等待一个随机时间后再进行重新发送，直到重发成功为止 时隙ALOHA 把信道时间分成离散的时隙，每个时隙为发送一帧所需的发送时间，每个通信站只能在每个时隙开始时刻发送帧，如果在一个时隙内发送帧出现冲突，下一个时隙一概率P重发该帧，一概率（1-P）不发该帧（等待下一个时隙），直到帧发送成功。（P不能为1，否则协议会死锁） 非坚持CSMA 若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则立即发送数据；若发现信道忙，则等到一个随机时间，然后重新开始侦听信道，尝试发送数据；若发送数据时发送冲突，则等待一个随机时间，然后重新开始侦听信道，尝试发送数据 优点：减少了冲突的概率 缺点：发送延迟增大 1-坚持CSMA 若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则立即发送数据；若发现信道忙，则继续侦听信道直至发现信道空闲，然后立即发送数据 优点：减少了信道的空闲时间 缺点：增加了发生冲突的概率 P-坚持CSMA 若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则以概率P在最近时隙开始时刻发送数据，以概率Q=1-P延迟至下一个时隙发送。如下一个时隙仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时隙被其他通信站占用；若信道忙，则等待下一个时隙，重新开始发送过程；若发送数据时发送冲突，则等待一个随机时间，然后重新开始发送过程 受控接入MAC协议 各个用户不能随意接入信道而必须服从一定的控制 集中式控制：有一个主机负责调度其他通信站接入信道，从而避免冲突。主要方法是轮询技术 分散式控制：典型的分散式控制方法是令牌技术，它代表了通信站使用信道的许可 应用 CSMA/CD特点以及最小帧长与结点间距离的约束关系 Lmin/R >= 2Dmax/v Lmin：数据帧最小长度；R：信息传输速率；Dmax：两通信站之间的最远距离；v：信号传播速度 4.局域网 识记 局域网特点 覆盖面积较小，网络传输速率高，传输误码率低 局域网体系结构 星形网络 总线型网络 环形网络 领会 MAC地址 主机或路由器的适配器具有的链路层地址，或称为MAC地址、物理地址、局域网地址等，用来标识局域网中的结点或网络接口，每个接口对应一个MAC地址，MAC地址全球唯一 ARP 地址解析协议，用于根据本网内目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址。APR通过广播ARP查询报文，来询问某目的IP地址对应的MAC地址，即知道本网内某主机的IP地址，可以查询得到其MAC地址 以太网 占领着现有的有线局域网市场，IEEE 802.3系列标准以以太网为基础 10Base-5总线型，10M基带传输500米 10Base-T，10M基带传输双绞线 快速以太网（100Base-T） 千兆以太网 万兆以太网 VLAN基本原理 虚拟局域网是一种基于交换机的逻辑分割广播域的局域网应用形式，可以不受物理位置的限制，以软件的方式划分和管理局域网中的工作组，“抑制广播风暴”。 划分局域网的方法 基于交换机端口划分 基于MAC地址划分 基于上层协议类型或地址划分 应用 以太网帧结构 以太网CSMA/CD协议 带冲突检测的载波监听多路访问协议 基本原理 通信站使用CSMA协议进行数据发送；在发送期间如果检测到碰撞，立即终止发送，并发出一个冲突强化信号，使所有通信站都知道冲突的发生；发生冲突强化信号后，等待一个随机时间，再重复上述过程 工作状态 传输状态：一个通信站使用信道，其他站禁止使用 竞争状态：所有通信站都有权尝试对信道的使用权 空闲状态：没有通信站使用信道 交换机工作原理 以帧的目的MAC地址为主键，查询其内部的交换表，如果交换表中有帧的目的MAC地址对应的交换表项，且对应的端口与接收到该帧的端口相同，则丢弃该帧，否则向表项中的端口转发帧；如果交换表中没有帧的目的MAC地址对应的交换表项，则向除接收到该帧的端口外的所有其他端口转发该帧 交换机的优点 消除冲突 支持异质链路 网络管理 5.点对点链路协议 识记 点对点链路特点 PPP处理错误检测 支持多种上层协议 允许连接时刻协商IP地址 允许身份认证 点对点链路层协议功能需求 成帧 链路控制协议 网络控制协议 DHLC协议 高级数据链路控制协议 领会 点对点链路层协议实现透明数据传输的方法 帧的定界符01111110，发送端扫描整个数据字段，只要发现5个连续的1，就立即插入一个0，经过此过程处理，数据字段不会出现连续的6个1。接收端收到一个帧后，先找到标志字段01111110确定帧的边界，接着利用硬件扫描整个比特流，当发现5个连续的1，就删除其后的0
