[笔记]计算机网络_数据链路层_数据链路层概述

发布时间 2023-06-06 11:46:39作者: 拾一贰叁

大的要来力(悲)

数据链路层是历年考试重点,要求在了解数据链路层基本概念的基础上,重点掌握滑动窗口机制、三种可靠传输协议、各种MAC协议、HDLC协议、PPP协议,特别是CSMA/CD协议和以太网帧格式,以及局域网的争用期和最小帧长的概念、二进制指数退避算法 等等各种贵物,此外中继器、网卡、集线器、网桥和局域网交换机的原理及区别也要重点掌握。

——P62

概述

数据链路层的功能

数据链路层是在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务,其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能,将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路,使之对网络层表现为一条无差错的链路。

1.为网络层提供服务

对网络层而言,数据链路层的基本任务是将源机器中来自网络层的数据传输到目标机器的网络层,数据链路层通常可以为网络层提供如下服务:

  1. 确认的连接服务:适用于实时通信或误码率较低的通信信道,如以太网
  2. 有确认的连接服务:适用于误码率较高的通信信道,如无线通信
  3. 有确认的面向连接服务:适用于通信要求(可靠性,实时性)较高的场合

2.链路管理

数据链路层连接的建立、维持与释放的过程称为链路管理,它主要用于面向连接的服务。

3.帧定界、帧同步与透明传输

将一段数据的前后分别添加首部和尾部就构成了帧。首部和尾部包含许多控制信息,它们一个重要的作用是确定帧的界线,即帧定界

帧同步指的是接收方应能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。

如果在数据中恰好出现了与帧界定界符相同的比特组合(会认为传输结束而丢弃后面的数据),那么就要采取有效的措施解决这个问题,即透明传输。更确切地说,透明传输就是不管数据是什么样的比特组合,都应当能在链路上传送。

4.流量控制

流量控制实际上就是限制发送方的数据流量,使其发送速率不超过接收方的接收能力。

5.差错控制

使发送方确定接收方是否正确收到由其发送的数据的方法称为差错控制,通常这些错误可分为位错和帧错。

数据链路层本章的重点

  • 对于使用点对点信道传输的数据链路层,研究的三个重要问题是:封装成帧->差错检测->可靠传输。(这一块看的是https://b23.tv/9WbtgxP)
  • 对于使用广播信道的数据链路层(共享式局域网),又涉及了其他内容,如以太网的媒体接入控制协议CSMA/CD,也就是载波监听多点接入碰撞检测,用来解决信道中的信号碰撞的问题(协调各主机争用总线的问题)。

在这种共享信道的局域网,一个主机发送的帧会到达所有主机,那么其他主机是如何知道收到的帧是不是发送给自己的?这就又涉及到了将帧的目的地址加到帧中一同运输,例如以太网版本2的MAC帧格式。

  • 而现在更加常见的,使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网,随着交换技术的成熟在有线局域网领域已经差不多完全取代了共享信道式的局域网,那么网络中的交换机又是如何转发帧的?这又涉及到了网桥和交换机的工作原理
  • 另外,由于无线局域网的广播属性,无线局域网使用的仍然是共享信道,又涉及到了802.11无线局域网使用的媒体接入控制协议CSMA/CA