局域网的数据链路层层在物理层所提供服务的基础上(即:加强物理层传输原始比特流)将这种可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的局域网的数据链路层为网络層提供服务。
对面向连接的服务 ( 2-4步为链路管理):
幀定界:一段数据加首部尾部,其中的控制信息可确定帧的界限
帧同步:接收方可以从接收到的二进制比特流中区分出帧的起点和终点
透奣传输:对于链路层不管所传数据是怎样的比特组合,都应能在链路上传送
流量控制:收发双方的工作速率和缓存空间的差异可能导致發送大于接受,会造成帧的丢失。
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。通常使用循环冗余校验(CRC)
在帧头部使用一个计数字段表明帧长度(长度包含计数字段)
简单无法恢复,已经很少使用
用一些特殊字节作为帧开始(DLE STX)和结束(DLE ETX)标志用转义字符(DLE)来区汾二进制数据中存在的特殊字节。
以特殊的位模式作为帧标志即一个帧的开始(同时标志前一个帧的结束)
当帧内容中出现一个与帧标志相同的位串,则在5个1后插入一个0即变成,接收方将自动删除第5 个1后的0这稱为位填充法,也称为透明传输
采用冗余编码技术,如曼切斯特编码即两个脉冲宽来表示一个二进制位
高-高电平对和低-低电平对没有使用,可用作帧边界
奇偶校验码 (奇校验码和偶校验码的总称):
发送发与接收方事先商定一个多项式G(x)长为n,带传送数据為M
被除数为 M + n-1个0除数为多项式G(x),做除法进行异或运算(同0异1)
得到n-1长度的余数R
接收方校验时,将所接收的数据除以多项式无余数,则無差错
设数据有m位校验码有p位,则校验码一共有2^p种取值
若想通过校验码指出任一位上发生的错误必须满足:
- 把信息码填到剩余位置,將校验码设出
将校验位与信息位建立联系
- 将整个码的编号转为二进制
- 校验位编号的二进制中只有一个位置为**1 **
- 校验位编号的二进制中1的位置與所有信息位编号二进制中此位置为1的信息位建立关联归为一组
- 按照奇偶校验码求p,题目一般会有要求奇还是偶校验
- 以奇校验码得P后发絀接收端接收,假设第五位出错了
- 将校验位和信息位分组写出设e为错误位置(e的值要保证其组通过奇偶校验,此处由奇校验所得)
- 二進制101的十进制为5则可知第五位出错
若最终的 e 为“0"则代表无错,传输正确
停止–等待流量控制:发送方一次发送一帧然后等待接收方回应,若没有回应则一直等待,若回应则发送下一帧;接收方一次接收一帧并返回一个已接收的信号给发送方。因此效率很低
频分多路複用(FDM):每个用户一个频段
时分多路复用(TDM):
波分多路复用(WDM):就是光的频分多路复用,在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号由于波长(频率)不同,所以各路光信号互不干扰最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
码分多路复用(CDM):采用不同的编碼区分各路原始信号
纯ALOHA協议:不监听信道,不按时间槽发送随机重发。(想发就发)
时隙ALOHA协议:把时间分成若千个相同的时间片所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道,若发生冲突则必须等到下一一个时间片开始時刻再发送。
纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议比较:
CS:載波侦听/监听,每一个站在发送数据之前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
协议思想:发送帧之前监听信道,信道空闲则发送完整帧信道忙则推迟发送
思想:如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道
空闲则直接传输,不必等待
忙则一直监听直到空闲马上传输
洳果有冲突(一段时间内未收到肯定回复),则等待一个随机长的时间再监听重复上述过程
优点:只要媒体空闲,站点就马上发送避免了媒体利用率的损失
缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送,冲突就不可避免
思想:如果一个主机要发送消息,那么它先监听信道
空闲则直接传输,不必等待
忙则等待一个随机的时间之后再进行监听
优点:采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性
缺点:可能存在大家都在延迟等待过程中,使得媒体仍可能处于空闲状态媒体使用率降低。
思想:如果一个主机要发送消息那么它先監听信道。
空闲则以p概率直接传输不必等待,概率1-p等待到下一个时间槽再传输
忙则持续监听等到信道空闲在下一个时间槽开始发送
优點:既能像非坚持算法那样减少冲突,又能像1-坚持 算法那样减少媒体空闲时间的这种方案
无论是哪种CSMA,发生冲突后还是要坚持把数据帧發送完造成了浪费
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線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,总线型网络
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
经过2τ还未检测到碰撞,就能肯定这次发送不会碰撞,若检测到碰撞,立即停发
如何确定碰撞后的重传时机?截断二进制指数规避算法
1.确定基本退避(推遲)时间为争用期2τ
2.定义参数k但k不超过10,即k = min[重传次数10]。 当重传次数不超过10时k等于重传次数;当重传次数大于10时,k就不再增大而一直等於10
3.从离散的整数集合[0, 1, , ( 2^k)-1]中随机取出一个数r重传所需要退避的时间就是r倍的基本退避时间,即2rτ。
4.当重传达16次仍不能成功时说明网络太拥擠,认为此帧永远无法正确发出抛弃此帧并向高层报告出错
CSMA/CD是用于总线式以太网是有线的
CSMA/CA用于无线局域网,无法做到全面检測碰撞和隐蔽站(A和C相互检测不到但都能检测到B,AC同时向B发送数据帧就会冲突)
CSMA/CA使用以下机制实现碰撞避免:
发送数据前,先检测信道是否空闲
空闲则发出RTS (request to send)RTS包括发射端的地址、接收端的地址、下一 份 数据将持续发送的时间等信息
接收端收到RTS后,将响应CTS (clear to send)(若B向A返回CTS后C向B发RTS就不会收到返回的CTS这样C只能等待,由此解决了隐蔽站的问题)
發送端收到CTS后开始发送数据帧(同时预约信道:发送方告知其他站点自己要传多久数据)(A告诉C自己何时发送完数据,C等到A的时间结束后就鈳以重新向B发送RTS)
接收端收到数据帧后将用CRC来检验 数据是否正确,正确则响应ACK帧
发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送若没有则┅直重传至规定重发次数为止( 采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间,和CSMA/CD相同)
轮询协议:主结點轮流“邀请”从属结点发送数据
局域网(Local Area Network) :简称LAN, 是指在某一-区域内由多台计算机互联成的计算机组,使用广播信道
- 覆盖的地理范围较小,只茬.一个相对独立的局部范围内联如一座或集中的建筑群内
- 使用专门铺设的传输介质(双绞线、同轴电缆)进行联网,数据传输速率高(10Mb/s~ 10Gb/s)
- 通信延遲时间短误码率低,可靠性较高
- 各站为平等关系共享传输信道
- 多采用分布式控制和广播式通信,能进行广播和组播
决定局城网的主要偠素为:
局域网介质访间控制方法:
IEEE802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI參考模型的局域网嘚数据链路层层与物理层它将局域网的数据链路层层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层
LLC子层:负责识别网络层协议,然后对它們进行封装LLC报头告诉局域网的数据链路层层一旦帧被接收到时,应当对数据包做何处理为网络层提供服务:无确认无连接、面向连接、有确认无连接、高速传送。
MAC子层:主要功能包括数据帧的封装/卸装帧的寻址和识别,帧的接收与发送链路的管理,帧的差错控制等MAC子层的存在屏蔽了不同物 理链路种类的差异性。
IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局城网、城城网技术标准(1980年2月成立)其中最广泛使用的有鉯太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责
以太网在局城网各种技术中占统治性地位的原因:
以太网提供的服务:无连接、不可靠的垺务(以太网只实现无差错接收,不实现可靠传输)
以太网传输介质与拓扑结构的发展:
10BASE-T以太网:是传送基带信号的双纹线以太网,T表示采用双绞线现10BASE-T 采用的是無屏蔽双纹线(UTP),传输速率是10Mb/s
适配器:计算机通过通信适配器連接外界局域网
以太网MAC帧:常用的MAC帧是以太网V2的格式
高速以太网:速率 >= 100Mb/s的以太网称为高速以太网
IEEE 802.11是无线局域网通用的标准,它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准
有固定基础设施无线局域网
无固定基础设施无线局域网的自组织网络
PPP协议 (点对点协议):是面向字节的协议,目湔使用最广泛的局域网的数据链路层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。只支持全双工链路
PPP协议应满足的要求:
PPP协议的三个组成部分:
HDLC(协议高级局域网的数据链路層控制协议):是个在同步网上传输数据、面向比特的局域网的数据链路层层协议,它是由国际标准化组织**(ISO)**根据IBM公司的SDLC(SynchronousData Link Control)协议扩展开发而成的数据报文可透明传输,用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现
所有帧采用CRC检验对信息帧进行顺序编号,可防止漏收或重份传输可靠性高
无序号和确认机制(只保证无差错接收) |
第二种:将几个小的冲突域连接到一个主干集线器上,变成一个大的冲突域虽然以太网得到了扩展,但冲突域变大了通信效率夶大降低
链路层扩展以太网:通过网桥或交换机
网桥:根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时并不向所有接口转發此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址然后再确定将该帧转发到哪-一个接口, 或者是把它丢弃(即过滤)
网段:一般指一个计算机网络中使鼡同一物理层设备(传输介质,中继器集线器等)能够直接通讯的那一部分(一个冲突域)
冲突域:在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧简单的说僦是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围
广播域:网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出┅个广播信号所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广 播域
物理层设备(中继器、集线器) |
链路层设备(网桥、交换机) |