计算机网络--->3. 数据链路层

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3.1 数据链路层基本概念及基本问题

3.1.1 基本概念

1. 数据发送模型

H1给H2发送数据是应用层和应用层之间的通信，要想传输则需要在传输层分段、在网络层加ip地址、在数据链路层加mac地址并封装成帧，在物理层进行比特流的传输(FDM\CDM\TDM)；路由器受到数据包后，先检查数据链路层看mac地址这是不是给自己的，若是给自己的再看这个数据帧的网络层ip地址，再决定从哪个口发出去，决定之后数据链路层重写mac源地址和目的地址，对数据进行二次封装，又变成比特流在线路上传，之后传给下一个路由器。

2. 数据链路层的信道类型

• 点对点信道：这种信道使用一对一的点对点通信方式。（eg:笔记本A和笔记本B之间用一个网线相接，中间没有其他设备）
• 广播信道：这种信道使用一对多的广播通信方式，过程复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。（eg:一台集线器连着很多台计算机，这个集线器一通信所有的电点都可以收到）

3. 链路与数据链路

• 链路：一条点到点的物理线路段
• 数据链路：除了物理线路还必须有通信协议(网卡上有数据链路层的协议)来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。（现在最常用的方法是使用适配器即网卡来实现这些协议的硬件和软件；一般的适配器都包含数据链路层和物理层这两层的功能）

4. 帧

数据链路层传输的是帧，帧有帧头和帧尾

3.1.2数据链路层要解决的三个基本问题

封装成帧、透明传输、查错控制

1. 封装成帧

• 添加帧头和帧尾知道哪里是开始哪里是结束，确定帧的界限
• 首部和尾部一个重要作用就是进行帧定界
• MTU：最大传输单元，以太网中最大不能超过1500个字节
• 计算机在收到帧的时候，如果只收到了半截子，则计算机会将其抛弃；计算机只有收到了帧头和帧尾才会认为这是一个完整的帧。
  

2. 透明传输

• 帧传输的数据部分一般是“可打印字符”，头部和尾部一般是“不可打印字符”。但是有的时候，传输的数据里也会出现“不可打印字符”，会出现下面的情况
  
• 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个字符“ESC”(其16进制编码是18)
• 字节填充(字符填充)：接收端的数据链路层在数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
• 如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面一个。
• 由于传输过程中加的ESC，对于发送方和接收方它们都不知道，所以叫做“透明传输”
  

3. 差错控制

（1）传输过程中会产生比特差错：1可能会变成0，0可能会变成1.
（2）误码率BER=传输错误的比特/传输的比特总数
（3）误码率和信噪比有很大关系
（4）为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络中传输数据时，必须采用各种差错检测措施
（5）接收端如何判断有差错呢？循环冗余检验CRC

• 在发送段将数据划分为组。假定每组k个比特。假设待传的一组数据M。我们在M的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。
• eg:发送数据M=101001，在M后面缀加3位“添加位”000，得到被除数Q=101001000；
• 选取除数P：1101(随便选，只要比添加位000多一位就行)。
• 将Q除以P进行除法运算。得到余数R。规则：做减法时相同为0 ，不同为1
• 将余数R作为添加位，并替换之前的000。101001001在网络中传输。
• 到接收端用收到的数据除以P = 1101，如果结果是0，就说明没有错。
• 备注：对于除数P和余数R都是数据链路层协商好的
  
• R又叫做帧检验序列FCS（FCS是在数据后面添加的冗余码；FCS可以用CRC得到，但是CRC并不是用来获得FCS的唯一方法）

3.2 两种情况下的数据链路层

使用点对点信道的数据链路层
使用广播信道的数据链路层

3.3 以太局域网（以太网）

3.4 扩展以太网

3.5 高速以太网

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