导图社区 计算机网络(数据链路层)知识点详细版
计算机网络数据链路相关知识,对应谢希仁课本,包含本部分的所有知识点保证无遗漏,适合考研期末考试
编辑于2020-06-23 20:45:26内带考研408专业课考纲 计算机网络全书,适合考研期末考试等复习 参考的是比较流行的课本--谢希仁版 历时一个月精心制作如有错误或不当之处请谅解 包含原书中的所有研究生考试的知识点 感谢你的使用考研加油
计算机网络运输层对应课本谢希仁 包含运输层的所有知识点。OSI七层模型中的物理层、数据链路层和网络层,它们是面向网络通信的低三层协议。运输层负责端到端的通信,既是七层模型中负责数据通信的最高层,又是面向网络通信的低三层和面向信息处理的最高三层之间的中间层。干货满满,赶快收藏学起来吧!
包含常见的递归分治算法,动态规划,贪心算法常见的算法,典型的算法配有代码.
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计算机网络运输层对应课本谢希仁 包含运输层的所有知识点。OSI七层模型中的物理层、数据链路层和网络层,它们是面向网络通信的低三层协议。运输层负责端到端的通信,既是七层模型中负责数据通信的最高层,又是面向网络通信的低三层和面向信息处理的最高三层之间的中间层。干货满满,赶快收藏学起来吧!
包含常见的递归分治算法,动态规划,贪心算法常见的算法,典型的算法配有代码.
数据链路层
链路
一个结点到相邻结点的物理线路
中间不存在交换结点
数据链路
链路
实现协议来控制这些数据的传输的硬件和软件
最常用的是网络适配器
任务
将网络层的(数据报/分组/包)转换成帧并发送到链路上 将收到的帧中的数据取出并交给网络层
信道
点对点信道
通讯步骤
封装成帧
结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加到首部和尾部
发送
结点A把封装好的帧发送到结点B的数据链路层
差错检查
如果有差错B就丢弃 如果没有就交给上一层
不考虑物理层细节可以看作两个数据链路层之间的水平方向传输
广播信道
数据单元
帧
长度
数据
长度上限---最大传送单元MTU
首部和尾部
三个基本问题
封装成帧
在数据的前后增加首部和尾部
用于区分帧的界限
定界符
首部开始SOH
尾部(帧)结束EOT
透明传输
透明
某一个实际存在的东西看起来却好像不存在一样
背景
例如尾部标识符ETO在数据中也存在
实现方式
字节填充/字符填充

在数据中的SOH和ETO前面增加转义字符ESC
如果转义字符也冲突的话再增加一个转义字符
差错检测
比特差错
比特在传输过程中可能产生差错(0--->1/1-->0)
误码率
误码率BER=传输错误的比特所占所有比特的比率
主要与信噪比有关
循环冗余检查CRC
原理
将数据分组一组K比特假设数据M=101001(k=6)
在M后面添加n位冗余码(FCS)构成一个帧
计算冗余码
用二进制的模 2 运算[插图]进行2n乘M 的运算,这相当于在M后面添加n个0。得到的(k + n)位的数除以收发双方事先商定的长度为(n + 1)位的除数P,得出商是Q而余数是R(n 位,比P少一位)。关于除数P下面还要介绍。在图3-8所示的例子中,M = 101001(即k = 6)。假定除数P = 1101(即n =3)。经模2除法运算后的结果是:商Q = 110101(这个商并没有什么用处),而余数R = 001。这个余数R就作为冗余码拼接在数据 M的后面发送出去。
接受端再进行计算如果冗余码一致就证明正确
概念区分
CRC是检测方法
FCS是添加到数据后面的冗余码
数据链路层不向网络层提供可靠的传输
发送端发送什么接受端接受什么
数据链路层的其他错误(传输错误)
帧丢失
帧重复
帧失序
将这个任务交给网络层能有效的提高通讯效率
点对点协议PPP协议
满足的需求
1简单
2封装成帧
3透明性
4多种网络协议
5多种类型链路
6差错检测
7连接状态检测
8最大传送单元
9网络层地址协商
10数据压缩协商
组成
一个将IP数据报封装到串行链路的方法
PPP既支持异步链路(无奇偶检验的8比特数据),也支持面向比特的同步链路。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受最大传送单元MTU的限制。
一个用来建立,配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP
一套网络控制协议NCP
帧格式

首部
标志字段F
0X7E
地址字段A
0XFF
控制字段C
0X03
协议字段
IP数据报--0X0021
PPP链路控制协议--0XC021
网络层控制数据--0X8021
数据字段
最大长度是1500字节
尾部
帧检验序列FCS
标志字段F
字节填充
异步传输时,将转义符定为0X7D
将数据中出现的每一个0X7E转成(0X7D,0X5E)
0X7D--->(0X7D,0X5D)
出现Ascii控制符(<0X20)前面添加0X7D
零比特填充
同步传输时
发送端:发现5个连续的1就立即添加一个0
接受端:删除5个连续的1后面的0
工作状态

广播信道
局域网
特点
网络为一个单位所拥有且地理范围和站点数目均有限
工作层次
数据链路层和物理层
优点
具有广播功能
便于系统的扩展和逐渐的演变
提高系统的可靠性,可用性和生存性
分类
星型网
环形网
总线网
信道划分技术
静态划分信道
使用时分复用,波分复用,码分复用等
没有用户冲突,代价太高.不适合局域网
动态媒体接入控制/多点接入
随机接入
用户可以随机发送信息
会产生碰撞
受控接入
使用很少
用户不能随机发送,要服从一定的控制
控制类型
分散控制
令牌环局域网
集中控制
多点线路探询/轮询
以太网
适配器
别名
网络接口卡 网卡
由于集成度提高适配器包含数据链路层和物理层
CSMA/CD协议
总线特点
一台计算机发送数据时,总线上的所有计算机都能检测到这个数据
具有广播特性
两种措施
无连接
特点
不用先建立连接就可以发送数据 适配器对发送的帧不编号,不要求对方发文确认 以太网提供的服务是尽最大努力的交互---即不可靠交互
错误处理
收到错误的帧时仅丢去
是否重传由高层决定,本层什么都不做
以太网不知道是不是重传帧,都当做新的数据帧
同一时间仅能一台计算机发送数据(可能有多个接受)
使用曼切斯特编码的信号
要点
多点接入
说明这是总线型网络,计算机以多点接入的方式连接到一根总线
载波监听
检测信道
不管是发送前还是发送中,每个站都必须不停的检测信道
碰撞检测/冲突检测
边发送边检测
碰撞
由于电磁波传播有时延
传播时延
单程端到端记为T
所以最长需要2T才能知道有没有发送碰撞
这里的2T成为争用期
争用期/碰撞窗口
只有经过争用期后还未检测到碰撞,才能肯定这次发送不会产生碰撞
重传时机
以太网每发送完一帧,一定要把已发送的帧暂时保留一下。如果在争用期内检测出发生了碰撞,那么还要在推迟一段时间后再把这个暂时保留的帧重传一次
截断二进制指数退避(动态退避)
目的
降低重传再次碰撞的概率
算法
基本退避时间为争用期2T
从离散的整数集合[0,1,....(2^k-1)]中随机选出一个数记为R重传应推后2rT
k=Min[重传次数,10]
一般重传16次还不成功就丢弃该帧,向高层汇报
同时打算发送数据的站太多
无效帧
长度小于64字节的帧
由于冲突而异常终止发送
强化碰撞
碰撞发生时还要继续发送人为干扰信号
目的
让所有用户都知道发生了碰撞
仅支持半双工通讯,不存在一个边发一个边接受
集线器
特点
系统仍然像传统以太网,仍然使用CSMA/CD
位于物理层
类似多接口转发器
信道利用率

使a尽可能小
以太网的连线不能过长
以太网帧长不能过短
MAC层
硬件地址/物理地址/MAC地址
这种地址用在MAC帧中
标识系统
名字指出我们所要寻找的那个资源, 地址指出那个资源在何处, 路由告诉我们如何到达该处
名字与地址无关
地址指的是局域网上每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址
地址管理
由IEEE的注册管理机构RA来负责分配
地址组成
前三个字节是组织唯一标识符
也叫做公司标识符
适配器参加购买
后三个是厂家自行指派
扩展标识符
帧的类别
单播帧
一对一
广播帧
一对全体
多播帧
一对多
适配器非必须支持
适配器的混杂方式
只要有数据就偷偷记录下来
嗅探器
MAC帧的格式
以太网V2
组成
目的地址
源地址
类型
数据
帧检验序列FCS
实际中还有的字段
前同步码
使接受者接受帧的时候能迅速调整时钟周期
帧开始定界符
让适配器做好准备接受帧信息
IEEE的802.3
与V2的区别
第一,IEEE 802.3规定的MAC帧的第三个字段是“长度/类型”。当这个字段值大于0x0600时(相当于十进制的1 536),就表示“类型”。这样的帧和以太网V2 MAC帧完全一样。只有当这个字段值小于0x0600时才表示“长度”,即MAC帧的数据部分长度。显然,在这种情况下,若数据字段的长度与长度字段的值不一致时,则该帧为无效的MAC帧。实际上,前面我们已经讲过,由于以太网采用了曼彻斯特编码,长度字段并无实际意义。第二,当“长度/类型”字段值小于0x0600时,数据字段必须装入上面的逻辑链路控制LLC子层的LLC帧。
扩展以太网
物理层
集线器
数据链路层
网桥
作用
对帧进行转发和过滤
内部结构
多个接口
转发表
好处
过滤通讯量,增大吞吐量
扩大了物理范围
提高了可靠性
可以互连不同物理层,不同MAC子层和不同速率的网络
缺点
增加了时延
没有流量控制
容易产生广播风暴
用户数量不易过大
透明网桥
以太网上的站点将不知道通过几个网桥
即插即用设备
自学习算法
范围
网桥中
内容
从接口接受帧就把这个帧的源地址和进入网桥的接口记录下来
下次发送的时候就根据目的地址在记录的地址中寻找要转发的接口
如果没有找到将发送到所有接口
生成树算法
即互连在一起的网桥在进行彼此通信后,就能找出原来的网络拓扑的一个子集。在这个子集里,整个连通的网络中不存在回路,即在任何两个站之间只有一条路径
范围
多个网桥之间
目的
避免帧在网桥中兜圈子
多接口网桥--以太网交换机