链路层

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Posted by farmer3-c on August 27, 2025

本章介绍了数据链路层的主要功能。 本章对成帧的基本方法进行了详细的描述;针对错误的处理这一数据链路层的重要任务,介绍了检错和纠错的基本原理和典型的编码方法;详细介绍了奇偶检验、循环冗余校验、互联网校验等常用检错码,以及纠1 位错的海明码、里所码、低密度奇偶检验等常用纠错码。

为了实现数据链路层上的可靠传输,本章介绍了利用停-等协议实现流量控制,利用肯定确认与重传机制处理信道上出现差错的情况。此外,为了提高信道利用率,本章介绍了滑动窗口协议的基本思想,在此基础上详细说明了回退n帧协议和选择性重传协议的工作原理,并对两者的滑动窗口大小进行了分析。

本章选择HDLC协议、PPP以及PPPoE作为数据链路层的协议实例,通过介绍这三个协议的工作机制,进一步帮助读者理解路数链路层协议在网络体系结构中起到的重要作用。

本章从局域网的拓扑和传输数据方式开始,阐述了局域网中的广播信道和传输带来的问题,由此引出介质访间控制(MAC)子层。MAC 子层是数据链路层的主要部分,局域网主要覆盖了物理层和数据链路层两层的内容。

介质访问控制解决共享信道引发的争用问题,主要有随机访问协议、受控访问协议和有限竞争访问协议三种,随机访问协议从探讨纯ALOHA/分槽ALOHA协议的工作原理开始,分析了ALOHA协议的效率;在此基础上,探讨了载波侦听多路访问协议,改任性为礼貌,以降低冲突发生的概率,CSMA系列协议的工作原理是“先听后发”,其中用于经典以大网的是CSMA/CD协议,工作原理还要加上4个字“边发边听”。

受控访问协议是无冲突的多路访问协议,包括位图协议、二进制倒计数协议、令牌传递协议等,有限竞争访问协议则试图发扬随机访问协议和受控访问协议两者的优点。

以太网是使用最广泛的局域网,本章介绍了经典以太网的物理拓扑和逻辑拓扑介质访问控制方法;经典以太网逐渐过渡到了交换式以太网,冲突域的缩小,提升了网络的性能。

以太网数据帧的格式是重要的内容,本衰详细介绍了DIX以太网数据顿中各个字段的名称和含义,在此基础上介绍IEEE802.3数据帧的不同之处,读者可对比学习,以太网从10M经典以太网开始,不断发展,传输速率从10Mb/s到100Mb/s(快速以太网),再到1000Mb/s(吉比特以太网),后面还有万兆以太网、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、400Gb/s,以太网也从局城网的范畴跨入了广域传输的范畴。

数据链路层(L2)交换原理可以用转发、丢弃(过滤)、泛洪和学习4个词概括,每个数据帧的到来,促使算法运行以决策执行哪个动作(三选一):学习的全称是逆向地址学习,以建立、更新和维护MAC地址表(决策依据),学习每个数据帧,且终身学习。

执行链路层交换的设备主要是交换机,交换机转发送数据帧有三种方式,存储转发交换、直通交换和无碎片交换,存储转发交换错误率低,但时延高:直通交换错误率高,但时延最低;无碎片交换的出错率和时延在两者之间做了一个折中,避免了转发 64字节内的冲突碎片

交换机连接起来的网络同在一个物理LAN,即广播域。大的广播域带来网络性能的下降和安全问题,虚拟局域网(VLAN)等同于一个广播域,可以切分一个大的物理LAN为若干小的VLAN。

为了可靠传输数据帧,交换机之间往往采用多条物理连接,不可避免地形成物理环,从而引发重复帧、MAC 地址表不稳定、广播风暴等严重问题,生成树协议(STP)用干在冗余物理拓扑上产生无环的逻辑树,任意两点之间通达但不产生环。

无线局城网(WLAN)被称为无线以太网,是非常重要的接入网络。本章主要介绍了 IEEE 802.11系列标准(Wi-Fi)的发展和主要技术特点、介质访问控制方法 CSMA/CA、数据帧格式等。

蓝牙技术是短距离、无线、低功耗通信的成功范例,广泛用于音频流、数据传输、定位服务和设备网络等领城,本章介绍了蓝牙网络的物理构成、蓝牙协议的体系结构和蓝牙帧的格式,还介绍了ZigBee、6lowPan、Z波等无线协议,重点介绍了在物联网中广为使用的ZigBee技术的特点,并对蓝牙、ZigBee和Wi-Fi三种无线连接技术进行了对照。