資料鏈路層（2-6分）
1.功能：
2.組幀：
3.差錯控制：

檢錯編碼；糾錯編碼

4.流量控制和可控傳輸機制（滑動視窗）：
5.介質訪問控制：

通道劃分
隨機訪問（CSMA CSMA/CD（寬頻）CSMA /CA（WiFi）協議）
輪詢訪問令牌傳遞協議

6.區域網：

乙太網IEEE802.3
IEEE802.11

7.廣域網
8.資料鏈路層裝置

網橋的概念和基本原理
區域網交換機及其工作原理（只能連線區域網）

一、功能

Link 是一條點到點的物理線路，中間沒有其他節點
傳送的是幀（幀類似於一個標記檔案包，標記為起始地址）

二、組幀

給所發資料前後新增首尾部組成一幀
首尾部：給幀定界
幀大小<=MTU（Max transport U）
幀開始符：標示幀開始
幀結束符：標示幀結束
透明傳輸：可能在所傳資料中出現與幀結束符一樣的字元 讓機器誤以為幀結束；
透明傳輸的解決辦法：
A:位元組填充或字元填充（0X7E<-> 0x7d 0x5e）-----傳送端的資料鏈路層在資料出現控制字元SOH或者EOT的前面插入一個轉義字元ESC（1B（16））---接收端的資料鏈路層在講資料送入網路層之前刪除插入的轉義字元
B:零位元填充（考試時雙向考察）---若有連續5個1 插入一個0-----接收端相應的拆到原來的即可
 

三、差錯控制
檢錯編碼：
CRC迴圈冗餘校驗的原理：



資料後面加上冗餘碼稱之為FCS禎檢驗序列
CRC（只能改不能找到錯誤）並不能完全保證資料正確，這種方式只能做 到無差錯接受
要做到可靠傳輸必須加上確認和重傳機制
糾錯編碼：（漢明碼–找到並改正錯誤）
四、流量控制和可靠傳輸
１．停止等待協議：三次握手(傳送確認傳送確認傳送確認）

特點：
要儲存傳送報副本一方丟失需要補發；
分組和確認需要編號；
A,超時失敗：超過時間（單行時間兩倍加容錯）沒有反饋重新發送，超時計時器        （正常往返時間參考下確定）
B,引入序號機制，用來定位錯誤。（沒有序號可能會受到同樣的資料）
C，確認遲到：對於
採用這種機制可以有效地實現在不穩定的線路中實現可靠傳輸
自動重傳ARQ（automatic repeat request）重傳協議；此機制下，重傳的請求時自動進行的而不需要接收方向傳送方發出重傳請求；
由於停止等待協議中，停止等待時不做工存在時間浪費，進而提出新的傳輸方式：
 

２．流水線傳輸（滑動視窗）：傳送方可以連續傳送多個分組，不必每次只發一個就開始停止等待；

差錯控制：連續ＡＲＱ協議，定傳送視窗的多少，視窗可分已傳送沒有確認，可以傳送還沒有傳送；確認好之後就可以向後滑動視窗；有效提升了傳輸效率；

累計確認：一次性確認回答代替每次回答確認（考的非常隱蔽ＡＣＫ的資料，ａｃｋ一百，表示前一百個都收到了，不可以反應已經接受到的資訊比較雞肋）；

效率計算是重點：
停止等待：ｔｄ／（ｔｄ＋ｒｔｔ＋ｔａ）　×　ｎ；
　　　　　　　　　　　Ｔｄ　傳送時延
　　　Ｒｔｔ　傳播往返時延
　Ｔａ　傳送時延

３.後退Ｎ幀協議（ＧＢＮ　ｇｏ－ｂａｃｋ－ｎ）

傳送方傳送前５組，丟失三組；
接受方對接受的兩組返回確認；
傳送方退回最前後前全部重複發；
 

４.選擇重傳協議（SR）克服重複傳送已確認資料的浪費；

接收方需要建立緩衝區，存放正確幀，一次傳輸結束後，返回給傳送方出錯幀，傳送方重傳相應的幀；接收方接收後，按正確序列遞交高層
1).傳送端設定變數，稱為傳送視窗，SWS，表示每次最多發幾個（滑動的個數，停止等待協議中ＳＷＳ＝１）；
2)接收端設定一個變數，稱為接收視窗，來表示能夠接受幀的序號的上限，RWS；
可以根據需要設定，rws = sws　一次可接受全部幀；rws  = １，停止等待協  議；RWS>SWS 沒有意義；
Swsmax = seqnum - K; k 為視窗的大小；
3)目的是能夠重複使用有限的序號列；

五、介質訪問控制
1.通道劃分介質訪問控制

複用是通訊技術中的基本概念；
1)頻分複用FDM：通訊過程中複用；過程中每個使用者在同樣的時間佔用同樣的頻寬資源；
2)時分複用TDM：時間分解複用，不同時間不同的使用者使用；
a.時隙是週期性的；
b.週期的大小的就是TDM幀的長度；
c.會造成，如果某個時隙中使用者不用，則造成浪費；
3)統計時分複用STDM：只要用空，即可切換，需加上排程系統；
4)波分複用WDM：利用波長來進行分配；
5)碼分複用CDM：分碼多重進接（ＣＤＭＡ）：
a.各使用者使用不同碼型不會相互干擾；有很強的抗干擾能力；
b.每一個位元時間劃分為Ｍ個短的間隙，稱為碼片；
c.每個站被只怕一個唯一的Ｍ位元碼片序列；
d.０的話為反碼，１為正常碼；
e.每個站分配的碼片必須各不相同，必須互相正交；

2.隨機介質訪問控制

1)ＡＬＯＨＡ協議
a.使用者有幀就有傳送，採用衝突監聽和重隨機發機制，屬於競爭系統；
b.採用FDM；
c.效率不高；
d.只能用原通道吞吐量18.4%
（不太重要，一般不考）
2)載波監聽多路訪問（ＣＳＭＡ）（對ALOHA的改進）
a.當一個站點要傳送資料前，需要先監聽匯流排；
b.如果匯流排空閒，則該站點發送資料；
c.如果匯流排忙，則需等待一段時間，之後重新監聽；
所有計算機連線到一根總線上，採用廣播實現單波通訊；

CSMA特點：
無連線工作方式；
資料幀不進行編號，也不要求對方發回確認，資料直接交付給上層，上層ＴＣＰ在它所在的層進行差錯控制；
這樣做是因為在區域網中單範圍較小，因通道質量產生差錯的概率較低；
3)ＣＳＭＡ／ＣＤ協議
a.引入ＣＤ協議（碰撞檢測，邊傳送邊檢測，講話前先探測對端是否講話）
b.會造成一定的延遲（雙方都等待））發現碰撞時，立即停止傳送；

因此不能全雙工，只能半雙工通訊；這種不確定性影響了乙太網傳送速率；乙太網端到端往返時延為２ｔ稱為爭用期，或碰撞視窗；爭用期後，就可以肯定不會發生碰撞；
    4)二進位制指數型別退避演算法
    a.發生碰撞的站在停止傳送資料後，要推遲一個隨機時間才能傳送資料；
    b.一般爭用期為２ｔ（乙太網取５２.１微秒為爭用期長度，６４最短有效幀長）２頻寬（長度／傳播速率）；
    c.定義重傳次數Ｋ，　ｋ＜＝１０；
    d.從整數集中任取一數，ｒ；
    e.重傳所需的時延就是Ｒ倍的基本退避時間；ｒ×２ｔ
    f.當重傳達到１６次仍不成功，即可放棄，向高層報告；
    5)ＣＳＭＡ／ＣＡ協議（碰撞避免協議）
    無線區域網使用ＣＤ比較麻煩引入ＣＡ協議用於無線區域網中的監聽檢測；
    a.想傳送資料時，等待一定的時間ＩＦＳ（幀間間隔）；８０２.１１同時還增加使用停止等待協議；
    b.涉及幀優先順序的問題，以減少碰撞的問題（Ｓ／Ｄ／ＰＩＦＳ）；
    協議原理：
    a.欲傳送資料的站先檢測通道；
    b.在８０２.１１標準中規定在物理層的空中介面進行物理層的載波監聽；
    c.通過收到的相對訊號強度是否超過一定的門限數值就可以判定是否有其他的移動站在通道上傳送資料；
    d.當源站傳送它的第一個ＭＡＣ幀時，若通道空閒，則等待一個ＤＩＦＳ時隙後傳送；此處等待是因為避免優先順序碰撞產生；
    e.若沒有更高階的幀要傳送，源站傳送資料幀，目的站如果正確收到此幀，經過ＳＩＦＳ後像源站傳送確認幀ＡＣＫ；
    f.如果源站在規定時間沒有收到確認幀（由重傳計時器控制這段時間），重發此幀，直到收到確認為止，或者超過一定次數放棄傳送（停止等待協議）；
    g.８０２.１１使用二進位制指數退避演算法計算爭用視窗；
    6)除以下情況，都必須使用退避演算法：
    a.在傳送第一個幀之前檢測到通道處於忙狀態；
    b.每一次重傳後；
    c.每次成功傳送後；
    3.輪詢介質訪問控制：令牌傳遞協議（不考）
    控制令牌是另一種傳輸媒體訪問控制協議；
    按照所有站點共同理解和遵守的規則實現一個站點到另一個站點的傳遞控制；

六、區域網
１.基本概念和體系結構

特點：網路為一個單位所擁有，且地理範圍和接入裝置有限；
優點：有廣播功能，便於系統的擴充套件；

２.乙太網和ＩＥＥＥ８０２.３

a.DIX Ethernet V2 是第一個區域網規約；
b.IEEE 的802.3標準
c.DIX Ethernet V2與 IEEE 802.3標準差別很小，可以將802.3區域網簡稱為“乙太網”；
d.嚴格來說，乙太網應當是指符合DIX Ethernet V2標準的區域網；

３.資料鏈路層的兩個子802委員會

a.邏輯鏈路控制子層LLC，與傳輸媒體無關，不管何種協議的區域網，對LLC子層都為透明；
b.媒體接入控制子層MAC（與接入到傳輸媒體有關的放在此層）；
MAC的硬體地址：
①　硬體地址又稱為實體地址，或MAC地址；
②　並非真實地址，為識別符號；
③　48bit（6*8）；
④　DIX Ethernet V2與 IEEE 802.3兩種標準幀格式；區別在中間一段V2為長度802.3 為型別；
⑤　MAc幀：目的地址（6bit）+源地址（6bit）+型別/長度（2bit）+資料（IP資料報/ARP，46~1500位元組）+FCS校驗位（4bit）

４.IEEe802.11

1)物理層實現方法：
①　直接序列擴頻DSSS；
②　正交頻分複用OFDM；
③　跳頻擴頻FHSS;很少用
④　紅外線IR;很少用
2)最新用802.11AC

七、廣域網

1.基本概念：有別與區域網，範圍更大；
2.PPP協議-字元：全球使用最多的資料鏈路層協議
1)將IP資料包封裝到序列鏈路中的方法：
a.鏈路控制協議；
b.網路控制協議；
2)有兩個位元組的協議欄位；
3)透明傳輸解決：
a.同步鏈路傳輸：零位元填充；
b.非同步鏈路傳輸：字元填充法；
4)不使用序號和確認機制（點到點不太需要）
c.同步鏈路傳輸：零位元填充；
d.非同步鏈路傳輸：字元填充法；
3.HDLC協議-位元：通用的資料鏈路控制協議，特定的操作方式（主/從站方還是一起操作）

八、資料鏈路層裝置
1.網橋

1)在資料鏈路層擴充套件區域網使用網橋；
2)連結不同的網段，使得各網段稱為隔開的碰撞域；
3)根據MAC的目的地址對接收到的幀進行轉發；
4)具有過濾幀的功能，先檢查目的地址，再轉發；
5)可以實現點到點的鏈路擴充；
6)比集線器視力好；
7)有一張轉發表（自學習演算法處理建立轉發表）
優點：
a.過濾通訊量；
b.擴大物理範圍；
c.提高可靠性；
d.互聯不同的物理層，不同MAC地址和不同速率的區域網；
缺點：
a.儲存轉發增加時延；
b.在MAC中沒有流量控制，增大時延；
c.只適合使用者數量不太多的和通訊量不太大的區域網，否則會擁塞（廣播風暴）；

2.區域網交換機及其工作原理

1.工作原理與網橋基本一致；
2.介面比網橋多；
3.傳輸媒體的頻寬
a.獨佔：上限為10m/s有5個介面，則上限為50m/s；
b.共享，上限還是10m/s；
4.效能指標-轉發技術：
a.直通式交換；不校驗直接發；
b.儲存轉發式（主流交換方式）；提高轉發有效率；
c.碎片隔離式；

典型考點：

滑動視窗
CSMA系列
乙太網幀
交換機和網橋工作原理