❶ 數據鏈路層屬於計算機網路的低層。數據鏈路層使用的信道主要有幾種類型
數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型:
(1)點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。
(2)廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復雜。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協議來協調這些主機的數據發送。
區域網雖然是個網路，但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的問題是多個網路互連的問題，是討論分組怎樣從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。我們研究的是在同一個區域網中，分組怎樣從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看，區域網仍屬於數據鏈路層的范圍。
本章首先介紹點對點信道和在這種信道上最常用的點對點協議PPP。然後再用較大的篇幅討論共享信道的區域網和有關的協議。關於無線區域網的討論將在第9章中進行。
本章最重要的內容是:
(1)數據鏈路層的點對點信道和廣播信道的特點，以及這兩種信道所使用的協議(PPP協議以及CSMA/CD協議)的特點。
(2)數據鏈路層的三個基本問題:封裝成幀、透明傳輸和差錯檢測。
(3)乙太網MAC層的硬體地址。
(4)適配器、轉發器、集線器、網橋、乙太網交換機的作用以及使用場合。
❷ 計算機網路包括哪些層
對於計算機或計算機網路來說，他包含了很多種硬體設備，如計算機本身、網卡、交換機、路由器等。但硬體本身並不能工作，就像一台新買回來的電腦沒有安裝操作系統（如：Windows XP)，它除了會浪費電以外，什麼也幹不了。所以能讓這些硬體設備所工作的是設備所安裝的軟體系統，及「協議」。而這些軟體協議又很多，又很復雜，人們為了把這些復雜的協議讓人更容易操作、理解、學習。就把這些協議按照不同的功能分為七類，及七層，每一層的協議按照自己特定的功能去工作。去實現對數據的傳輸。
首先我們要了解OSI七層模型各層的功能。
第七層：應用層 數據 用戶介面，提供用戶程序「介面」。
第六層：表示層 數據 數據的表現形式，特定功能的實現，如數據加密。
第五層：會話層 數據 允許不同機器上的用戶之間建立會話關系，如WINDOWS
第四層：傳輸層 段 實現網路不同主機上用戶進程之間的數據通信，可靠
與不可靠的傳輸，傳輸層的錯誤檢測，流量控制等。
第三層：網路層 包 提供邏輯地址（IP）、選路，數據從源端到目的端的
傳輸
第二層：數據鏈路層 幀 將上層數據封裝成幀，用MAC地址訪問媒介，錯誤檢測
與修正。
第一層：物理層 比特流 設備之間比特流的傳輸，物理介面，電氣特性等。
下面是對OSI七層模型各層功能的詳細解釋：
OSI七層模型 OSI 七層模型稱為開放式系統互聯參考模型 OSI 七層模型是一種框架性的設計方法
OSI 七層模型通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的網路之間實現可靠的通訊，因此其最主
要的功能使就是幫助不同類型的主機實現數據傳輸
物理層 ： O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網媒介，如電纜連線連接器。物理層的協議產生並檢測電壓以便發送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面P C 上插入網路介面卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率並監測數據出錯率。網路物理問題，如電線斷開，將影響物理層。
數據鏈路層： O S I 模型的第二層，它控制網路層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網路層接收到的數據被分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始數據，還包括發檔叢送方和接收方的網路地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。
數據鏈路層的功能獨立於網路和它的節點和所採用的物理層類型，它也不關心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設備，如交換機，由於它們要對幀解碼並使用幀信息將數據發送到正確的接收方，所以它們是工作在數據鏈路層的。
網路層： O S I 模型的第三層，其主要功能是將網路地址翻譯成對應的物理地址，並決定如何將數據從發送方路由到接收方。
網路層通過綜合考慮發送優先權、網路擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網路中節點A 到另一個網路中節點B 的最佳路徑。由於網路層處理路由，而路由器因為即連接網路各段，並智能指導數據傳送，屬於網路層。在網路中，「路由」是基於編址方案、使用模式以及可達性來指引數據的發送。
傳輸層： O S I 模型中最重要的一層。傳輸協議同時進行流量控制或是基於接收方可接收數據的快慢程度規定適當的發送速率。除此之外，傳輸層按照網路能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割。例如，乙太網無法接收大於1 5 0 0 位元組的數據包。發送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片，同時對每一數據片安排一序列號，以便數據到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。
工作在傳輸層的一種服務是 T C P / I P 協議套中的T C P （傳輸控制協議），另一項傳輸層服務是I P X / S P X 協議集的S P X （序列包交換）。
會話層： 負責在網路中的兩亂蠢陪節點之間建立和維持通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節點之間的對 話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發送。
你可能常常聽嘩蠢到有人把會話層稱作網路通信的「交通警察」。當通過撥號向你的 I S P （網際網路服務提供商）請求連接到網際網路時，I S P 伺服器上的會話層向你與你的P C 客戶機上的會話層進行協商連接。若你的電話線偶然從牆上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷並重新發起連接。會話層通過決定節點通信的優先順序和通信時間的長短來設置通信期限
表示層： 應用程序和網路之間的翻譯官，在表示層，數據將按照網路能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網路的類型不同而不同。
表示層管理數據的解密與加密，如系統口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數據在發送前被加密，在網路的另一端，表示層將對接收到的數據解密。除此之外，表示層協議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。
應用層： 負責對軟體提供介面以使程序能使用網路服務。術語「應用層」並不是指運行在網路上的某個特別應用程序 ，應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。
❸ 計算機網路(三)數據鏈路層
結點：主機、路由器
鏈路：網路中兩個結點之間的物理通道，鏈路的傳輸介質主要有雙絞線、光纖和微波。分為有線鏈路、無線鏈路。
數據鏈路：網路中兩個結點之間的邏輯通道，把實現控制數據傳輸協議的硬體和軟體加到鏈路上就構成數據鏈路。
幀：鏈路層的協議數據單元，封裝網路層數據報。
數據鏈路層負責通過一條鏈路從一個結點向另一個物理鏈路直接相連的相鄰結點傳送數據報。
數據鏈路層在物理層提供服務的基礎上向網路層提供服務，其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。其主要作用是加強物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為 邏輯上無差錯的數據鏈路 ，使之對網路層表現為一條無差錯的鏈路。
封裝成幀就是在一段數據的前後部分添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀。接收端在收到物理層上交的比特流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的比特流中識別幀的開始和結束。首部和尾部包含許多的控制信息，他們的一個重要作用：幀定界（確定幀的界限）。
幀同步：接收方應當能從接收到的二進制比特流中區分出幀的起始和終止。
組幀的四種方法：
透明傳輸是指不管所傳數據是什麼樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送。因此，鏈路層就「看不見」有什麼妨礙數據傳輸的東西。
當所傳數據中的比特組合恰巧與某一個控制信息完全一樣時，就必須採取適當的措施，使收方不會將這樣的數據誤認為是某種控制信息。這樣才能保證數據鏈路層的傳輸是透明的。
概括來說，傳輸中的差錯都是由於雜訊引起的。
數據鏈路層編碼和物理層的數據編碼與調制不同。物理層編碼針對的是單個比特，解決傳輸過程中比特的同步等問題，如曼徹斯特編碼。而數據鏈路層的編碼針對的是一組比特，它通過冗餘碼的技術實現一組二進制比特串在傳輸過程是否出現了差錯。
較高的發送速度和較低的接收能力的不匹配，會造成傳輸出錯，因此流量控制也是數據鏈路層的一項重要工作。數據鏈路層的流量控制是點對點的，而傳輸層的流量控制是端到端的。
滑動窗口有以下重要特性：
若採用n個比特對幀編號，那麼發送窗口的尺寸W T 應滿足： 。因為發送窗口尺寸過大，就會使得接收方無法區別新幀和舊幀。
每發送完一個幀就停止發送，等待對方的確認，在收到確認後再發送下一個幀。
除了比特出差錯，底層信道還會出現丟包 [1] 問題
「停止-等待」就是每發送完一個分組就停止發送，等待對方確認，在收到確認後再發送下一個分組。其操作簡單，但信道利用率較低
信道利用率是指發送方在一個發送周期內，有效地發送數據所需要的時間占整個發送周期的比率。即
GBN發送方：
GBN接收方：
因連續發送數據幀而提高了信道利用率，重傳時必須把原來已經正確傳送的數據幀重傳，是傳送效率降低。
設置單個確認，同時加大接收窗口，設置接收緩存，緩存亂序到達的幀。
SR發送方：
SR接收方：
發送窗口最好等於接收窗口。（大了會溢出，小了沒意義），即
傳輸數據使用的兩種鏈路
信道劃分介質訪問控制將使用介質的每個設備與來自同一通信信道上的其他設備的通信隔離開來，把時域和頻域資源合理地分配給網路上的設備。
當傳輸介質的帶寬超過傳輸單個信號所需的帶寬時，人們就通過在一條介質上同時攜帶多個傳輸信號的方法來提高傳輸系統的利用率，這就是所謂的多路復用，也是實現信道劃分介質訪問控制的途徑。多路復用技術把多個信號組合在一條物理信道上進行傳輸，使多個計算機或終端設備共享信道資源，提高了信道的利用率。信道劃分的實質就是通過分時、分頻、分碼等方法把原來的一條廣播信道,邏輯上分為幾條用於兩個結點之間通信的互不幹擾的子信道，實際上就是把廣播信道轉變為點對點信道。
頻分多路復用是一種將多路基帶信號調制到不同頻率載波上，再疊加形成一個復合信號的多路復用技術。在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若千與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道，每個子信道傳輸一種信號，這就是頻分多路復用。
每個子信道分配的帶寬可不相同，但它們的總和必須不超過信道的總帶寬。在實際應用中，為了防止子信道之間的千擾，相鄰信道之間需要加入「保護頻帶」。頻分多路復用的優點在於充分利用了傳輸介質的帶寬，系統效率較高;由於技術比較成熟,實現也較容易。
時分多路復用是將一條物理信道按時間分成若干時間片，輪流地分配給多個信號使用。每個時間片由復用的一個信號佔用，而不像FDM那樣，同一時間同時發送多路信號。這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個信號。
就某個時刻來看,時分多路復用信道上傳送的僅是某一對設備之間的信號:就某段時間而言,傳送的是按時間分割的多路復用信號。但由於計算機數據的突發性，一個用戶對已經分配到的子信道的利用率一般不高。統計時分多路復用(STDM，又稱非同步時分多路復用)是TDM 的一種改進，它採用STDM幀，STDM幀並不固定分配時隙，面按需動態地分配時隙，當終端有數據要傳送時，才會分配到時間片，因此可以提高線路的利用率。例如，線路傳輸速率為8000b/s，4個用戶的平均速率都為2000b/s，當採用TDM方式時，每個用戶的最高速率為2000b/s.而在STDM方式下,每個用戶的最高速率可達8000b/s.
波分多路復用即光的頻分多路復用，它在一根光纖中傳輸多種不同波長(頻率）的光信號，由於波長（頻率）不同，各路光信號互不幹擾，最後再用波長分解復用器將各路波長分解出來。由於光波處於頻譜的高頻段，有很高的帶寬，因而可以實現多路的波分復用
碼分多路復用是採用不同的編碼來區分各路原始信號的一種復用方式。與FDM和 TDM不同,它既共享信道的頻率，又共享時間。下面舉一個直觀的例子來理解碼分復用。
實際上，更常用的名詞是碼分多址(Code Division Multiple Access.CDMA)，1個比特分為多個碼片/晶元( chip)，每一個站點被指定一個唯一的m位的晶元序列，發送1時發送晶元序列（通常把o寫成-1） 。發送1時站點發送晶元序列，發送o時發送晶元序列反碼。
純ALOHA協議思想：不監聽信道，不按時間槽發送，隨機重發。想發就發
如果發生沖突，接收方在就會檢測出差錯，然後不予確認，發送方在一定時間內收不到就判斷發生沖突。超時後等一隨機時間再重傳。
時隙ALOHA協議的思想：把時間分成若干個相同的時間片，所有用戶在時間片開始時刻同步接入網路信道，若發生沖突，則必須等到下一個時間片開始時刻再發送。
載波監聽多路訪問協議CSMA（carrier sense multiple access）協議思想：發送幀之前，監聽信道。
堅持指的是對於監聽信道忙之後的堅持。
1-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。
優點：只要媒體空閑，站點就馬上發送，避免了媒體利用率的損失。
缺點：假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送，沖突就不可避免。
非堅持指的是對於監聽信道忙之後就不繼續監聽。
非堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。
優點：採用隨機的重發延遲時間可以減少沖突發生的可能性。
缺點：可能存在大家都在延遲等待過程中，使得媒體仍可能處於空閑狀態，媒體使用率降低。
p-堅持指的是對於監聽信道空閑的處理。
p-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。
優點：既能像非堅持演算法那樣減少沖突，又能像1-堅持演算法那樣減少媒體空閑時間的這種方案。
缺點：發生沖突後還是要堅持把數據幀發送完，造成了浪費。
載波監聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）
CSMA/CD的工作流程：
由圖可知，至多在發送幀後經過時間 就能知道所發送的幀有沒有發生碰撞。因此把乙太網端到端往返時間為 稱為爭周期(也稱沖突窗口或碰撞窗口)。
截斷二進制指數規避演算法：
最小幀長問題：幀的傳輸時延至少要兩倍於信號在匯流排中的傳播時延。
載波監聽多點接入/碰撞避免CSMA/CA（carrier sense multiple access with collision avoidance）其工作原理如下
CSMA/CD與CSMA/CA的異同點：
相同點：CSMA/CD與CSMA/CA機制都從屬於CSMA的思路，其核心是先聽再說。換言之，兩個在接入信道之前都須要進行監聽。當發現信道空閑後，才能進行接入。
不同點：
輪詢協議：主結點輪流「邀請」從屬結點發送數據。
令牌：一個特殊格式的MAC控制幀，不含任何信息。控制信道的使用，確保同一時刻只有一個結點獨占信道。每個結點都可以在一定的時間內（令牌持有時間）獲得發送數據的權利，並不是無限制地持有令牌。應用於令牌環網（物理星型拓撲，邏輯環形拓撲）。採用令牌傳送方式的網路常用於負載較重、通信量較大的網路中。
輪詢訪問MAC協議/輪流協議/輪轉訪問MAC協議：基於多路復用技術劃分資源。
隨機訪問MAC協議： 用戶根據意願隨機發送信息，發送信息時可獨占信道帶寬。 會發生沖突
信道劃分介質訪問控制（MAC Multiple Access Control ）協議：既要不產生沖突，又要發送時佔全部帶寬。
區域網（Local Area Network）：簡稱LAN，是指在某一區域內由多台計算機互聯成的計算機組，使用廣播信道。其特點有
決定區域網的主要要素為：網路拓撲，傳輸介質與介質訪問控制方法。
區域網的分類
IEEE 802標准所描述的區域網參考模型只對應OSI參考模型的數據鏈路層與物理層，它將數據鏈路層劃分為邏輯鏈路層LLC子層和介質訪問控制MAC子層。
乙太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶匯流排區域網規范，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標准。乙太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術。 乙太網只實現無差錯接收，不實現可靠傳輸。
乙太網兩個標准：
乙太網提供無連接、不可靠的服務
10BASE-T是傳送基帶信號的雙絞線乙太網，T表示採用雙絞線，現10BASE-T 採用的是無屏蔽雙絞線（UTP），傳輸速率是10Mb/s。
計算機與外界有區域網的連接是通過通信適配器的。
在區域網中，硬體地址又稱為物理地址，或MAC地址。MAC地址：每個適配器有一個全球唯一的48位二進制地址，前24位代表廠家（由IEEE規定），後24位廠家自己指定。常用6個十六進制數表示，如02-60-8c-e4-b1-21。
最常用的MAC幀是乙太網V2的格式。
IEEE 802.11是無線區域網通用的標准，它是由IEEE所定義的無線網路通信的標准。
廣域網（WAN，Wide Area Network），通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲並能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網路。
廣域網的通信子網主要使用分組交換技術。廣域網的通信子網可以利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網，它將分布在不同地區的區域網或計算機系統互連起來，達到資源共享的目的。如網際網路（Internet）是世界范圍內最大的廣域網。
點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的數據鏈路層協議，用戶使用撥號電話接入網際網路時一般都使用PPP協議。 只支持全雙工鏈路。
PPP協議應滿足的要求
PPP協議的三個組成部分
乙太網交換機
沖突域：在同一個沖突域中的每一個節點都能收到所有被發送的幀。簡單的說就是同一時間內只能有一台設備發送信息的范圍。
廣播域：網路中能接收任一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。簡單的說如果站點發出一個廣播信號，所有能接收收到這個信號的設備范圍稱為一個廣播域。
乙太網交換機的兩種交換方式：
直通式交換機：查完目的地址（6B）就立刻轉發。延遲小，可靠性低，無法支持具有不同速率的埠的交換。
存儲轉發式交換機：將幀放入高速緩存，並檢查否正確，正確則轉發，錯誤則丟棄。延遲大，可靠性高，可以支持具有不同速率的埠的交換。
❹ 計算機網路（3）
課程筆記，筆記主要來源於《計算機網路（第7版）》，侵刪
簡述/引言：
信道是鏈路的一個抽象，並非實際的描述。
數據鏈路層有兩種類型：
鏈路：一個結點到相鄰接待您的一段物理線路（有限或無線），中間沒有其他的交換結點。
數據鏈路：實現協議的硬體和軟體 + 鏈路 = 數據鏈路
網路適配器：一般都包括了數據鏈路層和物理層這兩層的功能
*規程：早期的數據通信協議
幀：點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元
IP數據報：網路層協議數據單元（數據報、分組、包）
三個基本問題：封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測
目前點對點鏈路中，使用最廣泛的數據鏈路層協議就是PPP協議
PPP協議：用戶計算機和ISP進行通信時所使用的數據鏈路層協議
PPP協議應滿足的需求（主要部分）：
PPP協議的三個組成部分：
首部和尾部分別為四個欄位和兩個欄位
首部：
區域網的主要特點：網路為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限
*區域網具有的優點：
區域網按網路拓撲進行分類有：星形網、環線網、匯流排網（現使用最多）
共享信道的方法：
乙太網的兩個標准：DIX Ethernet V2 和 IEEE的802.3標准
802.3標准把區域網的數據鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制LLC子層（偏網路層）、媒體接入控制MAC子層（偏物理層）
適配器（網路介面卡/網卡）的作用：連接計算機與外界區域網
早期的乙太網是多個計算機連接在一條匯流排上的
匯流排的特點：廣播通信方式，實現一對一通信
為了通信的簡便，乙太網採取了兩種措施：
CSMA/CD協議（載波監聽多點接入/碰撞檢測）：
CSMA/CD協議特性：
關於碰撞：
集線器：在星型拓撲網路的中心增加的一種可靠性非常高的設備
集線器的特點：
令 ， 為單程端到端時延， 為幀的發送時間
則 越小，乙太網的信道利用率就越高
極限信道率
只有當參數 遠小於1才能得到盡可能的信道利用率
MAC地址：48位（IEEE 802標准），是區域網中的硬體地址/物理地址，是每個站的「名字」或標識符（固化在適配器的ROM中的地址，一般不可更改）
IP地址：32位，代表了一台計算機，是終端地址（可更改）
MAC幀之間傳送要有一定的時間間隔
適配器對接收到的MAC幀的處理：先檢查MAC幀中的目的地址，若是本站的則收下再進行其它處理，否則直接丟棄
接收到的MAC幀有三種：
MAC幀的格式
兩種MAC幀格式標准：DIX Ethernet V2標准（乙太網V2標准）、IEEE的802.3標准
MAC幀的類型欄位用來標志上一層用的什麼協議，以便把接收到的MAC幀的數據上交給上一層的這個協議
IEEE 802.3標准規定的無效MAC幀：
（原理不變，擴大距離）
使用光纖和一對光纖調節器
使用多個集線器
好處：
缺點：
最初使用網橋
網橋的傳輸不會改變MAC幀的源地址
網橋的作用：對MAC幀的目的地址進行轉發和過濾
網橋的優點：
網橋的缺點：
後改用乙太網交換機
乙太網交換機 / 交換式集線器：工作在數據鏈路層，實質上就是一個多介面的網橋
乙太網交換機特點：是一種透明網橋（一種即插即用設備），其內部的幀交換表（地址表）是通過自學習演算法自動轉建立起來的
乙太網交換機可實現虛擬區域網（VLAN）
虛擬區域網：由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組
❺ 計算機網路第三章（數據鏈路層）
3.1、數據鏈路層概述
概述
鏈路 是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路， 數據鏈路 則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體（如網路適配器）和軟體（如協議的實現）
網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層
區域網中的主機、交換機等都必須實現數據鏈路層
從層次上來看數據的流動
僅從數據鏈路層觀察幀的流動
主機H1 到主機H2 所經過的網路可以是多種不同類型的
注意：不同的鏈路層可能採用不同的數據鏈路層協議
數據鏈路層使用的信道
數據鏈路層屬於計算機網路的低層。 數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：
點對點信道
廣播信道
區域網屬於數據鏈路層
區域網雖然是個網路。但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的是多個網路互連的問題，是討論分組怎麼從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。
而在同一個區域網中，分組怎麼從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看， 區域網仍屬於數據鏈路層 的范圍
三個重要問題
數據鏈路層傳送的協議數據單元是 幀
封裝成幀
封裝成幀 (framing) 就是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，然後就構成了一個幀。
首部和尾部的一個重要作用就是進行 幀定界 。
差錯控制
在傳輸過程中可能會產生 比特差錯 ：1 可能會變成 0， 而 0 也可能變成 1。
可靠傳輸
接收方主機收到有誤碼的幀後，是不會接受該幀的，會將它丟棄
如果數據鏈路層向其上層提供的是不可靠服務，那麼丟棄就丟棄了，不會再有更多措施
如果數據鏈路層向其上層提供的是可靠服務，那就還需要其他措施，來確保接收方主機還可以重新收到被丟棄的這個幀的正確副本
以上三個問題都是使用 點對點信道的數據鏈路層 來舉例的
如果使用廣播信道的數據鏈路層除了包含上面三個問題外，還有一些問題要解決
如圖所示，主機A，B，C，D，E通過一根匯流排進行互連，主機A要給主機C發送數據，代表幀的信號會通過匯流排傳輸到匯流排上的其他各主機，那麼主機B，D，E如何知道所收到的幀不是發送給她們的，主機C如何知道發送的幀是發送給自己的
可以用編址（地址）的來解決
將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸
還有數據碰撞問題
隨著技術的發展，交換技術的成熟，
在 有線（區域網）領域 使用 點對點鏈路 和 鏈路層交換機 的 交換式區域網 取代了 共享式區域網
在無線區域網中仍然使用的是共享信道技術
3.2、封裝成幀
介紹
封裝成幀是指數據鏈路層給上層交付的協議數據單元添加幀頭和幀尾使之成為幀
幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息
發送方的數據鏈路層將上層交付下來的協議數據單元封裝成幀後，還要通過物理層，將構成幀的各比特，轉換成電信號交給傳輸媒體，那麼接收方的數據鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個個的幀？
答：需要幀頭和幀尾來做 幀定界
但比不是每一種數據鏈路層協議的幀都包含有幀定界標志，例如下面例子
前導碼
前同步碼：作用是使接收方的時鍾同步
幀開始定界符：表明其後面緊跟著的就是MAC幀
另外乙太網還規定了幀間間隔為96比特時間，因此，MAC幀不需要幀結束定界符
透明傳輸
透明
指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。
透明傳輸是指 數據鏈路層對上層交付的傳輸數據沒有任何限制 ，好像數據鏈路層不存在一樣
幀界定標志也就是個特定數據值，如果在上層交付的協議數據單元中， 恰好也包含這個特定數值，接收方就不能正確接收
所以數據鏈路層應該對上層交付的數據有限制，其內容不能包含幀定界符的值
解決透明傳輸問題
解決方法 ：面向位元組的物理鏈路使用 位元組填充 (byte stuffing) 或 字元填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實現透明傳輸
發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字元「SOH」或「EOT」的前面 插入一個轉義字元「ESC」 (其十六進制編碼是1B)。
接收端的數據鏈路層在將數據送往網路層之前刪除插入的轉義字元。
如果轉義字元也出現在數據當中，那麼應在轉義字元前面插入一個轉義字元 ESC。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。
幀的數據部分長度
總結
3.3、差錯檢測
介紹
奇偶校驗
循環冗餘校驗CRC(Cyclic Rendancy Check)
例題
總結
循環冗餘校驗 CRC 是一種檢錯方法，而幀校驗序列 FCS 是添加在數據後面的冗餘碼
3.4、可靠傳輸
基本概念
下面是比特差錯
其他傳輸差錯
分組丟失
路由器輸入隊列快滿了，主動丟棄收到的分組
分組失序
數據並未按照發送順序依次到達接收端
分組重復
由於某些原因，有些分組在網路中滯留了，沒有及時到達接收端，這可能會造成發送端對該分組的重發，重發的分組到達接收端，但一段時間後，滯留在網路的分組也到達了接收端，這就造成 分組重復 的傳輸差錯
三種可靠協議
停止-等待協議SW
回退N幀協議GBN
選擇重傳協議SR
這三種可靠傳輸實現機制的基本原理並不僅限於數據鏈路層，可以應用到計算機網路體系結構的各層協議中
停止-等待協議
停止-等待協議可能遇到的四個問題
確認與否認
超時重傳
確認丟失
既然數據分組需要編號，確認分組是否需要編號？
要。如下圖所示
確認遲到
注意，圖中最下面那個數據分組與之前序號為0的那個數據分組不是同一個數據分組
注意事項
停止-等待協議的信道利用率
假設收發雙方之間是一條直通的信道
TD ：是發送方發送數據分組所耗費的發送時延
RTT ：是收發雙方之間的往返時間
TA ：是接收方發送確認分組所耗費的發送時延
TA一般都遠小於TD，可以忽略，當RTT遠大於TD時，信道利用率會非常低
像停止-等待協議這樣通過確認和重傳機制實現的可靠傳輸協議，常稱為自動請求重傳協議ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重傳的請求是自動進行，因為不需要接收方顯式地請求，發送方重傳某個發送的分組
回退N幀協議GBN
為什麼用回退N幀協議
在相同的時間內，使用停止-等待協議的發送方只能發送一個數據分組，而採用流水線傳輸的發送方，可以發送多個數據分組
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上，利用發送窗口來限制發送方可連續發送數據分組的個數
無差錯情況流程
發送方將序號落在發送窗口內的0~4號數據分組，依次連續發送出去
他們經過互聯網傳輸正確到達接收方，就是沒有亂序和誤碼，接收方按序接收它們，每接收一個，接收窗口就向前滑動一個位置，並給發送方發送針對所接收分組的確認分組，在通過互聯網的傳輸正確到達了發送方
發送方每接收一個、發送窗口就向前滑動一個位置，這樣就有新的序號落入發送窗口，發送方可以將收到確認的數據分組從緩存中刪除了，而接收方可以擇機將已接收的數據分組交付上層處理
累計確認
累計確認
優點:
即使確認分組丟失，發送方也可能不必重傳
減小接收方的開銷
減小對網路資源的佔用
缺點：
不能向發送方及時反映出接收方已經正確接收的數據分組信息
有差錯情況
例如
在傳輸數據分組時，5號數據分組出現誤碼，接收方通過數據分組中的檢錯碼發現了錯誤
於是丟棄該分組，而後續到達的這剩下四個分組與接收窗口的序號不匹配
接收同樣也不能接收它們，講它們丟棄，並對之前按序接收的最後一個數據分組進行確認，發送ACK4， 每丟棄一個數據分組，就發送一個ACK4
當收到重復的ACK4時，就知道之前所發送的數據分組出現了差錯，於是可以不等超時計時器超時就立刻開始重傳，具體收到幾個重復確認就立刻重傳，根據具體實現決定
如果收到這4個重復的確認並不會觸發發送立刻重傳，一段時間後。超時計時器超時，也會將發送窗口內以發送過的這些數據分組全部重傳
若WT超過取值范圍，例如WT=8，會出現什麼情況？
習題
總結
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上利用發送窗口來限制發送方連續發送數據分組的數量，是一種連續ARQ協議
在協議的工作過程中發送窗口和接收窗口不斷向前滑動，因此這類協議又稱為滑動窗口協議
由於回退N幀協議的特性，當通信線路質量不好時，其信道利用率並不比停止-等待協議高
選擇重傳協議SR
具體流程請看視頻
習題
總結
3.5、點對點協議PPP
點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點對點數據鏈路層協議
PPP協議是網際網路工程任務組IEIF在1992年制定的。經過1993年和1994年的修訂，現在的PPP協議已成為網際網路的正式標准[RFC1661，RFC1662]
數據鏈路層使用的一種協議，它的特點是：簡單；只檢測差錯，而不是糾正差錯；不使用序號，也不進行流量控制；可同時支持多種網路層協議
PPPoE 是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議
幀格式
必須規定特殊的字元作為幀定界符
透明傳輸
必須保證數據傳輸的透明性
實現透明傳輸的方法
面向位元組的非同步鏈路：位元組填充法（插入「轉義字元」）
面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入「比特0」）
差錯檢測
能夠對接收端收到的幀進行檢測，並立即丟棄有差錯的幀。
工作狀態
當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的數據機對撥號做出確認，並建立一條物理連接。
PC 機向路由器發送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。
這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數，並進行網路層配置，NCP 給新接入的 PC 機
分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為網際網路上的一個主機。
通信完畢時，NCP 釋放網路層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數據鏈路層連接。最後釋放的是物理層的連接。
可見，PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議，它還包含了物理層和網路層的內容。
3.6、媒體接入控制（介質訪問控制）——廣播信道
媒體接入控制（介質訪問控制）使用一對多的廣播通信方式
Medium Access Control 翻譯成媒體接入控制，有些翻譯成介質訪問控制
區域網的數據鏈路層
區域網最主要的 特點 是：
網路為一個單位所擁有；
地理范圍和站點數目均有限。
區域網具有如下 主要優點 ：
具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。
便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。
提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。
數據鏈路層的兩個子層
為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，IEEE 802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成 兩個子層 ：
邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層；
媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。
與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關。 不管採用何種協議的區域網，對 LLC 子層來說都是透明的。
基本概念
為什麼要媒體接入控制（介質訪問控制）？
共享信道帶來的問題
若多個設備在共享信道上同時發送數據，則會造成彼此干擾，導致發送失敗。
隨著技術的發展，交換技術的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路層交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網，但由於無線信道的廣播天性，無線區域網仍然使用的是共享媒體技術
靜態劃分信道
信道復用
頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)
將整個帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶後，在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。
頻分復用 的所有用戶在同樣的時間 佔用不同的帶寬資源 （請注意，這里的「帶寬」是頻率帶寬而不是數據的發送速率）。
❻ 計算機網路由哪三大部分組成
計算機網路由以下三個主要部分組成：
硬體：計算機網路中的硬體包括計算機、伺服器、路由器、交換機、網卡、集線器等設備，用於實現數據在網路中的傳輸和交鏈清含換。棚笑
軟體：計算機網路中的軟體包括各種協議、應用程序、操作系統等，用於控制數據在網路中的傳輸、處理和存儲。
協議：計算機網路中的協議是實現數據在網路中傳輸和交換的一系列規則和標准，包括物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、應用層等不同的協議，用於控制數據在網路中的傳輸格式、傳輸方式、傳輸控制和數據處理等方面。
這三個部分共同構成了計算機網路的基本框架，使得計算機和其他設備可以互相連接和通信，並實現數據在網路中的傳輸和交換。其中，硬體提供了數據傳輸和交換的正吵物理基礎，軟體則控制了數據在網路中的傳輸和處理，協議則規定了數據在網路中傳輸的方式、格式和控制方式。
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