计算机网络——物理层和数据链路层

一、物理层

物理层不是指具体的物理设备,也不是指信号传输的物理媒体,而是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个传输原始比特流的物理连接。

其主要任务是确定与传输媒体的接口相关的一些特性

(1)机械特性 指明通信实体间硬件连接接口的机械特点,如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。

(2)电气特性 规定了在物理连接上,有关电路的特性 比如电压范围

(3)功能特性 指明物理接口各条信号线的用途

(4)过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

1、数据再通信线路上一般都是串行传输,即逐个比特按照时间顺序传输。

2、通信方式有三种:单工通信,半双工通信,全双工通信

3、物理层记住两个重要的设备名称,中继器(Repeater,也叫放大器)和集线器。

二、数据链路层

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的,数据链路必须具备一系列相应的功能,主要有:如何将数据组合成数据块,在数据链路层中称这种数据块为帧(frame),帧是数据链路层的传送单位;如何控制帧在物理信道上的传输,包括如何处理传输差错,如何调节发送速率以使与接收方相匹配;以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

  有关数据链路层的重要知识点:

  1> 数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;

  2> 基本数据单位为帧;

  3> 主要的协议:以太网协议;

  4> 两个重要设备名称:网桥和交换机。

点对点信道的数据链路层:
1、结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧
2、结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层
3、若结点B的数据链路层收到的帧无差错,则从帧中提取IP数据报上交给网络层,否则丢弃这个帧

三个基本问题:
1、封装成帧
一个帧的长度等于数据部分长度加上首部和尾部长度,数据部分最大长度称为MTU最大传输单元
2、透明传输
将帧定界符转义,称为字符填充
3、差错检验
一般采用循环冗余检验CRC,发送端在数据后面添加n位冗余码,CRC实现的是无比特差错的传输,不是可靠传输,在CRC基础上增加帧编号,确认,重传机制保证可靠传输。

使用广播信道的数据链路层:
局域网使用广播信道,计算机与外界局域网的链接是通过通信适配器(网卡)。

以太网再用无连接的工作方式,使用CSMA/CD协议。
CSMA/CD协议:
多点接入,多个计算机连接在一根总线上
载波监听,在发烧前和发送中都需要检测信道
碰撞检测,就是边发送边监听
使用该协议只能实现半双工通信

MAC层:
硬件地址有称为物理地址,MAC地址。
地址指出资源在何处,路由告诉我们如何到达。
MAC地址48位,固化在适配器 额ROM中。

使用集线器可以在物理层扩展以太网
使用网桥可以在数据链路层扩展以太网

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