文章目录
一、数据链路层总体概述
数据链路层的功能
二、 封装成帧
透明传输： 指不管数据是什么样的比特组合（就算与控制信息相同），都能够顺利地在链路上传输。
1. 字符计数法
此方法缺点太明显，一般不使用
2. 字符填充法
若数据中出现与控制信息相同的比特组合，我们在这些信息前面加上 转义字符 ，然后发送。接收时，遇见转义字符一律剔除，直到遇见结束符为止。
3. 零比特填充法
为了防止数据部分有与帧边界 01111110 01111110 01111110 相同的比特组合，一旦数据部分出现 11111 11111 11111 我们就无脑插入一个 0 0 0。同理，接收时遇见 11111 11111 11111 就剔除后面的 0 0 0。若后面不是 0 0 0 ，则是帧边界。
三、差错控制
1. 奇偶校验
发送的帧包含 n − 1 n-1 n−1个信息位， 1 1 1个校验位。若采用偶校验，则加上校验位后，发送的帧中共包含偶数个 1 1 1，接收方再进行校验，检错能力为 50 % 50\% 50%。
2. CRC循环冗余码
接收方用收到的数据对生成多项式进行异或运算，整除则正确，否则不正确 。
四、流量控制
数据链路层流量控制手段： 接收方收不下就不回复确认
传输层流量控制手段： 接受端给发送端一个窗口公告
1. 停止等待协议
无差错的情况
有差错的情况
信道利用率
停等协议的信道利用率
可以看到，停等协议的信道利用率是很低的，多数时间在路上传播以及在等待数据帧，而不是在发送数据。
2. 后退N帧协议（Go Back N）
下图需要仔细理解
发送方需要相应的三件事
超时事件解释：
接收方 接收到0号帧后，就移动窗口准备接收1号帧，然而1号帧在路上丢失了，接受方收到了2、3号帧，此时接收方直接丢弃2、3号帧。
发送方 发送0、1、2、3号帧后，为每个帧设置定时器。接收到0号帧的确认，却没有收到1、2、3号帧的确认，于是再次重发1、2、3号帧。
讨论滑动窗口的大小：
若采用 n n n 个比特对帧编号，那么发送窗口的大小 W W W 应满足： 1 ≤ W ≤ 2 n − 1 1\le W \le2^n-1 1≤W≤2n−1。因为发送窗口的尺寸过大，会导致接收方返回的ACK对应不同的帧，这就出现了错误。
对于GBN协议的简单总结：
由于出错时需要回退 n n n 帧，而此时也许只需要重发一个帧即可，因此GBN协议也有可以改进的地方，选择重传协议 就可解决此问题。
2. 选择重传协议
解决 回退n帧 的方法：设置单个确认，同时加大接收窗口，设置接收缓存，缓存乱序到达的帧。
接收方窗口的6种状态：
发送方需要响应的事：
发送方窗口的3种状态：
接收方需要响应的事：
讨论窗口长度：
上图中，接收方就无法区分0号帧时重传的还是下一个0号帧。窗口太长，导致接收方无法区分当前收到的帧是重发的还是下一个。
因此，我们规定 W s e n d = W r e c e i v e = 2 n − 1 W_{send}=W_{receive}=2^{n-1} Wsend=Wreceive=2n−1，其中 n n n 为用于标记帧号的比特数
关于介质访问控制
五、信道划分介质访问控制（静态分配信道）
1. 频分多路复用（FDM）
2. 时分多路复用（TDM）
3. 波分多路复用（WDM）
4. 码分多路复用（CDM）
应该不考，不记了。。
六、随机访问介质访问控制（动态分配信道）
1. 纯ALOHA协议
2. 时隙ALOHA协议
关于两个ALOHA协议的总结：
- 纯ALOHA协议比时隙ALOHA协议吞吐量更低，效率更低
- 纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA协议只有在时间片开始时才可发
3. CSMA协议
1 坚持CSMA
非坚持CSMA
P 坚持CSMA
三种CSMA总结：
4. CSMA/CD协议
CSMA/CD协议多用于总线型以太网。
传播时延对载波监听的影响
δ \delta δ 趋近于 0 0 0 时，经过最长时间 2 τ 2\tau 2τ 得知消息冲突。
检测到冲突后，不可马上重传数据包，否则两个主机的数据包经过 0.5 τ 0.5\tau 0.5τ 依然会再次冲突。
截断二进制指数规避算法
r r r 的取值范围为 [ 0 , 2 10 − 1 ] [0,2^{10}-1] [0,210−1]
最小帧长问题
为避免数据包发送完成后才检测到冲突，我们规定一个最小帧长。由于最大经过 2 τ 2\tau 2τ 可得知数据包冲突。因此，帧的传输时延 ≥ 2 τ \ge2\tau ≥2τ
16字总结：先听再发，边发边听，冲突停发，随机（延迟）重发
5. CSMA/CA协议
CSMA/CA协议多用于无线局域网
CSMA/CD和CSMA/CA的对比
七、轮询访问介质访问控制（动态分配信道）
1. 轮询协议（非常简单）
存在的问题：
- 轮询花费时间
- 当某主机有数据要发时不能及时发送，得等主结点轮询
- 主结点损坏，整个系统瘫痪
2. 令牌传递协议
令牌使用流程：
- D主机修改令牌状态（闲—>忙），同时附上要发送的数据以及目的主机A
- 主机C拿到令牌后，发现令牌忙且数据不是给自己的，就不管
- 令牌到达主句A后，A发现是给自己的，于是复制一份数据保存本地
- 最终令牌到达主机D，D检查数据是否有误，有则重发，没有则修改令牌状态（忙—>闲）
存在的问题：
- 令牌开销
- 等待延迟：某主机有数据不能立即发送，得拿到令牌才能发送
- 单点故障：若其中一个主机损坏，则令牌很难传递
负载轻时 ，令牌大部分时间是在网络中游走，而没有被利用
八、局域网基本概念和体系结构
1. 局域网拓扑结构
2. 局域网传输介质
有线局域网： 双绞线、同轴电缆、光纤
无线局域网： 电磁波
3. 局域网的分类
4. MAC子层和LLC子层
5. 以太网特点
- 成本低
- 比令牌环网、ATM网便宜，简单
- 逻辑上总线型，物理上星型
- 满足网络速率的要求
- 提供无连接、不可靠的服务。以太网只实现无差错接收（错了就丢弃），不实现可靠传输（帧重复、帧失序等）。
6. 以太网帧结构
7. 高速以太网
8. 有固定基础设施无线局域网
9. 无固定基础设施无线局域网的自组织网络
- 没有任何转发器、路由器、集线器、基站
- 由一些主机组成的网络，主机可以充当路由器，既可以发送数据，也可以转发数据，各结点的低位平等
九、广域网
1. PPP协议
需要满足的要求：
无需纠错、流量控制、序号、不支持多点线路
PPP协议的帧格式：
2. HDLC协议
HDLC是面向比特的数据传输协议
HDLC的零比特填充
HDLC协议和PPP协议的对比：
