数据链路层
数据链路层使用的信道
- 点对点信道
- 广播信道
1.使用点对点信道的数据链路层
数据链路和帧
1.链路是一个结点到相邻结点的一段物理线路，数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件（如协议的实现）
数据链路层传送的协议
数据单元是帧
三个基本问题
- 封装成帧
- 透明传输
- 差错检测
点对点协议PPP
PPP协议的特点
- 简单
- 封装成帧
- 透明性
- 多种网络层协议
- 多种类型链路
- 差错检测
- 检测连接状态
- 最大传输单元MTU
- 网络层地址协商
- 数据压缩协商
PPP协议的帧格式
三个组成部分：
- 将IP数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议LCP
- 网络控制协议NCP
各字段的意义
首部（4字段）+可变长度+尾部（2字段）
字节填充
零比特填充
PPP协议的工作状态
2.使用广播信道的数据链路层
局域网的数据链路层
局域网的特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限
局域网优点：具有广播功能，从一个站点可以很方便地访问全网；便于系统的扩展和逐步演变；提高了系统的可靠性
以太网的两个标准
适配器的作用
计算机与外界局域网的通信要通过通信适配器（或网络适配器），它又称为网络连接口或网卡。计算机的硬件地就在适配器的ROM中
共享通信媒体资源
静态划分信道（各种复用技术）
动态媒体接入控制（多点接入）
CSMA/CD协议
----------载波监听多点接入/碰撞检测
要点
- 多点接入
- 载波监听
- 碰撞检测
以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。协议的要点是：
发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就以及停止发送。然后按照退避算法等待一段随机事件后再发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上个站点都平等地争用以太网信道。
截断二进制指数退避算法
对于10Mbit/s以太网，在争用期内可发送512bit,即64字节，也可以说争用期是512比特时间。
使用集线器的星形拓扑
特点
使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议，在同一时刻至多只允许一个站发生数据
- 一个集线器有许多接口
- 集线器工作在物理层
- 堆叠式集线器
以太网的信道利用率
信道利用率公式
a=t/T
以太网的MAC层
MAC层的硬件地址
以太网的硬件地址，即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长
适配器过滤功能
- 单播帧
- 广播帧
- 多播帧
MAC帧的格式
两种标准
DIX Ethernet V2标准
目的地址+源地址+类型+数据+FCS
IEEE的802.3标准
无效的MAC帧
- 帧的长度不是整数个字节
- 用收到的帧检验序列FCS查出有差错
- 收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在46~1500字节之间
以太网采用的是无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。目的站收到有差错的帧就把它丢弃，其他什么也不做。
扩展的以太网
这种扩展的以太网在网络层看来仍然是一个网络
使用集线器可以在物理层扩展以太网
在数据链路层扩展以太网
使用交换式集线器（以太网交换机），这种交换机工作在数据链路层
以太网交换机特点
- 多接口的网桥
- 独占传输媒体，无碰撞的传输数据
- 即插即用设备，其内部的帧交换表（地址表）是通过自学习算法建立的
以太网交换机的自学习功能
从总线以太网到新型以太网
总线以太网使用CSMA/CD协议，以半双工方式工作
以太网交换机不使用共享总线，没有碰撞问题，因此不使用CSMA/CD协议，以全双工方式工作
虚拟局域网
高速以太网
100BASE-T以太网
使用CSMA/CD协议被称为快速以太网
吉比特以太网
- 允许在1Gbit/s下以全双工和半双工两种方式工作
- 使用IEEE802.3协议规定的帧格式
- 在半双工方式下使用CSMA/CD协议，在全双工协议下不使用该协议
- 与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容
10吉比特以太网和更快的以太网
10GE只工作在全双工方式，因此不存在争用问题，故不适用CSMA/CD协议
使用以太网进行宽带接入