数据链路层和物理层协议总结

物理层常见的接口标准:ADSL,SONET/SDH,EIA RS-232-C;

数据链路层:

1)与流量控制有关的协议:停止等待,后退N帧,选择重传;主要区别在于发送窗口和接受窗口的大小;

2)与介质访问控制有关的协议:信道划分,随机访问,轮询访问;

其中比较重要的是随机访问控制,将广播信道转化为点对点信道的行为;

①CSMA/CD协议:适用于总线型网络或者半双工网络环境,总线传播时延对该协议影响很大;

具体过程如下:

适配器从他的父节点获得一个网络层数据报,组帧,并将该帧放到适配器缓冲区中;

如果适配器监听到信道空闲,就开始传输该帧,如果监听到信道忙,就等待直侦听到没有信号能量,然后开始传输该帧;

传输过程中,如果适配器检测到来自其他适配器的信号能量出现,如果已经传输了整个帧,那么这个适配器就完成了对该帧的传输,如果还未传输完,那么就必须停止传输,之后发送一个48比特的拥塞信号;

等到拥塞信号(干扰信号)传送并接受完毕之后(包含一个传输时间和传播时间),采用截断二进制算法来等待一段随机的时间;

截断二进制算法是从干扰信号传输完毕开始算起,等待这段随机的时间之后还要在等待96比特时间作为帧间间隔才能开始发送;

②CSMA/CA协议:应用于无线局域网,采用二进制退避算法,还使用预约信道、ACK帧、RTS/CTS帧实现碰撞避免;

上述两个协议的区别:CD用于总线以太网,CA用于无线局域网abgn;CD通过电缆中的电压变化检测,CA通过能量检测、载波检测、能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式;

③MAC协议:组帧,拆帧,比特传输差错检测,透明传输;

④LLC协议:与传输媒体无关,向网络层提供无确认无连接,面向连接,带确认无连接,高速连接四种不同的服务类型;

⑤802.3标准与以太网:IEEE802.3是一种局域网标准,描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法,以太网逻辑上采用总线型拓扑结构,所有计算机共享一条总线,信息以广播方式发送,为了保证方便可靠性,使用CSMA/CD方式对总线进行访问控制

100BASE-T以太网既支持全双工,有支持半双工,在全双工方式工作下无冲突发生,因此全双工方式下不适用CSMA/CD协议;

吉比特也可以全双工和半双工,全双工不使用CSMA/CD;

10吉比特只工作在全双工,因此没有争用问题,也不使用CSMA/CD;

⑥802.11的MAC层采用的是CSMA/CA协议进行介质访问控制;在无线局域网中,即使在发送过程中发生了碰撞,也要把整个帧发送完毕;

⑦广域网由一些节点交换机以及连接这些交换机的链路所组成,节点交换机执行将分组存储转发的功能,结点之间都是点到点连接

⑧PPP协议,即点对点协议,是面向字节的协议,该协议应用在直接连接两个节点的链路上,主要用来通过拨号或者专线方式建立点对点连接发送数据;

该协议中,地址字段A占一个字节,规定为0xFF,控制字段C占一个字节,规定为0x03,由于PPP是面向字节的,所以所有PPP帧的长度都是整数个字节;

又由于PPP协议是点对点的,并不是总线型,所以无需采用CSMA/CD协议,自然就没有最短帧,所以信息段占0——1500个字节;

PPP链接的建立、使用、撤销:

当线路处于静止状态时,不存在物理层连接;

当线路检测到有载波信号的时候,建立物理连接,线路变为建立状态;

此时LCP开始选项商定,商定成功之后就进入身份验证状态;

双方身份验证通过之后就进入网络状态;

这时,采用NCP配置网络层,配置成功之后,进入打开状态,然后就可以进行数据传输了;

注意一点:由于PPP是面向字节的,当信息字段和标志字段出现一致的比特组合的时候,PPP有两种不同的处理方法:

一种是在异步线路中采用字节填充,一种是在SONET同步线路中采用比特填充;

⑨HDLC协议:该协议不依赖于任何一种字符编码集,数据报文可以透明传输,用于实现透明传输的比特填充法易于硬件实现;

与PPP相比,HDLC比PPP帧少了2字节的协议字段,当协议字段为0x0021时,表示信息字段是IP数据报;

PPP不使用序号和确认机制,只保证无差错接受,而端到端的差错检测由高层协议负责,HDLC协议的信息帧使用了编号和确认机制,可以提供可靠传输;

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