数据链路层复习要点
计算机网络谢希仁版数据链路层知识点总结
数据链路层知识点总结数据链路层使用的主要两种信道：点对点信道，广播信道，分别使用点对点协议ppp以及CSMA/CD协议一、使用点对点信道的数据链路层1、链路：结点到结点的物理线路，只是一段路径的组成部分（也称物理链路）数据链路：把实现控制数据传输的通信协议的硬件和软件都加到链路上构成的（也称逻辑链路）2、数据链路层协议的基本传输单元——帧3、数据链路层协议解决的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错控制4、封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。
确定帧的界限，也叫帧定界。
5、透明传输分成文本文件和非文本文件（图像，程序等）文本文件不会出现帧定界控制字符，所以就是透明传输非文本文件要进行字节填充，具体：发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。
接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。
当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
6、差错检测：循环冗余检验 CRC，帧检验序列 FCSCRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。
FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。
冗余码位数及除数都是事先选定好的7、可靠传输包括：无比特差错（CRC）和无传输差错（帧编号，确认和重传机制）要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。
二、PPP协议1、应用：用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。
2、三个组成部分：一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
数据链路层知识点总结
数据链路层知识点总结
嘿，朋友们！今天咱们要来聊聊超重要的数据链路层知识点啦！你知道吗，数据链路层就像是信息高速公路上的“交通指挥员”！比如说，你在网上看视频，这数据就像一辆辆车，数据链路层就是指挥它们有序行驶的交警。
它的主要功能之一就是成帧啦！这就好比把一个个信息打包成整齐的包裹，然后准确无误地送到目的地。
就像快递员给你的包裹打包一样，整整齐齐，明明白白！
差错控制也是很关键的哦！想象一下，如果信息在路上跑着跑着出错了，那不就乱套啦！所以数据链路层会认真检查，确保一切准确无误，就像是一个严格的质检员。
有一次我和朋友传文件，结果出错了，还好有它帮忙纠正，不然可就麻烦大啦！
还有流量控制呢！这不就像控制水流一样嘛，不能一下子涌出来太多，会撑爆的呀！要合理地安排数据的传输速度，不然网络就拥堵啦！比如说打游戏的时候，要是流量控制不好，那画面不得卡成幻灯片呀！“哎呀，怎么这么卡呀！”这得多烦人呀！
另外，介质访问控制也是很重要的一块哦！就好像大家在一个房间里说话，得有个规则，谁先发言，不能乱哄哄的。
网络也是这样呀，不同的设备要有序地使用网络资源。
我之前就遇到过网络很卡，后来发现是因为好多设备同时在抢资源呢！
数据链路层真的是超级重要呀！它让我们的网络世界能够顺畅运行，就像一个默默付出的幕后英雄！没有它，我们的网络生活可就要乱套啦！所以，一定要好好了解它呀，朋友们！。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结1.数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测2.点对点信道的数据链路层 （1）链路和数据链路 链路（物理链路）：链路（link）就是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理线路（有线或⽆线〉，⽽中间没有任何其他的交换结点 数据链路（逻辑链路）：为当需要在⼀条线路上传送数据时，除了必须有⼀条物理线路外，还必须有⼀些必要的通信协议来控制这些数据的传输，换⽽⾔之，数据链路=链路+通信协议 （2）早期的数据通信协议叫通信规程 （3）数据链路层的协议数据单元-------帧 （4）封装成帧：封装成帧（framing）就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部，这样就构成了⼀个帧。
⼀个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧⾸部和帧尾部的长度。
⾸部和尾部的⼀个重要作⽤就是进⾏帧定界（即确定帧的界限），为了提⾼帧的传输效率，应当使帧的数据部分长度尽可能地⼤于⾸部和尾部的长度。
但是，每⼀种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限⼀⼀最⼤传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit），当数据是由可打印的 ASCII 码组成的⽂本⽂件时，帧定界可以使⽤特殊的帧定界符（如SOH和EOT）。
SOH：Start Of Header EOT：End Of Transmission （5）透明传输：所传输的数据中的任何 8 ⽐特的组合⼀定不允许和⽤作帧定界的控制字符的⽐特编码⼀样，⽆论什么样的⽐特组合的数据，都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符 “SOH”或“EOT”的前⾯插⼊⼀个转义字符“ESC”（其⼗六进制编码是 1B，⼆进制是 00011011 ）。
⽽在接收端的数据链路层在把数据送往⽹络层之前删除这个插⼊的转义字符。
这种⽅法称为字节填充或字符填充。
如果转义字符也出现在数据当中，那么解决⽅法仍然是在转义字符的前⾯插⼊⼀个转义字符。
计算机网络之数据链路层基础知识点
5.3.1 可靠传输——第4版的第3章第3章数据链路层数据链路层的许多概念都是计算机网络的重要概念。
本章在介绍数据链路层的基本概念后，就详细地讨论两个重要的协议：停止等待协议和连续ARQ协议，包括滑动窗口的概念。
接着阐明面向比特的链路控制规程HDLC的要点。
最后介绍因特网中的数据链路层协议PPP。
3.1 数据链路层的基本概念我们已多次使用过“链路”和“数据链路”这两个术语。
这里要强调一下，“链路”和“数据链路”并不是一回事。
所谓链路(link)就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。
在进行数据通信时，两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成的。
可见一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link)则是另一个概念。
这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输（这将在后面几节讨论）。
若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
现在最常用的方法是使用适配器（在许多情况下适配器就是网卡）来实现这些协议的硬件和软件。
一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
在讨论数据链路层的功能时，常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。
虽然我们知道在物理层之间传送的是比特流，而在物理传输媒体上传送的是信号（电信号或光信号），但有时为了方便我们也常说，“在某条链路（而没有说数据链路）上传送数据帧”。
其实这已经隐含地假定了我们是在数据链路层上来观察问题。
如果没有数据链路层的协议，我们在物理层上就只能看见链路上传送的比特串，根本不能找出一个帧的起止比特，当然更无法识别帧的结构。
有时我们也会不太严格地说，“在某条链路上传送分组或比特流”，但这显然是在网络层或物理层上讨论问题。
也有人采用另外的术语。
这就是将链路分为物理链路和逻辑链路。
物理链路就是上面所说的链路，而逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。
三、数据链路层
三、数据链路层内容摘要：数据链路层协议有很多，但有三个基本问题是共同的：封装成帧、透明传输、差错检测数据链路层主要分两种：点对点信道：使⽤PPP协议⼴播信道：使⽤CSMA/CD协议使⽤⼴播信道的数据链路层——局域⽹使⽤⼴播信道的以太⽹——以太⽹在局域⽹⾥占有绝对优势，⼏乎成了局域⽹的同义词适配器、转发器、集线器、⽹桥、以太⽹交换机点对点和⼴播信道的结合——使⽤以太⽹进⾏宽带接⼊需要先知道的⼀些名词和概念：链路：两点之间的物理线路（可以是有线也可以是⽆线）数据链路：链路+协议⽹络适配器：通过其中的软件和硬件来实现数据链路上的协议。
⼀般的适配器都包括了物理层和数据链路层的功能路由器在转发分组时使⽤的协议栈只有下⾯三层。
（不⼀定，当路由器之间交换路由信息时，根据所使⽤的路由协议的不同，也可能需要使⽤运输层协议，见4.5节）数据链路层的三个基本问题封装成帧发送端对IP数据报添加⾸部和尾部，封装成帧⾸部+尾部的作⽤就是帧定界，指明从哪到哪是⼀个完整的帧。
接收端根据帧定界符丢弃不完整帧帧的构成：⾸部+尾部+IP数据报（帧的数据部分）各种数据链路层协议都对帧的⾸部和帧的尾部格式有明确的规定，还都规定了各⾃的最⼤传送单元 MTU（帧数据部分的最⼤长度）透明传输透明表⽰⼀个实际存在的事物看起来却好像不存在⼀样（例如玻璃）ASCLL码7位编码，⼀共128个不同的编码，可打印的95个，不可打印的33个SOH(00000001)和EOT(00000100)是帧的⾸尾定界符，都占有8bit，⽽ASCLL码7bit。
当帧是⽤⽂本⽂件（ASCLL码）组成的时候，不管从键盘上输⼊什么字符，都会通过这个数据链路层，仿佛是透明的⼀样。
但是图像⽂件等不保证不会出现SOH和EOT所以可能会出现阻碍（数据传输错误），解决办法是加转义字符ESC（00011011），这种⽅法称为“字节填充”或“字符填充”差错检测传输差错：①帧丢失②帧重复③帧失序⽐特差错：现实通信链路中，⽐特在传输时会出现，0变1，1变0。
《计算机网络教学资料》第4章数据链路层
数据链路层的差错检测和纠错机制
为了保证数据传输的可靠性，数据链路层使用差错检测和纠错机制，如奇偶校验、循环冗余校验等。
数据链路层的流量控制和可靠 传输
为了避免数据丢失和网络拥塞，数据链路层使用流量控制和可靠传输机制， 如滑动窗口协议和停止等待协议。
数据链路层的介质访问控制
当多个节点共享同一物理媒体时，数据链路层需要通过介质访问控制协议来 协调节点的访问，如CSMA/CD和令牌环。
数据链路层的基本功能
数据链路层的主要功能包括：传输数据帧、差错检测和纠错、流量控制和可 靠传输、以及介质访问控制。
数据链路层的主要协议
数据链路层使用多种协议来实现其功能，其中包括据链路层使用数据帧来封装和传输数据，在帧中包含了源地址、目的地址、控制信息、数据和校验码等字段。
《计算机网络教学资料》 第4章数据链路层
本章将介绍计算机网络中的数据链路层，包括其定义、作用和基本功能。同 时还将讨论主要的协议、数据帧结构、差错检测和纠错机制、流量控制和可 靠传输、以及介质访问控制等重要内容。
数据链路层的定义和作用
数据链路层位于OSI模型的第二层，负责在物理层提供的原始传输服务之上，建立和管理不同节点之间的直接 通信链接。
数据链路层知识点概况
数据链路层知识点概况嘿，朋友们！今天咱来聊聊数据链路层呀！这数据链路层就好比是交通系统中的一段路，它负责把数据从一个地方安全可靠地送到另一个地方呢。
你想想看，数据就像一辆辆小汽车，在网络这个大“公路”上跑。
数据链路层呢，就是给这些小汽车规划好路线，确保它们能顺利到达目的地，而且还不能出事故。
要是没有它，那这些数据小汽车不就乱套啦，到处乱跑，那可不行呀！它有好多重要的任务呢！比如说，它要给数据加上一些“标签”，就像给小汽车贴上牌照一样，这样才能知道这些数据是从哪里来，要到哪里去。
它还要检查数据有没有出错，就像交警检查小汽车有没有故障一样。
如果有错误，它就得想办法修正，不然接收方收到错误的数据，那不就糟糕啦！而且哦，数据链路层还有个很厉害的本事，就是能把大数据分成小块，就像把一个大包裹拆分成小包裹一样。
这样一来，传输起来就更方便、更高效啦。
等数据到了目的地，它再把这些小包裹重新组合起来，变回原来的大数据。
这多神奇呀！就像我们平时寄快递，数据链路层就是负责把我们要寄的东西包装好，贴上地址标签，然后通过各种渠道送到对方手里。
如果中间出了问题，它还得负责解决呢。
你说要是没有数据链路层，这网络世界得乱成啥样呀？那肯定到处都是数据混乱、出错，就像马路上没有交通规则一样，那可太可怕啦！所以呀，数据链路层可真是太重要啦！它就像一个默默工作的小卫士，守护着网络世界的秩序和稳定。
我们平时上网、聊天、看视频，可都离不开它的功劳呢！我们得好好感谢它呀！大家可别小看了这数据链路层哦，它虽然不起眼，但作用可大着呢！它让我们的网络生活变得更加顺畅、更加可靠。
就像我们生活中的那些平凡而伟大的人一样，虽然不引人注目，但却默默地为我们付出。
现在想想，我们每天都在享受着数据链路层带来的便利，却很少有人知道它的存在。
这是不是有点像我们身边那些默默付出的人呢？我们是不是应该多关注一下这些“幕后英雄”呀？总之呢，数据链路层就是网络世界中非常重要的一部分，没有它可不行呀！大家以后再上网的时候，可别忘了它哦！。
数据链路层笔记
数据链路层笔记
知识点框架：
- 数据链路层的基本概念和功能
- 数据链路层的协议
- 差错控制
- 流量控制
思维：
- 理解数据链路层如何在物理层之上提供可靠的数据传输，以及其工作原理和机制。
- 关注老师对于协议分析和推理的过程。
重难点：
- 差错控制方法的理解与应用（重点，用红笔标注）
- 流量控制的算法和实现（难点，用蓝笔标注）
易错点：
- 不同协议的细节和容易混淆的地方（易错点，用黄笔标注）
补充点：
- 实际应用中数据链路层的案例和问题
- 相关技术的最新发展和趋势
自己的总结和思考：
- 对数据链路层在网络体系结构中的作用有更清晰的认识。
- 思考如何将所学知识与其他层更好地结合和理解。
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以太网交换机的特点
以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并 且一般都工作在全双工方式。 交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互 通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰 撞地传输数据。 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片， 其交换速率就较高。
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高速以太网的应用
使用高速以太网进行宽带接入： 以太网已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆盖的
地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们 正在尝试使用以太网进行宽带接入。 以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信， 并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。 采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不 需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效 率和降低了传输的成本。
例题：
要发送的数据为1101011011.采用CRC的生成多项式是P
（X）=（X的4次方）+X+1 1、试求应添加在数据后面的余数R 2、若数据在传输过程中最后2个1变成0，问接收端能 否发现 3、采用CRC检验后，数据链路层的传输是否变成了可 靠的传输
PPP协议的特点和帧格式
现在全世界使用最多的数据链路层协议就是点对点协议
透明传输 差错检测
封装成帧
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这
样就构成了一个帧。 首部和尾部的一个重要作用就是帧定界。 首部和尾部还包括必要的控制信息。每种数据链路层协议 都要对针首部和尾部的格式有明确的规定。并规定了帧的 数据部分的长度上限——最大传送单元MTU。
PPP。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协 议。PPP协议由IETF制定。 PPP协议有3个组成部分 一个将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。
PPP协议的帧格式
一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么？
结论：当某站点发送完数据后，只有经过争用期这段
时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发送 碰撞。
最小有效帧长
解决碰撞问题 ——最短有效帧长 如果发生冲突，一定是在发送的前64字节之内。由于 一检测到冲突就立即中止发送，则这时已经发送出去 的数据据一定小于64字节。 以太网规定了最短有限帧长为64字节 凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无 效帧，收到无效帧就立即丢弃。
小组成员：王珊珊 20130566101 朱彦颖 20130566102 陆文露 20130566106
链路层要解决的三个基本问题
PPP协议的特点及帧格式。
局域网常用的拓朴结构
网络适配器（网卡）的作用。
CSMA/CD协议。
以太网的MAC层
数据链路层的三个基本问题
封装成帧
局域网的拓扑
物理拓扑和逻辑拓扑可能不同。
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
网络适配器（网卡）的作用
网络接口板有称为通信适配器或网络接口卡，或网卡。
网络适配器的重要功能：
（1）进行串行/并行转换 （2）对数据进行缓存 （3）在计算机的操作系统中安装设备驱动程序 （4）实现以太网协议
4
6
6
2
46 ~ 1500
MAC 帧 目的地址 源地址
插 入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
前同步码
帧开始 定界符
22
在物理层扩展局域网
主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器
试一试：
选择题：
1、下列选项中，不符合CSMA/CD规定的是 （ ）
。 A. 在以太网中，每个站在发送数据帧之前要先监听总线。 B. 当有帧要发送时，如果总线空闲，可以立即发送。 C. 当有帧要发送时，如果总线忙，必须等待。 D. 数据帧一旦启动发送，就可以顺利发送完毕，不会发生碰撞。 答案：D 2、以太帧数据字段长度在（ ） 字节之间。 A.46-1024 B.46-1500 C.20-1024 D.20-1500 答案：B
封装成帧
封装成帧
用控制字符进行帧定界的方法举例
透明传输
如果在传输的数据中存在和表示帧定界符的控制字符具有
相同的比特编码，则会出现帧定界错误。 当传送的帧都是由ASCII码表示的文本文件组成的帧，则 其数据部分肯定不会出现SOH或者EOT这种帧定界控制字符。 无论何种键盘键入的字符，都可以使用这种帧进行传输， 这种传输就叫做透明传输。 相反当传送的帧不是由ASCII码表示的文本文件组成的帧， 则其数据部分就会出现SOH或者EOT这种帧定界控制字符， 则数据链路层会错误的“找到帧边界”，把部分帧收下， 剩下的部分数据丢弃。
用多个集线器可连成更大的局域网（多个碰撞域中） 用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中
在数据链路层扩展局域网
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址
对收到的帧进行转发或过滤。
网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不
是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或 者把它丢弃（过滤）。
差错检测
在传输过程可能会出现比特差错：1可能会变成0，而0也
有可能变为1，是传输差错的一种（帧丢失、帧重复、帧 失序等）。 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率 成为误码率BER。 误码率和信噪比有很大的关系，信噪比提高可以减少误码 率，但误码率不可能下降到0。 为了保证传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须 采用各种差错检测措施。现广泛使用循环冗余检验CRC技 术。
指数退避算法
定义基本退避时间——2T
从离散的证书集合[0，1……，（2^k-1）]中随机取出一
个数，记为r。重传应推后的时间是r倍的争用期。参 数k按照公式k=Min[重传次数，10]计算 重传次数不超过10时，k=10，超过10时，k就不在增大 一直是10. 当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧 ，并向高层 报告
以太网的MAC层
MAC帧的格式
在物理层、链路层扩展以太网的方法 网桥的特点
以太网交换机的特点
高速以太网应用
MAC帧的标准
常用的以太网MAC帧格式有两种标准：
DIX Ethernet V2标准 IEEE的802.3标准
以太网的 MAC 帧格式
IP 数据报
字节
IP层
透明传输
透明传输
解决透明传输的方法
定义一个转义字符“ESC”（0X1B），在数据中遇到“EOT”
或者“SOH”控制字符时，在控制字符前面插入“ESC”转 义字符。（发送端） 在接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个 插入的转义字符——字节填充或字符填充。 若在数据中存在转义字符，则仍然在转义字符前插入一个 转义字符。 接收端收到2个转义字符时，删除一个转义字符。
填空题： 1、数据链路层使用的信道主要有两种类型：（ ）信道和（ ） 信道，前者最常使用的协议是PPP, 后者最常使用的协议有 CSMA/CD。 答案:点对点、广播 2、以太网使用CSMA/CD协议可以使很多计算机以多点接入的 方式连接在一根总线上，协议的实质是（ ）和（ ）. 答案：载波监听 、碰撞检测 3、当网桥刚接入到以太网时，它的转发表是空的，这时若网桥 收到一帧数据，网桥就是按照（ ）算法处理收到的帧，然 后把帧转发出去。 答案：自学习
使用网桥的特点
优点： 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网 缺点： 存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大 的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络 拥塞。这就是所谓的广播风暴。
CSMA/CD协议的要点
争用期
最短有效帧长 指数退避算法
帧间最小间隔（9.6μs）
争用期
解决碰撞问题——争用期
最先发送数据帧的站，在发送完数据帧后至多经过时
间2T（两倍的端到端往返时间）就可知道发送的数据 帧是否遭受了碰撞。
将以太网的端到端往返时间称为争用期，又称为碰撞
窗口。