计算机网络——数据链路层（25王道最新版）

数据链路层

  • 前言
  • 数据链路层的功能
    • 封装成帧（组帧）
      • 字符计数法
      • 字节填充法
      • 零比特填充法
      • 违规编码法
        • 小节
    • 差错控制
      • 检错编码
        • 奇偶校验码
        • CRC校验码（循环冗余校验码）
          • 基本思想
          • 如何构造
          • 如何检错纠错
      • 纠错编码
        • 海明校验码
          • 设计思路
          • 求解步骤（难点）
        • 海明码小节
    • 流量控制与可靠传输
        • 滑动窗口机制
      • 停止等待协议（S-W）
        • 异常情况的解决方案
      • 后退N帧协议（GBN）
      • 选择重传协议（SR）
    • 介质访问控制
      • 信道划分
        • 时分复用（TDM）
        • 频分复用（FDM）
        • 波分复用（WDM）
        • 码分复用（CDM）
          • 小节
      • 随机访问
        • CSMA/CD 协议（重点）
        • CSMA/CA 协议
      • 轮询访问
        • 令牌传递协议
    • 局域网
      • 基本概念和体系结构
        • 特点
        • 分类
        • 硬件架构
      • 以太网 与 IEEE 802.3
        • 以太网（有线）
        • 同轴电缆以太网
        • 双绞线以太网
        • 以太网MAC标准
          • IEEE 802.3 标准
          • V2标准——现实的标准（重点）
          • 单播帧 广播帧如何传播 & 广播域 冲突域
        • 小节
        • VLAN
          • 三种划分VLAN的方式
          • 802.1Q帧
        • IEEE 802.11 无线局域网
          • 结语

前言

对于这一章我觉得是比较重要的 而且一些知识点在理解上是有难度的 第一遍我只是把对应的PPT做成一篇文章供自己复习 后续我会补上一些注释 但是总框架是不变的
对于后文当中出现的英文缩写我统一放在文章的开头 其实这些专有名词要么跟人有关要么就是直接英文直接翻译过来的 所以我们只要知道某个缩写的全称就可以知道它的含义
CRC——Cyclic Redundancy Check
S-W——Stop-Wait
GBN——Go back n
SR——Selective Repeat
ACK——Acknowledgment（S-W / GBN）
NCK——Negative Acknowledgment（选择重传协议特有）
ESC——转义字符
SOH/EOH ——Start/End of Header （帧定界）
（S）TDM——（statistic）time-division multiplexing
CDM——Code Division Multiplexing

CSMA/CD(collision detection)
CSMA/CA(Collision Avoidance)
VLAN——Virtual Local Area Network（虚拟局域网）

数据链路层的功能

  • 地位
    在这里插入图片描述
  • 功能总览

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封装成帧（组帧）

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字符计数法

在这里插入图片描述

字节填充法

在这里插入图片描述

零比特填充法

在这里插入图片描述

违规编码法

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小节

在这里插入图片描述

差错控制

  • 章节总览
    在这里插入图片描述

检错编码

奇偶校验码
  • 实现原理
    在这里插入图片描述
  • 知识小节
    在这里插入图片描述
CRC校验码（循环冗余校验码）
基本思想

在这里插入图片描述

如何构造
  • 怎么确定总的长度
    在这里插入图片描述
  • 怎么算CRC码

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如何检错纠错

在这里插入图片描述

纠错编码

海明校验码
设计思路
  • 由奇偶校验过度
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  • 如何确定需要多少个校验位
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求解步骤（难点）
  • 求校验位的值
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  • 纠错
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  • 检错 纠错能力
    在这里插入图片描述
海明码小节

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流量控制与可靠传输

在这里插入图片描述

滑动窗口机制

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停止等待协议（S-W）

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异常情况的解决方案
  • 正常情况
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  • 数据帧丢失
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  • 确认帧丢失
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  • 数据帧有差错
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后退N帧协议（GBN）

在这里插入图片描述

选择重传协议（SR）

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介质访问控制

  • 什么是介质访问控制
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信道划分

时分复用（TDM）
  • 引例
    在这里插入图片描述
  • 初步
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  • 进阶（统计时分复用）
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频分复用（FDM）
  • 引例
    在这里插入图片描述
  • 具体实现
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波分复用（WDM）

在这里插入图片描述

码分复用（CDM）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

小节

在这里插入图片描述

随机访问

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CSMA/CD 协议（重点）

  • 总览
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  • 流程图
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  • 争用期
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CSMA/CA 协议

  • 名称联系
    在这里插入图片描述

  • 为什么不采用CSMA/CD协议
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  • 总览
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  • 预约
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轮询访问

令牌传递协议

在这里插入图片描述

局域网

在这里插入图片描述

基本概念和体系结构

特点

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分类

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硬件架构

在这里插入图片描述

以太网 与 IEEE 802.3

以太网（有线）

在这里插入图片描述

同轴电缆以太网

在这里插入图片描述

双绞线以太网

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以太网MAC标准
  • 我们IEEE这个组织将数据链路层划分成了三层—— LLC MAC 物理层
  • 由于数据链路层是为网络层提供服务 我们需要对网络层暴露统一的接口
  • 而之前是百花齐放的状态 LLC层就是处理各种各样的标准 但由于随着时代的发展 现在几乎只有两种标准 所以LLC层就名存实亡了 也就是说我们的数据链路层 可以大致上就看做是MAC层
    在这里插入图片描述
IEEE 802.3 标准
  • 为什么不在帧中指明网络层协议？
  • 因为在之前 IEEE将数据链路层划分成了LLC和MAC层 也就是说跟网络层直接对接的是LLC层
  • 由LLC去决定将这些数据交给网络层的哪个协议去处理
    在这里插入图片描述
V2标准——现实的标准（重点）
  • 别看也是一坨东西 但是他跟上面的区别就在于这里将MAC帧的长度部分替换成了网络层协议
  • 也就是说这里直接指明了
  • 我们的IP数据报（分组）拆出来之后应该是交给网络层的哪个协议去处理
  • 因为我们的MAC层（数据链路层）之上就是IP层（网络层）

在这里插入图片描述

单播帧 广播帧如何传播 & 广播域 冲突域
  • 如何传播在这里插入图片描述
  • 广播域 冲突域
    在这里插入图片描述
小节

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VLAN
  • 总览
    在这里插入图片描述
三种划分VLAN的方式

  • 基于接口

  • 这里干线链路可以理解成一根超级网线 用于链接交换机和交换机
    在这里插入图片描述

  • 缺陷就是如果一个节点的接口号改变的情况下 就需要去修改映射关系

  • 怎样使得一个节点即便改变接口也不用改变其从属的VLAN呢

  • 这里就引出了接下来的基于MAC地址

  • 由于MAC地址的唯一性（只要一台计算机的网络适配器不换 MAC地址就不变 参考前文局域网的硬件架构）

  • 基于MAC地址
    在这里插入图片描述

  • 基于IP地址
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802.1Q帧
  • 作用

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  • 结构

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IEEE 802.11 无线局域网
结语

在这里插入图片描述

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