链路：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。
数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路
帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报
数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报
数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提高服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。
功能一：为网络层提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。（有连接一定有确认）
功能二：链路管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）
功能三：组帧
功能四：流量控制
功能五：差错控制（帧错/位错）
封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。
首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限）
帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止
组帧的四种方法：1.字符计数法、2.字符（节）填充法、3.零比特填充法、4.违规编码法
透明传输是指不管所传输数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。
当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。
传输中的差错都是由于噪声引起的。
全局性：1.由于线路本身电气特性所产生的随机噪声（热噪声），是信道固有的，随机存在的。
解决办法：提高信噪比来减少或避免干扰。（对传感器下手）
局部性：2.外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因。
解决办法：通常利用编码技术来解决
数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题，如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，它通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。
冗余编码
在数据发送之前，先按某种关系附加上一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。接收端根据收到码字是否仍符合原规则，从而判断是否出错。
奇偶校验码特点：
只能检查出奇数个比特错误，检错能力为50%
在数据链路层仅仅使用循环冗余检验CRC差错检测技术，只能做到对帧的无差错接收，即“凡是接收端数据链路层接受的帧，我们都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。接收端丢弃的帧虽然曾收到了，但是最终还是因为有差错被丢弃。“但是接收端数据链路层接收的帧均无差错”。
“可靠传输”：数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么。
链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这还不是可靠传输。
海明距离
两个合法编码（码字）的对应比特取值不同的比特数称为这两个码字的海明距离（码距），一个有效编码集中，任意两个合法编码（码字）的海明距离的最小值称为该编码集的海明距离（码距）。
确定校验码位数r
确定校验码和数据的位置
求出校验码的值
检错并纠错
纠错方法一：
找到不满足奇/偶校验的分组取交集，并与符合校验的分组取差集。
纠错方法二：
较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配，会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。
数据链路层的流量控制是点对点的，而传输层的流量控制是端到端的。
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：接收端给发送端一个窗口公告
停止-等待协议
每发送一个帧就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个帧
滑动窗口协议-后退N帧协议（GBN）、选择重传协议（SR）
可靠传输
发送端发啥，接收端收啥
流量控制
控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧
1.数据帧丢失或检测到帧出错
性能分析
信道利用率
如果正确收到n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层
其余情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只需要维护一个信息：expectedseqnum（下一个按序接收的帧序号）
滑动窗口长度
若采用n个比特对帧编号，那么发送窗口的尺寸W应满足：
因为发送窗口尺寸过大，就会使得接收方无法区别新帧和旧帧
GBN协议重点总结
GBN协议性能分析
因连续发送数据帧而提高了信道利用率
在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，使传送效率降低
SR接收方将确认一个正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将被缓存，并返回给发送方一个该帧的确认帧【收谁确认谁】，直到所有帧（即序号更小的帧）皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给上层，然后向前移动滑动窗口。
运行中的SR
滑动窗口长度
发送窗口最好等于接收窗口。（大了会溢出，小了没意义）
SR协议重点总结
传输数据使用的两种链路
点对点链路
两个相邻节点通过一个链路相连，没有第三者。
应用：PPP协议，常用于广域网。
广播式链路
所有主机共享通信介质
应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用与局域网
典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）
介质访问控制
介质访问控制的内容就是，采取一定的措施，使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况。
信道划分介质访问控制
信道划分介质访问控制：将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备
多路复用技术
把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。
把一条广播信道，逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际就是把广播信道转变为点对点信道。
充分利用传输介质带宽，系统效率较高；由于技术比较成熟，实现也比较容易。
TDM帧是在物理层传送的比特流所划分的帧，标志一个周期
每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙。
波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所有各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
码分多址（CDMA）是码分复用的一种方式
1个比特分为多个码片/芯片（chip），每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列，发送1时发送芯片序列（通常把0写成-1）
纯ALOHA协议
时隙ALOHA协议
载波监听多路访问协议CSMA（carrier sense multiple access）
CS: 载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞，即发生了冲突。
MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上
协议思想：发送帧之前，监听信道
1-坚持CSMA
1-坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持
思想：如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道
空闲则直接传输，不必等待
忙则一直监听，直到空闲马上传输
优点：只要媒体空闲，站点就马上发送，避免了媒体利用率的损失
非坚持CSMA
非坚持指的是对于监听信道忙之后就不继续监听
思想：如果一个主机要发送消息，那么它监听信道
空闲则直接传输，不必等待
缺点：可能存在大家都在延迟等待过程中，使得媒体仍可能处于空闲状态，媒体使用率降低
p-坚持CSMA
p-坚持指的是对于监听信道空闲的处理
思想：如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道
忙则持续监听直到信道空闲再以p概论发送
但是 发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完，造成了浪费
载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CS（carrier sense multiple access with collision detection）
CS: 载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。总线型网络
CD：碰撞检测（冲突检测），“边发送边监听”，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。 半双工网络
最小帧长问题
帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延
最小帧长=总线传播时延X数据传输速率X2
2t X 数据传输速率
载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA（carrier sense multiple access with collision avoidance）
工作原理
发送数据前，先检测新的是否空闲
接收端收到RTS后，将响应CTS（clear to send）
发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据）
接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则响应ACK帧
CSMA/CD与CSMA/CA
相同点：
CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路，其核心是先听再说。换言之，两个在接入信道之前都需要进行监听。当发现信道空闲后，才能进行接入。
不同点：
信道划分介质访问控制（MAC Multiple Access Control）协议：
基于多路复用技术划分资源
网络负载重：共享信道效率高，且公平
网络负载轻：共享信道效率低
随机访问MAC协议：
用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽
网络负载重：产生冲突开销
网络负载轻：共享信道效率高，单个结点可利用信道全部带宽
轮询访问MAC协议/轮流协议/轮转访问MAC协议：
既要不产生冲突，又要发送时占全部带宽
主结点轮流“邀请”从属结点发送数据
问题：
令牌：一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息
控制信道的使用，确保同一时刻只有一个结点独占信道
令牌环网无碰撞
问题：
应用于令牌环网（物理星型拓扑，逻辑环形拓扑）
采用令牌传送方式的网络常用于负载较重、通信量较大的网络中
局域网
局域网（Local Area Network）：简称LAN，是指某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道。
特点1：覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内
特点2：使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高（10Mb/s~10Gb/s）
特点4：各站为平等关系，共享传输信道
特点5：多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播
决定局域网的主要要素为：网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法
局域网拓扑结构
局域网传输介质
局域网介质访问控制方法
局域网的分类
IEEE 802标准
IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准（1980年2月成立）。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会的一个专门工作组负责。
MAC子层和LLC子层
IEEE 802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层
以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CS（载波监听多路访问及冲突检测）技术
以太网在局域网各种技术中占统治性地位：
以太网两个标准
DIX Ethernet V2：第一个局域网产品（以太网）规约
IEEE 802.3：IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准
以太网提供无连接、不可靠的服务
无连接：发送方和接收方之间无“握手过程”
不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责
以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输
以太网传输介质与拓扑结构的发展
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
以太网拓扑：逻辑上总线型，物理上星型
10BASE-T以太网
10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线（UTP），传输速率是10Mb/s
物理上采用星型拓扑，逻辑上总线型，每段双绞线最长为100m
采用曼彻斯特编码
采用CSMA/CD介质访问控制
适配器与MAC地址
计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器的
网络接口板
网络接口卡NIC(network interface card)
现在，不再使用单独网卡
适配器上装有处理器和存储器（包括RAM和ROM）
ROM上有计算机硬件地址MAC地址
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址
【实际上是标识符】
MAC地址：每个适配器有一个全球唯一的48位的二进制地址，前24位代表厂家（由IEEE规定），后24位厂家直接指定。常用6个十六进制数表示，如02-60-8c-4e-b1-24
以太网MAC帧
最常用的MAC帧是以太网V2的格式
与IEEE 802.3的区别：
高速以太网
速率>=100Mb/s的以太网称为高速以太网
IEEE 802.11
IEEE 802.11 是无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准
802.11 的MAC帧头格式
无线局域网的分类
传统局域网的局限
缺乏流量隔离：即使把组流量局域化道一个单一交换机中，广播流量仍会跨越整个机构网络（ARP、RIP、DHCP协议）
管理用户不便：如果一个主机在不同组间移动，必须改变物理布线，连接到新的交换机上。
路由器成本较高：局域网内使用很多路由器花销较大
VLAN基本概念
虚拟局域网VLAN（Virtual Local Area Network）是一种将局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，这些逻辑组有某些共同的需求。每个VLAN是一个单独的广播域/不同的子网。
VLAN实现
基于接口的VLAN技术
基于MAC地址的VLAN技术
广域网（WAN,Wide Area Network），通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。
广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。如因特网（Internet）是世界范围内最大的广域网。
PPP协议的特点
只支持全双工链路
简单对于链路层的帧，无需纠错，无需序号，无需流量控制
封装成帧帧定界符
透明传输与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理：异步线路用字节填充，同步线路用比特填充
多种网络层协议封装的IP数据报可以采用多种协议
多种类型链路串行/并行，同步/异步，电/光…
差错检测错就丢弃
检测连接状态链路是否正常工作
最大传送单元数据部分最大长度MTU
网络层地址协商知道通信双方的网络层地址
数据压缩协商
纠错、流量控制、序号、不支持多点线路
链路层扩展以太网
网桥根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时，并不向所有接口转发此帧，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，或者是把它丢弃（即过滤）
网桥分类–透明网桥
透明网桥：“透明”指以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，是一种即插即用设备–自学习。
网桥分类–源路由网桥
方法：源站以广播方式向域通信的目的站发送一个发现帧
以太网交换机的两种交换方式
直通式交换机：查完目的地址就立即转发。延迟小，可靠性低，无法支持具有不同速率的端口的交换。
存储转发式交换机：将帧放入高速缓存，并检查是否正确，正确则转发，错误则丢弃。延迟大，可靠性高，可以支持具有不同速率的端口的交换。
广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号，所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域。
对计算机网络链路层进行了分析，并插入了部分局域网的知识
【计算机网络】第一章——计算机网络体系结构详细介绍计算机网络的概念……
【计算机网络】第一章——计算机网络体系结构详细介绍计算机网络的组成与功能……
数据链路层知识汇总
数据链路层是计算机网络的底层，数据链路层使用的信道：点对点信道、广播信道点对点信道的数据链路层链路：是从一个结点到相邻结点的一段物理线路【包括有线和无线】，中间没有其他的结点数据链路：在一条线路上传输数据的时候，除了需要物理线路外，必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输。数据链路层协议有三个基本的问题：封装成帧，在一段数据的前后分别添加首部和尾部，组成一个帧。接收端接收到物理层提交的比特流后
拓展的以太网
数据链路层的基本概念数据发送的模型主机H1向H2发送数据每一次经过一次路由器,路由器都就是点对...
为什么需要数据链路层结点：主机、路由器物理层解决了相邻结点透明传输比特的问题物理层没有解决比特传输出现错误的问题：发送端发送比特1，而接收端收到比特0，接收端无法知道接收的是否正确？多个设备连接问题：谁能发送数据？数据发送给谁？谁负责接收和处理？如何知道一组数据即将到来？这组数据何时结束？比特错误一般为连续比特错误（外界干扰影响i连续比特传输）离散比特错误不易检测数据链路层的基本概念链路：结点间的物理通道是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他交换结点。一条链路只是一条通路
点到点，是指路由器和路由器通过广域网接口连接，这就是点到点路由器接到交换机，
数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路。1.为网络层提供服务对网络层而言，数据链路层的基本任务是将源机器中来自网络层的数据传输到目标机器的网络层。无确认的无连接服务。源机器发送数据帧时不需先建立链路连接，目的机器收到数据帧时不需发回确认。对丢失的
网桥的基本概念两个或多个以太网通过网桥连接后，就成为一个覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网就称为一个网段。网桥工作在链路层的MAC子层，可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域( 又称冲突域 )。如果把网桥换成工作在物理层的转发器，那么就没有这种过滤通信量的功能。由于各网段相对独立，因此一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。网桥必须具有路径选择的功能，接收到帧后，要决定正确的路径，将该帧转送
数据链路层功能：数据链路的建立、维护与拆除；帧包装帧传输帧同步；帧的差错恢复；流量控制；以太网：局域网就是以太网；以太网工作在数据链路层；以太网注意的三个问题：数据的冲突，地址问题；数据的格式；CSMA/CD—带冲突检测的载波监听多路访问技术以太网采用CSMA/CD技术避免信号的冲突以太网工作原理：发送前先监听信道，若空闲立即发送数据发送时，随时监听，若监听到冲突立即停止随机等待时间后，再重新尝试
数据链路层使用的信道主要是以下两种类型：（1）点对点通信：这种信道使用一对一的点对点通信方式 （2）广播通信：这种信道使用一对多的广播通信方式。数据在数据链路层流动过程：数据链路和链路：链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。数据链路：传送数据的时候，除了必须要有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输。早期的数据通信协议也曾叫做通信规程帧：点对
层3.
1. 数据链路层概述1.1 数据链路层在网络体系结构中所处的地位1.2 数据链路层的三个重要问题1.2.1 封装成帧1.2.2 差错检测1.2.3 可靠传输1.3 总结1. 数据链路层概述1.1 数据链路层在网络体系结构中所处的地位 如下图所示，主机H1给主机H2发送数据，中间要经过3个路由器和电话网、局域网及广域网等多种网络。
(特别乱，不建议观看)链路（Link）：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换地点数据链路（Data Link）：把实现通信协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路数据链路层以帧为单位传输数据功能：封装成帧：数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧透明传输：数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制差错检测：比特差错：比特在传输过程中1变成0，0变成1
第三章 数据链路层3.1 使用点对点信道的数据链路层点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调(coordinate/arbitrate...
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