计算机网络笔记-韩立刚-第三章-数据链路层

24.数据链路层的基本概念

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使用数据链路层的两种场景

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这些主机的数据发送。
网络层： IP地址
链路层： MAC地址，路由判断是不是给自己的

链路和数据链路

链路(link)是一条点到点的物理线路段
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link)除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。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。
现最常用的方法是使用适配器(即网卡)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。

帧

两个对等的数据链路层之间的数字管道上传输的数据单位是帧
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25. 数据链路层的三个基本问题

封装成帧
透明传输
差错控制

封装成帧

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以太网的MTU（最大传输单元）为1500字节

透明传输

用字节填充法解决透明传输问题

差错控制

26. 循环冗余检验CRC

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余数为0，说明没出错，否则扔掉
商由数据链路层协议来确定
帧检验序列FCS
CRC只是FCS的一种
小结:CRC差错检测技术

仅用循环冗余检验RC差错检测技术只能做到无差错接受(accept）。
“无差错接受”是指:“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧)，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”。也就是说:“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受)。
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。
考虑:帧重复、帧丢失、帧乱序的情况
可以说“CRC是一种无比特差错，而不是无传输差错的检测机制”
OSI/RM模型的观点:数据链路层要做成无传输差错的!但这种理念目前不被接受!
不是百分百可靠

27.PPP协议

点对点通讯协定 (Point-to-Point Protocol)

PPPoE

PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）是一种在以太网上建立点对点连接的网络协议。它是在PPP协议基础上封装在以太网中使用的一种协议。

PPPoE的工作原理如下：

建立会话：客户端通过以太网将PPPoE帧发送到网络服务提供商（ISP）的接入服务器。这个过程通常称为“建立会话阶段”。

验证和身份验证：接入服务器对客户端进行验证和身份验证，以确保客户端有权访问网络。验证通常采用用户名和密码进行。

分配IP地址：一旦身份验证成功，接入服务器会为客户端分配一个IP地址，使其能够与互联网通信。

数据传输：客户端和接入服务器之间建立的PPPoE连接允许双方进行数据传输。客户端可以发送和接收数据，就像在常规的以太网连接中一样。

PPPoE主要用于宽带接入，特别是在拨号上网（如DSL）中广泛使用。它允许通过以太网建立虚拟的点对点连接，将网络服务提供商的服务扩展到用户的计算机上。

通过PPPoE，用户可以在以太网上建立安全的、个人的连接，同时使用PPP协议提供的功能，如身份验证、错误检测和压缩等。这使得PPPoE成为一种常见的宽带接入解决方案。

PPP包含的三个部分

将IP数据报封装成帧的方法
LCP
NCP

在PPP中，HDLC被用作PPP的默认链路控制协议（NCP，Network Control Protocol）。PPP通过LCP（Link Control Protocol）协商链路参数和配置，然后使用HDLC作为数据链路层的封装和传输协议。

具体来说，PPP通过LCP协商链路的参数，如最大传输单元（MTU）、链路质量检测方式、鉴别方式等。一旦链路建立好了，PPP使用HDLC封装上层协议的数据，并通过链路进行传输。

总的来说，PPP和HDLC是两个不同的协议，但在PPP中，HDLC被用作数据链路层的封装和传输协议，为PPP提供了可靠的数据传输和错误检测功能。
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功能：记账，身份验证等

28. PPP协议实现透明传输

帧格式

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字节填充

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同步传输时使用零比特填充

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29. PPP的工作状态

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ISP网络服务提供者（Internet Service Provider）
LCP 链路控制协议
NCP（Network Control Protocol）

30. 配置路由器使用PPP协议封装

在计算机网络中，链路控制协议用于管理和控制数据链路层的通信。以下是几个常见的链路控制协议：

HDLC（High-Level Data Link Control）：HDLC是一种通用的链路控制协议，常用于广域网和局域网中的数据链路层通信。它提供了可靠的数据传输和错误检测功能。

PPP（Point-to-Point Protocol）：PPP是一种常见的链路控制协议，用于建立点对点连接，例如拨号上网和DSL（Digital Subscriber Line）等。PPP支持多种链路层协议，如IP（Internet Protocol）、IPX（Internetwork Packet Exchange）等。

LCP（Link Control Protocol）：LCP是PPP中的一个协议，用于在PPP链接建立阶段进行链路的配置和管理。它负责协商链路的参数、认证方式和错误检测等。

LAPB（Link Access Procedure, Balanced）：LAPB是一种面向字节的链路控制协议，常用于X.25网络中。它提供了可靠的数据传输、流量控制和差错检测等功能。

SLIP（Serial Line Internet Protocol）：SLIP是一种简单的链路控制协议，常用于串口通信。它可以将IP数据报封装在串口上进行传输。

IEEE 802.2 LLC（Logical Link Control）：LLC是IEEE 802.2标准中定义的链路控制协议，用于在数据链路层和网络层之间提供接口。

这只是一些常见的链路控制协议示例，还有其他协议根据不同的网络环境和需求。每个协议都有其特定的功能和用途，用于管理和控制数据链路层上的通信。

HDLC（High - level Data Link Control）
由HDLC协议改为PPP，两路由器需同一种协议才能通信

31.回顾

32. 以太网特点

拓扑结构

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局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥自，且地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下的一些主要优点:

具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和生存性。

目前使用动态接入

冲突域（Collision Domain）和广播域（Broadcast Domain）

是计算机网络中的两个重要概念，用于描述数据传输和通信的范围。

冲突域（Collision Domain）是指在共享介质网络中可能发生碰撞的范围。在以太网等共享介质网络中，当两个或多个设备同时尝试通过同一传输介质发送数据时，可能会发生数据碰撞。传统的以太网中，所有连接到同一个集线器（Hub）的设备都处于同一个冲突域中。设备在发送数据前会监听总线，如果检测到其他设备正在发送数据，则会推迟发送以避免碰撞。通过减小冲突域的范围，例如使用交换机（Switch）代替集线器，可以实现全双工通信，从而提高网络性能。

广播域（Broadcast Domain）是指在网络中进行广播传输的范围。广播是一种数据传输方式，当一个设备发送广播消息时，网络中的所有设备都会接收到该消息。在以太网中，广播帧是一种特殊类型的数据帧，它的目标MAC地址被设置为广播地址（全为1）。广播帧用于网络中的广播通信，例如DHCP（动态主机配置协议）请求、ARP（地址解析协议）请求等。一个广播域包括所有可以接收到广播消息的设备。通常情况下，广播域由交换机或路由器边界来划分，通过设置VLAN（虚拟局域网）或子网划分来控制广播消息的传播范围。

总结来说，冲突域描述了共享介质网络中可能发生碰撞的范围，而广播域描述了网络中进行广播传输的范围。通过减小冲突域和划分广播域，可以提高网络性能、减少冲突和控制广播消息的传播范围。

冲突域和广播域的异同

在传统的以太网中，冲突域和广播域是相同的。

在以太网中，当多个设备连接到同一个集线器（Hub）时，它们都处于同一个冲突域。这意味着它们共享同一个传输介质，如同一条电缆，当两个或多个设备同时发送数据时，可能会发生碰撞。因为集线器是物理层设备，它会将接收到的数据帧复制到所有连接的端口上，以便所有设备都能接收到数据。这也意味着当一个设备发送广播帧时，所有连接到集线器上的设备都会接收到该广播帧，所以广播域也与冲突域相同。

然而，随着网络技术的进步，使用交换机（Switch）替代集线器成为了更常见的网络设备。交换机能够根据MAC地址进行数据帧的转发，从而提供更高的性能和更小的冲突域。当使用交换机时，每个端口都可以形成一个独立的冲突域，因为交换机会根据需要将数据帧仅转发到目标端口。因此，在现代以太网中，冲突域和广播域可以分别定义，而不再必然相同。

以太网（Ethernet）：一种常见的局域网技术

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33. 以太网使用的CSMA CD

IEEE 802.3

IEEE 802.3是一个网络标准，定义了以太网的物理层和数据链路层的规范。它包括了以太网的各种技术和协议的细节，包括传输介质、数据帧格式、速率、连接器类型等。

IEEE 802.3标准中包含了CSMA/CD协议的规范，即以太网的多址访问和碰撞检测机制。CSMA/CD是IEEE 802.3标准中定义的一部分，用于实现多个设备共享同一传输介质的协议。IEEE 802.3标准还定义了以太网的其他方面，如速率（例如10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps等）、介质类型（如双绞线、光纤等）、数据帧格式等。

因此，CSMA/CD是IEEE 802.3标准中用于以太网的多址访问和碰撞检测机制的一部分。