计网笔记 03 数据链路层

第3章 数据链路层

一、数据链路层作用

• 提供可靠的点到点传输
• 实现差错控制、流量控制
• 完成帧封装

二、基本概念

• 节点：主机、交换机、路由器
• 链路：物理连接
• 数据链路：链路 + 协议

• 两种链路：
  • 点对点链路
  • 广播链路

三、三大核心问题

• 封装成帧
• 透明传输
• 差错控制

四、封装成帧

• 帧 = 头部 + 数据 + 尾部
• MTU：最大传输单元
• 帧定界：SOH / EOT 或标志位

五、透明传输

• 问题：数据中出现“控制字符”
• 解决方法：
  • 字符填充（ESC）
  • 比特填充（PPP用）

六、差错控制

• 误码率 BER
• 错误类型：
  • 单比特错
  • 突发错

• 两类编码：
  • 检错码（CRC）
  • 纠错码（海明码）

七、CRC

• 在数据后加FCS
• 接收端重新计算 → 判断是否出错

八、PPP协议

1. 特点

• 点对点协议
• 面向字节

2. 组成

• LCP（链路控制）
• NCP（网络控制）

3. 帧格式

• Flag(7E) + Address(FF) + Control(03) + Protocol + Data + FCS + Flag

4. 透明传输

• 比特填充（连续5个1插0）
• 字节填充（0x7D转义）

九、数据链路层子层

• LLC：逻辑链路控制（已弱化）
• MAC：介质访问控制（重点）

十、MAC协议

1. 信道划分

• TDMA（时分）
• FDMA（频分）
• CDMA（码分）

2. 随机接入

• ALOHA
• CSMA/CD（有线）
• CSMA/CA（无线）

3. 轮流协议

• 轮询
• 令牌传递

十一、CSMA/CD

• 先听后发
• 边发边检测冲突
• 冲突后随机退避（指数退避）

十二、MAC地址

• 48位（6字节）
• 全球唯一

• 类型：
  • 单播
  • 多播
  • 广播 FF:FF:FF:FF:FF:FF

十三、以太网

1. 帧结构

• Preamble + Dest + Src + Type + Data + CRC

2. 长度

• 最小：64B
• 最大：1518B

3. 冲突域与广播域

• Hub：不隔离
• Switch：隔离冲突域
• Router：隔离广播域

十四、交换机

• 基于MAC地址转发
• 维护MAC表（自学习）

十五、VLAN

• 逻辑划分广播域

• IEEE 802.1Q帧：
  • 在MAC帧中插入4字节标签
  • 包含 VLAN ID
• 交换机转发：
  • 同 VLAN 内转发
  • 不同 VLAN 需三层设备

十六、PPPoE

• PPP over Ethernet
• 用于宽带拨号（ADSL）
• 在以太网上封装PPP帧