第3章 数据链路层(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)。

408考研|计算机网络知识点归纳总结本文档适用于考前复习查漏补缺和考场前快速回顾知识点使用目录第1章计算机网络体系结构 (1)1.1计算机网络概述 (1).计算机网络的定义 (1).计算机网络的组成 (1).计算机网络的功能 (1).计算机网络的分类 (1).性能指标（速率、时延、利用率等） (2)✳计算机中KB与kb的换算 (2)*局域网与广域网的互联P8T12P8T16 (2)1.2计算机网络体系结构与参考模型 (2).PCI+SDU=PDU (2).协议、接口、服务的概念 (3).网络体系结构 (3).ISO/OSI参考模型 (3).TCP/IP参考模型 (4).OSI和TCP/IP差别 (4).五层参考模型 (5)*服务访问点P22T19 (5)*不同层的设备P23T25 (5)第2章物理层 (6)2.1通信基础 (6).基本概念（信源、信宿、信道） (6).通信方式 (6).数据传输方式（串行/并行） (6).同步/异步传输 (6).码元、波特率 (6).影响失真的因素 (7).奈氏准则 (7).香农定理 (7).奈奎斯特定理与香农定理的对比 (7).带宽 (7).基带信号/宽带信号 (7).数字数据编码为数字信号 (8).模拟数据编码为数字信号 (9).数据交换方式（电路交换、报文交换、分组交换） (9).虚电路服务 (10)*虚电路分类P42T29 (10)2.2传输介质 (11).导向性传输介质 (11).非导向性传输介质 (11)2.3物理层设备 (11).中继器 (11).集线器 (11)第3章数据链路层 (12)3.1数据链路层的功能 (12).链路管理 (12).组帧（帧定界、帧同步、透明传输） (12).流量控制 (12).差错控制 (12)*三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测 (12)3.2组帧 (13).字符计数法 (13).字符填充的首尾定界符法 (13).零比特填充法 (13).违规编码法 (13)3.3差错控制 (13).差错 (13).检错编码（奇偶校验码、循环冗余码CRC） (13).纠错编码（海明码） (14)*海明距离与检错纠错P71T5 (15)3.4流量控制与可靠传输机制 (15).流量控制 (15).可靠传输 (15).停止-等待协议 (15).后退N帧协议GBN (15).选择重传协议SR (15).信道利用率和信道吞吐率 (15)3.5介质访问控制 (16).介质访问控制MAC，Medium Access Control (16).信道划分介质访问控制（多路复用技术） (16).随机访问介质访问控制（ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议、CSMA/CA协议） (17).轮询访问介质访问控制（令牌传递协议） (18)3.6局域网LAN，Local Area Network (18).局域网的基本概念和体系结构 (18).以太网的基本概念、传输介质与高速以太网 (19).网卡与MAC地址 (19).以太网的MAC帧 (20).无线局域网IEEE802.11 (20).虚拟局域网VLAN，Virtual LAN (21)*放大器与中继器P111T4 (22)*重复硬件地址P112T9 (22)3.7广域网 (22).广域网基本概念 (22).PPP（Point-to-Point Protocol）协议 (22)*PPP协议认证P120T6 (23)3.8数据链路层设备 (23).交换机 (23)第4章网络层 (25)4.1网络层的功能 (25).异构网络互连 (25).路由与转发 (25).软件定义网络SDN的基本概念 (25)4.2路由算法 (26).静态路由与动态路由 (26).距离-向量路由算法 (26).链路状态路由算法 (26).层次路由 (27)*路由回路的根本原因P142T5 (27)4.3IPv4 (27).IPv4分组 (27).IPv4地址 (28).私有IP与网络地址转换NAT (29).子网划分与子网掩码，无分类编址CIDR与链路聚合 (30).TCP/IP协议栈 (30).地址解析协议ARP，Address Resolution Protocol (30).动态主机配置协议DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol (31).网际控制报文协议ICMP，Internet Control Message Protocol (31)4.4IPv6 (32).IPv6的主要特点 (32).IPv6地址 (33)4.5路由协议 (34).自治系统AS，Autonomous System (34).域内路由与域间路由 (34).路由信息协议RIP，Routing Information Protocol (34).开放最短路径优先OSPF协议 (35).外部网关协议BGP，Border Gateway Protocol (36).三种路由协议的比较 (36)4.6IP组播 (37).组播的概念 (37).组播地址 (37).网际组管理协议IGMP，Internet Group Management Protocol (38)*组播路由避免路由环路P194T2 (38)4.7移动IP (38).移动IP相关概念 (38).移动IP通信过程 (38)4.7网络层设备 (39).冲突域和广播域 (39).路由器的组成和功能 (39).路由表与路由转发 (39)第5章传输层 (41)5.1传输层提供的服务 (41).传输层的功能 (41).传输层的寻址与端口 (41)✳各层服务访问点 (41).无连接服务UDP与面向连接服务TCP (42)5.2UDP协议 (42).UDP数据报特点 (42).UDP数据报格式 (42).UDP校验 (42)5.3TCP协议 (43).TCP特点 (43).TCP报文段 (44).TCP连接管理 (45).TCP可靠传输 (46).TCP流量控制 (47).TCP拥塞控制 (47)第6章应用层 (49)6.1网络应用模型 (49).客户/服务器模型C/S (49).对等连接P2P模型 (49)6.2域名系统DNS，Domain Name System (49).DNS概念 (49).层次域名空间 (49).域名服务器 (50).域名的解析过程 (50)6.3文件传输协议FTP，File Transfer Protocol (51).FTP概念与特点 (51).控制连接和数据连接 (51)6.4电子邮件E-mail (52).电子邮件系统的组成结构 (52).电子邮件格式 (53).多用途网际邮件扩充MIME，Multipurpose Internet Mail Extensions (53).简单邮件传输协议SMTP，Simple Mail Transfer Protocol (53).邮局协议POP，Post Office Protocol (54).因特网报文存取协议IMAP (54)*POP3传输密码P265T7 (54)6.5万维网WWW，World Wide Web (54).WWW的概念与组成结构 (54).超文本传输协议HTTP (55)*HTTP1.0P273T6 (56)*HTTP请求报文中的Connection和Cookie P273T12 (56)第1章计算机网络体系结构1.1计算机网络概述·计算机网络的定义广义观点：计算机网络是能实现远程信息处理的系统或进一步达到资源共享的系统。

《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。

408考研计算机网络——第三章数据链路层第3章数据链路层结点：主机、路由器链路：网络中两个结点之间的物理通道，传输介质有双绞线、光纤和微波。

分为有线、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，封装网络层数据报功能：为网络层提供服务、链路管理、组帧、流量控制、差错控制3.1 数据链路层的功能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·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·链路管理即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务)·组帧（帧定界、帧同步、透明传输）封装成帧：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，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。

最大传送单元MTU：帧的数据部分的长度上限透明传输：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，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。

保证数据链路层的传输是透明的组帧的四种方法：字符计数法、字符（节）填充法、零比特填充法、违规编码法·流量控制限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接受能力✳对于数据链路层：控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量对于传输层：控制源端到目的端之间的流量·差错控制位错：循环冗余校验CRC差错控制：自动重传请求ARQ帧错：定时器、编号机制*三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测3.2 组帧·字符计数法帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。

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《计算机网络》整理资料第1章概述1、计算机网络的两大功能：连通性和共享；2、计算机网络（简称为网络）由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

3、互联网基础结构发展的三个阶段:①从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。

②建成了三级结构的因特网.③逐渐形成了多层次 ISP(Internet service provider）结构的因特网.4、制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段：①互联网草案(Internet Draft)②建议标准（Proposed Standard）③互联网标准（Internet Standard）5、互联网的组成：①边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成，这部分是用户直接使用的。

计算机⽹络之数据链路层概述和三个重要相关问题数据链路层概述⼀.定义1：链路是指从⼀个节点到另⼀个节点的纯物理线路，⽽中间没有其他任何节点。

2：数据链路：在链路的基础上添加了实现通信协议的硬件和软件就是数据链路。

3.数据链路层以帧为单位处理和传输数据。

⼆.数据链路层的三个重要问题：1.封装成帧： 数据链路层给从⽹络层下来的⽹络层协议数据单元添加⼀个帧头，添加⼀个帧尾，这个操作就叫做封装成帧。

添加帧头帧尾的⽬的是为了在链路上以帧为单元传送数据。

2.差错检测： 数据链路层通过物理层把封装好的帧发送给传输媒体，但是在传输媒体中可能出现误码，也就是0变1，1变0，所以为了让接收⽅知道是否误码，需要在数据帧的尾部添加⼀个检错码，这个检错码是发送⽅根据差错检测算法和待发送数据算出来的。

接受⽅通过检错码和相应算法得知是否出现误码的过程就叫做差错检测。

3.可靠传输： 如果接收⽅发现数据出现误码，就会将数据帧丢弃。

因为是可靠传输，所以需要其他措施来确保接收⽅会重新收到被丢弃的这个帧的正确副本。

换句话说，因为误码是不能完全避免的，所以如果实现了发送⽅发送什么，接收⽅就收到什么，那么我们就称之为可靠传输！三.数据链路层的互连设备1.⽹桥和交换机的⼯作原理2.集线器（物理层设备）和交换机的区别上⾯因为是概述，所以写的⽐较简略，下⾯我们开始逐⼀深⼊总结。

⼀.封装成帧1.帧的定界符数据链路层通过物理层将构成帧的各⽐特转化成电信号，然后再发送到传输媒体，但是接收⽅的数据链路层如何从⼀串⽐特流中提取出⼀个⼀个帧呢？它是怎么清楚⼀个帧的开头和结尾的呢？其实帧头帧尾的作⽤之⼀就是帧定界，在帧头帧尾中各含⼀字节的标志字段。

值得说明的是，并不是所有的数据链路层协议都有帧定界标志，例如在以太⽹v2的mac帧中就没有帧定界标志。

物理层在这种帧前⾯添加上前导码，通过前导码来实现帧开始定界符的作⽤，⽽且规定了帧间间隔时间为96⽐特时间，所以帧结束定界符的作⽤也能实现了。

第一章1、什么是计算机网络：计算机网络是由各自具有自主功能而又通过各种通信手段相互联接起来以便进行信息交换、资源共享或协同工作的计算机组成的复合系统。

常见的网络拓扑结构有星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络和网状型网络2、各层的功能：物理层：在物理媒体上传输原始的比特流数据链路层：将原始的物理连接改造成无差错的、可靠的数据传输链路网络层：路由选择传输层：为高层用户提供可靠的、透明的、有效的数据传输服务会话层：完成会话的组织、建立、同步和维护及断开等管理表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式应用层：为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段3 IEEE 802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.4—令牌总线网。

定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.5—令牌环形网。

定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.6—城域网。

在使用时间域的波形数字信号中，代表不同离散的基本波形称为码元4码元传输速率又称波特率,有些书上叫做传码率或调制速率，记作RB以波形每秒的振荡数来衡量。

如果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。

波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，其单位是波特（Baud）。

波特率与比特率的关系是比特率= 波特率×单个调制状态对应的二进制位数（1）计算机向用户提供的两种最重要的功能是：连通性和共享性（2）网络的边缘部分通信方式可分为c/s方式和对等方式（Peer-to-Peer，p2p方式）（3）三种交换方式的特点和区别答：（1）电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。

当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。