数据链路层概述

王道计算机⽹络数据链路层整理超详细版数据链路层的基本概念结点：主机、路由器链路：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。

（把⽹络层交付给它的数据报安全、⽆差错地传给相邻结点）数据链路层的功能概述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结点的⽬标⽹络层。

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，使之对⽹络层标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。

功能⼆：链路管理，即连接的建⽴、维持、释放（⽤于⾯对连接的服务）。

功能三：组帧。

功能四：流量控制（限制发送⽅）。

功能五：差错控制（帧错/位错）。

封装成帧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，她们的⼀个重要作⽤：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。

组帧的四种⽅式：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1、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。

⽬的结点的数据链路层收到字节计数值时，就知道后⾯跟随的字节数，从⽽确定帧结束位置。

问题：如果计数字段出错，即失去了帧边界划分的依据。

2、字符填充的⾸尾定界符法⽤特定字符来定界⼀帧的开始与结束。

数据链路层技术在工业自动化中的应用工业自动化作为现代制造业的核心技术之一，正日益受到重视。

而数据链路层技术作为工业自动化的重要组成部分，在实际应用中发挥着关键的作用。

本文将从多个角度对数据链路层技术在工业自动化中的应用进行探讨。

一、数据链路层概述数据链路层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，负责将网络层传输来的数据划分为帧并进行传输，以及处理错误控制和流量控制等问题。

数据链路层技术包括了多种协议和标准，如以太网、工业以太网、CAN总线等。

二、机器人控制与数据链路层在工业自动化的生产线上，机器人控制是不可或缺的一环。

而数据链路层技术则提供了实时、可靠的通信手段，将机器人的控制指令快速传输到目标位置，从而确保生产线的高效运转。

在此过程中，以太网是最常用的数据链路层技术之一，通过以太网可以实现机器人之间的互联以及与上位机之间的通信。

此外，工业以太网的应用也为机器人控制提供了更加灵活和高效的解决方案。

三、传感器数据采集与数据链路层工业自动化系统中的传感器起到了关键的作用，负责采集各种参数和信号，为后续的控制、监控和决策提供数据基础。

而数据链路层技术则为传感器数据的采集和传输提供了支持。

以CAN总线为例，它是一种用于实时应用的网络通信协议，广泛应用于汽车电子和工业自动化领域。

通过CAN总线，传感器可以实时地将采集到的数据传输给控制设备和上位机，从而实现对生产过程的实时监控和调控。

四、数据链路层在无线通信中的应用随着工业自动化的进一步发展，无线通信技术在工业领域中的应用不断增加。

而数据链路层技术在无线通信中同样扮演着重要的角色。

例如，工业无线传感器网络（Industrial Wireless Sensor Networks，IWSN）利用数据链路层技术实现了传感器节点之间的无线通信。

通过采用数据链路层技术，IWSN可以实现对工厂生产设备和环境的实时监测和控制，并将数据传输到上位机进行进一步的处理和分析。

研究生计算机网络知识点归纳总结计算机网络是指通过通信线路连接起来的多台计算机系统组成的系统。

它使得世界各地的计算机能够相互通信和共享信息，成为了现代社会的重要基础设施。

作为计算机科学与技术领域中的一个重要学科，研究生阶段的计算机网络课程涵盖了多个知识点。

本文将对这些知识点进行归纳总结，以帮助研究生更好地理解和掌握计算机网络的相关概念和技术。

一、计算机网络基础理论1. 计算机网络概述- 计算机网络定义及基本特点- 计算机网络的分类和应用领域- 计算机网络的基本组成部分和功能2. OSI参考模型- OSI参考模型的层次划分及每层的功能- OSI参考模型与实际网络的对应关系- 各层次的协议和常见的子网划分方式3. TCP/IP协议栈- TCP/IP协议栈的层次结构及每层的功能- TCP/IP协议栈与OSI参考模型的关系- IP地址的分类和子网划分二、计算机网络传输层1. 传输层概述- 传输层的作用和功能- 传输层协议的种类及其特点2. 传输层协议TCP- TCP协议的特点和工作原理- TCP的可靠传输机制及流量控制- TCP的拥塞控制机制和算法3. 传输层协议UDP- UDP协议的特点和工作原理- UDP相对于TCP的优缺点及适用场景三、计算机网络网络层1. 网络层概述- 网络层的作用和功能- 网络层协议的种类及其特点2. 网络层协议IP- IP协议的特点和工作原理- IP地址的分配和转发算法- IP路由选择协议及其特点3. 网络层协议ICMP- ICMP协议的特点和用途- ICMP消息类型及其主要功能四、计算机网络数据链路层和物理层1. 数据链路层概述- 数据链路层的作用和功能- 数据链路层协议的种类及其特点2. 数据链路层协议以太网- 以太网的特点和工作原理- 以太网帧的格式和组成部分- 以太网的接入控制方法和介质访问方法3. 物理层概述- 物理层的作用和功能- 物理层的传输介质和传输方式- 物理层的调制解调和编码技术五、计算机网络安全与管理1. 网络安全概述- 网络安全的重要性和基本概念- 常见的网络安全威胁和攻击方式- 网络安全防范措施和技术2. 网络管理- 网络管理的目标和内容- 网络管理的基本方法和工具- 网络故障排除和性能监测技术六、计算机网络应用1. 客户端/服务器模型- 客户端/服务器模型的基本原理和特点 - 常见的应用层协议和应用场景2. 网络应用开发- 网络应用开发的基本要点和流程- 常用的网络编程技术和框架以上仅为部分研究生计算机网络知识点的归纳总结，详细内容可根据实际课程进行拓展和补充。

通信网基础一、概述通信网基础是指网络通信系统中的底层基础设施，为数据传输提供了基本的支持和功能。

通信网基础包括物理层、数据链路层、网络层和传输层。

本文将分别介绍这些层级的基本原理和功能。

二、物理层物理层是通信系统中最底层的层级，主要负责传输原始的比特流。

物理层包括了传输介质、传输速率、编码方式等几个关键要素。

2.1 传输介质传输介质是指数据传输的载体，可以是铜线、光纤、无线电波等。

不同的传输介质有不同的传输特性和传输速率。

选择合适的传输介质可以提升通信质量和速度。

2.2 传输速率传输速率是指单位时间内传输的比特数。

传输速率越高，数据传输越快。

常见的传输速率有bps、Kbps、Mbps和Gbps 等。

2.3 编码方式编码方式是将数据转换为比特流的方法。

常见的编码方式有非归零码、曼彻斯特编码、差分编码等。

选择合适的编码方式可以提高数据的可靠性和安全性。

三、数据链路层数据链路层在物理层之上构建了一个可靠的数据传输通道。

数据链路层负责将原始的比特流划分为数据帧，并添加控制信息，用于进行错误检测和纠正。

3.1 数据帧数据帧是数据链路层传输的基本单位。

数据帧由数据部分和控制信息部分组成。

控制信息包括帧起始符、帧结束符、帧序号等。

3.2 错误检测和纠正数据链路层通过添加校验位来实现错误检测和纠正。

常用的校验位有循环冗余检验（CRC）和海明码等。

校验位可以帮助接收端检测和纠正传输过程中发生的错误。

四、网络层网络层负责将数据从源节点传输到目的节点。

网络层通过选路协议和路由表等方式，为数据选择合适的传输路径。

4.1 选路协议选路协议是网络层的主要功能之一。

常见的选路协议有静态路由和动态路由。

静态路由是管理员手动配置的路由信息，适用于网络结构稳定的环境。

动态路由是根据网络中的拓扑结构和链路状态自动计算出的路由信息，可以适应网络中的变化。

4.2 路由表路由表是记录了网络中不同节点之间的路由信息的表格。

路由表中包含了目的网络地址、下一跳地址和出接口等信息。

Gige标准作为工业相机传输接口的一种重要标准，对于工业自动化和视觉检测等领域具有重要意义。

本文将对Gige标准的总体框架和层级进行讲解，希望能够为读者提供一份全面的Gige标准梳理。

二、Gige标准概述1. Gige标准的起源和发展Gige标准是由美国远距离电脑协会（本人A）在2006年发布的，旨在解决工业相机传输接口的标准化问题。

此后，Gige标准经过多年的发展，已成为工业相机领域最重要的传输接口标准之一。

2. Gige标准的作用和意义作为一种高速、稳定的传输接口，Gige标准在工业自动化、机器视觉、医学影像等领域具有广泛应用。

它可以实现高清图像的实时传输和远程控制，为各行业的数字化转型提供了重要支持。

三、Gige标准的总体框架1. 物理层Gige标准的物理层采用了基于以太网的传输技术，支持千兆以太网和百兆以太网两种传输方式。

物理层的设计可以保证图像数据的高速传输和稳定性。

2. 数据链路层数据链路层是Gige标准的核心部分，它定义了数据帧的格式、数据传输的时序和协议等内容。

数据链路层的设计是保证数据传输的可靠性3. 网络层Gige标准采用了TCP/IP协议作为网络层的标准，通过网络层可以实现远程控制和数据传输的功能。

网络层的设计是为了实现图像数据的远程传输和控制。

4. 应用层应用层是Gige标准的最上层，它定义了图像数据的格式、传输方式和控制指令等内容。

应用层的设计是为了保证图像数据的兼容性和可扩展性。

四、Gige标准各层级的详细讲解1. 物理层（1）支持千兆以太网和百兆以太网两种传输方式；（2）采用光纤或双绞线等传输介质，保证数据传输的稳定性；（3）支持自适应速率和全双工传输，满足不同场景下的数据传输需求。

2. 数据链路层（1）定义了Gige Vision数据帧的格式，包括帧起始码、帧头、图像数据和帧尾等部分；（2）采用了CRC校验和时间戳等技术，保证数据传输的可靠性和完整性；（3）支持多个相机同时传输数据，实现多路数据复用和解复用。

数据链路层的协议概述数据链路层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，它负责将数据包转换为比特流，以便在物理介质中进行传输。

数据链路层的协议定义了在网络中如何构建和维护通信链路，确保数据的可靠传输和错误检测。

本文将介绍几种常见的数据链路层协议。

1. HDLC（高级数据链路控制）HDLC是一种广泛使用的数据链路层协议，它定义了数据的封装、传输和错误检测方法。

HDLC使用帧结构来封装数据，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧检验序列和结束标志组成。

起始标志用于识别帧的开始，地址字段用于传输数据的目的地地址，控制字段用于管理数据传输的流程，信息字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测，结束标志表示帧的结束。

2. PPP（点对点协议）PPP是一种用于点对点连接的数据链路层协议，它支持多种网络协议的传输，如IP、IPv6、IPX等。

PPP使用了一种简单的帧格式，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、协议字段、信息字段和帧检验序列组成。

PPP通过协商阶段来确定链路层的参数，如数据压缩、错误检测和认证方式等。

PPP具有较好的可靠性和灵活性，被广泛应用于拨号、广域网和虚拟专用网等网络环境中。

3. Ethernet（以太网）Ethernet是一种常见的局域网数据链路层协议，它使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制实现共享介质的多点通信。

Ethernet帧由目的MAC地址、源MAC地址、类型字段、数据字段和帧检验序列组成。

目的MAC地址用于指示数据的接收方，源MAC地址用于指示数据的发送方，类型字段用于标识数据的协议类型，数据字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测。

4. WLAN（无线局域网）WLAN是一种无线数据链路层协议，用于无线局域网中的数据传输。

WLAN 采用了类似于以太网的帧格式，但使用了不同的物理层技术，如峰值信噪比（PSK）、正交频分复用（OFDM）等。

WLAN可以通过无线访问点连接到有线网络，实现无线和有线网络的互联。

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。

数据链路层技术是计算机网络中非常重要的一部分，它负责将网络层传递下来的数据进行分割、装配和管理。

在数据链路层中，数据帧结构起着关键的作用，它定义了数据在传输过程中的格式和顺序，以确保数据的可靠传输。

本文将对数据链路层技术中的数据帧结构进行解析。

一、数据链路层概述数据链路层是OSI模型中的第二层，位于物理层之上，负责将数据链路层报文段进行分组，从而构成数据链路层帧。

数据链路层的主要任务包括帧的协议划分、帧的传送、传输过程中的错误处理等。

二、数据链路层帧结构数据链路层帧是数据链路层传输的基本单位，它包含了数据和控制信息。

一个完整的数据链路层帧通常包括帧起始标志、目的节点地址、源节点地址、长度字段、数据字段、帧校验序列等部分。

1. 帧起始标志帧起始标志用于标识一个帧的开始，通常采用特定的模式进行标识，如0x7E。

帧起始标志的引入可以帮助接收节点正确地辨别帧的开始和结束。

2. 目的节点地址和源节点地址目的节点地址和源节点地址分别用于标识数据帧的接收方和发送方。

目的节点地址一般是一个唯一的标识符，可以是硬件地址或逻辑地址，它告诉网络接口卡将帧发送到哪个位置。

3. 长度字段长度字段指示了数据字段中数据的长度，以便接收方能够正确接收数据。

长度字段的长度可以根据具体的通信协议而定，通常是一个固定的字节数。

4. 数据字段数据帧中的数据字段存储了传输的实际数据。

数据长度可以根据通信需求进行调整，最大长度受到物理层和数据链路层的限制。

5. 帧校验序列帧校验序列用于检测数据帧在传输过程中的错误，并对数据进行纠正或丢弃。

常用的帧校验方法包括循环冗余校验（CRC）、奇偶校验等。

三、数据帧的传输过程在数据链路层中，数据帧经历了发送端到接收端的传输过程，主要包括帧封装、传输、帧解析等步骤。

1. 帧封装在发送端，数据链路层将数据进行分段，并添加控制信息，形成帧结构。

首先，添加帧起始标志，使接收端能够正确识别帧的开始。

然后，添加目的节点地址和源节点地址，以指示数据帧的接收和发送方。

数据链路层解决的三个基本问题概述数据链路层是计算机网络中的一层，负责向上层提供可靠的数据传输服务，同时解决了三个基本问题：帧定界、流量控制和差错控制。

一、帧定界帧定界是数据链路层解决的第一个基本问题，它是为了将传输的数据划分为逻辑上的一帧一帧，从而实现数据的有序传输。

帧是数据链路层进行传输的最小单位，通过在数据中插入特定的定界标记来标识每一帧的开始和结束。

1. 字符定界字符定界是一种简单直接的帧定界方式，通过在数据中插入特定的字符来标识帧的开始和结束。

例如，在ASCII码中，常常将字符“SOH”(Start of Header)作为帧的开始标志，将字符“EOT”(End of Transmission)作为帧的结束标志。

2. 比特定界比特定界是一种使用比特模式来标识帧的开始和结束的帧定界方式。

比特定界需要在帧的开始和结束位置插入比特模式，以使接收端能够准确地检测到帧的边界。

常用的比特定界方式有：帧起始标志和字节计数。

二、流量控制流量控制是数据链路层解决的第二个基本问题，它是为了协调发送端和接收端之间的传输速率，使得发送端不会以过快的速度发送数据，导致接收端来不及处理，从而造成数据丢失或错误。

1. 停止-等待流量控制停止-等待流量控制是一种最简单的流量控制方式，它要求发送端每发送一帧数据后停止发送，等待接收端对该帧进行确认。

只有在接收到确认后，发送端才能发送下一帧数据。

这种方式能够确保数据的可靠传输，但是效率较低，因为发送端需要等待确认后才能继续发送。

2. 滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制是一种更高效的流量控制方式，它允许发送端连续发送多个帧，在接收端以一定的窗口大小接收和确认这些帧。

发送端根据接收端返回的确认信息动态地调整发送窗口的大小，以控制发送速率，从而实现流量控制。

三、差错控制差错控制是数据链路层解决的第三个基本问题，它是为了保证数据在传输过程中的完整和正确性。

在数据链路层中，通过使用差错控制技术，可以检测并纠正传输过程中可能引入的错误。

计算机网络层次结构计算机网络层次结构是指计算机网络中不同层次之间的组织和交互方式。

不同层次负责不同的功能，通过交互和通信实现信息传输和处理。

本文将介绍计算机网络层次结构的基本概念、不同层次的功能以及它们之间的交互关系。

一、计算机网络层次结构概述计算机网络层次结构是为了实现复杂的网络功能而设计和组织的。

它将整个网络划分为若干层次，每个层次都有特定的功能，并与上一层和下一层进行交互。

层次结构的设计可以使网络的管理和维护更加简化，也能够实现灵活的网络扩展和升级。

二、物理层物理层是网络层次结构的最底层，负责网络中数据的传输。

它主要关注传输介质、电压等底层细节。

物理层的功能包括数据编码、物理接口定义、传输速率等。

三、数据链路层数据链路层位于物理层之上，负责将物理层传输的比特流组织成数据帧，并进行差错检测。

数据链路层的功能包括帧同步、流量控制、差错检测和纠错等。

四、网络层网络层是计算机网络中最为重要的层次之一，它负责将数据传输到目标地址。

网络层主要实现路由选择、拥塞控制、数据分段和重组等功能。

它使用IP协议进行数据传输，并通过路由器进行数据转发。

五、传输层传输层提供端到端的可靠数据传输，它使得应用层不用关心网络细节。

传输层负责分段和重新组装数据，同时提供流量控制和可靠性保证。

常用的传输层协议是TCP和UDP。

六、应用层应用层是计算机网络最上层的层次，它接受数据并提供给用户。

应用层的功能包括数据编码、数据压缩、安全性控制等。

常见的应用层协议有HTTP、FTP和SMTP等。

七、网络层次结构之间的交互关系在计算机网络层次结构中，不同层次之间通过服务接口进行交互。

每个层次负责向上一层提供一定的服务，并使用下一层提供的服务。

这种层次结构使得网络的设计和维护更加灵活和可扩展。

八、总结计算机网络层次结构是实现复杂网络功能的重要组织方式。

不同层次之间通过服务接口进行交互，每个层次有特定的功能。

物理层负责数据传输，数据链路层处理数据帧，网络层实现数据传输到目标地址，传输层提供可靠数据传输，应用层提供用户接口。

数据链路层技术在航空航天通信中的应用航空航天通信是指在航空航天领域中，以无线电波为媒介进行的通信方式。

在航空航天领域，通信的可靠性和安全性极为重要。

数据链路层技术就是在航空航天通信中发挥着至关重要的作用。

一、数据链路层技术的概述数据链路层技术是计算机网络中的一种通信协议，用于在物理层和网络层之间传输数据。

它负责将原始数据转换成数据帧的形式，并在传输过程中进行差错检测和纠错，确保数据的可靠性。

在航空航天通信中，数据链路层技术被广泛应用于飞机间的通信以及飞机与地面站的通信中。

二、航空航天通信中的数据链路层技术应用1. 机载通信系统航空器上的机载通信系统是航空航天通信中必不可少的一部分。

机载通信系统通过数据链路层技术实现飞机间的通信，这在飞行中起着至关重要的作用。

通过数据链路层技术，飞机能够进行位置和速度的交流，以及传输关键数据，如飞行计划、天气信息等。

这些信息的传输必须具备高可靠性和实时性，以确保飞行安全。

2. 地空通信系统地空通信系统是指地面与飞机之间的通信系统。

在航空领域中，地面站通过数据链路层技术与飞机建立连接，传输关键数据和指令。

这些指令可能涉及到航线的改变、飞行高度的调整等，因此要求通信的即时性和可靠性非常高。

数据链路层技术通过提供传输的差错检测和纠错功能，保证了通信的可靠性。

3. 航空导航通信系统航空导航通信系统是航空领域中非常重要的一部分。

数据链路层技术在航空导航通信中发挥着至关重要的作用。

通过数据链路层技术，飞机能够及时地接收地面站发出的导航指令和信号，使得航空器能够精确地进行导航和定位。

这对于飞行过程中的航班安全至关重要。

三、数据链路层技术在航空航天通信中的挑战尽管数据链路层技术在航空航天通信中发挥着重要的作用，但也面临着一些挑战。

首先，航空器的通信环境复杂多变，如高速飞行、高海拔、天气恶劣等，这对数据链路层技术的可靠性和稳定性提出了更高要求。

其次，数据链路层技术需要满足航空领域的标准和规范，确保与其他航空器和地面站的互操作性。