【计算机网络】链路层和LAN

更新于 2023-02-18 分类于计算机网络阅读次数：本文字数： 3.1k 阅读时长 ≈ 3 分钟

计算机网络：自顶向下方法（第五版&第七版）学习笔记，第五章链路层和LAN

概述

运行链路层协议的设备称节点（node），通信信道称链路（link），信息称链路层帧（frame）
服务
- 成帧（framing）：封装网络层数据报
- 链路接入（link access）：媒体访问控制MAC（Medium Access Control）协议规定帧在链路上的传输规则
- 可靠交付（Reliable delivery）：有线一般不提供，高差错线路如无线提供纠错
- 差错检测和纠正（Error Detection & Correction）：硬件实现，接收方检测并纠错
- 流量控制：类似运输层的
- 双全工、半全工
在网络适配器（network adapter），又称网络接口卡NIC（Network Interface Card），实现，接入主机总线
链路类型
- 点对点链路（point-to-point link），单接收方单发送方，如点对点协议PPP（point-to-point protocol）、高级数据链路控制HDLC（high-level data link control）
- 广播链路（broadcast link），多发送方多接收方，共享相同单一的广播信道

奇偶校验位（parity bit）：加校验比特使得1的个数是偶数（偶校验），检验时如果是奇数个就叫出现了奇数个比特差错（odd number of bit errors）
二维奇偶校验：行+列

只在运输层用

已知 $d$ 比特数据 $D$ ，协商过的 $r+1$ 比特生成多项式（generator） $G$ ，构造 $r$ 比特附加数据 $R$ 使得：

&G\mid (D<<r \wedge R)\\ \Rightarrow & (D<<r) \equiv R\mod G

（这里混用了计算机的记法和数学的记法）

在竖式计算过程中，乘除法规则不变，加减法变为异或运算

帧结构
- 前同步码（8字节）（preamble）：7个字节的10101010，最后一个字节10101011，用于唤醒接收适配器和完成适配器的时钟同步
- 源、目的地址（6+6字节）：MAC，目的地址不匹配LAN里的会被丢弃
- type（2字节）：上层协议
- 数据字段（46-1500字节）：如果小于46会被填充，网络层通过长度字段去除链路层的填充
- CRC（4字节）
以太网采取CSMA/CD，采用二进制指数后退（binary exponential backoff）算法
- 为了适应当前的流量
- 一个经历了 $n$ 次碰撞的帧，等待 $512 bits$ 进入以太网所需时间的 $K$ 倍，其中 $K\in [0,2^n-1]$ ，即对于速度为 $v\quad bps$ 的以太网，等待 $\frac{K\cdot512 \quad bits}{v\quad bps}(s)$ 后发送
- 注意（老师ppt给的习题，但书上没找到更多说法，可能是书版本问题）：同时发送，传播时延的时间能检测到碰撞，然后发送拥塞信号（花了48），检测到碰撞后至少有个帧间最小间隔时间（习题里是96？）才能发送
- $T_{\text {prop }}$ 为LAN中两个适配器间传播的最大时间， $t_{\text {trans }}$ 为传输一个最大长度的以太网帧的时间，则有：

\text { efficiency }=\frac{1}{1+5 t_{\text {prop }} / t_{\text {trans }}}