这是一篇关于计算机网络基础知识总结的笔记

数据链路层

一、信道通信的两种方式

1、点对点信道：一对一的点对点通信

• 进行通信的主要步骤：

  • 发送方：通过链路层封装（通过添加首部和尾部）网络层的数据报

  • 中间过程：通过链路传送封装好的帧

  • 接收方：接收方的数据链路层检测收到的帧无差错，则从帧中提取数据报交给网络层

2、 广播信道：一对多的广播通信

二、数据链路层的三个基本问题

1、封装成帧

• 帧定界：在首部添加SOH（帧定界开始符），在尾部添加EOT（帧定界结束符）；并不是字符，SOH十六进制的编码01，EOT十六进制编码04

• 帧定界首尾长度：应当使帧的数据部分长度尽可能的大于首部和尾部的长度（帧的数据部分长度上限--MTU（最大传输单元））

2、透明传输

• 字节填充：在控制字符前添加转义字符ESC（十六进制编码1B），早接收端的数据链路层会在送往网络层之前删除这个插入的转义字符；

• 如果数据中出现转义字符，则在转义字符前再加一个转义字符，当接收端收到连续两个转义字符时，就删掉前面的那个

3、差错检测

• CRC：只能做到对帧的无差错接受--凡是接收端数据链路层接收的帧，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，可以近似的表述为：凡是接收端的数据链路层接受的帧均无差错

• 出现传输错误

  • 帧丢失 --收到[#1]-[#3] (丢失[#2])

  • 帧重复 -- 收到[#1]-[#2]-[#2]-[#3] （收到两个[#2]）

  • 帧失序 -- 收到[#1]-[#3]-[#2] （后发送的帧先到接收端，与一般数据链路层的传输概念不一样）

• 由于一开始的CRC只能实现无比特传输，为了保证向上提供可靠传输，于是在CRC的基础上，添加了帧编号、确认和重传机制

• 由于通信链路质量引起差错的概率已经大大降低，目前只对于通信质量较差的无线传输链路使用确认和重传机制

三、点对点协议PPP

一、PPP协议应满足的需求 --只支持全双工链路

1、简单

• 简单：接收方每收到一个帧，就进行CRC检验。检验正确就收下，错误就丢弃

2、封装成帧

• 通过帧定界符在比特流中追却找到帧开始和结束位置

3、透明性

• 保证传输透明性--通过字节填充

4、多种网络层协议

• 必须能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议

  -- 当点对点链路所连接的是局域网或路由器时，PPP协议必须同时支持在链路所连接的局域网或路由器上运行的各种网络层协议

5、多种类型链路

• 必须能够在多种类型的链路上运行

  -- 如：串行、并行、同步、异步、低速、高速、电、光、交换、非交换的点对点链路

6、差错检测

• 必须能对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧

7、检测连接状态

• 必须具有一种机制能够及时自动检测出链路是否处于正常工作状态

8、最大传输单元

• 对每一种类型的点对点链路设置MTU（最大传输单元）的标志默认值

9、网络层地址协商

• 必须提供一种机制使通信的两个网络层实体能够通过协商知道彼此的网络层地址

10、数据压缩协商

• 必须提供一种数据压缩算法。

二、PPP协议的组成

1、一个将ip数据报封装到串行链路的方法

2、一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路层协议LCP

3、一套网络控制协议NCP

三、PPP协议的帧格式

1、首部：

• 第一个字段是标志字段F，规定为0x7E

• 地址字段A规定为0xFF，控制字段C规定为0x03

• 第四个字段是2字节的协议字段 -- 当协议字段为0x0021时，PPP帧的信息字段就是ip数据报；若为0xC021，则信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据，0x8021表示这是网络层的控制数据

2、信息字段的长度是可变的，不超过1500字节

3、标志字段的作用：表示一个帧的开始和结束，就是PPP帧的定界符

4、尾部

• 第一个字段是CRC帧检验序列FCS

• 第二个字段是标志字段F，规定为0x7E

四、PPP协议的工作状态

1、链路的另一端发送以下几种响应 -- 在链路协商且LCP发送完特定的配置请求

2、鉴别状态

3、网络层协议NLP

四、广播信道的数据链路层

1、局域网的数据链路层

1.2、适配器的作用

1.3、共享信道

静态划分信道

动态媒体接入控制

• 随机接入

• 受控接入

1.4、CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)协议

1、以太网采用的两种通信措施

无连接的工作方式

发送数据使用曼彻斯特编码的信号

2、协议要点

多点接入

载波监听

碰撞检测（冲突检测）

实际过程

3、协议总结

准备发送

检测信道

边发送边监听

4、以太网特点

5、集线器的星型拓扑

6、以太网的MAC层

1、MAC层的硬件地址

适配器的过滤功能

2、MAC帧的格式

MAC帧由五个字段构成

应用层

一、 网际协议IP

1、配套使用的三个协议

2、中间设备

1 转发器

2 网桥或桥接器

3 路由器

4 网关

3、虚拟互连网络

分组在互联网上的转发过程

如果源主机H1要把一个IP数据报发送给目标主机H2

4、分类的IP地址

1、ip地址的格式

网络号：标志主机（或路由器）所连接到的网络

主机号：标志该主机（或路由器）

2、ip地址的分类

A类IP地址（1~126）

B类IP地址（128.1~171.255）

C类IP地址（192.0.1~223.255.255）

3、点分十进制记法

5、IP地址与硬件地址

1、传输过程

2、地址解析协议ARP

ARP如何解决IP地址和物理地址的映射问题

ARP高速缓存

主机获取一些地址

对ARP找不到B的IP地址的情况进行讨论

如果不在同一个局域网上，就需要路由器进行转发

ARP小剧场

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