第三章、第四章、第五章比较重要所以详细些一、数据链路层概述1. 链路与数据链路链路物理链路相邻节点间无交换节点的物理线路有线 / 无线仅传输比特流无协议控制。数据链路逻辑链路物理链路 控制传输的协议软硬件可实现帧传输、差错控制等是逻辑通信通道。核心区别链路是 “物理线路”数据链路是 “物理线路 协议”。2. 数据链路层功能封装成帧、透明传输、差错检测三大基本问题。链路管理连接建立 / 维持 / 释放、寻址、流量控制可选。3. 信道类型点对点信道一对一通信如拨号上网、PPP 协议。广播信道一对多通信如以太网、局域网。二、数据链路层的三个基本问题必考1. 封装成帧Framing定义网络层 IP 数据报 首部 尾部→帧首部 / 尾部含帧定界符标识帧开始 / 结束。最大传送单元 MTU帧数据部分的最大长度以太网 MTU1500 字节避免帧过长导致传输低效或出错。作用让接收方准确识别帧边界区分不同帧。2. 透明传输定义数据链路层传输数据时无论数据是什么比特组合都能原样传输不会因数据含帧定界符而误判帧结束。实现技术字节填充异步传输PPP 协议用数据含标志字节0x7E时插入转义字节0x7D接收方删除填充。零比特填充同步传输PPP 协议用发送方遇 5 个连续 1插入 1 个 0接收方删去 5 个 1 后的 0避免数据出现 01111110标志。3. 差错检测目的检测帧传输中的比特差错如 0 变 1、1 变 0不纠正可靠传输由上层负责。循环冗余检验 CRC重点原理发送方用生成多项式 G (x) 计算帧检验序列 FCS附在帧尾接收方用同一 G (x) 除帧余数为 0 则无错否则有错。示例G (x)1001x³1数据 M101001计算 FCS 并发送。特点检错能力强、开销小以太网、PPP 协议均用 CRC。注意CRC 仅检测比特差错不解决帧丢失、重复、乱序由 TCP 解决。三、点对点协议 PPPPoint-to-Point Protocol1. 特点简单不纠错、不流量控制、不编号仅差错检测。封装成帧支持透明传输、CRC 检错。多协议支持可承载 IP、IPv6 等网络层协议。链路管理LCP链路控制协议建立 / 配置 / 释放链路NCP网络控制协议配置网络层地址。2. PPP 帧格式标志字段 F1 字节0x7E01111110帧开始 / 结束标志。地址字段 A1 字节0xFF广播地址PPP 点对点不用固定 0xFF。控制字段 C1 字节0x03无序号帧不提供可靠传输。协议字段2 字节标识数据部分协议如 0x0021IP。数据部分可变长度IP 数据报默认最大 1500 字节。FCS2 字节CRC 检验序列。3. PPP 工作状态链路建立→链路配置→数据传输→链路释放。LCP 负责链路层协商最大帧长、认证方式PAP/CHAP。NCP 负责网络层协商 IP 地址如拨号上网获取 IP。四、广播信道的数据链路层局域网 / 以太网1. 局域网概述特点覆盖范围小几米几公里、速率高、延迟低、广播信道。拓扑总线型、星型主流集线器 / 交换机、环型。适配器网卡实现数据链路层 物理层功能MAC 地址48 位 全球唯一用于局域网寻址。2. CSMA/CD 协议载波监听多路访问 / 碰撞检测以太网核心背景总线型以太网共享信道多主机同时发送会碰撞冲突导致数据出错。核心思想先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。工作步骤载波监听发送前监听信道空闲则发忙则等待。碰撞检测发送时监听信道检测到碰撞立即停止发送发干扰信号强化碰撞。退避重发冲突后用二进制指数退避算法等待随机时间再重发。关键概念争用期碰撞窗口信号往返时间以太网 51.2μs对应 64 字节帧帧长≥64 字节才能检测到碰撞。最小帧长 64 字节不足则填充确保能检测碰撞。信道利用率以太网利用率不高共享信道、碰撞交换机可提升。3. 以太网 MAC 层1MAC 地址物理地址、硬件地址48 位6 字节全球唯一前 3 字节厂商代码后 3 字节厂商分配。作用局域网内寻址适配器接收帧时仅目标 MAC 匹配或广播帧才接收。2MAC 帧格式前导码8 字节7 字节前同步码0101...1 字节帧开始定界符10101011用于同步时钟。目标 MAC6 字节接收方地址。源 MAC6 字节发送方地址。类型 / 长度2 字节≥0x0600 为类型如 0x0800IP≤1500 为长度。数据46~1500 字节IP 数据报不足 46 字节填充。FCS4 字节CRC 检验。五、扩展的以太网1. 物理层扩展集线器集线器Hub多端口中继器半双工、共享带宽、一个冲突域。缺点冲突域大、吞吐量低、带宽共享10M 集线器 10 台主机每台 1M。2. 数据链路层扩展交换机 / 网桥交换机Switch多端口网桥全双工、独立冲突域、带宽独享。自学习算法维护MAC 地址表端口 - MAC 映射转发帧时仅发往目标端口不广播。优点每个端口独立冲突域、无碰撞、总带宽 端口带宽之和10 口 100M 交换机总带宽 1000M。3. 虚拟局域网 VLAN定义通过交换机将物理局域网划分为多个逻辑广播域隔离广播风暴、提升安全。实现交换机端口划分 VLAN不同 VLAN 默认不能通信需三层设备路由器 / 三层交换机转发。六、高速以太网1. 100BASE-T快速以太网100Mbps拓扑星型双绞线5 类线全双工。兼容与 10Mbps 以太网兼容自动协商速率。2. 吉比特以太网1Gbps介质光纤单模 / 多模、双绞线超 5 类 / 6 类。兼容支持 10/100/1000Mbps全双工保留 CSMA/CD半双工时用。3. 10 吉比特以太网10Gbps全双工无碰撞不用 CSMA/CD仅光纤介质。应用骨干网、数据中心、宽带接入。七、核心考点总结数据链路层三大基本问题封装成帧、透明传输、差错检测CRC 计算。PPP 协议帧格式、透明传输零比特 / 字节填充、工作状态。CSMA/CD原理、争用期、最小帧长、二进制指数退避。MAC 地址48 位、全球唯一、局域网寻址。交换机 vs 集线器全双工 / 半双工、独立 / 共享冲突域、带宽独享 / 共享。VLAN逻辑广播域、隔离广播、三层转发。
计算机网络第三章知识点总结
第三章、第四章、第五章比较重要所以详细些一、数据链路层概述1. 链路与数据链路链路物理链路相邻节点间无交换节点的物理线路有线 / 无线仅传输比特流无协议控制。数据链路逻辑链路物理链路 控制传输的协议软硬件可实现帧传输、差错控制等是逻辑通信通道。核心区别链路是 “物理线路”数据链路是 “物理线路 协议”。2. 数据链路层功能封装成帧、透明传输、差错检测三大基本问题。链路管理连接建立 / 维持 / 释放、寻址、流量控制可选。3. 信道类型点对点信道一对一通信如拨号上网、PPP 协议。广播信道一对多通信如以太网、局域网。二、数据链路层的三个基本问题必考1. 封装成帧Framing定义网络层 IP 数据报 首部 尾部→帧首部 / 尾部含帧定界符标识帧开始 / 结束。最大传送单元 MTU帧数据部分的最大长度以太网 MTU1500 字节避免帧过长导致传输低效或出错。作用让接收方准确识别帧边界区分不同帧。2. 透明传输定义数据链路层传输数据时无论数据是什么比特组合都能原样传输不会因数据含帧定界符而误判帧结束。实现技术字节填充异步传输PPP 协议用数据含标志字节0x7E时插入转义字节0x7D接收方删除填充。零比特填充同步传输PPP 协议用发送方遇 5 个连续 1插入 1 个 0接收方删去 5 个 1 后的 0避免数据出现 01111110标志。3. 差错检测目的检测帧传输中的比特差错如 0 变 1、1 变 0不纠正可靠传输由上层负责。循环冗余检验 CRC重点原理发送方用生成多项式 G (x) 计算帧检验序列 FCS附在帧尾接收方用同一 G (x) 除帧余数为 0 则无错否则有错。示例G (x)1001x³1数据 M101001计算 FCS 并发送。特点检错能力强、开销小以太网、PPP 协议均用 CRC。注意CRC 仅检测比特差错不解决帧丢失、重复、乱序由 TCP 解决。三、点对点协议 PPPPoint-to-Point Protocol1. 特点简单不纠错、不流量控制、不编号仅差错检测。封装成帧支持透明传输、CRC 检错。多协议支持可承载 IP、IPv6 等网络层协议。链路管理LCP链路控制协议建立 / 配置 / 释放链路NCP网络控制协议配置网络层地址。2. PPP 帧格式标志字段 F1 字节0x7E01111110帧开始 / 结束标志。地址字段 A1 字节0xFF广播地址PPP 点对点不用固定 0xFF。控制字段 C1 字节0x03无序号帧不提供可靠传输。协议字段2 字节标识数据部分协议如 0x0021IP。数据部分可变长度IP 数据报默认最大 1500 字节。FCS2 字节CRC 检验序列。3. PPP 工作状态链路建立→链路配置→数据传输→链路释放。LCP 负责链路层协商最大帧长、认证方式PAP/CHAP。NCP 负责网络层协商 IP 地址如拨号上网获取 IP。四、广播信道的数据链路层局域网 / 以太网1. 局域网概述特点覆盖范围小几米几公里、速率高、延迟低、广播信道。拓扑总线型、星型主流集线器 / 交换机、环型。适配器网卡实现数据链路层 物理层功能MAC 地址48 位 全球唯一用于局域网寻址。2. CSMA/CD 协议载波监听多路访问 / 碰撞检测以太网核心背景总线型以太网共享信道多主机同时发送会碰撞冲突导致数据出错。核心思想先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。工作步骤载波监听发送前监听信道空闲则发忙则等待。碰撞检测发送时监听信道检测到碰撞立即停止发送发干扰信号强化碰撞。退避重发冲突后用二进制指数退避算法等待随机时间再重发。关键概念争用期碰撞窗口信号往返时间以太网 51.2μs对应 64 字节帧帧长≥64 字节才能检测到碰撞。最小帧长 64 字节不足则填充确保能检测碰撞。信道利用率以太网利用率不高共享信道、碰撞交换机可提升。3. 以太网 MAC 层1MAC 地址物理地址、硬件地址48 位6 字节全球唯一前 3 字节厂商代码后 3 字节厂商分配。作用局域网内寻址适配器接收帧时仅目标 MAC 匹配或广播帧才接收。2MAC 帧格式前导码8 字节7 字节前同步码0101...1 字节帧开始定界符10101011用于同步时钟。目标 MAC6 字节接收方地址。源 MAC6 字节发送方地址。类型 / 长度2 字节≥0x0600 为类型如 0x0800IP≤1500 为长度。数据46~1500 字节IP 数据报不足 46 字节填充。FCS4 字节CRC 检验。五、扩展的以太网1. 物理层扩展集线器集线器Hub多端口中继器半双工、共享带宽、一个冲突域。缺点冲突域大、吞吐量低、带宽共享10M 集线器 10 台主机每台 1M。2. 数据链路层扩展交换机 / 网桥交换机Switch多端口网桥全双工、独立冲突域、带宽独享。自学习算法维护MAC 地址表端口 - MAC 映射转发帧时仅发往目标端口不广播。优点每个端口独立冲突域、无碰撞、总带宽 端口带宽之和10 口 100M 交换机总带宽 1000M。3. 虚拟局域网 VLAN定义通过交换机将物理局域网划分为多个逻辑广播域隔离广播风暴、提升安全。实现交换机端口划分 VLAN不同 VLAN 默认不能通信需三层设备路由器 / 三层交换机转发。六、高速以太网1. 100BASE-T快速以太网100Mbps拓扑星型双绞线5 类线全双工。兼容与 10Mbps 以太网兼容自动协商速率。2. 吉比特以太网1Gbps介质光纤单模 / 多模、双绞线超 5 类 / 6 类。兼容支持 10/100/1000Mbps全双工保留 CSMA/CD半双工时用。3. 10 吉比特以太网10Gbps全双工无碰撞不用 CSMA/CD仅光纤介质。应用骨干网、数据中心、宽带接入。七、核心考点总结数据链路层三大基本问题封装成帧、透明传输、差错检测CRC 计算。PPP 协议帧格式、透明传输零比特 / 字节填充、工作状态。CSMA/CD原理、争用期、最小帧长、二进制指数退避。MAC 地址48 位、全球唯一、局域网寻址。交换机 vs 集线器全双工 / 半双工、独立 / 共享冲突域、带宽独享 / 共享。VLAN逻辑广播域、隔离广播、三层转发。
