【計算機網路】資料鏈路層的代表協議PPP與區域網
1. 點對點協議PPP
概念:對於點對點的鏈路,簡單得多的點對點協議PPP是目前使用的最廣泛的資料鏈路層協議。 PP協議就是使用者計算機和ISP進行通訊時所使用的資料鏈路層協議。
特點:
- 簡單
- 封裝成幀
- 透明性
- 多種網路層協議
- PPP還必須能夠在多種型別的鏈路上執行
- 差錯檢測
- 檢測連線狀態
- 最大傳送單元
- 網路層地址協商
- 資料壓縮協商
PPP協議的組成
- 一個將IP資料報封裝到序列鏈路的方法
- 一個用來建立,配置和測試資料鏈路連線的鏈路控制協議LCP(物理層)
- 一套網路控制協議NCP(邏輯層)
PPP協議的幀格式
- 各欄位的意義
PPP的幀格式和HDLC相似
標誌欄位F仍為0x7E(對應頭部尾部)。
地址欄位
字元填充問題
當PPP用在同步傳輸鏈路時,協議規定採用硬體來完成位元填充。
- 將資訊欄位中出現的每一個0x7E位元組轉變成為2位元組序列(0x7D,0x5E)
- 若資訊欄位中出現一個0x7D的位元組,則轉變為2位元組序列(0x7D,0x5D)
- 若資訊欄位中出現ASCII的控制字元(即數值小於0x20的字元)則在該字元面前要加入一個0x7D位元組,同時將該字元的編碼加以改變。
當PPP用在非同步傳輸時,就使用一種特殊的字元填充法。
零位元傳輸
PPP協議用在SONET/SDH鏈路時,是使用同步傳輸(一連串的位元連續傳送)而不是非同步傳輸(逐個字元的傳送)在這種情況下,PPP協議採用零位元填充方法來實現透明傳輸。 零位元填充的具體做法是:在傳送端,先掃描整個資訊欄位(通常是用硬體實現,但也可用軟體實現,只是會慢些)只要發現有5個連續的1,則立即填入一個0.’ 接受端在收到一個幀時,先找到標誌欄位F以確定一個幀的邊界,接著再用硬體對其中的位元流進行掃描,每當5個連續1時,就把這5個連續1後的一個0刪除,以還原成原來的資訊位元流。
PPP協議的工作狀態 當用戶撥號接入ISP時,路由器的調變解調器對撥號做出確認,並確定一條物理連線。PC機向路由器 傳送一系列的LCP分組(封裝成多個PPP幀) 這些分組及其響應選擇一些PPP引數和進行網路層配置,NCP給新接入的PC分配臨時的IP地址
2.使用廣播通道的資料鏈路協議
區域網的資料鏈路層 局網路為一個單位所擁有,且地理範圍和站點數目均有限。
- 具有廣播功能,從一個站點可很方便的訪問全網,區域網上的主機可共享連線在區域網上的各種硬體和軟體資源。
- 便於系統的擴張和逐漸的演變各裝置可靈活的調整和改變
- 提高了系統的可靠性,可用性,生存性 區域網拓撲:
匯流排網結構時家用路由最常用。
媒體共享技術
- 靜態劃分通道:頻分複用,時分複用,波分複用(光),碼分複用
- 動態媒體接入控制(多點接入) a. 隨機接入 b.受控接入
乙太網(區域網在802.3的重新命名)的兩個標準:Ethernet V2和802.3
資料鏈路層的兩個子層
- 邏輯鏈路控制LLC(邏輯層)
- 媒體接入控制MAC(物理層)
實際使用不用LLC因為將LLC融入到MAC
網絡卡的重要功能:
- 進行序列/並行轉換(封裝成幀)
- 對資料進行快取
- 在計算機的OS安裝裝置驅動程式程式
- 實現乙太網協議(PPP)
載波監聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD
“多點接入”表示計算機以多點接入的方式連線在一根總線上。 “載波監聽”是指每一個站在傳送資料之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在傳送資料,如果有,則暫時不要傳送資料,以免發生資料碰撞。
碰撞檢測:計算機邊傳送資料邊檢測通道上的訊號電壓大小。當幾個站同時在總線上傳送資料時,總線上的訊號電壓擺動值將會增大(互相疊加)。當一個站檢測到的訊號電壓擺動值超過一定的門限值,就認為總線上至少有兩個站同時傳送資料,表明產生了碰撞。所謂“碰撞”就是發生了衝突,因此“碰撞檢測”也稱為“衝突檢測”。
檢測到碰撞後的處理:在發生碰撞後,總線上傳輸的訊號產生了嚴重的失真,無法從中恢復出有用的資訊來。每一個正在傳送資料的站,一旦發現總線上出現碰撞,就要立即停止傳送,免得繼續浪費網路資源,然後等待一段隨機時間後再次傳送。 特性:使用CSMA/CD協議的乙太網不能進行全雙工通訊而只能進行雙向交替通訊(半雙工通訊)。每個站在傳送資料之後的一小段時間內,存在著遭遇碰撞的可能性。這種傳送的不確定性使整個乙太網的平均信量遠小於乙太網的最高資料率。 等待時間(爭用期):最先發送資料幀的站,在傳送資料幀後至多經過時間2C(兩倍的端到端往返時延)就可知道傳送的資料幀是否遭受了碰撞。乙太網的端到端往返時延2C稱為爭用期,或碰撞視窗。經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞,則能肯定這次沒有發生碰撞。乙太網取51.2微秒為爭用期的長度。
強化碰撞:檢測到幀已經發生了碰撞,傳送一條幹擾訊號,(壞事傳千里嘻嘻)。