计算机网络-物理层、数据链路层

物理层

作用

• 连接不同的物理设备
• 传输比特流，比特流：高电平表示1，低电平表示0
• 常见设备
  • 双绞线，同轴电缆，光纤，红外线，无线，激光

信道

• 信道是一个方向传送信息的媒体；一个通信电路包含一个接收信道和一个发送信道；在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。
  • 物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；
  • 逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻辑通路，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。
• 信道的分类
  • 单工信道：只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道（有线电视、无线收音机）
  • 单双工信道：双方都可以发送和接收信息，不能同时发送，同时接收
  • 全双工信道：双方都可以同时发送和接收信息（网线）
• 如何提高信道利用率
  • 分用-复用技术
    -分类
    • 频分复用
    • 时分复用
    • 波分复用
    • 码分复用

数据链路层

数据链路层解决三个问题：封装成帧，透明传输，差错检验

封装成帧

• “帧”是数据链路层的基本单位
• 发送端在网络层的一段数据前后添加特定标记形成“帧”
• 接收端根据前后特定标记识别出“帧”
  
• 控制字符
  • 控制字符SOH（Start Of Header）：表示帧的首部开始，十六进制编码为01
  • 控制字符EOT（End Of Transmission）：表示帧的结束，十六进制编码为04
    

最大传输单元MTU

• 每一种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度的上限-最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit)
  • 路径MTU：由数据链层中MTU的最小值决定

透明传输

• 由于帧的开始和结束都使用了专门指定的控制字符，所以所传输的数据中任何8比特的数据组合都不允许出现与控制字符相同的组合，否则会出现帧定界的错误。
  
• 透明传输就是使得控制字符在帧数据中，当做不存在的去处理，即无论什么样的比特组合的数据，都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层
• 解决方法：字节填充（byte stuffing）或字符填充（character stuffing）
  • 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符的前面插入一个转义字符“ESC”，接收端的数据链路层在把数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。

差错校验

奇偶校验

奇偶校验
缺点：如果传输过程中包括校验位在内的奇数个数据位发生改变，那么奇偶校验位将出错表示传输过程有错误发生。因此，奇偶校验位是一种错误检测码，但是由于没有办法确定哪一位出错，所以它不能进行错误校正。发生错误时必须扔掉全部的数据，然后从头开始传输数据。

循环冗余校验

一种根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码的方法，检测数据传输或保存后可能出现的错误，生成数字计算出来并且附加到数据后面
CRC校验 -循环冗余校验 原理和方法

以太网协议

MAC地址

• 又称物理地址或设备地址：每个设备都拥有唯一的MAC地址，共48位，16进制表示

以太网

• 数据链路层的协议，使用广泛的局域网技术，完成相邻设备的数据帧传输
  

MAC地址表

• 存放MAC地址与硬件接口的映射关系