三、数据链路层

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共 5 个小节：数据链路层功能、介质访问控制、局域网 & 广域网、局域网 & 广域网、链路层设备

本章重点

• 三大功能：封装成帧、差错控制、流量控制 + 可靠传输
• 差错控制：检错码（奇偶 / CRC）、纠错码（海明码）；可靠传输靠滑动窗口（停等 / GBN / SR）
• 介质访问控制：CSMA/CD（以太网）；设备：交换机（自学习、按 MAC 转发）

数据链路层功能

关键点

• 封装成帧：加首尾定界，透明传输用字节填充 / 零比特填充避免误判定界符
• 差错控制：检错码（奇偶校验、CRC 循环冗余）、纠错码（海明码可纠 1 位）
• 流量控制 + 可靠传输：停止等待、后退 N 帧 GBN、选择重传 SR（滑动窗口）

封装成帧 & 透明传输

差错控制

关键点

检错编码 纠错编码 检测 d 位码错误需要码距为 d+1. 纠正 d 位码错误需要码距为 2d+1.

流量控制 & 可靠传输

关键点

停止——等待协议 后退 N 帧协议（GBN） 选择重传协议（SR）

介质访问控制

关键点

• 信道划分：TDMA / FDMA / CDMA，按时 / 频 / 码分给各用户，无冲突
• 随机访问：ALOHA、CSMA/CD（有线以太网，边发边听）、CSMA/CA（无线）
• 轮询访问：轮询、令牌传递（令牌环），按序无冲突

信道划分介质访问控制

随机访问介质访问控制

关键点

（1）ALOHA 协议 （2）CSMA 协议 （3）CSMA/CD 协议 （4）CSMA/CA 协议

轮询访问介质访问控制

局域网 & 广域网

关键点

• 以太网（Ethernet）：用 CSMA/CD，MAC 地址 48 位，帧含 DA/SA/类型/数据/FCS
• 速率演进：10M / 100M / 1000M（吉比特）以太网
• IEEE 802.11 无线局域网：用 CSMA/CA，有 AP（接入点），分基础设施 / 自组网模式

局域网 & 广域网

关键点

• VLAN（虚拟局域网）：在物理局域网上逻辑划分广播域，隔离广播、提升安全
• 802.1Q 在以太网帧插入 VLAN 标签（VID）；端口分 Access（接主机、不带 Tag）/ Trunk（接交换机、带 Tag）
• 广域网协议：PPP（点对点、常用）、HDLC

局域网基本概念和体系结构

以太网概念及划分

IEEE 802.11 & 无线局域网

VLAN 基本概念及基本原理

关键点

基于接口的 VLAN 技术 基于 MAC 地址的 VALN 技术 VLAN 标记的前两个字节表明是 IEEE 802.1Q 帧，接下来 4 位没用，后面 12 位是 VLAN 标识符 VID ，唯一表示了该以太网帧属于哪个 VLAN 。 - VID 的取值范围为 0 ~4095，但 0 和 4095 都不用来表示 VLA

广域网及相关协议

关键点

HDLC 协议已经在大纲中删除 （1）广域网 （2）PPP 协议 （3）HDLC 协议

链路层设备

关键点

• 链路层设备工作在 L2，按 MAC 地址转发，能隔离冲突域、扩大局域网
• 交换机靠自学习建立 MAC 地址表（源 MAC → 端口）
• 对比：交换机（L2、看 MAC）vs 路由器（L3、看 IP、隔离广播域）