2019218117曹辰鹏计网第四章作业1

数据链路层是计算机网络协议中的一个重要层次，它位于网络层之下，负责在节点间建立无差错的数据传输路径。该层提供了三种服务形式：无确认的无连接服务、有确认的无连接服务以及有确认的面向连接服务，具体的服务内容取决于不同的系统。主要功能包括数据帧的拆分和发送、帧的封装、透明传输、差错控制、流量控制以及媒体访问控制。 封装成帧是数据链路层的基础任务，通过在数据前后添加首部和尾部来确定帧的边界。透明传输确保任何数据都能顺利传输，不会因为特殊字符引起混淆。为实现这一目标，通常使用字符填充法或比特填充法。差错控制则用来检测和纠正传输过程中的错误，如使用海明码、循环冗余码、奇偶校验码等机制。 对比HDLC（高级数据链路控制）和PPP（点对点协议），两者都是数据链路层协议，但有显著区别。HDLC面向比特，而PPP面向字符，且PPP具有分层结构，包含LCP（链路控制协议）和NCP（网络控制协议），能适应异步和同步链路。相反，HDLC仅支持同步链路，且无类似NCP的协商功能。PPP的运行阶段更为复杂，包括链路建立、验证、协议协商等多个阶段，而HDLC的连接管理相对简单。 PPP协议中的LCP子协议包含链路配置、维护和终止三类报文。链路配置报文用于建立和配置链路，维护报文用于诊断和调试，终止报文则用于关闭链路。CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）是局域网中广泛使用的媒体访问控制协议，其工作原理是在发送数据前先监听信道，若空闲则立即发送，若忙则等待。同时，发送端在传输期间会持续检测信道，一旦发现碰撞，会立即停止并使用二进制指数退避算法避免再次冲突。CSMA/CD只能在半双工模式下工作，且有一个确定的碰撞检测窗口，即争用期。 经典以太网协议与802.3协议的主要差异在于报文格式。经典以太网采用MAC地址和帧格式，而802.3是IEEE定义的以太网标准，包含更具体的技术规范，如物理层标准和CSMA/CD操作。两者的帧格式大体相似，但802.3在某些细节上有特定的改动。 网桥和交换机在数据链路层起到隔离的作用，它们能够分割冲突域，提高网络效率。网桥基于源MAC地址学习和转发数据帧，而交换机则是多端口网桥，能实现更精细化的流量控制和更高的带宽利用率。它们通过过滤和转发功能，降低了网络中的碰撞，提高了网络性能。