计算机网络——链路层(1)

小程一言

我的计算机网络专栏,是自己在计算机网络学习过程中的学习笔记与心得,在参考相关教材,网络搜素的前提下,结合自己过去一段时间笔记整理,而推出的该专栏,整体架构是根据计算机网络自顶向下方法而整理的,包括各大高校教学都是以此顺序进行的。
面向群体:在学计网的在校大学生,工作后想要提升的各位伙伴,

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链路层

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概述

计算机网络中的链路层负责在相邻节点之间传输数据帧。链路层主要包括物理层和数据链路层两个子层。

物理层负责传输数据比特流,包括传输介质、接口、传输速率等物理特性。数据链路层则负责将数据帧从一个节点传输到另一个节点,包括数据帧的封装、帧同步、流量控制、差错检测和纠正等功能。

常见协议

以太网、无线局域网(Wi-Fi)、蓝牙、PPP(点对点协议)、HDLC(高级数据链路控制)等

主要作用

实现可靠的数据传输,并提供了数据链路的逻辑和物理连接。

总结

链路层在计算机网络中起着连接相邻节点、传输数据帧和控制数据流的重要作用,是网络通信中不可或缺的一部分。
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差错检测和纠正技术

在计算机网络中,差错检测和纠正技术是非常重要的,它们可以帮助网络系统检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误,确保数据的完整性和可靠性

差错检测技术方法

  • 常见的是循环冗余校验(CRC)和校验和。
  • CRC是一种基于多项式的差错检测方法,通过对数据进行除法运算并将余数附加到数据末尾,接收方可以利用余数来检测出数据传输中是否出现了差错。
  • 校验和则是一种简单的差错检测方法,它将数据进行求和运算并将结果附加到数据末尾,接收方可以通过重新计算校验和并与接收到的校验和进行比较来检测差错。
  • 差错纠正技术则是指在检测到差错后,可以通过一定的方法来对数据进行修正,以保证数据的正确性。
  • 常见的差错纠正技术包括海明码和纠删码。
    1.海明码是一种能够检测并纠正多位差错的编码技术,它通过对数据进行编码并添加冗余位来实现差错检测和纠正。
    2.纠删码则是一种能够检测并纠正数据丢失和差错的编码技术,它通过对数据进行编码并添加冗余信息来实现数据的纠正和恢复。
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总结

差错检测和纠正技术在计算机网络中起着至关重要的作用,它们可以帮助网络系统确保数据传输的可靠性和完整性,提高网络的性能和可靠性。

多路访问链路和协议

多路访问是指多个节点共享同一条通信链路的技术。这种技术可以有效地提高网络资源的利用率,实现多个节点之间的数据传输。
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常见的多路访问链路和协议

CSMA/CD、CSMA/CA、TDMA和CDMA等。

  1. CSMA/CD
    是一种常见的多路访问协议,它主要用于以太网中。在CSMA/CD中,节点在发送数据之前会先监听信道,如果信道空闲,则节点可以发送数据;如果信道被占用,节点会等待一段随机的时间后再次监听。如果多个节点同时发送数据导致碰撞,节点会停止发送并等待一段随机的时间后再次发送。这样可以避免碰撞,提高网络的效率。

  2. CSMA/CA
    是另一种多路访问协议,主要用于无线局域网(WLAN)中。与CSMA/CD不同的是,CSMA/CA在发送数据前会发送一个RTS(Request to Send)信号,接收方在收到RTS后回复CTS(Clear to Send)信号,表示信道空闲,发送方才可以发送数据。这样可以避免碰撞,提高了无线网络的效率。

  3. TDMA和CDMA
    是另外两种多路访问技术。在TDMA中,时间被划分成多个时隙,不同节点在不同的时隙中发送数据,从而避免碰撞。而在CDMA中,不同节点使用不同的码来进行数据传输,接收方可以通过解码来获取自己需要的数据,从而实现多路访问。
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总结

多路访问链路和协议在计算机网络中扮演着重要的角色,它们可以有效地提高网络资源的利用率,实现多个节点之间的数据传输,从而提高网络的效率和可靠性。

交换局域网(计算机网络自顶向下参考书加入)

交换局域网是指在局域网中使用交换机来实现数据传输和通信的网络。交换局域网的特点是具有高速低延迟高效的数据传输能力,能够满足局域网中大量数据传输的需求。

在交换局域网中,交换机起着关键的作用。交换机是一种网络设备,可以根据目的地址将数据包从一个端口转发到另一个端口,从而实现数据传输。交换机可以根据数据包的目的地址和端口的状态来决定数据包的转发路径,从而实现高效的数据传输。
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工作原理

当一台计算机发送数据包时,交换机会根据目的地址将数据包转发到目标计算机所在的端口,而不会广播到整个网络中。这样可以避免网络拥堵和数据碰撞,提高数据传输的效率和稳定性。

优点

高速、低延迟、高效和可靠的数据传输能力,可以满足局域网中大量数据传输的需求。而且,交换局域网还支持多种网络协议和服务,可以实现多种应用和服务的需求。

总结

交换局域网通过使用交换机来实现高效的数据传输和通信,提高了局域网的性能和稳定性,满足了局域网中大量数据传输的需求。
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链路虚拟化(了解)

链路虚拟化是指通过软件技术将物理网络链路划分成多个独立的虚拟链路,使得不同的网络流量可以在同一物理链路上进行独立传输,从而实现对网络资源的更有效利用和管理。

通过技术实现

包括虚拟局域网(VLAN)、虚拟私有网络(VPN)、虚拟链路聚合(VLA)、虚拟链路交换(VLS)、虚拟链路路由(VLR)等。这些技术可以在不同的网络设备上实现,如交换机、路由器、防火墙等。

优点

提高网络资源的利用率、降低网络管理成本、增强网络安全性等。它也可以为不同的网络应用提供更灵活的网络配置和管理方式,从而更好地满足不同用户的需求。

总结

链路虚拟化是计算机网络中非常重要的一项技术,它可以为网络的性能、安全性和管理提供更多的选择和灵活性。

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