（一）纠错与检错

1、奇偶校验码（再研究下，原理知道，具体过程无法重现）

分为奇校验和偶校验，奇偶校验位在首部或尾部，奇偶校验满=信息位+奇偶校验位

（1）原理：

奇校验：奇数个1，最后补0，偶数个1，最后补1，终于补成奇数个1

偶校验：奇数个1，最后补1，偶数个1，最后补0，终于补成偶数个1

则，奇校验的整个校验码中有奇数个1，偶校验的整个校验码中有偶数个1

（2）缺点：无法识别错误信息位置，当出错个数为奇数时，能检验出错误，偶数时不能

解释：当出错个数为奇数时，将导致1的个数的奇偶发生变化，可以检测出错误，而为偶数时，1的个数的奇偶不变，故检测不出。

例如：数据1001101

奇校验码10011011，偶校验码10011010

校验：所有位依次进行异或（相同为0不同为1），偶校验若结果为1则数据出错，奇校验若为0则数据出错

可以看出，出错偶数位判断不出对错

2、海明码

海明码是一种多重奇偶检错系统，利用多组数位的奇偶性来检错、纠错。

码距d>=3，检测d个错误，则编码系统码距>=d+1，纠正d个错误，则编码系统>2d。

设海明码校验位为k，信息位为m，则m+k+1<=2^k

• 码字：一帧包含m个数据位（报文）和r个冗余位（校验位），总长度n=m+r，包含数据和校验位的n位单元，通常称为n位码字

• 码距：两个码字中不相同的二进制位的个数

3、CRC循环冗余校验码

CRC是一种循环码，通过循环移位，实现检错，检错力极强，广泛应用于数据链路层。

只能检错不能纠错。

CRC属于后向纠错方式BEC，接收端发现错误后自动请求重发。（补：前向纠错FEC,接收端发现错误后自动纠错）

CRC校验码生成过程：

多项式G（x）=x^4+x+1，信息码字为10111，求CRC校验码

（1）写除数

G（x）=1·x^4+0·x^3+0·x^2+1·x+1·x^0

除数为10011

（2）写被除数

设G（x）的最高位次是r，则就在信息位后补r个0

被除数为101110000

（3）模2除法：对应位进行异或，相同为0，不同为1

101110000

10011

——————

10000

10011

—————

1100

余数为1100

注意：1、余数的位数=G（x）的最高位次r；2、余数不足r，就在余数左边用0补齐r位，例如余数是11，r=4，余数就是0011

（二）点对点协议

1、PPP点到点协议

（1）PPP提供了一种在点到点链路上封装网络层协议信息的标准方法，也定义了可扩展的链路控制协议LCP。主要用于全双工的异步链路上进行点到点的数据传输，PPP协议的一个重要功能便是提供了身份验证功能，但是PPP协议虽然提供了通信双方身份验证的功能，其协议中没有提供地址信息，通信双方无法相互验证对方的身份，不安全，升级是PPPoE

（2）PPP的组成部分：

在串行链路上封装数据报的方法

建立、配置和测试数据链路链接的LCP协议

建立和配置不同网络层协议的一组网络控制协议NCP

（3）在点到点链路上建立通信过程：

PPP链路的一段必须在建立阶段首先发送LCP包配置数据链路，链路建立后，在进入网络层协议阶段前，PPP提供一个可选择的验证阶段

（4）PPP支持两种验证协议：

1.密码验证协议PAP：不安全，密码在电路上明文发送

2.挑战握手验证协议CHAP

2、PPPoE以太网点到点协议

（1）PPPoE可以使以太网的主机通过一个简单的桥接设备连接到一个远端的接入集中器上。通过PPPoE协议，远端接入设备能够实现对每个接入用户的控制和计费。

（2）PPPoE的工作流程包括发现和会话两个阶段：

发现阶段是无状态的，目的是获得PPPoE终结端（在局端的ADSL设备或其他接入设备上）的以太网MAC地址，并建立一个唯一的Session ID。

发现阶段结束后进入标准的PPP会话阶段

（3）PPPoE优点：

1. PPPoE由于集成了PPP协议，实现了传统以太网不能提供的身份验证、加密以及压缩等功能。

2. PPPoE通过唯一的Session ID可以很好的保障用户的安全性。

3. PPPoE拨号上网作为一种最常见的方式让终端设备能够连接ISP从而实现宽带接入。

4. PPPoE可用于缆线调制解调器（Cable Modem）和数字用户线路（DSL）等以太网线，通过以太网协议向用户提供接入服务的协议体系。

3、HDLC高级数据链路控制协议

面向比特的链路层协议

HDLC帧结构：（帧定界符：01111110）

HDLC的帧类型：

（三）常见广播方式的数据链路层

IEEE 802标准把数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层LLC和媒体接入控制层MAC。LLC不常用。

1、MAC子层

（1）MAC子层的主要功能：

数据帧的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制等

（2）MAC层的主要访问方式有CSMA/CD、令牌环和令牌总线三种

（3）以太网中的MAC帧格式

1.前导字段：形为1010...1010

2.帧起始符：固定格式10101011

3.类型字段：标识上一层使用什么协议，也可以表示长度

4.数据字段：上一层的协议数据，IP数据报，最大传输单元MTU=1500字节

5.填充字段：确保最小帧长为64个字节，最小帧长指从目的地址到校验和的长度

6.校验和字段：32位循环冗余码

最小帧长64字节：6+6+2+0+46+4

最大帧长1518字节：6+6+2+1500+0+4

（4）MAC地址

MAC地址（硬件地址、链路地址），48比特，6字节，前24位厂商编号，由IEEE分配给生产以太网网卡的厂家，后24位是序列号，由厂家自行分配，用于表示设备地址

网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM（一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写），它存储的是真正表示主机的地址，用于发送和接收的终端传输数据

2、CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测

（1）分布式的介质访问控制协议

（2）多路访问：多路计算机连接在一根总线上

（3）载波监听CSMA：

信道有空闲即再帧间最小间隔时间内没有检测到信道上有信号，帧间最小间隔为9.6us

（4）冲突检测

1.CSMA/CD采用“边发送边监听”方式，即边发送边检测信道信号电压变化，如果发现信号变化幅度超过一定限度，则认为总线上发生冲突

2.以太网最小帧是64字节，小于64字节的都是由于冲突而异常终止的无效帧，接收这类帧时应将其丢弃（千兆和万兆以太网最小帧长时512字节）

3.为了检测到冲突，最小帧长L=2R×（d/v）

• R网络数据速率，d最大段长，v信号传播速度

4.“冲突时槽”就是发送站所能检测到冲突的时间

以太网冲突时槽slot=2（S/0.7C+tphy）

局域网最大配置可以接入4个中继器，slot=2（S/0.7C+tphy=4tR）

A端往B端发送一个分组，AB相距S，当分组即将到达B端时，C端也要向B端发送数据，此时，冲突发生了。A端想要检测到冲突，还需要一段返回的延时，总共需2倍的单程延时。

• S最长传输距离，0.7C信号传播速率，C是光速，tphy发送站物理层时延，tR中继器时延

（5）退避算法

截断的二进制指数退避算法，目的是解决发送数据的碰撞问题。

算法规定发送碰撞的站在信道空闲后并不立即发送数据，而是推迟一个随机时间再进入发送流程。这种方法减少了重传时再次发生碰撞的概率。

特点：

1.考虑了网络负载对冲突的影响，在重负载下能有效化解冲突，网络负载越重，后退的时间越长

2.冲突次数越多，后退时间越长

3.后退次数和负载大小有关

4.重发次数最大为16，大于16次就丢弃该帧并上报高层协议

5.没有对优先级进行定义，不适合突发性业务和流式业务

3、IEEE 802系列

（1）IEEE 802.1系列

提供高层协议的框架

（2）IEEE 802.3系列

4、IEEE 802.3规定的传输介质特性

（1）IEEE 802.3u，快速以太网，100Mbps

（2）IEEE 802.3z，千兆以太网，1000Mbps，S短波，L长波

（3）IEEE 802.3ab，千兆以太网，1000Mbps

（4）IEEE 802.3ae，万兆以太网，10Gbps，只支持光纤，只支持全双工

（四）补充

1、广播和泛洪

广播是向子网所有端口（含自身端口）发送广播帧，广播帧形式FF.FF.FF.FF.FF.FF

泛洪是向所有端口（除自身端口）发送普通数据帧

2、流量控制技术

流量控制技术：协调收发端流量

假设没有传输错误的流量控制技术：

（1）停等协议。

发送一帧，等到应答，再发送，如果不应答，一直等。类似银行柜台存钱。

（2）滑动窗口协议。

连续发送多个帧而无需应答，应答信号ACK。类似ATM机。

3、差错控制技术

差错控制技术：检查和纠正传输错误

（1）肯定应答：收到肯定应答信号ACK继续发送

（2）否定应答重发：收到否定应答信号NAK重发出错帧

（3）超时重发：超过规定时间重发该帧（术称为自动请求重发ARQ）

4、ARQ自动重传请求

ARQ分为3种：停等ARQ、选择重发ARQ、后退N帧ARQ

（1）停等ARQ

停等流量控制和ARQ结合。类似于银行柜台存钱，正常就办理（正确），手续不齐就不办理（错误），超过叫号的时间就下一位（超时）

（2）选择重发ARQ

滑动窗口协议和ARQ结合。类似于银行ATM机存钱，碰到识别不出来的，选择这一张重存

（3）后退N帧ARQ

滑动窗口协议和ARQ结合。类似于银行验钞机，碰到假币，从这一张开始后面所有的都有重新检验真伪

5、各种流量控制和差错控制利用率计算

（1）常数a值：a=（d/v）/（L/R）=（R×T）/L=（R×d/v）/L

d是线路长度，v是传播速度，L是帧长，，R是数据速率，T是传播延迟

（2）效率E值：

停等协议：E=1/（2a+1）

滑动窗口协议：E=W/（2a+1）

（3）窗口W值：

选择重发ARQ：W<=2^(k-1)

后退N帧ARQ：W<=2^k-1