😺😺😺 这篇总结聚焦计算机网络中数据链路层的相关知识，内容比之前相对较多一点，适用于计算机方向岗位的笔试题和面试题的复习（预习），楼主平时妥妥手残党小白一枚，欢迎大家提出宝贵修正意见~~

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1. 传输数据使用的两种链路。

🤡 点对点链路：两个相邻结点通过一个链路相连，没有第三者。
应用：PPP协议，常用于广域网。
🤡 广播式链路：所有主机共享通信介质。
应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。
典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）

2. 介质访问控制。

介质访问控制就是，采取一定措施，使得两对结点之间的通信不会发生相互干扰的情况。将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理分配给网络上的设备。
多路复用技术：把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。把一条广播信道，逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际上就是把广播信道转变为点对点信道。

3. 静态划分信道。

🍓 频分多路复用FDM
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同带宽（频率带宽）的资源。系统效率比较高，相关技术成熟，实现比较容易。
🍓 时分多路复用TDM
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM帧中占用固定序号的时隙，所有用户轮流占用信道。其中TDM帧是在物理层传送 比特流所划分的帧，标志一个周期。
🍓 改进的时分复用——统计时分复用STDM
每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中，一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配资源，而是按需动态分配时隙。
注意：如果信道最高速率是8000 b/s，每个帧有4个时隙，那么传统时分复用TDM各信号的传输率最高为2000 b/s，而STDM各信号的传输速率最高为8000 b/s，即只有一个用户在发送数据，占用全部时隙，剩下的用户没有发送数据的情况。
🍓 波分多路复用WDM
波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
🍓 码分多路复用CDM
码分多址（CDMA）是码分复用的一种方式。一个比特分为多个码片（芯片），每一个站点被指定一个唯一的m位的芯片序列。发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码（通常把0写成-1）。
如何不打架：多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交；
如何合并：各路数据在信道中被线性相加；
如何分离：合并的数据和源站规格化内积（相乘求和再除以序列长度）。

4. 动态分配信道。

即动态媒体接入控制/多点接入，特点是并非在用户通信时将信道固定分配。主要分为随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制。从命名我们就可以看出，随机访问介质访问控制具有一定随机性，所有用户可随机发送信息，并且在发送信息时占据全部带宽。而如果多节点想要同时发送数据，就会造成不协调状况，为解决产生的冲突，一般采用四种协议：ALOHA协议，CSMA协议，CSMA/CD协议，CSMA/CA协议。

5. ALOHA协议。

一般有两种，纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议。纯ALOHA协议不监听信道，随时想发就发，此时如果发生冲突，接收方就会检测出差错，然后不予确认，发送方在一定时间内收不到确认就判断产生冲突。然后再等一随机时间进行重传。时隙ALOHA协议把时间分成若干个相同的时间片（时隙），所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道，若发生冲突，就必须等到下一个时间片开始时再发送。

二者区别之处在于：纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低；纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA在时间片开始时才发。

6. CSMA协议（Carrier Sense Multiple Access）。

CS：载波监听，每个站点在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大。当一个站检测到的信号摆动值超过一定门限值时，就认为至少两个站在同时发送，产生冲突。
MA：多点接入，表示计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
协议思想：发送帧之前，监听信道，若信道空闲就发送完整帧，信道忙就推迟发送。

分为三种CSMA：
🤡 1-坚持CSMA。坚持是指监听发现信道忙之后继续侦听的坚持。1-坚持CSMA发现信道忙会一直监听，知道空闲立马传输。如果有冲突（收到回复超时或未收到回复），就等待一个随机长的时间再监听，重复上述过程。
优点：只要信道空闲，站点立马发送，避免信道利用率的损失。
缺点：假如有多个站点想发送，就一定会有冲突，因为监听到信道空闲时他们都会立刻发送数据，必然冲突。

🤡 非坚持CSMA。这种协议在监听到信道忙之后就不再继续监听，等待一个随机的时间之后再进行监听。
优点：采用随机重发延迟时间可以减少冲突可能。
缺点：可能大家都在延迟等待，信道出现空闲，信道利用率降低。

🤡 p-坚持CSMA。发送信息之前监听信道，如果空闲，就依概率p直接传输，不必等待，概率1-p等到下一个时间槽再传输。如果忙就随机等待一个时间之后再监听。
优点：既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的这种方案。

发送前监听结果	1-坚持CSMA	非坚持CSMA	p-坚持CSMA
信道空闲	马上发	马上发	概率p马上发，概率1-p下个时隙再发
信道忙	继续坚持监听	放弃监听，等待随机时间再监听	放弃监听，等待随机时间再监听

7. CSMA/CD协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。

CS：载波监听，每个站点在发送数据之前和发送数据时要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大。当一个站检测到的信号摆动值超过一定门限值时，就认为至少两个站在同时发送，产生冲突。
MA：多点接入，表示计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。（总线型网络）
CD：碰撞检测（冲突检测），边发送边监听，适配器边发送数据边检测信道上信号电压变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。（半双工网络）先听后发为什么还会有冲突呢？因为电磁波在总线上的传输是有一定延迟的，信道状态更新不及时就有可能冲突。

8. CSMA/CA协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）。

• 发送数据前先检测信道是否空闲。若空闲则发出RTS（Request to Send），包含发射端地址、接收端地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；若信道忙则等待。
• 接收端收到RTS后，发出响应CTS（Clear to Send）。
• 发送端收到CTS后，开始发送数据帧（同时预约信道，告知其他站点自己要传多久数据）。
• 接收端收到数据帧后，将校验数据，正确的话则响应ACK帧。
• 发送方收到ACK后就可以发送下一帧，没收到的话就一直重传到规定重发次数为止，采用随机推迟时间。

9. CSMA/CD和CSMA/CA协议比较。

相同点：都从属于CSMA思路，核心是先监听再发送（先听再说）。
不同点：

• 传输介质不同。CSMA/CD用于总线式以太网（有线），而CSMA/CA用于无线局域网（无线）。
• 载波检测方式不同。CSMA/CD检测电缆中电压的变化，CSMA/CA采用能量检测、载波检测、能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
• CSMA/CD检测冲突，CSMA/CA避免冲突。出现冲突后二者都会有有上限的重传。

10. 轮询访问介质访问控制。

轮询协议。主结点轮流邀请从属结点发送数据，会遇到轮询开销（询问时间延迟和开销）、等待延迟（等待回应延迟）和单点故障等问题。

令牌传递协议。令牌是指一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息。控制信道的使用，确保同一时刻只有一个结点独占信道。每个节点都可以在一定时间内（令牌持有时间）获得发送数据的权利，并不是无限制地持有令牌。应用在令牌环网（物理星型拓扑，逻辑环形拓扑），常用在负载较重、通信量较大的网络中。

11. 介质访问控制。

协议	信道划分介质访问控制（MAC，Multiple Access Control）协议	随机访问MAC协议	轮询访问MAC
特点	基于多路复用技术划分资源	用户根据意愿随机发送信息，发送信息时可独占信道带宽，会有冲突	轮询协议, 令牌传递协议
网络负载重	共享信道效率高，且公平	产生冲突开销	既要不产生冲突，又要发送时占全部带宽。
网络负载轻	共享信道效率低	共享信道效率高，单个节点可利用信道全部带宽	——