概述：

链路层以帧为单位传输、处理数据，
任务：将IP数据报封装成帧，解决分组在【一个网络上】传输的问题
主要功能：封装成帧、差错控制、可靠传输

链路层分为点对点信道和广播信道
链路层向网络层提供的服务：①无确认无连接 ②有确认无连接 ③有确认面向链接

1. 主要功能

1.1. 封装成帧

链路层给IP数据报（分组）添加帧头和帧尾，以此确定帧的界限，目的是为了以帧为单元来传送数据

为什么要封装成帧为单位来传输？
为了在出现差错时只重发出错的帧，而不必重发全部数据，从而提高效率。

常用组帧方法：零比特填充法，违规编码法

1.2. 差错检测

发送方基于待发送的数据和检错算法计算出检错码，将其封装在帧尾发送给接收方， 接收方收到帧后，通过检错码和检错算法就可以判断出帧是否出现了误码

1.3. 可靠传输

1.3.1 停止等待协议

相当于是发送窗口和确认窗口都为1的滑动窗口协议。
发送方每发送一帧，都要等待接收方的应答信号，之后才能发送下一帧；
接收方每接收一帧，都要反馈一个应答信号，表示可以接收下一帧；

每次只允许发送一帧，所以效率低下，信道利用率低。

1.3.2 后退N帧协议

发送方可以连续发送帧，无需等待接收到上一个帧的ACK再发送下一个；
接收方只接受按序到达的帧的最高位序号！后面的不接受并且没有放入接收缓存；当接收方检测出失序的信息帧后，要求重发最后一个按序到达的帧的序号后面所有的帧；
后退N帧需要把原本正确的数据帧重传（仅因为前面有一个数据帧出错），这种方法降低了效率。

1.3.3 选择重传协议

为进一步提高信道利用率，可设法只重传出错的数据帧或者计时器超时的数据帧，
需要将不按序到达的数据帧先放入接收缓存，等中间缺失的帧到达之后再交付给主机；
选择重传协议可以避免重传那些本已正确到达接收方的数据帧，但需要在接收方设置较大的缓冲区来暂存。
接收方不能接收窗口序号以外的帧。
出错时重传错误的帧；

注意：链路层和运输层为保证可靠传输，都是用了滑动窗口机制，但是链路层的滑动窗口大小一般是固定的，而运输层的窗口大小会随着接收方的 rwnd 动态调整；

1.4. 介质访问控制（广播信道信号分配问题）

任务：给使用介质的每个节点 隔离来自同一个信道上其他节点所传送的信号，用来决定广播信道中信道分配问题。

1.4.1 信道划分（静态分配信道）：

多路复用：把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个主机共享信道资源，提高了信道的利用率
1.频分多路复用：将多路基带信号调制到不同频率载波上，再叠加形成一个符合信号的多路复用技术；将物理信道分割成若干个与传输信号带宽相同的子信道，每个子信道传输一种信号，这就是频分多路复用。
2.时分多路复用：将物理信道按时间分成若干时间，轮流分配给多个信号使用
3.波分多路复用：即光的频分多路复用，使用光纤传输传输不同波长（频率）的光信号
4.码分多路复用：共享信道的频率和时间，采用不同的编码来区分信号

缺点：不适合用户量较多的情况，如果N的值很大，则每个用户可用的带宽将非常少；

1.4.2 随机访问介质控制（动态分配信道）：

不采用集中控制的方法来解决发送信息的次序问题，所有用户能根据自己的意愿随机发送信息，为解决碰撞问题，主机会反复重传帧，直到不碰撞通过
1.ALOHA协议：不进行检测直接发送，一旦冲突，则发送方等待一段时间再发，直到成功
2.CSMA协议：发送前先侦听一下公用信道，发现信道空闲后再发送，大大降低了冲突的概率
3.CSMA/CD协议：先听再发，边听边发（区别CSMA），冲突停发，随即重发
4.CSMA/CA协议：用于无线网，基本思想是发送前告知其他节点，让其他节点在某段时间内不要发送数据，以免出现碰撞

1.4.3 轮询访问

通过集中控制，循环方式轮询每个站点，再决定信道的分配；

总结：
【在有线领域】，随着技术发展和成本降低，使用点对点链路和链路层交换机的交换局域网已完全取代了共享式局域网，
无线局域网仍使用共享信道技术（CSMA/CA协议）

2. 局域网

局域网指在一个较小的地理范围内，将各种计算机、外部设备、数据库系统通过双绞线、同轴电缆等介质连接起来，组成资源和信息共享的计算机互联系统。
特点：
1.能够进行广播和多播（使用广播信道）
2.较低的延迟和较低的误码率
3.有较高的总带宽（数据传输率）

局域网的介质访问控制方法：CSMA/CD、令牌总线、令牌环

以太网和IEEE 802.3：

以太网是目前使用范围最广的局域网，逻辑拓扑是总线型结构，物理拓扑是星形、拓展星形结构。
在以太网中所有计算机共享同一条总线，信息以广播的方式发送。
通常将 IEEE 802.3 简称以太网。

1. 以太网的传输介质和网卡
以太网的传输介质：粗缆、细缆、双绞线、光纤；
计算机和局域网连接是通过网卡来实现的；
每块网卡配有一个唯一的MAC地址；
由于总线使用的是广播信道，则网卡从网络中每收到一个MAC帧，首先用硬件检查MAC帧中的MAC地址，如果是本站的就收下，否则丢弃。

网卡的功能：物理连接、电信号匹配、帧的发送接收、帧的解封装、介质访问控制等…

IEEE802.11（WLAN）

IEE 802.11是无线局域网的一些列协议标准；
采用CSMA/CA协议进行介质访问控制；
在无线局域网中，即使发送过程发生了碰撞，也要把整个帧发送完毕；而在有线局域网中，发生冲突会立即停止发送数据。

3. 广域网

广域网指的覆盖范围很广的长距离网络；
广域网是因特网的核心部分，其任务是长距离传送主机发送的数据，
广域网由一些交换机及连接交换机的链路组成；
广域网的链路可以是长达几万千米的点对点卫星链路，也可以是几千千米的光缆电路；
局域网主要在链路层，广域网主要在【网络层】；
交换机 ≠ 路由器：交换机是在【单个网络中】转发分组，而路由器是在【多个网络间】构成的互联网中转发分组；

4. 链路层设备

网桥：

多个以太网通过网桥连接后，就形成了一个范围更大以太网，而原来的以太网就称为一个网段；
网桥工作在【MAC子层】，可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域；
网桥处理的数据对象是帧，所以网桥是链路层的设备；而中继器、放大器处理的数据对象是信号，所以是物理层设备；
优点： ①扩大物理范围 ②互联不同的局域网 ③提高可靠性
缺点： ①加大时延 ②MAC子层没有流量控制功能 ③不同MAC层桥接在一起需要帧格式的转换 ④适用于用户不多的局域网，否则可能发生“广播风暴"

交换机：

引入：
网桥的主要限制是在【任一时刻】通常只能执行一个帧的转发操作，于是出现了局域网交换机，又叫以太网交换机；

交换机是多端口的网桥，全双工模式，为每个站点提高更高的带宽，淘汰了使用 CSMA/CD 协议（仅支持半双工通信）的总线以太网；

原理： 交换机检测从端口来的数据帧的源和目的MAC地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若MAC地址不在查找表中，则将该地址加入查找表，并将数据帧发送给相应的端口。

特点：
1.交换机每个端口都与主机相连，而网桥之链接一个网段；
2.交换机同时连接多个端口，使每对主机都能独占地无碰撞传输数据，不需要划分信道！
3.使用了交换结构芯片，交换速率高
4.即插即用，内部帧的转发表是通过学习算法自动逐渐建立起来的

最后

以上就是受伤魔镜为你收集整理的链路层总结概述：1. 主要功能2. 局域网3. 广域网4. 链路层设备的全部内容，希望文章能够帮你解决链路层总结概述：1. 主要功能2. 局域网3. 广域网4. 链路层设备所遇到的程序开发问题。

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