Kapitel 5 接口层原理与协议

5.1 接口层基础

TCP/IP体系结构

物理网络连接方式（拓扑结构）：节点到节点连接、共享式连接、交换式连接

接口层功能

物理层：提供位流服务
数据链路层：提供可靠或不可靠的传输服务

接口层技术分类

有多种接口层技术，传统上大致可以分成三类：局域网、城域网、广域网

5.2 局域网体系结构与组网方法

局域网体系结构与数据封装

介质访问控制层(Medium Access Control )

物理节点寻址
差错控制
介质访问控制（共享式连接）

逻辑链路控制层（Logical Link Control）

链路层的复用和分用
可靠数据传输

5.3 局域网编址与ARP协议

MAC地址—物理地址
32位IP地址:

网络层地址（逻辑地址）：标识主机或路由器的一个接口
主要用于IP数据包的路由转发

48位MAC地址（物理地址）:

物理地址：在相同的物理网络中，标识一个节点
对于大多数局域网，采用48位MAC地址
- 位于网卡的ROM或EPROM中
- 扁平地址，无层次，需要唯一

ARP协议

A已知B的IP地址，需要获得B的MAC地址（物理地址）

如果A的ARP表中缓存有B的IP地址与MAC地址的映射关系，则直接从ARP表获取

如果A的ARP表中未缓存有B的IP地址与MAC地址的映射关系，则A广播包含B的IP地址的ARP query分组

在局域网上的所有节点都可以接收到ARP query

B接收到ARP query分组后，将自己的MAC地址发送给A

A在ARP表中缓存B的IP地址和MAC地址的映射关系

超时时删除

重点：如何路由到另一个局域网（ARP/MAC）

5.4 链路层差错控制

CRC循环冗余校验

CRC校验码计算方法

设原始数据D为k位二进制位模式
如果要产生n位CRC校验码，事先选定一个n+1位二进制位模式G（称为生成多项式），G的最高位为1
将原始数据D乘以2^n （相当于在D后面添加n 个0），产生k+n位二进制位模式，用G对该位模式做模2除，得到余数R（n位，不足n位前面用0补齐）即为CRC校验码

接收端检验校验和：

实际传输数据直接除G，得到末尾n为若为全0的话，认为通过检验，否则出错。

5.5 共享式与交换式以太网

以太网（Ethernet）的发展

1972年由施乐公司研制开发

Internet标准

1980年：以太网（DIX v1.0）
1982年：以太网II（DIX v2.0）

交换机有可能丢东西。

VLAN

5.6 虚拟局域网

隔离通信流量: 来自于或到达端口1-8的流量只能到达1-8

也可以基于MAC地址定义VLAN

动态配置: 端口能够在VLAN之间动态配置

VLAN之间转发:类似独立的交换机，通过路由进行转发

5.7 无线局域网

802.11无线局域网组网模式

基础架构模式：

站点（STA）
访问点（AP）
基本服务器（BSS）
扩展服务器（ESS）

每个BSS中的站点和AP共享同一无线信道；站点通过AP转发数据

无线局域网需要解决的问题

有限的无线频谱带宽资源

通道划分、空间重用
提高传输速率，解决传输问题
提高抗干扰能力和保密性

共享的无线信道

介质访问控制方法（CSMA/CA）
可靠性传输、安全性

组网模式管理

BSS构建、关联、认证
移动性支持
睡眠管理