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计算机网络笔记再战——理解几个经典的协议3

article 2025/2/6 13:50:42

详细谈论我们的数据链路层

几个经典的必知术语

MAC地址

共享介质型的网络

非共享型介质网络

环形检测技术

VLAN技术

以太网

无线通信

PPP

详细谈论我们的数据链路层

在这个层次，我们更多谈论的是以太网，无线局域网的通信协议。在这里，我们实际上指挥着我们的比特流是如何进行在设备之间发生传递的。

几个经典的必知术语

MAC地址

在数链路层，设备被简化为使用一串十六进制数字表达的设备地址。一般的，MAC地址长48位。对于大多数场景下，我们可以认为MAC地址唯一的标识了一个设备。

共享介质型的网络

我们按照通信的介质划分。分为共享介质型和非共享介质型。

对于共享介质型的网络，我们知道，多个设备都公用通信设备资源进行通信，这问题就出来了：我们如何保证设备之间有序的使用通信线路呢？两种：争用方式和令牌传递方式。

争用方式是粗暴的抢夺通信资源的所属权，或者说，当我们的通信网络存在明确的主次之分的时候，使用这个方法是可行的。但是，对于现代的计算机经典设备更多的都具备一定的独立能力，这样的网络往往带来一定的网络拥塞，进一步导致性能的下降。这是因为，当多个设备同时的向数据线传递给了主线的时候就会发生冲突。

所以，一部分以太网线路采取了CSMA/CD方式进行预检查——那就是当检测到数据链路上存在数据且信息头产生冲突，则立马释放自己占用的信道资源。随后随机的等待一部分时间再次尝试

当然，另一种方式叫做令牌传递方式——对于一个网络，拿到令牌的人才会传递信息，每一个网络内主机都有平等的机会拿到令牌。

非共享型介质网络

也就是说，我们的设备并不是直接介入网络，而是使用交换机设备专门负责交换报文，由交换机裁定各个设备的交换和发送。

一般的，我们的交换机设备会使用MAC转发表记录转发，也就是说，当一个数据链路的包到来交换机的时候，我们会薄记目的地和来源，根据自己内部的记录决定将报文投放到哪一哥传递网络。

环形检测技术

为了防止我们的包没有终点的传递我们的数据包（他们会一直在网络中流通，最后把网络阻塞死），检测环形十分的重要。一般有生成树法和源路由法（判断源地址是从哪个网桥传输来的）

题外话：检测环状的经典办法：

1. 快慢指针法（龟兔赛跑）

检测线性表比如说链表中的环路（比如一群人排成一列手拉手围成圈）。

原理：想象两个人在赛跑：

兔子（快指针）：每次跑 2步。

乌龟（慢指针）：每次跑 1步。如果赛道是环形的，兔子最终会追上乌龟（相遇）；如果赛道是直线的，兔子会直接跑到终点（没有环）。

优点：不额外占用空间，效率高（类似跑步比赛，跑完就知道结果）。

用途：链表环路检测（比如面试题中的经典问题）。

2. 哈希表（做记号法）

场景：检测重复走过的路径（比如走迷宫时做标记）。

原理：每走到一个路口，就用粉笔在墙上画个记号。

如果走到某个路口时发现已经有记号，说明你绕回来了（环路存在）；

如果走到终点都没重复记号，说明没环路。

优点：简单直接，记录所有走过的节点。

缺点：需要额外空间存储记号（类似背包里带粉笔，占地方）。

用途：链表、树、图中的环路检测。

3. 图遍历法（DFS/BFS）

场景：检测图中的环路（比如地图上多条道路形成闭环）。

原理：

DFS（深度优先搜索）：像走迷宫时，随身带一根绳子，每走一步就放绳子。如果走到某处发现绳子已经存在，说明有环。

BFS（广度优先搜索）：像逐层扫描楼层，检查是否有房间被重复访问。

关键：记录节点的访问状态（未访问、访问中、已访问），如果发现某个节点正在被访问中，说明有环路。

用途：检测图中的环路（比如依赖关系中的循环依赖）。

4. 系统依赖检测法（包裹分拣站）

场景：检测系统依赖中的循环（比如快递包裹分拣时卡在循环传送带上）。

原理：想象快递包裹在分拣站传送：

每个包裹经过一个站点时，打上标记。

如果某个包裹再次进入已经标记过的站点，说明传送带存在循环卡住了包裹。