点对点与广播信道的数据链路层：局域网扩展与高速以太网

"该资源是关于计算机网络第三章的内容，主要讲解了如何使用集线器扩展局域网以及数据链路层的相关知识，包括点对点信道、广播信道的应用，尤其是局域网中的CSMA/CD协议，以及以太网的扩展和高速化发展。" 在计算机网络中，数据链路层是ISO/OSI七层模型中的第二层，负责在物理层提供的基础上建立和维护数据链路，以及进行差错检测和流量控制。本章内容重点讨论了使用点对点信道和广播信道的数据链路层功能。 首先，点对点信道的数据链路层涉及数据链路和帧的概念。数据链路是由两端设备之间的物理线路和必要的规程组成，用于传输数据帧。在点对点通信中，数据链路层协议如PPP（点对点协议）被用来封装网络层的协议数据单元（PDU），并处理错误检测和链路控制。PPP协议具有简单、灵活的特点，其帧格式包括地址字段、控制字段、协议字段和数据字段等，支持多种网络层协议，并且有明确的状态机来管理链路的建立、认证、保持和断开。 然后，广播信道的数据链路层主要用于局域网（LAN）环境，如以太网。局域网采用广播通信方式，所有节点共享同一信道，因此需要使用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来避免数据传输冲突。当多个节点同时尝试发送数据时，CSMA/CD会强制节点监听信道是否空闲，如果发现冲突则停止发送并等待随机时间重试。 以太网是应用最广泛的局域网技术，通常使用集线器构建星形拓扑。集线器作为多端口的信号再生器，将接收到的信号广播到所有端口，形成多个独立的碰撞域。然而，集线器不能解决不同碰撞域间的通信问题，所以使用多个集线器可以连接更大的局域网，但每个集线器内部仍然是一个独立的碰撞域。为了提高信道利用率，后来发展出了使用交换机的交换式以太网，它可以实现全双工通信，避免碰撞。 在以太网的发展中，还涉及到扩展和高速化的问题。物理层的扩展可以通过级联多个集线器或使用更高级的网络设备如交换机来实现。而在数据链路层扩展以太网，则可能通过VLAN（虚拟局域网）技术划分逻辑上的子网。随着技术进步，出现了100BASE-T以太网、吉比特以太网、10吉比特和100吉比特以太网等高速标准，满足了更高带宽的需求。此外，以太网也被广泛应用于宽带接入，如ADSL、VDSL等。 总结来说，本章内容涵盖了从基础的数据链路层概念，如数据链路和帧，到具体的局域网协议如CSMA/CD和以太网，再到网络的扩展与高速化。这些知识对于理解计算机网络的底层运作机制至关重要。