计算机网络--数据链路层

数据链路层的功能是：为网络层提供服务、链路管理、帧定界、帧同步与透明传输、流量控制和差错控制。

可靠传输是通过确认和超时重传两种机制来保证可靠传输

流量控制：

1、停止等待协议：发送发每发送一帧数据都要等待接受方的应答信号才发送下一帧

理解：发送方发送数据（这时候的数据还在发送缓存中，以防止发生错误后的重传），设置计时器（稍大于数据报一个来回的时间），如果成功接受到了对方的确认帧，缓存中的数据可以扔掉，继续发送下一帧数据，如果确认帧丢失或者对方检测到数据有错直接把数据扔掉，没有给确认帧，那么在计时器时间到后，重新发送缓存中的数据，重复以上过程，直到成功发送。这种方法的效率比较低，因为在确认帧来的过程中，接收方闲着，这时候完全可以在处理后面来的数据，也就有了，后退N协议和选择重传协议。

2、后退N协议：发送方一次可发送N帧，按序接受，重传从最后一个确认的帧

理解：发送方一次可以发送N个帧，接受端的窗口为1，当发送方发送完0号帧后，可以继续发送后面的帧，这时候的帧还在发送缓存中，而且每个帧都要设置计时器。如果接受方收到了0,1,2号帧，这时候可以发送0,1，2号的确认帧，也可以只发送2号的确认帧说明前面的都成功接受，也可以用2号帧的确认帧对0，1号进行捎带确认。如果2号帧出错，则只发送1号帧的确认帧，即使成功接收到了后面5、6号帧也要丢弃掉，这时候代表接受方，期望1号之后的所有帧。这个方法的坏处在于还得重传成功传输的帧。在质量差的信道中传输的数据利用率不高。这时候就有了选择重传协议。

3、选择重传协议：发送方一次可发送N帧，可以不按序接受，指重传没有确认的帧

理解：发送方发送N个帧，哪个没有确认重传哪个，接受端在接受完全部的帧后才交给上层处理。

工作在数据链路层的设备：网桥和交换机

网桥：将两个或多个以太网通过网桥连接起来，成为一个覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网就可称为一个网段。网桥工作在数据链路层的MAC子层没有流量控制功能，可以使以太网各个网段称为隔离开的碰撞域。

网桥处理数据的对象是帧，所以他是工作在数据链路层的设备，中继器、放大器处理数据的对象是信号，所以他们是工作在物理层的设备。

网络1和网络2通过网桥记性连接，如果网络1中的主机要发送数据，网桥检查数据的目的地，如果在网络1中，则直接丢弃，如果在网络2中则通过跟网络2相连接的端口转发给网络2。他们之间的转发时通过MAC地址转发的，因为网桥通过工作在数据链路层的MAC子层。帧的传播在该子网中的主机都能接收到，其它子网收不到，是因为网桥的隔离冲突域，IP报文在数据链路层也是通过MAC地址转发。因为没有目的IP的MAC地址，才有了ARP协议获取MAC地址。

如果每个网段的带宽是10Mb/s那么两个网段就是20Mb/s。因为并不是所有的主机都会用网桥，分时处理系统原理。

网桥的特点：

网桥可以进行数据链路层上的协议转换，（一般具有存储转发情况下的设备都具有不同协议的转换能力）

网桥具有路径选择功能，可分为透明网桥（选择的是不是最佳路由，生成树算法无环）和源路由网桥（选择的是最佳路由，这个最佳路由不一定是最少的路由，可能时间最短的路由）

桥接通器的主要限制是在任意时刻通常只能执行一个帧的转发操作，于是就出现了局域网交换机，又称以太网交换机。从本质上说，以太网交换机就是一个多端口的网桥，工作在数据链路层。

交换机的原理是，它检测从以太端口来的数据帧的源和目的地的MAC(介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据帧的MAC地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据帧转发给相应的目的端口。

有两种转发方式：直通式和存储转发方式

直通式：帧在接收后只检查目的地址，几乎能马上就被转发出去，不适用速率不同的网段

存储转发方式：先将接收到的帧缓存到高速缓存器，检查数据正确性

相同点：按MAC地址转发，都能隔离冲突域，不能隔离广播域。