数据链路层04

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#以太网 #网络

本文详细介绍了以太网的发展历程，从20世纪70年代至今的技术革新，包括不同速率标准的出现。深入探讨了数据链路层的分层设计，即逻辑链路控制（LLC）与介质访问控制（MAC）的功能。解析了以太网的帧结构，包括MTU、帧校验、MAC地址等关键概念，并对比了IP协议号与端口号的区别。

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数据链路层04

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数据链路层与以太网

以太网：Ethernet，当今主导地位的局域网组网技术。

以太网的发展

20世纪70年代，由Xerox公司联合Inte|和DEC公司开发出以太网
1973年，传输速率3Mb/s (实验室)
1980年，传输速率10Mb/s
1990年，出现双绞线质的以太网
1992年，传输速率100Mb/s
1998年，传输速率1000Mb/s
2010年，IEEE发布40G/100G标准
2013年，400G的以太网标准工作正式启动!

以太网的分类

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数据链路层的分层设计

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LLC：Logical Link Control 逻辑链路控制
负责识别网络层的协议类型，接收上层数据包封装成帧后，向下层传递
MAC：Media Access Control，介质访问控制
负责控制与连接物理层的物理介质
处理硬件设备的物理寻址、定义网络拓扑及数据帧的传递顺序

以太网的帧结构

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协议类型代表上层的协议
帧大小范围64~1518
MTU最大传输单元，默认1500字节，每次发送的数据的最大值
帧校验通过一定的计算公式对数据包进行计算
MAC地址代表一个网络接口的物理地址，全球唯一

以太网的MAC地址
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ip协议号

1 ICMP enternet消息控制协议
2 IGMP internet组管理协议
4 被ip协议封装的ip协议 IP in IP
6 tcp
17 udp
41 IPv6
45 IDRP 域间路由选择协议
47 GRE
ESP 50
AH 51
54 NHRP NBMA下一条解析协议
88 EIGRP cisco in
89 OSPF
PIM 103
IPX 111
VRRP 112
L2TP 115
lSIS 124
ip协议

协议号端口号区别

协议定义了用何种方式传输
端口定义了该从哪里传输（出入口）

协议号的作用是让你区分上层协议是什么，是udp还是tcp，端口号是区分是什么协议，比如80是http，21是ftp等。

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2、数据链路层 2.1 以太网 以太网不是具体的网络，而是一种技术标准。包含数据链路层和物理层的内容。例如：规定了网络拖拓扑结构、访问控制方式、传输速率 以太网是当前最广泛的局域网技术，还有令牌环网，无限LAN等。 2.2 以太网数据帧格式 1）源地址和目的地址：MAC地址（48位） 2）类型 08xx 协议类型 0806 ARP请求 0835 ARP应答 0800 ip协议 2.3 MTU 1）以太网帧中的数据长度规定最小46字节，最大1500字节（如果不够46字节，则要在后
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<think>好的，我现在需要回答用户关于如何进行CAN总线数据链路层测试的问题，包括方法、工具和测试用例。首先，我得回顾一下用户提供的引用内容，看看有哪些相关信息可以利用。 用户提到了引用[2]和[4]，其中引用[2]专门讲CAN数据链路层测试，提到了位时间测试等。引用[4]则讨论了数据链路层的错误类型，比如位错误、填充错误等。引用[3]是关于使用CANoe工具进行测试的实操教程，这可能对工具部分有帮助。 首先，我需要明确数据链路层的测试内容。根据引用[2]，测试包括位时间、错误帧检测、重同步机制、错误处理等。引用[4]补充了错误类型，比如位错误、填充错误、CRC错误等，这些应该在测试用例中覆盖。 接下来是测试方法。引用[2]提到了仿真测试和实际总线测试，这可能对应不同的测试环境。工具方面，引用[3]提到CANoe，Vector公司的工具，还有PeakCAN、PCAN-View等。需要列出这些工具，并说明它们的作用。 测试用例设计部分，需要根据标准ISO 11898-1来覆盖各项要求。比如位时间测试需要验证节点在不同波特率下的准确性。错误检测机制需要测试各种错误类型，如发送错误帧后能否恢复。错误恢复机制需要测试节点在错误后的恢复时间是否符合标准。 另外，用户可能希望具体的步骤或示例，比如如何用CANoe编写测试脚本。引用[3]中的内容提到在CAPL TestModule中编写测试用例，构造测试执行函数，生成测试报告。可能需要举一个简单的例子，比如测试位错误检测，发送一个错误帧，观察节点反应。 注意事项部分，需要强调环境搭建的重要性，比如终端电阻、线缆长度，避免干扰。同时要结合标准文档，确保测试符合规范。 最后生成相关问题，可能涉及其他层的测试、工具对比、自动化测试等，参考用户提供的其他引用内容，比如LIN总线测试、网关路由测试等，可以提出相关问题。 现在需要将以上思路组织成结构清晰的回答，分点说明方法、工具、测试用例，并引用对应的文献。同时确保使用正确的LaTeX格式，行内公式用$...$，独立公式用$$...$$，但在这个问题中可能公式较少，注意检查。使用中文，保持自然流畅。</think>### CAN总线数据链路层测试方法 #### 一、测试范围与标准 CAN数据链路层遵循ISO 11898-1标准，需验证以下核心功能[^2]： 1. **帧格式与仲裁机制**：标准帧（11位ID）与扩展帧（29位ID）的兼容性。 2. **错误检测与处理**：覆盖5种错误类型（位错误、填充错误、CRC错误、格式错误、应答错误）[^4]。 3. **重同步机制**：节点在信号跳变时的相位调整能力。 4. **错误恢复时间**：节点从错误状态恢复的时效性（如错误被动到主动状态转换）。 #### 二、测试工具 1. **CANoe/CANalyzer** - 功能：仿真总线行为、报文解析、自动化测试脚本执行。 - 示例：通过CAPL脚本模拟错误帧，验证节点响应[^3]。 ```python // CAPL脚本示例：触发位错误 on key 'a' { message msg = { dlc=8, data={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08} }; output(msg); // 正常发送 outputErrorFrame(); // 注入错误帧 } ``` 2. **PeakCAN/PCAN-View** - 低成本工具，支持报文监控与手动错误注入。 3. **示波器/逻辑分析仪** - 用于物理信号与时间参数验证（如位时间$t_{\text{bit}}$）。 #### 三、测试用例设计 | 测试项 | 测试方法 | 预期结果 | |----------------------|--------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------| | **位时间测试** | 配置不同波特率（如500kbps），测量节点采样点位置与误差 | 误差≤±1% | | **错误帧检测** | 注入CRC错误帧，观察节点是否发送错误标志并重传 | 错误标志长度6~12位，报文重传成功 | | **重同步机制** | 在报文传输中插入相位跳变，测量节点同步调整时间 | 相位调整时间符合$t_{\text{sync}} \leq 2t_{\text{bit}}$ | | **错误恢复测试** | 连续触发节点进入错误被动状态，统计恢复时间 | 恢复时间≤128个报文周期 | #### 四、注意事项 1. **环境搭建**：总线终端电阻（120Ω）、线缆长度（≤40m）、接地屏蔽。 2. **自动化脚本**：利用CANoe Test Module实现批量测试与报告生成（引用[3]方法）。 3. **标准对照**：测试需严格参照ISO 11898-1的时序与电气参数要求。
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