计算机网络--数据链路层

目录

基本概念

数据链路层一般解决的三个问题

信道类型

点对点信道

广播信道

以太局域网

MAC层的硬件地址

MAC帧格式

扩展以太网

数量扩展的优化方式

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基本概念

链路   

点到点的物理线路段，中间没有其他交换节点。一条链路只是一条通路的组成部分

数据链路

实现通信协议的硬件和软件加载链路上，就是数据链路。

常见的是使用适配器（网卡）实现协议的硬件及软件

帧

将网络层的信息加上帧头、帧尾、物理层地址、校验值就构成完整的帧

数据链路层一般解决的三个问题

1. 封装成帧
2. 透明传输
3. 差错控制

• 封装成帧

首部和尾部就是用于进行帧定界

数据链路层的帧长
帧首部	帧的数据部分	帧尾部

• 透明传输

当数据中有SOH或者EOT这种控制字符时，就会出现判断错误，使用字节填充的方法，在前面加上转义字符“ESC”（1B=>00011011），如果数据中出现了转义字符，也在其前面加上一个转义字符。

透明传输就是在接收端的数据链路层在把数据向网络层传送之前，删除这些转移字符。按照原样通过数据链路层。

• 差错检测

传输过程中可能出现比特差错，传输错误的比特占传输比特总数的比特率称为误码率BER（Bit Error Rate）。

数据链路层一般采用循环冗余检验CRC的检错技术，得到余数为0就没有差错，接受数据。

信道类型

• 点对点信道

使用一对一的点对点通信

使用最多的数据链路层协议是点对点协议（PPP），使用拨号电话线连接因特网一般都是PPP协议（主要就是简单）。

他有三个组成部分：

数据链路层协议用于异步或同步串行介质

LCP（链路控制协议）建立并维护数据链路连接

NCP（网络控制协议）允许点到点的连接上建立多种网络层协议

工作状态：

1.用户拨号接入ISP（互联网服务提供商），路由器对拨号进行确认，建立一条物理连接；

2.PC想路由器发送一系列的LCP分组，这些分组封装成多个PPP帧，并根据参数进行网络层配置，NCP给新接入的主机分配临时的IP地址

3.通信完毕时，NCP释放网络层，收回IP地址，LCP释放数据链路层，最后断开物理层连接

• 广播信道

一对多的广播通信方式，比较复杂，连线主机多，需要住有的共享信道协议来协调。（比如交换机）

有总线型，交换机型，一般使用CSMA/CD协议，兼具有多点接入、载波监听（检测总线是否在传输数据）和碰撞检测，传播延时对载波监听也有很大的影响。

使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信（同时收发），只能进行半双工通信（交替收发），碰撞的可能性使以太网的平均通信量远远小于最高数据率

以太局域网

首先需要了解什么是以太网？

以太网（Ethernet）是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术，严格来说就是符合DIX Ethernet V2标准的局域网

以太网的服务提供不可靠的交付

MAC层的硬件地址

局域网中，硬件地址叫做物理地址即MAC地址，相当于每一个站点的名字，由48位、6个字节组成，成为MAC-48，通用名称是EUI-48

前三个字节由IEEE的注册管理机构RA负责分配；

后三个字节由厂家指定，不能够重复。

在windows上查看（物理地址）MAC地址：

ipconfig /all

MAC帧格式

内容	目的地址	源地址	类型	数据	FCS
字节数	6（MAC地址）	6（MAC地址）	2	46~1500	4

为了达到比特同步，在传输时比MAC帧要多8个字节，包含了前同步码和帧开始界定符

扩展以太网

距离扩展

使用光纤和光纤调制解调器来将以太网扩展到几公里范围

数量扩展

将不同的局域网使用集线器连接就可以实现数量上的扩展，但是会因为收发冲突而降低通信效率

数量扩展的优化方式

网桥，在数据链路层扩展局域网，他可以根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发，也就是一个过滤帧的功能

网桥的口比较多的话可以不使用集线器，直接接计算机，也就是交换机的前身，拥有独享端口带宽、安全、给予MAC地址转发的优点。