计算机网络学习之数据链路层知识讲解

1、数据链路层基本概念和基本问题

基本概念：

点对点信道：一对一的点对点通信方式

广播信道：一对多的广播通信方式，过程复杂；必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

链路：一条点到点的物理线路段，没有其他交换结点；

数据链路：除了物理线路，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。把实现这些协议的硬件和软件加上即为数据链路

帧：数据链路层传送的是帧 网络层信息加上帧头帧尾，物理层地址，校验值

基本问题：1、封装成帧 2、透明传输 3、差错控制：循环冗余检验 FCS指冗余码

2、两种情况下的数据链路层

使用点对点通信的数据链路层（PPP协议）：格式 7E FF 03协议（两字节） 信息部分FCS 7E前四为首部，后二为尾部

FF为地址字段，实际不起作用 C为控制字段，通常为03； 广域网封装多种网络层协议

使用广播信道的数据链路层

局域网的拓扑：星型网、总线网、环形网、数型网

协议：CSMA/CD，带冲突检测的载波侦听多路访问，不能全双工，只能半双工

冲突检测：当几个站同时在总站发送数据，总线上的信号电压摆动值将会增大，超过一定阈值表明发生冲突

冲突处理：每一个发现冲突的立即停止发送，等待一段随机时间后再次发送

传播时延对载波监听的影响：检测冲突最长时间2t

争用期：2t为争用期，通常为51.2us，10MB/s以太网可以发送512bit，64字节故最短有效帧长64字节

3、以太局域网

DIX Ethernet V2是世界上第一个以太网约束；IEEE802.3

数据链路层拆分为两个子层：MAC层和逻辑链路层

以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付；仅检测错误，纠错由传输层完成

拓扑：星型拓扑 集线器（hub）连接PC

集线器特点：工作在物理层，很像一个多接口转发器，集线器连接的为共享的；

信道利用率：帧长Lbit，发送速率C，发送时间T0=L/C a=t/T0=单程时延/单帧发送时间 ，a越小，信道利用率越高，最大值Smax=1/1+a；

MAC层：硬件地址又称为物理地址，或者MAC地址（48位2进制）：前24位代表厂家，后24为自行指定

适配器检查MAC地址：单播帧（一对一）、广播帧（一对全体）、多播帧（一对多）

MAC帧格式：目的地址（6）源地址（6）类型（2）数据 FCS（4） 最小间隔为9.6us

4、扩展以太网

物理层考虑

距离扩展 光纤

集线器级联 数量增加，效率降低

数据链路层考虑

网桥 过滤帧，隔离冲突，桥接的设备不会发生冲突，基于MAC地址 交换机（端口带宽独享，安全，通过学习构建MAC地址表）