计算机网络(二十七):链路层概述

将运行链路层协议的任何设备均称为结点。结点包括主机、路由器、交换机和WiFi接入点。把沿着通信路径连接相邻结点的通信信道称为链路。为了将一个数据报从源主机传输到目的主机,数据报必须通过沿端到端路径上的各段链路传输。
一个游客好比一个数据报,每个运输区段好比一条链路,每种运输方式好比一种链路层协议,而旅行社好比一个路由选择协议

1、链路层提供的服务:

①、成帧

:在每个网络层数据报经链路传送之前,几乎所有的链路层协议都要将其用链路层帧封装起来。一个帧由一个数据字段和若干首部字段组成。其中网络层数据报就插在数据字段中。帧的结构由链路层协议规定。

②、链路接入

:媒体访问控制(MAC)协议规定了帧在链路上传输的规则。

③、可靠交付

:当链路层协议提供可靠交付服务时,它保证无差错地经链路层移动每个网络层数据报。链路层的可靠交付服务通常是通过确认和重传取得的。链路层可靠交付服务通常用于易于产生高差错率的链路,例如无线链路;许多有线的链路层协议不提供可靠交付服务

④、差错检测和纠正

:通过让发送节点在帧中包括差错检测比特,让接收节点进行差错检查来完成。差错纠正类似于差错检测,区别在于接收方不仅能检测帧中出现的比特差错,而且能够准确地确定帧中的差错出现的位置(并因此纠正这些差错)。
即封装成帧、输入链路、链路传输、帧纠错四步

2、链路层在何处实现

链路层的主体部分是在网络适配器中实现的,网络适配器有时也称为网络接口卡。位于网络适配器核心的是链路层控制器,该控制器通常是一个实现了许多链路层服务(成帧、链路接入、差错检测等)的专用芯片。因此,链路层控制器的许多功能是用硬件实现的
在发送端,控制器取得了由协议栈较高层生成并存储在主机内存中的数据报,在链路层帧中封装该数据报(填写该帧的各个字段),然后遵循链路接入协议将该帧传进通信链路中。
在接收端,控制器接收了整个帧,抽取出网络层数据报。如果链路层执行差错检测,则需要发送控制器在该帧的首部设置差错检测比特,由接收控制器执行差错检测。
尽管大部分链路层是在硬件中实现的,但部分链路层是在运行于主机 CPU 上的软件中实现的。链路层的软件组件实现了高层链路层功能,如组装链路层寻址信息和激活控制器硬件。在接收端,链路层软件响应控制器中断,处理差错条件和将数据报向上传递给网络层。所以,链路层是硬件和软件的结合体,即此处是协议栈中软件与硬件交接的地方

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