一、 点对点信道的数据链路层
链路(物理链路):从一个结点到相邻结点的一段物理链路(有线或无线),中间没有任何其它的交换结点。
数据链路(逻辑链路):链路 加上必要的硬件(网络适配器)和软件(协议的实现)。
数据链路层使用的信道包含两种类型:
(1)点对点信道
(2)广播信道
数据链路层的协议数据单元----帧
网络层的协议数据单元---IP数据报(分组、包)
数据链路层任务:把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上,以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。
数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测。
1 封装成帧:在帧的数据部分(IP数据报)前后分别添加首部和尾部。
帧数据部分长度上限---最大传送单元MTU。
首部和尾部的一个重要作用是进行帧定界。
控制字符:帧开始符SOH、结束符EOT
2 透明传输:
问题:如果帧的数据部分如果出现控制字符EOT会导致部分数据当做无效帧丢弃。
解决透明传输问题:
(1)发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”;
(2)接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
3 差错检测
传输过程中会产生比特差错(0/1错误)。
误码率BER:传输错误的比特占所传输比特总数的比率。
数据链路层采用循环冗余检验(CRC)技术检错。(通过就收下,否则丢弃)
帧检验序列FCS是添加到数据后面的冗余码。
二、点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)
最广泛的数据链路层协议。
特点:简单;只检测差错,不纠正;
用户计算机与ISP通信(接入因特网)使用PPP协议。
PPP 协议有三个组成部分
(1)一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
(2)链路控制协议LCP (Link Control Protocol)。
(3)网络控制协议NCP (Network Control Protocol)。
PPP帧
首部4个字段
(1)标志字段F---1字节
(2)地址字段A---1字节
(3)控制字段C---1字节
(4)协议字段---2字节
信息字段,长度可变,不超过1500字节。
尾部2个字段
(1)使用CRC的帧检验序列FCS---2 字节
(2)标志字段F---1字节
适配器
计算机通过适配器连接外网。
(1)要进行数据串行传输和并行传输的转换
(2)能够实现以太网协议。
(3)数据缓存
(4)为操作系统安装设备驱动
总线的特点:当一台计算机发送数据时,总线上的所有计算机都能检测到这个数据。(广播通信方式)
以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。
协议要点:发送前先监听,边发送边监听,一旦总线出现碰撞,停止发送。
按退避算法等待随机事件后再次发送。
这种以太网只能进行半双工通信。
以太网的MAC层
MAC地址(物理地址):适配器地址---48位
以太网具有过滤功能,只接受下面三种帧。
“发往本站的帧”包括以下三种帧:
单播(unicast)帧(一对一)
广播(broadcast)帧(一对全体)
多播(multicast)帧(一对多)
最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。
可以使用网桥在数据链路层扩展以太网。
网桥优点:对帧进行转发和过滤,增大吞吐量;扩大网络物理范围;提高可靠性;互连以太网。
网桥缺点:增加时延;可能产生广播风暴。
交换机(交换式集线器):独享式
工作在数据链路层。
一个多接口的网桥,而每个接口都直接与每台单主机或另一个集线器相连,且为全双工方式。
无碰撞传输数据。
集线器:共享式
工作在数据链路层
路由器与交换机
路由器工作在网络层,交换机工作在数据链路层;
路由器根据IP地址进行数据的转发,交换机根据MAC地址进行数据转发;
此外,路由器中还多了防火墙的功能