5自学——计算机网络学习任务与进度（数据链路层）

数据链路层

数据链路层——基本概念

1、数据发送模型——数据链路层的简单模型

2、数据发送模型——仅从数据链路层观察帧的流动

3、信道类型：
　　　　点到点信道：这种信道使用一对一的点对点通信方式

　　　　　　　　点到点通信数据链路层的协议：PPP协议（适用广域网）

　　　　　　　　PPP协议需要满足的要求：
　　　　　　　　　　　　　　　　封装成帧
　　　　　　　　　　　　　　　　透明传输
　　　　　　　　　　　　　　　　差错检测
　　　　　　　　　　　　　　　　多种网络层协议
　　　　　　　　　　　　　　　　多种类型的链路
　　　　　　　　　　　　　　　　检测连接状态
　　　　　　　　　　　　　　　　最大传送单元
　　　　　　　　　　　　　　　　网络层地址协商
　　　　　　　　　　　　　　　　数据压缩协商

　　　　　　　　　　　　不需要满足的要求：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　纠错
　　　　　　　　　　　　　　　　　　流量控制
　　　　　　　　　　　　　　　　　　序号
　　　　　　　　　　　　　　　　　　多点线路
　　　　　　　　　　　　　　　　　　半双工或单工链路

　　　　　　　 PPP协议组成：

　　　　　　　　　　　　数据链路层协议可以用于异步串行或同步串行介质
　　　　　　　　　　　　它使用LCP（链路控制协议）建立并维护数据链路连接：身份验证，计费功能
　　　　　　　　　　　　网络控制协议（NCP）允许在点到点连接上使用多种网络层协议

　　　　　　    PPP协议帧格式：

　　　　　　数据透明传送：

　　　　　　　　　　　　字节填充：
　　　　　　　　　　　　零比特填充：在PPP协议用在SONET/SDH链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　使用：在发送端，只要发现5个连续1，则立即填入一个0.


　　　　　　广播信道：广播信道上连接的主机很多，因此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
　　　　　　　　　　　广播信道数据链路层的协议：CSMA/CD协议

　　　　　　　　　　　使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）

　　　　　　　　　　　共享通信媒体：
　　　　　　　　　　　　　　　　静态划分信道：（不适用）
　　　　　　　　　　　　　　　　频分复用
　　　　　　　　　　　　　　　　时分复用
　　　　　　　　　　　　　　　　波分复用
　　　　　　　　　　　　　　　　码分复用

　　　　　　　　　　   动态媒体接入控制（多点接入）
　　　　　　　　　　　　　　　　随机接入（主要被以太网采用）
　　　　　　　　　　　　　　　　受控接入（目前已不被采用）

　　　　链路的区别：
　　　　　　　　链路：是一条点到点的物理路段，中间没有任何其他的交换结点
　　　　　　　　　　　一条链路只是一条通路的一个组成部分

　　　　　　数据链路：出来物理线路意外，还必须有通信协议来控制这些 数据的传输。若把实现这些协议的软件和硬件加到链路上，就构成了数据链路
　　　　　　　　　　　现最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件
　　　　　　　　　　　一般的适配器都包括了数据链路层和物理层的功能

4、帧

　　　——把网络层加上帧头、帧尾、物理层地址、较验值

5、三个基本问题
　　　　1、封装成帧
　　　　　　　　　　就是在一段数据前后添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限
　　　　　　　　　　用控制字符进行帧定界
　　　　2、透明传输
　　　　　　　　　　发送端的数据链路层在数据中出现控制字符的前面插入一个转义支付“ESC”
　　　　　　　　　　字节填充——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
　　　　　　　　　　如果转义字符于出现数据当中，那么应该在转义字符，当接收段接收到连续的两个转义字符四，就删除其中前面的一个
　　　　3、差错控制
　　　　　　　　　　在传输层处理，数据链路层是无差错的接收
　　　　　　　　　　循环冗余检验CRC，其余数帧检验序列FCS
　　　　　　　　　　　　注意：数据添加0的个数比除数少一位

6、以太网

　　　　　　满足CSMA/CD，都可以认为是以太网

　　　　　　　　　　数据链路层的两个子层：
　　　　　　　　　　　　　　逻辑链路控制子层LLC
　　　　　　　　　　　　　　媒体接入控制子层MAC

　　　　　　　　　　而现在很多厂商的适配器上仅装有MAC协议没有LLC协议
　　　　　　　　　　在局域网中，硬件地址又称为物理地址或者MAC地址

　　　　　　扩展以太网：
　　　　　　　　　　在物理层考虑扩展：（采用集线器扩展）
　　　　　　　　　　　　　　优点：

　　　　　　　　　　　　　　　　　使原来属于不同碰撞与的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信
　　　　　　　　　　　　　　　　　扩大了局域网覆盖的地理范围
　　　　　　　　　　　　　　缺点：
　　　　　　　　　　　　　　　　　碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高
　　　　　　　　　　　　　　　　   如果不同的碰撞域使用不同的数据库，那么就不能用集线器将他们互连起来

　　　　　　　　　　在数据链路层考虑扩展：
　　　　　　　　　　　　　　在数据链路层扩展局域网使用网桥

　　　　　　　　　　　　　　网桥工作在数据链路层，他根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发
　　　　　　　　　　　　　　网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的母的MAC地址，然后在确定将该帧转发到哪一个接口
　　　　　　　　　　　　　　交换机的前身是网桥：端口带宽独享，安全，基于MAC地址转发，通过学习构建MAC地址表转发

　　　　　　高速以太网：
　　　　　　　　　　　　快速以太网：（100M/s）
　　　　　　　　　　　　　　　　可以在全双公方式下工作而无冲突发生

　　　　　　　　　　　　吉比特以太网：（1Gb/s ）
　　　　　　　　　　　　　　　　允许在全双工和半双工两种方式下工作
　　　　　　　　　　　　　　　　在半双工方式下使用CSMA/CD协议，全双工不允许
　　　　　　　　　　　　　　　　当工作在全双工方式是（即通信双方可同时进行发送和接收数据）

　　　　　　　　　　　　10吉比特以太网: