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TCP/IP笔记(三)数据链路层

2017-3-22 12:07| 投稿: lofor |来自: 互联网

摘要: 数据链路的作用数据链路层的协议定义了通过通信媒介互连的设备之间传输的规范。通信媒介包括双绞线电缆、同轴电缆、光纤、电波以及红外线等介质。此外,各个设备之间有时也会通过交换机、网桥、中继器等中转数据。实 ...

数据链路的作用

数据链路层的协议定义了通过通信媒介互连的设备之间传输的规范。通信媒介包括双绞线电缆、同轴电缆、光纤、电波以及红外线等介质。此外,各个设备之间有时也会通过交换机、网桥、中继器等中转数据。

实际上,各个设备之间在数据传输时,数据链路层和物理层都是必不可少的。众所周知,计算机以二级制0、1来表示信息,然而实际的通信媒介之间处理的却是电压的高低、光的闪灭以及光波的强弱等信号。把这些信号与二进制的0、1进行转换正式物理层的责任。数据链路层处理的数据也不是单纯的0、1序列,该层把他们集合为一个叫做帧的块,然后再进行传输。

网络的连接和构成的形态成为网络拓扑

包括:总线型,环型,星型和网状型。

TCP/IP笔记(三)数据链路层

数据链路相关作用

MAC地址

用于识别数据链路中互连的节点,地址长48比特,一般用16进制数表示。在使用网卡的情况下,MAC地址会被烧入到ROM中。因此,任何一个网卡的MAC地址都是唯一的。

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从通信介质的使用方法上看,网络可分为共享介质型和非共享介质型。 共享介质型有两种介质访问控制方式:一种是争用方式,另一种是令牌传递方式。

MAC地址转发

以太网交互机会根据数据链路层中每个目标MAC地址,决定从哪个网络接口发送数据。这时所参考的、用意记录发送接口的表就叫做转发表。 转发表并非手动设置,而是交换机自动学习得到的。当某个设备向交换机发送帧时,交换机将帧的源 MAC 地址和接口对应起来,作为一条记录添加到转发表中。

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当设备数量增加时,转发表也会随之变大,检索转发表所用的时间就越来越长,所有,有必要将网络分成多个数据链路,采用类似于网络层的IP地址一样对地址进行分层管理。

环路检测方式

  • 生成树方式
  • 源路由法

以太网帧

以太网帧的开头是“前导码(Preamble)”,长度为 8 字节,这一段没什么用,重点在于以太网帧的本体。

本体由首部,数据和 FCS 三部分组成:

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类型部分存储了上层协议的编号,比如上层是 IP 协议,则编号为 0800。

FCS 表示帧校验序列(Frame Check Sequence),用于判断帧是否在传输过程中有损坏(比如电子噪声干扰)。FCS 保存着发送帧除以某个多项式的余数,接收到的帧也做相同计算,如果得到的值与 FCS 相同则表示没有出错。

无线通信

无线通信通常使用电磁波、红外线、激光等方式进行传播数据。一般在办公室的局域网范围内组成的较高速的连接成为无线局域网。

IEEE802.11

IEEE802.11定义了无线LAN协议中物理层与数据链路层的一部分(MAC层)。IEEE802.11这个编号有时指众多标准的统称,有时也只无线LAN的一种通信方式。主要针对笔记本电脑这样较大的计算机设备的标准。

蓝牙

是使用2.4GHz频率无线电波的一种标准,主要为手机或者智能手机、键盘、鼠标等较小设备而设计的标准。

PPP

PPP是指点对点,及1对1连接计算机的协议。 以太网使用同轴电缆或双绞线电缆,它可以决定其中的0,1该被解释为何种电子信号。与之相比,PPP属于纯粹的数据链路层,与物理层没有任何关系。及仅有PPP无法实现通信,还需要有物理层的支持。

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PPP可以使用电话线或ISDN、专线、ATM线路。

LCP与NCP

在开始进行数据传输前,要先建立一个PPP级连接。这个连接建立以后就可以进行身份认证、压缩与加密。 PPP包括两个协议:

  • 不依赖上层的LCP协议: 主要负责建立和断开连接、设置最大接收单元、设置验证协议以及设置是否进行通信质量的监控。

  • 依赖上层的NCP(如上层为IP,也叫做IPCP)协议:负责IP地址设置以及是否进行TCP/IP首部压缩设备。

    PPP的帧格式

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PPP0E

单纯的以太网没有验证功能,也没有建立和断开连接的处理,因此无法按时计费。而如果采用PPPoE管理以太网连接,就可以利用PPP的验证等功能使各家ISP可以有效地管理终端用户的使用。

主要数据链路类型及特点

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公共网络

公共通信服务类似于电信运营商(如NTT、KDDI或软银等)提供的电话网络。人们通过这些运营商签约、付费不仅可以实现联网还可以与距离遥远的机构组织进行通信。 常见的有模拟电话线路、移动通信、ADSL、FTTH、有线电视、专线、VPB以及公共无线LAN等内容。自行了解下就好,就不一一介绍了。

关于数据链路层,最重要的一点还是它的定义:“通过通信介质相互连接的设备之间,数据传输的规范”。这说明数据链路层的协议适用于处于同一种数据链路两端的节点。如果不能理解这一点,就无法理解网络层和 IP 协议。

数据链路层的意义在于,如果没有数据链路层,数据只能以流的形式存在与通信介质中,不知道该发送往哪里,过长的数据流可能无法在通信介质中传输。


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