常用小网站,网站资料清单,什么是网站建设与管理,wordpress 机主题概述三个重要问题封装成帧差错检测可靠传输 使用广播信道的数据链路层数据链路层的互连设备 媒体接入MAC地址集线器与交换机区别以太网交换机生成树协议STP 概述
链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路#xff0c;而中间没有任何其他的交换结点。数据链路是指把实现通信… 概述三个重要问题封装成帧差错检测可靠传输 使用广播信道的数据链路层数据链路层的互连设备 媒体接入MAC地址集线器与交换机区别以太网交换机生成树协议STP 概述
链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路而中间没有任何其他的交换结点。数据链路是指把实现通信协议的硬件和软件加到链路上就构成了数据链路 数据链路层以帧为单位传输和处理数据。
三个重要问题
封装成帧
指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧。 帧头和帧尾中包含有重要的控制信息其作用·之一是帧定界 透明传输是指数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制就好像数据链路层不存在一样。
对于面向字节的物理链路使用字节填充的方法实现透明传输对于面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输
为了提高帧传输效率应当使帧的数据部分的长度尽可能大一些。但是设计了最大传输单元为MTU
差错检测
在一段时间内传输错误的比特占所传输比特总数的比特率称为误码率BER 使用差错检测码来检测数据在传输过程中是否产生了比特差错是数据链路层所要解决的重要问题之一。 但是检错码只能检测出错误但是不能定位错误。 奇偶校验 在待发送数据后面添加1位奇偶校验位使整个数据包括所添加的校验位在内中的“1”的个数为奇数奇校验或偶数偶校验 如果有奇数个位发生误码则奇偶性发生变化可以检查出误码 如果有偶数个位发生误码则奇偶性不发生变化不可以检查出误码 因此其漏检率很高一般不会采用。 循环冗余校验CRC 其漏检率很低在数据链路层中广泛使用。 收发双方约定好一个生成多项式G(x) 发送方基于待发送的数据和生成多项式计算出差错检测码冗余码将其添加到待传输数据后面一起传输。 接收方通过生成多项式来计算收到的数据是否产生了误码。
可靠传输
基本概念比特差错只是传输差错的一种
从整个计算机网络体系结构来说传输差错还包括分组丢失分组失序分组重复。这些一般不会出现在数据链路层而是出现在其上层。 可靠传输服务并不仅仅局限于数据链路层其他各层均可选择实现可靠传输。
TCP向其上层提供面向连接的可靠传输服务UDP向其上层提供无连接不可靠传输服务IP向其上层提供无连接不可靠传输服务 一般情况下有线链路的误码率比较低为了减少开销并不要求数据链路层向上提供可靠传输服务。即使出现了误码可靠传输的问题由其上层处理。
无线链路易受干扰误码率比较高因此要求数据链路层必须向上层提供可靠传输服务。
点对点协议-ppp协议是目前使用最宽泛的点对点数据链路层协议。 主要由对各种协议数据报的封装方法封装成帧、链路控制协议LCP 用于建立配置以及测试数据链路的连接、一套网络控制协议NCPs 其中的每一个协议支持不同的网络层协议
使用广播信道的数据链路层
数据链路层的互连设备
数据链路层的广播信道与互连设备 在网络通信的模型中数据链路层位于网络层和物理层之间负责在两个相邻的网络节点之间传输数据帧。数据链路层的主要任务包括错误检测和纠正、流量控制以及链路管理。在这一层中广播信道和互连设备扮演了至关重要的角色这两者对于数据链路层的工作效率和网络的可靠性都有着直接影响。 广播信道 广播信道是一种特殊的信道类型它允许一个节点将数据帧发送到同一网络上的所有其他节点。广播信道在局域网LAN中非常常见例如以太网就是一个典型的广播信道。通过广播发送端不需要知道接收端的具体位置或地址它只需将数据帧广播到网络上所有连接到该网络的节点都能够接收到这个数据帧。 信道的优点包括 简化通信广播信道使得网络通信变得更为简单因为发送端不需要指定特定的接收节点地址。 降低成本在许多情况下广播信道可以降低网络设备的成本因为它们不需要复杂的寻址或路由功能。 快速传播广播可以确保数据帧迅速传播到网络上的所有节点。 广播信道的挑战包括 数据碰撞在广播信道中多个节点可能同时发送数据导致数据碰撞。这需要通过碰撞检测和回退机制如以太网的CSMA/CD来解决。 带宽竞争广播信道中的所有节点共享带宽当网络流量增加时可能会导致网络拥堵。 数据链路层的互连设备 数据链路层的互连设备用于连接和管理不同网络节点之间的通信。这些设备包括集线器、交换机和网桥每种设备都有其独特的功能和适用场景。 集线器Hub 集线器是最基本的互连设备它简单地将接收到的数据帧广播到所有端口。集线器没有能力识别数据帧的目标地址因此它只能通过广播的方式进行通信。虽然集线器成本低但由于它不能减少数据碰撞和带宽竞争因此在现代网络中逐渐被淘汰。 交换机Switch 交换机是比集线器更先进的互连设备。它能够根据数据帧的目的MAC地址将数据帧转发到特定的端口从而减少了广播域的大小。交换机通过维护一个MAC地址表来记录网络上每个节点的地址并智能地转发数据。这大大提高了网络的效率和带宽利用率。 网桥Bridge 网桥用于连接两个或多个网络段并转发数据帧。与交换机类似网桥可以减少网络中的广播流量但它主要用于将不同的局域网连接在一起。网桥根据MAC地址表来判断数据帧的转发方向并能够有效地分割和管理网络流量。 互连设备的作用包括 减少广播风暴交换机和网桥通过减少广播域来降低网络中的广播风暴从而提高网络性能。 提高带宽利用率交换机通过单播转发数据帧避免了带宽资源的浪费。 提供网络隔离网桥可以将不同的网络段隔离开来增强网络的安全性和管理性。
媒体接入
媒体接入控制-动态接入控制-随机接入
CSMA是指载波监听多址接入并不使用确认机制CSMA/CD是指载波监听多址接入/碰撞检测是对CSMA的改进是早期共享以太网的信道访问控制协议并不使用确认机制。CSMA/CA是指载波监听多址接入/碰撞避免是802.11局域网采用无线信道访问控制协议。802.11局域网在使用CSMA/CA的同时还使用停止-等待协议。这是因为无线信道的通信质量远不如有线信道因此无线站点每发送完一个数据帧后要等到收到对方的确认帧后才能继续发送下一帧。CDMA是指码分多址属于静态划分信道是物理层的信道复用技术 不属于MAC协议。
MAC地址
MAC地址是以太网的MAC子层所使用的地址数据链路层 当多个主机连接在同一个广播信道上要想实现两个主机之间的通信每一个主机都必须能有唯一的标识即一个数据链路层地址。
在每个主机发送的帧中必须携带标识发送主机和接收主机的地址。由于这类地址是用于媒体接入控制MAC因此这类地址被称为MAC地址MAC地址被固化在网卡的电可擦可编程只读存储器EEPROM中因此MAC地址被称为硬件地址MAC地址有时也被称为物理地址。
IP地址是TCP/IP体系结构网际层所使用的地址 IP地址是因特网上的主机和路由器所使用的地址用于标识两部分信息 网络编号标识因特网数以百万计的网络 主机编号标识同一网络上不同主机或路由器 数据包转发过程中IP地址与MAC地址变化情况 源IP地址和目的IP地址保持不变 源MAC地址和目的MAC地址逐个链路或逐个网络改变。
ARP协议属于TCP/IP体系结构的网际层其作用是已知设备所分配的IP地址使用ARP协议可以通过该IP地址获取到设备的MAC地址。 源主机在自己的ARP高速缓存表中查找目的主机的IP地址所对应的MAC地址如果找到了则可以封装MAC帧进行发送找不到则发送ARP请求封装在广播MAC帧中 目的主机收到ARP请求后将源主机IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中然后给源主机发送ARP响应ARP响应包含有目的主机IP地址和MAC地址。 源主机收到ARP响应后将目的主机的IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中然后就可以封装之前想发送的MAC帧并发送给目的主机。
ARP的作用范围逐段链路或逐个网络使用
集线器与交换机区别 集线器HUB 早期以太网的互连设备 工作在OSI体系结构的物理层 对接收到的信号进行放大、转发 使用集线器作为互连设备的以太网属于共享总线式以太网。集线器互连起来的所有主机共享总线宽带属于同一个碰撞域和广播域。 交换机SWITCH 目前以太网中使用最广泛的互联设备 工作在OSI体系结构的数据链路层也包括物理层 根据MAC地址对帧进行转发 使用交换机作为互连设备的以太网称为交换式以太网。交换机可以根据MAC地址过滤帧即隔离碰撞域。 交换机的每一个接口是一个独立的碰撞域 交换机隔离碰撞域但是不隔离广播域VLAN除外
以太网交换机生成树协议STP
生成树协议STP可以在增加冗余链路来提高网络可靠性的同时又避免网络环路带来的各种问题 不论交换机之间采用怎么样的物理连接交换机都能自动计算并构建一个逻辑上没有环路的网络其逻辑拓扑结构必须是树形的最终生成的树形逻辑拓扑要确保连通整个网络当首次连接交换机或网络物理拓扑发生变化时交换机都将进行生成树的重新计算。
交换机端口类型
Access 连接用户计算机 只能属于一个VLAN PVID与端口所属VLAN的ID相同默认为1 接收处理方法一般只接收未打标签的普通以太网帧并给其打标签。 发送处理方法如果帧中的VID等于端口PVID则去掉标签并转发否则丢弃。Trunk 交换机之间或交换机与路由器之间的连接 可以属于多个VLAN 用户可以设置PVID默认为1 接收处理方法接收已打标签的帧接收未打标签的帧根据端口的PVID值给帧打标签 发送处理方法帧中VID等于PVID去掉标签再转发。帧中VID不等于端口PVID直接转发Hybrid 交换机之间、交换机与路由器之间、交换机与用户计算机之间的连接 可以属于多个VLAN 用户可以设置PVID默认为1 接收处理方法接收已打标签的帧接收未打标签的帧根据端口的PVID值给帧打标签 发送处理方法查看数据帧中的VID是否在端口的“去标签”列表中如果存在则去掉标签再转发。如果不存在直接转发。
