计算机 数据链路层 知识点总结

数据链路层作用


链路:网络中两个结点之间的物理通道,链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。

数据链路:两络中两个结点之间的逻辑通道,把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。

路由器会去掉帧的首部,拿到数据包之后,查看路由表,从哪个口出去,然后封装为该链路的协议的帧,不同的链路可以使用不同的协议。

可以看到数据包从pc1到pc2每过一条链路都得封装一次。不同链路,不同的的协议,那么帧的格式也就不一样。

路由器的接口,有物理层的功能,收到计算机发来的电信号,然后将封装的帧去掉,然后提交给路由器,路由器有网络层的功能,根据路由表选择接口之后,又由这个接口来封装成帧,再变成这个接口电信号,光信号。

路由器是三层设备,也有数据链路层和物理层的功能。 

数据链路层使用的信道


数据链路层使用的信道可以是点对点,还有广播信道,比如同轴电缆连的网络,这就是广播信道。一个计算机通信,电信号会给到所有的计算机,这些计算机都可以收到。

点到点是指链路上就两个设备,广播信道是指链路上有多个设备。

他们使用的通信协议是不一样的。

不同链路协议不一样,帧的格式也不一样


以太网的帧封装了三个字段

还是这个数据包,看看点对点链路的帧,看到源地址,目的地址还是没有变!但是由于链路不一样,协议也不一样,帧的格式也不一样,可以看到点到点的帧就不需要MAC地址。 

广播链路的局域网


广播信道使用带冲突检测的载波侦听多路访问( CSMA/CD )机制通信。

CSMA/CD就是广播信道使用的数据链路层协议,使用CSMA/CD协议的网络就是以太网。 点到点链路就不用冲突检测,因此没必要使用CSMA/CD协议。

使用集线器组建的局域网也是广播信道,是总线型拓扑。(A计算机和C计算机通信,那么这个信号通过集线器发给所有的口,不做任何的处理,也是一个广播信道)

 点到点链路使用的是ppp协议,广播链路使用的是CSMA/CD协议

什么是集线器?


集线器( hub )是工作在物理层、具有信号放大功能、以它为中心的网络设备。即一个多端口的中继器,以集线器为中心,连接多个节点。广播方式发送数据,也就是说,当它要发送数据时,会发送到与集线器相连的所有节点。

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由于集线器没有控制功能,因此所有终端共享带宽,同一时刻只能一个终端发送数据,多个终端同时发送数据就会产生冲突。这时,集线器、连接线缆以及连接在集线器上的终端设备构成了一个冲突域。于是采用 CSMA/CD 方式决定终端能否发送数据。

数据链路层要解决的三个问题 封装成帧


 在数据链路层,探讨的是如何将一段数据传递给另外一个节点的接口。在传递的时候变成电信号,光信号,还是无线信号,我们并不关心这个,因为这是物理层需要做的事情。

 

  • 封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧。(网络层给你了数据包,网卡就要将其封装一下,加上头和尾部,从网络层给到数据链路层的ip数据报大小是有限制的,叫做最大传输单元,以太网是1500个字节,如果超过了这个大小,那么网络层的IP数据包就要分片)(封装成帧的意思就是给网络层的数据包加上头和尾,有头有尾代表一个完整的数据)
  • 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

 数据链路层要解决的三个问题 透明传输


当数据是由可打印的 ASCII 码组成的文本文件时,帧定界可以使用特殊的帧定界符。

控制字符 SOH (Start Of Header) 放在一帧的最前面,表示帧的首部开始。另一个控制字符 EOT (End Of Transmission) 表示帧的结束。

 ASCII表里面有非打印的字符,这些字符不是键盘输入的,都是一些控制字符。

 如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和 SOH 或 EOT 一样,数据链路层就会错误地“找到帧的边界”。当作无效帧丢弃就产生错误了。 

解决透明传输问题

解决方法:字节填充 (byte stuffing) 或字符填充 (character stuffing)。

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”(其十六进制编码是1B)。

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。

如果转义字符也出现在数据当中,那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个。

封装成帧加上头和尾,传输的时候加上转义字符,接收的时候去掉转义字符,加头和尾的过程叫做封装成帧,插入转义字符和去掉转义字符的过程叫透明传输。

不同链路协议解决的透明传输的方法不一样,这个转义字符到底是啥,完全由数据链路层搞定,但是,所有的数据链路层都要解决这个问题。

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