计算机网络学习笔记3-数据链路层

三、数据链路层

1.数据链路层使用的信道类型:

1)     点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。PPP协议

2)     广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式。过程比较复杂,必须使用专用的共享信道协议来协调主机间的数据发送。CSMA/CD协议

2.局域网中,讨论的是分组怎么从一个主机传送到另一个主机。

而网络层中,讨论的是怎样从一个网络通过路由器转发到另一个网络。

3.链路(link):从一个结点到相邻结点的一段物理链路(有线或无线)。

数据链路:数据在一条链路中传送时,除了必须有一条物理链路外,还必须有必要的通信协议来控制这些数据的传输。若把实现通信协议的软件和硬件加在物理链路上,就构成了数据链路。

4.点对点通信的数据链路层三个基本问题:

1)     封装成帧:在一段数据的前后分别添加首部和尾部,构成帧。首部和尾部添加控制字符“SOH”、“EOH”作为开始和结束的标记。

最大传送单元MTU(Maxinum Transfer Unit):帧的数据部分长度上限。(由链路层协议规定大小)

2)     透明传输:表示无论什么样的比特组合都能通过数据链路层,数据“看不到”数据链路层中妨碍传输的东西。

透明:一个重要术语。表示某个实际存在的事物看起来好像不存在意一样。例如,你看不到你前面有一款100%透明的玻璃。

因此为了保证透明传输,采用字符填充方法。当发送端数据链路层的数据中出现控制字符“SOH”或“EOH”的前面插入一个转义字符“ESC”。若数据中有“ESC”,同样在前面加一个转义字符“ESC”。接受端的数据链路层在把数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

3)     差错检测

循环冗余检验CRC(Cyclic Redundancy Check),检测帧中是否有比特差错。在数据链路层是有CRC检验,能够实现无比特差错的传输,但无法保证传输差错(如帧丢失、重复、失序),所以CRC并不能实现可靠传输。

过去OSI的观点是:要求数据链路层必须向上提供可靠传输服务,在CRC检测的基础上加上帧编号、确认和重传机制。但目前由于通信链路质量不好引起差错的概率已经大大降低,,因此因特网就采用区别对待的方式,以此提高通信效率:

A.      对于通信质量较好的有线传输链路,数据链路层不使用确认和重传机制,即不要求向上提供可靠传输。若传输中出现错误,则由上层协议(例如运输层的TCP)改正差错。

B.      对于通信质量较差的无线传输,仍采用确认重传机制。

5.点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)

PPP协议是用户计算机和ISP进行通信时使用的数据链路层协议。(用户通过ISP连接到因特网)

6.CSMA/CD- 载波侦听多点接入/碰撞检测。

- 多点接入:说明这是总线网络。

- 载波监听:用电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送。

- 碰撞检测:在发送中检测信道,是为了及时发现有没有其他站的发送和本站发送的碰撞。

因此,在使用CSMA/CD协议时,一个站不可能同时进行发送和接收(但必须边发送边监听信道),因此使用该协议的以太网不能进行全双工通信,而只能进行半双工通信。

以太网可以说是局域网的一种,但是目前局域网大多数都是使用以太网标准,故可认为以太网就是局域网。然后,局域网之间的通信协议必须是相同的,即局域网内计算机(或计算机网络)只允许使用同一种通信规则进行通信。而不同的局域网之间,又可以通过其他任意的通信规则进行通信(内部只是用一种通信规则),这就构成了互联网。

所以:以太网<= 局域网<= 互联网!= 因特网。

集线器– 在物理层扩展以太网,并不能解决碰撞问题,也不能缓存帧。

网桥 – 在数据链路层扩展以太网。可以过滤通信量,增大吞吐量。采用存储转发技术。

交换机– 多接口网桥。

利用以太网交换机可以实现虚拟局域网(VLAN)。虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,而这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN帧都有一个明确的标识符,指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。

虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务,并不是一种新型局域网。如图所示为VLAN实例。


高速以太网– 速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。

10BASE-T – 指在双绞线上传送10M/s的基带信号。

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