计算机网络---------数据链路层

一、数据链路层基本概念

1、数据链路层的五个主要功能:

        1.1、负责数据链路的建立、维护与拆除

        1.2、负责数据帧的封装、传输与同步

        1.3、负责进行错误检测

        1.4、负责进行流量监控

        1.5、提供了通讯过程中必须使用的MAC地址

2、以太网的作用及解决的问题

        2.1常见的局域网的连接方式:总线型、环形、星型、全互连型(Full Mesh)、半互连型、树形(懒得去再用画板画了,把笔记上的放上去了,画得不好凑合看吧 ps:图中的网状就是互连型)

        2.2、局域网(Local Area Network LAN)就是以太网

        2.3、以太网能够解决3大问题:

                2.3.1、在总线型拓扑结构中,若多台主机同时希望传输数据,如何避免冲突

                                解决方案:CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路访问/退避)

                                工作原理:发送数据前先侦听信道是否空闲,若信道空闲,则发送数据,边听边监听,如果检测到冲突,则立刻停止发送数据,退回,等待一个随机时间后再次重新建立连接

                2.3.2、在互联网中如何唯一标识每一台主机

                            解决方案:每台主机使用MAC地址作为其在互联网络中唯一的身份标识(就是每台主机的MAC地址都是不一样的,并且理论上全球唯一,虚拟机除外)MAC地址共48bit,分为2段(前24bit为厂商标识,后24bit为设备唯一标识

                2.3.3、数据在封装过程中,二层头部中包含的内容:7Byte的前导码,6Byte的目的MAC地址,6Byte的源MAC地址2Byte的 类型/长度 4Byte的FCS(Frame Checksum 帧校验序列和)

 ps:二层规定,一个数据帧最大不能超过1500Byte(其中包含用户所发送的原始数据,与各层头部的总和,也就是说原始数据小于Byte),如果超出Byte将会对数据进行分片。

二、数据链路层的子层

数据链路层可分为2个子层:LLC子层和MAC子层

 1、LLC(逻辑链路控制)子层:

        主要功能:1.1、负责进行数据链路的建立、维护与拆除

                          1.2、负责与上层建立服务接入点

                          1.3、将分片之后的数据帧添加上序列号(以便于接收方数据重组)

2、MAC(介质访问)子层:

        主要功能:2.1、将上层递交下来的数据包封装成帧,并且进行传输

                          2.2、通过CSMA/CD的算法来避免以太网发生的冲突

                          2.3、使用FSC(数据帧尾部 帧校验序列和)进行错误检测

                          2.4、根据目标MAC地址寻址并转发数据

三、交换机工作原理

1、交换机从某端口接收到数据帧后,首先查看其自身的MAC地址表项,查找源MAC地址

2、若没有找到源MAC地址,则交换机首先学习源MAC,将源MAC地址与接收到该数据帧的端口号码做对应关系,保存在自身的MAC地址表项中

3、交换机学习完源MAC地址后,再次查找MAC地址表项,查找目标MAC地址

4、若能够在MAC地址表项中找到目标MAC地址,则单播转发数据帧

5、若无法在MAC地址表项中找到目标MAC地址,则广播转发数据帧

6、MAC地址表项的老化时间【Maxage】为300s

四、3种工作模式

1、单工:通讯只能是单向的【传呼机】

2、半双工:通讯在同一个时间是单向的【对讲机】

3、全双工:通讯在同一个时间是双向的【手机】

注:交换机的端口可以工作在半双工与全双工模式下

五、冲突与冲突域

1、交换机每一个端口都是一个独立的冲突域,因此在其独立的冲突域中是不会发生任何通讯冲突的

2、交换机通过分割冲突域来避免冲突的发生,同时提高传输效率

六、冲突域与广播域

1、交换机每一个端口都是一个独立的冲突域,但交换机默认情况下,所有端口都工作在同一个广播域中

2、所有端口都处于同一个广播域将会造成较大的安全隐患,因此交换机可通过额外的配置来分割广播域,该配置称之为VLAN【Virtual Local Area Network | 虚拟局域网】

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