计算机网络:数据链路层03

                        

                         数据链路层

 

                 链路和数据链路的区别：

                                   1)  链路是一个结点到相邻结点的一段物理链路

                                   2)  数据链路是除了有一段必须的物理链路外，还需要必要的通信协议来控制这些数据传输。

                                    

                                   3)  数据链路层的传输数据单元为——帧

             封装成帧

 

                               在数据段的前后分别加入首部和尾部，构成的就是帧，接收端从物理层收到比特流后，就可以根据首部和尾部的标记来知道帧的开始和结束。

                             

                               

                               最大传送数据单元MTU —— 数据部分长度上限

                    

                               SOH——代表帧的开始                            EOT——代表帧的结束

                                                 

                   透明传输

                                     当所传数据中，和首部尾部的帧一样时，数据链路层会误以为是数据结束了 ，从而把剩余的数据给丢弃了。

                                                 

                                   解决上述问题的的关键是，插入一个转移字符ESC，这种方式叫做字符填充或者字节填充。

                                          

                   差错检测

                                       利用CRC循环冗余检验。

                  PPP协议

                           PPP点对点协议

                           PPP帧

                                    1)  各段帧的意义

                                     

                                             首部第一字段和尾部最后一字段都是标示字段F，规定为0x7E(01111110)

                                             首部A字段规定为0xFF(11111111)    首部C字段规划为0x03(00000011)

                                        2) 字节填充     利用转义字符0x7D(01111101)

                                           当信息字段出现和标志字段一样的比特组合的时候(0x7E),把(0x7E)变成两字节序列(0x7D,0x5E) 

                                           若出现和转义字节(0x7D)一样时都转换为(0x7D,0x5D)

                                           若字段中出现ASCII控制字符(即数值小于0x20的字符)，则在前面加上一个0x7D，如出现0x03(控制字符中传输结束的意思ETX)，就转换成0x7D，0x23。

                                     

                                        3)零比特填充

                                          当信息字段连续出现五个1，就加入一个0

                                                

                                    4)PPP工作流程：

当用户拨号接入ISP后，就建立了一条PC到ISP的物理连接，PC向ISP发送一系列的链路控制协议LCP分组(封装成多个PPP帧)，建立LCP连接，网络层控制协议NCP给新的接入用户PC分配一个临时IP，这样PC就有个IP了 ，当用户通信完毕，NCP释放网络层连接，收回IP，LCP释放数据链路层连接，在释放物理层连接。
5)LCP 链接数据链路层LCP连接，LCP发送配置请求

                    局域网的网络拓扑

                                                         

                   以太网的两个标准

                                          数据链路层分为逻辑链路控制LLC子层，媒体接入控制 MAC子层。

                                         

                  适配器的作用

                                                  

                                             

                  CSMA/CD   (载波监听多路访问控制)

                                      无连接的工作方式，数据帧不进行编号可以，也不要求对方发回确认

                                      多路访问指的：总线型网络，许多计算机以多节点方式连接在一根总线上。

                                      载波监听：不管在发送前还是发送中都要不停的检测信道。在同一时间只允许一台主机发送数据。

                  信道的极限利用率

                                           一个站在发送帧时出现了碰撞，经过若干个争用期后发生成功。

                                      

                                          r  代表  以太网单程端到端的传播时延           T0代表  发送帧所需要的时间

                 提高信道利用率

                                                                                                  

                                                  参数a     代表  单程端到端的传播时延和发送帧的时间之比

                                                  当a无限趋近于0时  只要发生碰撞就能立刻检测出来，并立刻停止发送，因此信道资源被浪费时间非常少

                                                 反而a越大，争用期增大，使得每一次碰撞都损失资源，使的信道利用率降低

                 极限信道利用率          

                                               假定以太网各站发送数据都不会产生碰撞，并且能够非常有效的利用网络传输资源，即总线一旦闲下来就立刻某站发送数据。

                                                     

                                                  T0+r 发送一帧所占用的时间         T0帧本身的发送时间

                  MAC地址层

                                              硬件地址也叫物理地址 MAC地址

                                              单播帧(一对一)，即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。

                                              广播帧(一对全体)，即发送给本局域网上所有的站点的帧。

                                              多播帧(一对多)，即发生给本局域网上一部分的帧。

                  MAC帧               

                                               

                                                            FSC —— 帧检验序列      

                   网桥

                                   根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤，当网桥收到一个帧的时候，并不是向所有的接口转发此帧，而是检查此帧的目的MAC地址，然后再确定是转发大那个端口或者丢弃。

                                网桥的工作原理

                                   网桥根据转发表转发帧

                                               

                                网桥中的数据在各层传播情况

                                         

             

                                  透明网桥

                                                   以太网的站点并不知道所发送的帧经过那几个网桥，不需要配置转发表。

                                                   一开始的网桥的转发表是空的，通过自学习算法处理收到的帧，网桥每收到一个帧就把源地址和进网桥的接口记录下来。

                                                         

                                  生成树协议

                                                        为了解决网桥中转发表中都没有的地址，从而产生不停的兜圈子，需要寻找一个根网桥，根网桥每隔一段时间对生成树进行网络拓扑更新。

                                                               

                                 源路由网桥

                                                  源路由网桥发送帧的时候把详细的信息放在帧的首部，源站以广播的形形式向欲通信的目的站发送一个发现帧，沿着路由尽可能的传送记录所经过的路由，当发现帧到达目的地址的时候，就沿路由返回源站，源站知道这么信息到，计算出最佳路由。

                                               

                    vlan虚拟局域网

                                               每一个vlan的帧都有一个明确的标示，指明发送的帧是属于哪个vlan区域的。

                                  vlan标记