数据链路层
数据链路层
概念和功能
基础概念
数据链路层的地位
链路与数据链路
PDU-帧
两种信道
广播信道（CSMA/CD协议）
点对点信道（PPP协议）
三种基本问题
封装成帧
最大传送单元MTU
限制帧中数据部分的最大长度
MTU = IP层 + 全部数据
默认值：1500
帧界定
透明传输
组帧方式
字符计数法
缺点：一步错，步步错
每一段数据流的第一位定义帧长度
字符（字节）填充法
- 在数据中出现的SOH/EOT前填充一个转义字符ESC
零比特填充法
- 每5个1后填充1个0
违规编码法
差错检测
差错
位错（比特差错）
帧错
帧丢失
帧重复
帧失序
检测
循环冗余检验CRC
1.计算：在k位原始数据后拼接n个0 后 除以 约定好的n+1 位的除数
2.拼接：在原始数据后拼接计算好的冗余码
3.发送后接受端校验余数
冗余码
- 帧检验序列FCS
纠错
差错控制编码（信道编码）
- 引入冗余
广域网
主要位于物理层、数据链路层、网络层
PPP
满足的要求
三个协议组件
数据封装方式
链路控制协议LCP
网络控制协议NCP
帧格式
帧长度为整数字节
各字段意义
首部
开始标志字段F
地址字段A
控制字段C
协议字段
尾部
帧校验序列FCS
结束标志字段F
透明传输问题
异步传输
- 字节填充
同步传输
- 零比特填充
状态图
两种认证方式
口令鉴别协议RAP
- 两次握手，明文传输口令
口令握手鉴别协议CHAP
三次握手，不明文传输口令，取代口令的是hash
认证报文耗费带宽
HDLC＊
面向比特的同步协议
有国际标准化组织（ISO）制定
是串行线路的默认封装，无认证
帧中继＊
MPLS（2.5层协议，第四章）
局域网
拓补分类
总线型
星型（逻辑总线）
环型
媒体共享技术
静态划分信道
频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
动态分配信道（多点接入）
随机接入
受控接入
以太网
以太网MAC层
硬件地址/物理地址/MAC地址
一适配器一地址
MAC构成
长度6字节（48bit）
前3字节由IEEE的注册管理机构RA向厂家分配，称为组织唯一标识符
后3字节由 厂家自行指派，称为唯一标识符
分类
单播MAC地址
- 第一字节最低位为0
组播MAC地址
- 第一字节最低位为1
广播MAC地址
- 每一位字节都为1
帧格式
目的地址（6字节）
源地址（6字节）
类型（2字节）
数据字段（46～1500）
帧检验序列FCS（4字节）
总线型以太网
载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD
多点接入
- 总线型网络
载波监听
- 不管在发送数据前或发送数据过程中，都不停地检测信道
碰撞检测
边发送边检测信道上信号电压的变化
- 半双工通信
先听后说，边听边说，冲突停止，延迟重发
设备
- 集线器（物理层）
交换式以太网
设备（数据链路层
交换机
交换机特点
接口数量多
全双工
并行
传输无冲突
接口存储器
即插即用
转发效率高
自学习
交换方式
存储转发
直通
碎片隔离
网桥
采取的两种措施
采用无连接的工作方式
使用曼彻斯特编码
重传机制
截断二进制指数退避
发送碰撞停止发送数据后，退避一个随机时间
基本退避时间 = 2*发送时延
参数k = min[重传次数,10]
从整数集合[0,...,2^k - 1]中取任何一个数，记为r
重传时延 = r * 基础退避时延
重传16次后丢弃该帧
最小帧长问题
帧的传输时延 >= 两倍的传输时延
最小帧长度 = 传播时延 ＊ 发送速率 ＊ 2
10Mbit/s以太网争用期长度
51.2微秒
争用期内可发送512bit，即64字节
若前64字节没有发生冲突，则后续数据就不会发生冲突
因此以太网最小有效帧长为64字节
以太网帧长度范围：64～1518字节
虚拟局域网
广播域和冲突域
vlan标签
4字节
前两字节为802.1Q标签类型
后两字节为 标签控制信息
前4位实际无用
后12位vlan标识符VID
接入链路不带标签
- 主机与交换机
干道链路带标签
- 交换机与交换机
vlan划分方法
基于端口
最简单、最常用
在第一层划分虚拟局域网
缺点 不允许用户移动
基于MAC地址＊
在第二层划分局域网
允许用户移动
缺点 需要输入和管理大量的MAC地址
基于协议＊
基于IP子网地址＊
基于高层应用或服务＊
- 更灵活、更复杂