計算機網路--資料鏈路層
資料鏈路層
- 鏈路 (Link) 就是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換結點
- 資料鏈路 (Data Link) 是指把實現通訊協議的硬體和軟體加到鏈路上，就構成了資料鏈路
- 資料鏈路層以幀為單位傳輸和處理資料
使用點對點通道
封裝成幀
指資料鏈路層給上層交付的協議資料單元新增幀頭和幀尾使之成為幀
- 幀頭和幀尾中包含重要的控制資訊
- 幀頭和幀尾的作用之一就是幀定界
- 幀定界符：ESC
透明傳輸是指資料鏈路層對上層交付的傳輸資料沒有任何限制
- 面向位元組的物理鏈路層使用位元組填充（或稱字元填充）的方法實現透明傳輸
- 面向位元的物理鏈路使用位元填充的方法實現透明傳輸
- 零位元填充法，每 5 個 1 後插入 1 個 0
誤差檢測
指位元傳輸過程中產生差錯
- 誤位元速率BER：傳輸錯誤的位元佔所傳輸位元總數的比率
奇偶校驗【漏檢率高】
迴圈冗餘檢驗 CRC
- 收發雙方約定好一個生成多項式 G(x)
- 傳送方基於待發送的資料和生成多項式計算出差錯檢測碼(冗餘碼)
- 接收方通過生成多項式來計算收到的資料是否產生了誤碼
可靠傳輸
- 不可靠傳輸服務：僅僅丟棄誤碼的幀
- 可靠傳輸服務：想辦法實現發什麼就收什麼
可靠傳輸不侷限於資料鏈路層
停止-等待協議 SW
- 為互動過程通過一個超時計時器，超時重傳
- 資料分組編序，確認重複
- 確認分組編號
通道利用率：
\({T_D}\over{T_D+RTT+T_A}\)
回退 N 幀協議 GBN
- 採用 3 個位元給分組編序號，即序號 0~7
- 傳送視窗的尺寸 \(W_T\) 的取值：\(1 < W_T < 2^3 - 1\)
- 接收視窗的尺寸 \(W_R\)的取值：\(W_R = 1\)
選擇重傳協議 SR
- 採用 3 個位元給分組編序號，即序號 0~7
- 傳送視窗的尺寸 \(W_T\) 的取值：\(1 < W_T < 2^3 - 1\)
- 接收視窗的尺寸 \(W_R\) 的取值：\(W_R = W_T\)
點對點協議 PPP
Point-to-Point Protocol
提供一個標準方法
- 對種協議資料報的封裝方法
- 鏈路層控制協議 LCP
- 一套網路控制協議 NCPs
|F|A|C| P | 幀的資料部分 |FCS|F|
-
標誌（Flag）欄位: PPP幀定界符，
0x7E -
地址（Address）欄位:
0xFF，預留 -
控制欄位（Control）欄位:
0x03，預留 -
協議（Protocol）欄位: 指明幀資料部分送交那個協議處理
- 0x0021: IP 資料報
- 0xC021: LCP 分組
- 0x8021: NCP 分組
-
幀的資料部分 不超過 1500 位元組
-
幀檢測序列（Frame Check Sequence）欄位: CRC 計算出的檢驗位【2 位元組】
透明傳輸實現方法
-
面向位元組的非同步鏈路採用插入轉義字元的位元組填充法
- 7E 位元組轉變 2 位元組序列【7D, 5E】
- 7D 位元組轉變 2 位元組序列【7D, 5D】
- 每一個ASCII碼控制字元（數值小於
0x20的字元），則在該字元前面插入一個 7D 位元組，同時將該字元的編碼加入0x20
-
面向位元的同步鏈路採用插入位元 0 的位元填充法
- 5 連續 位元 1 在後面新增一個位元 0
FCS 計算訪問 |A|C| P | 幀的資料部分 |
媒體接入控制
MAC
-
靜態劃分通道
- 分頻多重進接 FDM
- 分時多重進接 TDM
- 分碼多重進接 CDM
-
動態接入控制
-
受控接入
- 集中控制
- 分散控制
-
隨機接入
-
CSMA/CD 協議
匯流排區域網
- 多址接入 MA
- 載波監聽 CS
- 碰撞檢測 CD
截斷二進位制指數退避演算法
退避時間 = 基本退避時間 X 隨機數r
CSMA/CA 協議
無線區域網
無法使用 碰撞檢測 CD
802.11 使用 碰撞避免 CA
-
幀間間隔 IFS
- SIFS (28)
- DIFS (128): 資料幀和管理幀
MAC層標準定義媒體接入控制
- 分散式協調功能 DCF 預設
- 點協調功能 PCF
MAC, IP, ARP協議
MAC 地址
鏈路層，廣播通訊進行區分依據
每一個網路介面卡都有唯一 MAC 地址
IEEE 802 區域網 MAC 地址 48
- 前三位元組是 IEEE 分配
- 後三位元組是廠商自由分配
IP 地址
網路層，主機和路由器使用
- 網路編號
- 主機編號
資料包傳送過程中
- 源 IP 地址和目的 IP 地址保持不變
- 源 MAC 地址和目的 MAC 地址逐個鏈路改變
ARP 協議
地址解析協議，由 IP 地址分析 MAC 地址
-
ARP 快取記憶體表
- 動態 2min
- 靜態
不能跨網路使用
集線器與交換機
集線器 HUB
RJ-45 插座，使用 CSMA/CD 協議
工作在 物理層，碰撞檢測由網絡卡進行
交換機 SWITCH
一般採用 全雙工方式
具有並行性
工作在資料鏈路層【包括物理層】
幀轉發方式
- 儲存轉發
- 直通轉發
隔離碰撞域
交換機 自學習
剛上電幀交換表為空
記錄有周期性
生成樹協議 STP
避免網路環路帶來的問題
虛擬區域網 VLAN
插入 4 位元組的 VLAN 標記
- VLAN 標記最後 12 位元稱為 VLAN 識別符號 VAD [0~4095]
- 802.1Q 幀 由交換機來處理
交換機埠型別
-
Access
- 一般用於連線使用者計算機
- 只屬於 一個 VLAN
- PVID 值與埠所屬VLAN的ID相同 預設 1
- 只接收普通乙太網 MAC 幀
-
Trunk
- 交換機與交換機或路由器
- 可以屬於多個 VLAN
- 預設 1
-
Hybrid
交換機各埠的預設 VLAN ID
- 思科 Native VLAN
- 華為 Port VLAN ID