数据链路层

本章内容：

1.数据链路层的点对点信道和广播信道的特点，以及着两种信道所使用的协议（ppp、csma/cd）协议。

2.三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测

3.以太网MAC层的硬件地址

4.适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用和适用场合

1.使用点对点信道的数据链路层

• 点对点信道的数据链路层的协议数据单元——帧
• 封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部。每一种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限——最大传送单元MTU. SOH EOT
• 透明传输：在数据链路层透明传输数据，标识无论怎么样的比特组合的数据，都能按照原样没有差错地通过这个数据链路层。为了解决透明传输地问题，就必须设法使数据中可能出现的控制字符SOH EOT 在接收端不被解释为控制字符。（字节填充和字符填充）
• 差错检测：现实中地通信链路不会是理想的，比特在传输过程中可能会产生差错。为了保障数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。目前在数据链路层广泛使用了循环冗余检测CRC。能够实现无比特差错传输，不能保证可靠传输。

1.1 点对点协议PPP

        用户——ISP——互联网

ISP:网络业务提供商，能提供拨号上网服务、网上浏览、下载文件、收发电子邮件等服务，是网络最终用户进入Internet的入口和桥梁。它包括Internet接入服务和Internet内容提供服务。这里主要是Internet接入服务，即通过电话线把你的计算机或其他终端设备连入Internet。

用户接入ISP使用PPP协议。

1.2 PPP协议的帧格式

1.3 PPP协议的工作状态 ⭐

P80

从设备之间无链路开始，到先建立物理链路，再建立链路控制协议LCP链路。经过鉴别后再建立网络控制协议NCP链路，然后才能交换数据，由此可见，PPP协议已经不再是纯粹的数据链路层协议，还包含了物理层和网络层的内容。

 

              

2 使用广播信道的数据链路层

广播信道可以进行一对多的通信，下面要讨论的局域网使用的就是广播信道。

总线网以以太网最为著名，以太网已经再局域网市场中占据了绝对优势，现在以太网几乎成为了局域网的代名词。

局域网工作的层次跨越了数据链路层和物理层，由于局域网技术有关数据链路层的内容非常丰富，所以放到这一节讨论。

 计算机通过适配器连接到互联网

 

 2.1 CSMA/CD协议

为了再总线上实现一对一的通信，可以使每一台计算机的适配器拥有一个与其他适配器不同的地址。仅当数据帧中的目的地址与适配器中ROM中存放的邮件地址一致时，该适配器才能接受这个数据帧。

 

如果你听到有人发言，那么你必须等别人说完了才能发言，但有时碰巧两个人或更多的人发言了，那么一旦发现冲突，大家都必须立即停止发言，等听到没人发言你才能发言。

以太网使用的方法和上面的方法非常像，就是CSMA/CD，意思为：载波监听多点接入/碰撞检测。

1. 准备发送
2. 检测信道
3. 发送过程中仍不断检测信道

2.2 以太网的MAC地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址

 

2.3 在数据链路层扩展以太网

最初人们使用的是网桥。网桥对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤。查找网桥中的地址表，然后确定该帧转发到哪一个接口。

1990年问世的交换器集线器，淘汰了网桥。

交换式集线器称为以太网交换机或者第二层交换机。

以太网交换机实质上是一个多接口的网桥，通常有很多的接口，和工作在物理层的转发器、集线器有很大的差别。

全双工。

以太网交换机是一种即插即用的设备，其内部的交换表时通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。

以太网交换机的性能远超过普通的集线器，而且价格不贵，这就使工作在物理层的集线器逐渐地退出了市场，