网络2.数据链路

数据链路层

  数据链路层的协议定义了通过通信媒介互连的设备之间的传输规范,其处理的数据不单纯的0、1序列,该层把它们集合为一个叫做“帧”的块,然后进行传输。

  相关技术有:MAC寻址(物理寻址)、介质共享、非公有网络、分组交换、VLAN、等。设计传输方式的数据链路有:以太网、WLAN、PPP等。

  数据链路层是物理层和网络层之间的一个桥梁,是介于传输介质和传输协议之间。局域网的数据链路层分为两个层面,因为局域网是共享介质的,而广域网是专用的(通常是点对点的)不存在介质冲突的问题。上层是LLC层的逻辑链路控制层,主要是用来转化数据包控制数据流量等。下层是MAC层媒体访问控制层,用来管理底层物理媒介。

MAC地址

  MAC地址:硬件生产厂商提供的唯一物理地址;为12位的16进制数表示,前六位是厂商;网络上区分各个设备。

  MAC地址常48比特,结构如图所示:

  

  互联网上也就是Internet上各主机之间的通信真正地址是IP地址,也就是TCP/IP协议。而局域网上,真正的访问地址是MAC地址进行通讯,而不是IP地址,通过ARP协议解析IP到MAC。当然有一些应用使用TCP/IP。多数还是以太网协议,用MAC地址寻主机。

那么问题来了,既然MAC全球唯一,为什么互联网用IP不用MAC地址呢?

因为IP和MAC寻址方式不同,MAC寻址为广播寻址,全网广播,然后目标主机再响应。局域网就是广播域,广播到了路由会被截断,不会通过路由转发进入其它子网。

  MAC地址应用:一般情况下数据进入路由器会通过一个过滤表,可以过滤IP或者MAC地址。就可以限制网内某端不可与外网进行通信,在表内添加MAC地址是最好的方式;在比如管理网络,可以建一个IP:MAC:用户的记录表,来方便查询网内某用户出故障。

  其实,一个局域网的话有物理层和数据链路层就可以进行通信和传发数据。

       在局域网内可以通过交换机实现MAC地址转发,可以自动生成,数据链路层的每个通过点在街道包时,会从中将源MAC地址以及曾经接收该地址发送的数据包的接口作为对应关系记录到转发表中。

共享介质型网络【以太网】

  是由多个设备共享一个通信介质的网络。设备之间采用同一个载波信道进行发送和接收。一般采用争用和令牌环模式。

争用模式

  争用方式是指争夺获取数据传输的权利,通常令网络中的各个节点采用先到先得的方式占用信道发送数据,如果多个节点同时发送帧,则会产生冲突现象。因此会导致网络拥堵与性能下降。改良后变为CSMA/CD。要求节点提前检查冲突,一旦发生冲突,则尽早释放信道。原理如下:

如果载波信道上没有数据流动,则任何节点都可以发生数据。

检查是否会发生冲突。一旦发生冲突,放弃发送数据,同时立即释放载波信道。

放弃发送后,随机延时一段时间,再重新争用介质,重新发送帧。

 

   实例如下:

  AN工作站两台,工作站B正在发送消息,AN都想存文件到FILESERVER,都想去争用线路,那首先去载波侦听线路,也就是探测线路电压级别,有信号传送的话电压是不定的。一旦空闲了,AN同时上线,但是网络只能允许一台使用发生冲突,一旦发生冲突则先发送一个阻塞报文,至少有两个节点不能用这个信道,这两个节点同时报错都被返回不能使用,随机延时段时间再重新发送。

  传输量大、节点数目多会造成冲突增加。如何解决?桥接可以隔离冲突,例如交换机。类似公路立交桥,让东西  南北车辆都可以通行。

  无论寻址还是接受数据,以太网都是广播。对于大部分节点,广播其实是无用的,如果网内广播太多,大部分带宽都会被广播占用。最常见解决办法,对网络主动分子网,每个子网之间三层交换机【路由器】转发互联。

 令牌传递方式

非共享介质网络

   发送端和接收端并不共享通信介质,通过以太网交换机构建网络,从而使计算机与交换机端口之间形成一对一的链接。

以太网帧格式

  以太网帧前端有一个叫前导码的部分,表示以太网的开始,8个8位字节。802.2和802.3的区别在于类型和帧长度。以太网帧的全部长度为64~1522字节,检查数据帧是否完成。

 链路层中的两层

在MAC子层中数据怎样传输?多用户中谁占用数据传输信道?

  数据的传输方式是由其网络模式决定的,在局域网中,同一时间只能一个用户占用信道,具体哪个用户?现在网络中主要应用的是以太网协议,使用争用机制,争抢带宽,弊端是可能造成网络拥挤。其他还有令牌环模式,是网络上一个数据包不断轮询,哪个节点想发数据就等到该包占用到该节点,现在已经完全被以太网所取代。还有一种为轮询模式,一个网络有一台专门计算机指挥交通,让谁用谁用,是一对多的网络模型下可能会用到。类似与应用层的SNMP协议,也是使用轮询模式进行通信传输数据。

 

LLC子层作用提供与高层的接口,建立和释放LLC层的逻辑连接,保证帧传送的完整和无误性。可以提供差错控制和流量控制。

  其中流量控制的方法:固定速率流量控制和窗口流量控制。

  固定速率很好理解;窗口流量控制,主要是建立一个缓冲区,比如图中左机发右机数据,右机最大接受量只能是两个包,那右机会告诉左机,那左机每次只发送两个包数据。

 

posted @ 2017-10-24 21:38  chyuanliu  阅读(485)  评论(0编辑  收藏  举报