数据链路层脑图

下图对于数据链路层的知识总结，包括数据链路层相关基本概念、以太网相关技术、相关协议等内容，有需要的朋友收藏学习吧！

数据链路层

• 基本概念
  • 链路是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点
  • 一条链路只是一条通路的一个组成部分
  • 数据链路：协议+链路
• 数据链路层使用的信道
  • 点对点信道
  • 广播信道
    • 必须使用专用的共享信道协议来协调主机的数据发送
• 使用点对点信道的数据链路层
  • 数据链路层传送的数据单位是帧
  • 不同数据链路层协议共同的三个基本问题
    • 封装成帧
      • 字符填充法
      • 零比特填充法
    • 透明传输
    • 差错控制
      • 差错检测原理：在发送大数据里加入冗余码，以便接收方可以推断出是否出现了错误
      • 常用检错方案：循环冗余检验CRC
• 以太网技术
  • 传统以太网使用同轴电缆，采用总线形拓扑结构
  • CSMA/CD协议
    • 发前先听 空闲发送 边发边听 冲突避免
    • 载波监听（发前先听，空闲发送）
    • 碰撞检测（边发送边监听）
    • 重要特性
      • 不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）
      • 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性
      • 这种发送的不确定性是整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率
  • 最短有效帧长为64字节
    • 以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突
  • 以太网的MAC层
    • 硬件地址（物理地址，MAC地址）
      • 是某个接口的标志符
    • MAC帧的格式
      • 常用的以太网MAC帧格式的两种标准
        • DIX Ethermet V2标准
        • IEEE的802.3标准
      • 最常用的MAC帧是以太网V2的格式
  • 以太网的信道利用率
    • 信道的三种状态
      • 传输周期
      • 竞争周期
      • 空闲周期
    • 时间
      • 发送一帧所需平均时间
        • 争用期+占用期
      • 发送一帧占用信道的时间
        • 发送时延+传播时延
  • 技术分析
    • 以太网要获得较大的性能，需要限制物理范围
    • 参与竞争站点不能太多，传输距离不能太远，带宽不能太大
  • 扩展以太网
    • 在物理层扩展
      • 使用光纤扩展
      • 使用集线器扩展
    • 在数据链路层
      • 早期使用网桥，现在使用以太网交换机
        • 交换机使用了生成树协议
        • 早期以太网采用无源的总线结构，现在首选星型结构
  • 虚拟局域网VLAN
    • 只是局域网提供给用户的一种服务，而不是一种新型局域网
    • 主要优点
      • 改善了性能，简化了管理，降低了成本，改善了安全性
    • 划分虚拟局域网的方法
      • 基于交换机端口
      • 基于计算机网卡的MAC地址
      • 基于协议类型
      • 基于IP子网地址
      • 基于高层应用或服务
    • 使用了扩展的以太网帧，插入VLAN标记字段的以太网帧称为802.1Q帧
  • 高速以太网
    • 100BASE-T以太网
      • 速率达到或超过100Mbit/s
      • 不使用CSMA/CD协议，可在全双工方式下工作而无冲突发生
      • MAC帧格式仍然是802.3标准规定的
    • 吉比特以太网和更快的以太网
• 点对点协议PPP
  • 是目前使用最广泛的数据链路层协议
  • 组成
    • 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
    • 链路控制协议LCP
    • 网络控制协议NCP
  • 透明传输问题
    • 当PPP用在异步传输时，使用字符填充法
    • 当PPP用在同步传输链路时，采用零比特填充
  • PPPoE