数据链路层

类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议、数据字段的最小长度=最小长度64字节-18字节的首部和尾部。

数据链路层

• 使用点对点信道的数据链路层
  • 数据链路层模型
    • 点对点信道
    • 广播信道——共享信道协议
  • 数据链路和帧
    • 链路：一条点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点
    • 数据链路：链路+实现通信协议的硬件和软件
    • 网络适配器（网卡）
  • 封装成帧
    • 面向字符的传输服务（以字符为单位传输）——不可打印的控制字符——字节或字符填充法（ESC）
    • 面向比特的传输服务（传输连续的比特流）——特殊的比特组合——零比特填充法（011111010）
  • 差错检测
    • 差错检测码（EDC）
    • 循环冗余检测（CRC）
  • 可靠传输（无差错、无丢失、无重复、无失序）
    • 停止等待协议
      • 超时重传（重传时间应比平均往返时间RTT略长）——差错或丢失
      • 确认丢失——重复
      • 确认迟到
      • 确认、超时重传是可靠数据传输的两个基本机制
      • 分组和确认分组都必须进行编号
      • 自动重传请求（ARQ）
    • 信道利用率
    • 回退N帧协议
      • 连续ARQ协议：发送方可连续发送多个分组
      • 滑动窗口是已发送但还没有收到确认的最大分组数
      • 接收方只按序接收分组
      • 发送方仍采用超时机制来重传出现差错或丢失的分组
      • 接收方采用累积确认ACKn表示，PKTn以及以前的分组都已正确接收
    • 选择重传协议
      • 接收窗口大小不为1
• 点对点协议（PPP）
  • 用户使用拨号电话线接入互联网时使用的即是PPP协议
  • 特点
    • 简单
    • 封装成帧：帧定界符
    • 透明传输：字节填充、零比特填充
    • 差错检测：CRC检验
    • 适用于多种链路
    • 检测连接状态
    • 最大传送单元网络层地址协商
  • PPP不提供可靠数据传输服务
• 使用广播信道的数据链路层
  • 网络适配器——进行数据串行传输和并行传输的转换
  • MAC地址/硬件地址/物理地址
    • 6个字节，48位
    • 类型：单播地址、广播地址、多播地址
• CSMA/CD协议（载波监听多址接入/冲突检测）
  • 发前先听
  • 边发边听——边发送边检测信号是否出现叠加，检测到冲突就立即停止发送
  • 不发不听
  • 二进制指数退避算法
  • 争用期：两倍的总线端到端的传播时延
  • 最短有效帧长：64字节
• 共享式以太网
  • 定义：使用广播信道的以太网就是共享是以太网
  • 常见拓扑类型：总线型、星型、环型、树型、网状
  • 特点
  • 以太网的帧格式
    • 类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议
    • 数据字段的最小长度=最小长度64字节-18字节的首部和尾部
      • 以太网的MAC帧长不小于64字节
• 扩展的以太网
  • 物理层扩展以太网
    • 转发器/中继器、光纤调制解调器、集线器、主干集线器
    • 在一个碰撞域内同一时刻最多只能有一台主机正在发送帧
    • 优点
      • 将多个隔离的局域网上的计算机连接起来，扩大了局域网连接计算机的数量
      • 扩大了局域网覆盖的地理范围
    • 缺点
      • 碰撞域增大了，但总的吞吐量却减小了
      • 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来
  • 数据链路层扩展以太网
    • 网桥工作在数据链路层，采用存储转发的方式，根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发
    • 网桥具有过滤帧的功能
    • 网桥收到一个广播帧时，会向除了接收接口以外的其他接口转发
    • 使用网桥的好处
      • 过滤通信量，增加吞吐量
      • 扩大了物理范围
      • 提高了可靠性
      • 可互连不同物理层、不同数据链路层和不同速率的局域网
    • 集线器和网桥
    • 透明网桥
      • 网桥自学习
      • 转发帧
    • 生成树协议（STP)
      • 在任何两个站点之间有且只有一条路径
  • 以太网交换机/第二层交换机/交换式集线器
    • 交换机能同时连接许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据
    • 以太网交换机一般都具有多种速率的接口，以及多速率自适应接口
    • 连接的主机太多容易产生广播风暴
  • 虚拟局域网VLAN
    • 每一个VLAN是一个独立的广播域
    • 基于端口的划分
      • 逻辑上该交换机变成了两个独立的交换机
      • VLAN干道（Trunk)
    • VLAN的帧结构
      • VLAN标记：只在交换机复用的Trunk链路上使用，而主机完全感受不到
• 无线局域网WLAN
  • CSMA/CA协议