計算機網路(三)資料鏈路層

2021-09-25 10:44:10 字數 2994 閱讀 1959

資料鏈路層使用的通道主要有:點對點通道和廣播通道

一、使用點對點通道的資料鏈路層

1.基本概念

鏈路:從乙個結點到相鄰結點之間的一段物理線路。

資料鏈路:鏈路+通訊協議(通過網路介面卡實現硬體和軟體)

幀:資料鏈路層的協議資料單元

2.所有資料鏈路層協議都要解決的三個基本問題:封裝成幀、透明傳輸和差錯檢測

封裝成幀:在ip資料報前後分別新增首部和尾部(包含控制資訊)。

透明傳輸:若從鍵盤上輸入字元放入幀中,則輸入內容都可以傳輸過去,這樣的傳輸就是透明傳輸。

不透明傳輸就是資料鏈路層錯誤地「判斷地」判斷幀的邊界(幀定界控制字元:soh,eot)解決方法-位元組填充:在「soh」、「eot」、「esc」前加上「esc」,接收端接收到後會刪除。

錯檢測:使用迴圈冗餘檢驗差錯檢驗技術(cyclic redundancy check),能夠實現無比特差錯的傳輸,但這還不是可靠運輸,若想實現還需增加幀編號、確認和重傳機制。

二、點對點協議ppp

ppp協議就是使用者計算機和isp進行通訊時所使用的資料鏈路層協議。

ppp協議的幀格式

標誌字段(f):規定0x7e

位址字段(a):規定0xff

控制字段(c):規定0x03

協議字段(決定資訊部分含義):0x0021-ip資料報,0xc021-ppp鏈路控制協議lcp的資料,0x8021-網路層的控制資料

使用crc的幀檢驗序列(fcs)

ppp協議不是純粹的資料鏈路層的協議,它還包含了物理層和網路層的內容。

三、使用廣播通道的資料鏈路層

乙太網使用的就是廣播通道。

1.介面卡(網絡卡)

計算機與外界區域網的連線是通過介面卡的。在介面卡上裝有處理器和儲存器(ram和rom)。介面卡和計算機之間的通訊是並行傳輸方式,介面卡和區域網之間的通訊是序列傳輸方式。介面卡可以將幀傳送到區域網以及從區域網接受幀,並能夠進行資料序列傳輸和並行傳輸的轉換。

注意計算機的硬體位址在介面卡的rom中,計算機軟體位址(ip位址)在計算機的儲存器中。

2.csma/cd協議(載波監聽多點接入/碰撞檢測 carrier sense multiple access with collision detection)

多點接入

載波監聽:傳送前監聽

碰撞檢測:邊傳送邊監聽。碰撞產生的原因——電磁波的傳播時延。一端傳送完資訊後,最遲要經過兩倍的端到端的傳播時延——爭用期(碰撞視窗)。解決方法:截斷二進位制指數退避(truncated binary exponential backoff)+強化碰撞

乙太網規定了幀間最小間隔為9.6微秒(使剛剛收到資料幀的站的接受快取來得及清理,做好接受下一幀的準備)。

四、使用廣播通道的乙太網

1.使用集線器的星形拓撲(雙絞線)

使用csma/cd協議(網路中的各站必須競爭對傳輸**的控制)

乙個集線器有多個介面

集線器工作在物理層,每個介面僅簡單地**位元,不進行碰撞檢測

有專門的晶元進行自適應串音回波抵消

2.乙太網的通道利用率

使用「乙太網單程端到端時延除以傳送時間」來衡量(引數阿爾法),傳送時間等於幀長除以資料率。

mac幀格式兩種標準:dix ethernet v2標準(常用)和ieee的802.3標準。

五、擴充套件的乙太網

1.在物理層擴充套件乙太網

使用光纖和一對光纖數據機。

使用多個集線器,連線成多級星形結構的乙太網

2.在資料鏈路層擴充套件乙太網

網橋:工作在資料鏈路層。根據mac幀的目的位址對收到的幀進行**和過濾(若兩位址在同乙個網段上則過濾,因為不需要借助於網橋的**)。

網橋的內部結構:網段:兩個乙太網通過網橋連線起來後原來的每乙個乙太網都可稱為乙個網段;**表:網橋依靠**表來**幀。

好處:多個網段連線成乙個乙太網,但它具有多個隔離開的碰撞域。

注意,網橋在**幀時,不改變幀的源位址。

透明網橋,「透明」指乙太網上的站點並不知道所傳送的幀將經過哪幾個網橋。

**表的建立——自學習演算法

源路由網橋:在傳送幀時,把詳細的路由資訊放在幀的首部中。如何選擇路由——源站以廣播方式向欲通訊的目的地站傳送乙個發現幀。

多介面網橋——乙太網交換機

工作在資料鏈路層。每個介面都直接與乙個單個主機或另乙個集線器相連(普通網橋的介面往往連線到乙太網的乙個網段)。每一對相互通訊的主機都像獨佔通訊**而無碰撞。

虛擬區域網(virtual lan):一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。

六、高速乙太網

=>100mb/s

100base-t乙太網

ieee 802.3u標準(ieee802.3的擴充),雙絞線

吉位元乙太網

ieee 802.3z標準,現有的乙太網和ansi制定的光纖通道(fibre channel)

載波延伸(carrier extension)(保持乙個網段的長度為100m,同時最短幀長仍為64位元組)和分組突發(oacket bursting)(很多短幀要傳送時,第乙個採用載波延伸,隨後的可以直接乙個接乙個,只保留幀間的最小間隔)

10吉位元乙太網

光纖只工作在全雙工方式,不存在爭用問題,也不使用csma/cd協議

七、其他型別的高速區域網或介面

光纖分布式資料介面(fiber distributed data inte***ce)(令牌環形網)

高效能並行介面(high-performance parallel inte***ce)

光纖通道支援三種服務類:純電路交換,保證按序交付;保證交付的分組交換;不保證交付的分組交換。

計算機網路 三 資料鏈路層

資料鏈路層使用的通道的兩種型別 1.點對點通道 2.廣播通道 傳輸資料型別 幀 資料鏈路層的三個問題 封裝成幀 新增首部和尾部 透明傳輸 新增控制字元 和差錯檢測 迴圈冗餘檢驗crc 雙方協商乙個除數,將傳送的資料除以這個除數,將餘數存在資料後面 點對點協議 ppp 當使用者需要撥號聯網的時候,需要...

計算機網路(三)資料鏈路層

3 點對點協議ppp 4 廣播通道的資料鏈路層 4.2 csma cd協議 4.3 乙太網的mac層 2.1 名詞 2.2 點對點資料鏈路層通訊主要步驟 2.3 資料鏈路層協議的三個基本問題 2.3.1 封裝成幀在一段資料加上頭部和尾部,封裝成幀。頭部和尾部進行幀定界的作用 2.3.2 透明傳輸透明...

計算機網路 資料鏈路層

一 簡介 資料鏈路層屬於第二層,資料鏈路層試使用物理層提供的服務在通訊通道上傳送和接受位元。它要完成一系列的功能包括 1 向網路層提供乙個定義良好的服務介面。2 處理傳輸錯誤。3 調節資料流,確保慢速的接收方不會被快速的傳送方淹沒。為了實現這個目標,資料鏈路層從網路層獲得資料報,然後將這些資料報封裝...