计算机网络-数据链路层

重点内容

数据链路层两种信道的特点，以及其使用的协议
数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错检测
以太网MAC层的硬件地址
适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用以及使用场合

点对点信道

点对点信道数据链路层通信步骤

1.结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加头部和尾部封装成帧

2.结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层

3.若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报文交给上面的网络层；否则丢弃这个帧

数据链路层不需要考虑物理层的比特传输的细节，这些都是物理层的问题。

点对点信道

点对点协议PPP

PPP（点到点协议）是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。

点对点协议（PPP）为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。PPP 最初设计是为两个对等节点之间的 IP 流量传输提供一种封装协议。在 TCP-IP 协议集中它是一种用来同步调制连接的数据链路层协议（OSI 模式中的第二层），替代了原来非标准的第二层协议，即 SLIP。除了 IP 以外 PPP 还可以携带其它协议，包括 DECnet和 Novell的Internet 网包交换（IPX）

PPP协议需要满足简单、封装成帧、透明性、多种网络层协议、多种类型链路、差错检验、检测连接状态、最大传输单元、网络层地址协商、数据压缩协商

功能

（1）PPP具有动态分配IP地址的能力，允许在连接时刻协商IP地址；

（2）PPP支持多种网络协议，比如TCP/IP、NetBEUI、NWLINK等；

（3）PPP具有错误检测能力，但不具备纠错能力，所以是不可靠传输协议；

（4）ppp支持数据压缩

（5）PPP具有身份验证功能。

（6） PPP可以用于多种类型的物理介质上，包括串口线、电话线、移动电话和光纤（例如SDH），PPP也用于Internet接入。

帧格式

	7E	FF	03	协议	信息	FCS	7E
字节	1	1	1	2	<=1500	2	1

PPP采用7EH作为一帧的开始和结束标志（F）；其中地址域（A）和控制域（C）取固定值（A=FFH，C=03H）；协议域（两个字节）取0021H表示IP分组，取8021H表示网络控制数据，取C021H表示链路控制数据；帧校验域（FCS）也为两个字节，它用于对信息域的校验。若信息域中出现7EH，则转换为（7DH，5EH）两个字符。当信息域出现7DH时，则转换为（7DH，5DH）。当信息流中出现ASCII码的控制字符（即小于20H），即在该字符前加入一个7DH字符。

广播信道

局域网的数据链路层

局域网最主要的特点：就是网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

局域网的主要优点

(1)具有广播功能，从一个站点可方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
(2)便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活地调整和改变。
(3)提高系统的可靠性(reliability)、可用性(availibility)、生存性(survivability)。

局域网可按网络拓扑进行分类

星形网：由于集线器(hub)的出现和双绞线大量用于局域网中，星形以太网和多级星形结构的以太网获得了非常广泛的应用。
环形网：最典型的就是令牌环形网(token ring)，简称为令牌环。
总线网：各站直接连在总线上。总线两端的匹配电阻吸收在总线上传播的电磁波信号的能量，避免在总线上产生有害的电磁波反射。总线网可使用两种协议：(1)传统以太网使用的CSMA/CD。(2)令牌传递总线网，即物理上是总线网而逻辑上是令牌环形网。前一种总线网现在已演变为星形网，而后一种令牌传递总线网早已退出了市场。
树形网：树形网是总线网的变形，都属于使用广播信道的网络，但这主要用于频分复用的宽带局域网。

共享信道的方法

静态划分信道

(1)如利用频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等。用户只要分配到了信道就不会和其他用户发送冲突。
(2)这种划分信道的方法代价比较高，不适合于局域网使用。

动态媒体接入控制

(1)随机接入：随机接入的特点是所有用户可随机地发送信息。但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信息，那么在共享媒体上就要发生碰撞(即发生了冲突)，使得这些用户的发送都失败。因此，必须有解决碰撞的网络协议。
(2)受控接入：受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。这类的典型代表有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询(polling)或称为轮询。