數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

1、.數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：1、將數(shù)據(jù)包封裝為幀；2、對等層通信，將幀交付給另一個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路層；3、差錯檢測和流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀。封裝成幀（framing）就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，確定幀的界限，構(gòu)成幀。首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。以太網(wǎng)的幀是數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包被加上幀頭和幀尾成為可以被數(shù)據(jù)鏈路層識別的數(shù)據(jù)幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的字節(jié)數(shù)是固定不變的，但依被封裝的數(shù)據(jù)包大小的不同，以太網(wǎng)的長度也在變化，其范圍是641518字節(jié)（不算8字節(jié)的前導(dǎo)字），由以下幾個部分組成： 起始字段地址字段長度和類型字段數(shù)據(jù)字段幀校驗(yàn)序列字段透明傳輸與轉(zhuǎn)義

2、: 發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”（其十六進(jìn)制編碼是 1B）。字節(jié)填充（byte stuffing）/字符填充（character stuffing）：接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。 常用的冗余檢驗(yàn)技術(shù)有：奇偶檢驗(yàn)、方塊檢驗(yàn)和循環(huán)冗余檢驗(yàn)。 奇校驗(yàn)：通過附加奇偶校驗(yàn)位，使所傳輸?shù)男畔⒅?的個數(shù)為奇數(shù)。偶校驗(yàn)：通過附加奇偶校驗(yàn)位，使所傳輸?shù)男畔⒅?的個數(shù)為偶數(shù)。循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC，C

3、yclical Redundancy Check）：將所傳輸?shù)某砸粋€預(yù)先設(shè)定的除數(shù)，所得的余數(shù)作為冗余比特，附加在要發(fā)送的數(shù)據(jù)的末尾。這樣實(shí)際傳輸?shù)木湍軌虮活A(yù)先設(shè)定的除數(shù)整除。當(dāng)整個數(shù)據(jù)發(fā)送到接收方后，接收方利用同一個除數(shù)去除接收到的數(shù)據(jù)。如果余數(shù)為0，則傳輸正確，否則有誤。運(yùn)算規(guī)則：加法、減法均為異或運(yùn)算，加法不進(jìn)位，減法不借位。在數(shù)據(jù)的末尾加上r個0，r等于除數(shù)的位數(shù)減1；使用二進(jìn)制除法，所得的余數(shù)為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（以上除法用的是模2除法，不考慮減法借位，即0-0=0、0-1=1、1-0=1、1-1=0）；將循環(huán)冗余校驗(yàn)碼替換數(shù)據(jù)末尾的r個0，得到整個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)例如：假設(shè)待傳送數(shù)據(jù)M10

4、10001101，選擇某生成多項(xiàng)式P=110101， 求CRC碼。計(jì)算過程： 1 1 01 01 01 1110101 | 101000 1 10 10 00 0 0 110101 11101 1 11010 1 111 0 10 110 1 01 1 1 11 10 1 1 01 01 10 11 00 11 01 01 1 10 01 0 1 10 10 1 1 1 10差錯檢測：CRC校驗(yàn)確認(rèn)：ACK超時：Timeout重傳：通過差錯檢測、確認(rèn)、超時計(jì)時、重傳的機(jī)制，數(shù)據(jù)鏈路層提供可靠傳輸?shù)姆?wù)。局域網(wǎng)：LAN，Local Area Network。為一個單位所有，地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目有限

5、。能夠方便的共享外部設(shè)備、主機(jī)及軟件、數(shù)據(jù)，從一個站點(diǎn)可以訪問全網(wǎng)；便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸的演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變；提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。常見網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型、總線型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀局域網(wǎng)各層的主要功能：物理層：提供發(fā)送和接收信號的能力，包括對寬帶頻道的分配和對基帶信號的調(diào)制等；媒體訪問控制（MAC，Media Access Control）子層：實(shí)現(xiàn)幀的尋址和識別、數(shù)據(jù)幀的檢驗(yàn)以及對LLC子層的支持，與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層；邏輯鏈路控制（LLC，Logic Link Control）子層：規(guī)定無連接和面向連接兩種服務(wù)，LLC 子層則與傳輸媒體

6、無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的 。MAC（介質(zhì)訪問控制）：定義了如何在物理線路上傳輸幀；LLC（邏輯鏈路控制）：從邏輯上識別不同的協(xié)議類型，并加以封裝。使用LLC子層與高層（網(wǎng)絡(luò)層及更高）通信；使用MAC子層進(jìn)行尋址。MAC：在以太網(wǎng)中唯一地標(biāo)識某一臺設(shè)備。MAC地址長48個比特，表示成12個十六進(jìn)制數(shù)，其中前24比特為廠商地址，如：00-10-A4-82-1C-ED。在以太網(wǎng)中，設(shè)備之間的通信依賴于MAC地址。802標(biāo)準(zhǔn)給局域網(wǎng)規(guī)定了一個48bit的全球地址，指的是網(wǎng)卡上被固化在ROM的地址，這個地址被稱為MAC地址。以太網(wǎng)上的主機(jī)在相互通訊時，需要一個用來識別

7、該主機(jī)的介質(zhì)訪問控制地址（Media Access Control），即MAC地址，通常也稱為物理地址或硬件地址。MAC地址被記錄在網(wǎng)卡的ROM存儲器中，全球唯一。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)就是通過MAC地址來識別主機(jī)，并進(jìn)行相互通訊的。 MAC地址采用6字節(jié)48位二進(jìn)制編碼表示，前24位是由生產(chǎn)廠家向IEEE申請的廠商地址，后24位是由生產(chǎn)廠家給網(wǎng)卡設(shè)定的一個編號，MAC地址顯示格式為：00-20-ED-6B-EE-B7，采用十六進(jìn)制數(shù)表示。在運(yùn)行IOS操作系統(tǒng)的交換機(jī)中，MAC地址采用點(diǎn)三分格式表達(dá)，即表達(dá)為0020.ed6b.eeb7格式。網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上接收到一個幀后，首先檢查該幀的目標(biāo)MAC地址，如

8、果是發(fā)送給本站的，就接收并進(jìn)行處理；如果不是就丟棄。局域網(wǎng)要著重考慮的一個問題就是如何使眾多用戶能夠合理且方便地共享通信媒體資源。媒體共享技術(shù)大體上可以分為兩大類：（1）靜態(tài)劃分信道，如時分復(fù)用、頻分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用等，用戶只要獲得了信道就不會和其他用戶產(chǎn)生沖突。但這種劃分信道的方法代價較高，不適合于局域網(wǎng)和某些廣播信道的網(wǎng)絡(luò)使用。（2）動態(tài)媒體接入控制，又稱為多點(diǎn)接入（Multiple Access），分為兩種形式。隨機(jī)接入：其特點(diǎn)是所有的用戶可隨機(jī)地發(fā)送信息，但如果有兩個或更多用戶在同一時刻發(fā)送信息，則在共享媒體上產(chǎn)生碰撞（即產(chǎn)生沖突），則這些用戶的發(fā)送都失敗。受控接入：其特點(diǎn)是用

9、戶不能隨機(jī)發(fā)送信息而必須服從一定的控制，如令牌環(huán)網(wǎng)和輪詢。介質(zhì)訪問控制（MAC）：用來確定在共享介質(zhì)環(huán)境（沖突域）中，哪個計(jì)算機(jī)允許傳輸數(shù)據(jù)。確定性：Token Ring、FDDI不確定性：Ethernet Net1、學(xué)習(xí)MAC地址表2、數(shù)據(jù)到達(dá)，如果源MAC未知，創(chuàng)建新地址表，記錄源端口與MAC3、根據(jù)目標(biāo)MAC地址查找交換機(jī)的MAC地址表，通過相應(yīng)的端口發(fā)送4、如果目標(biāo)MAC未知，則flooding（洪泛），向除接收端口外的所有端口廣播5、等待目標(biāo)回應(yīng)，如果有，記錄下目標(biāo)MAC所處的端口。6、維護(hù)MAC地址表。MAC地址表不可能無限大，交換機(jī)為每個MAC地址條目產(chǎn)生一個計(jì)時器。如果某個MA

10、C地址在規(guī)定的時間內(nèi)沒有產(chǎn)生通信，則從MAC地址表中移除；如果有，則計(jì)時器重新計(jì)時。沖突域：是指連接到同一物理介質(zhì)上的一組設(shè)備所構(gòu)成的區(qū)域。使用同軸電纜以總線結(jié)構(gòu)或使用集線器以星型結(jié)構(gòu)搭建的以太網(wǎng)，所有節(jié)點(diǎn)處于一個共同的沖突域。如果有兩臺設(shè)備同時要使用傳輸介質(zhì)（發(fā)送或接收數(shù)據(jù)），就會造成沖突。當(dāng)主機(jī)增多時，沖突將成倍增加，帶寬和速度將顯著下降。在網(wǎng)絡(luò)中，所有直接連接在一起的節(jié)點(diǎn)都接收、發(fā)送幀的部分，在該域中多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)競爭訪問相同的物理媒介，稱為沖突域。一個站點(diǎn)向另一個站點(diǎn)發(fā)出信號。除目的站點(diǎn)外，有多少站點(diǎn)能收到這個信號。這些站點(diǎn)就構(gòu)成一個沖突域。廣播/廣播域廣播：在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，向所有連通的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息稱為廣播。廣播是指由廣播幀構(gòu)成的數(shù)據(jù)流量，這些廣播幀以廣播地址（地址的每一位都為“1”）為目的地址，告之網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)接收此幀并處理。廣播域：網(wǎng)絡(luò)中能接收任何一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合，也就是說如果站點(diǎn)發(fā)出一個廣播信號后能接收到這個信號的范圍。廣播域是指可以接收廣播消息的一組設(shè)備所構(gòu)成的