計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層剖析課件

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層剖析課件CATALOGUE目錄數(shù)據(jù)鏈路層概述數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層安全性數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用場景數(shù)據(jù)鏈路層未來發(fā)展01數(shù)據(jù)鏈路層概述0102數(shù)據(jù)鏈路層的定義數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)將不可靠的物理傳輸線路轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽康耐ㄐ沛溌?，為網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的第二層，位于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路，通過控制數(shù)據(jù)鏈路的建立和終止來管理數(shù)據(jù)傳輸。建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行傳輸，同時保證幀的同步，即確保接收方能夠正確識別和接收數(shù)據(jù)幀。幀同步數(shù)據(jù)鏈路層通過流量控制機(jī)制，協(xié)調(diào)發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)傳輸速率，避免數(shù)據(jù)擁塞和丟失。流量控制數(shù)據(jù)鏈路層采用差錯控制機(jī)制，檢測和糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。差錯控制數(shù)據(jù)鏈路層的功能03數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層之間的協(xié)議交互，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的封裝和解封裝，以及數(shù)據(jù)的路由選擇和邏輯地址尋址等功能。01數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保網(wǎng)絡(luò)層能夠獲得無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。02數(shù)據(jù)鏈路層通過使用物理層提供的服務(wù)，將數(shù)據(jù)封裝成幀在物理介質(zhì)上進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系02數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP（點對點協(xié)議）是一種常用于串行通信的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。PPP協(xié)議提供了在串行通信鏈路上建立點對點連接的方法。它支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并提供了錯誤檢測、數(shù)據(jù)壓縮和身份驗證等功能。PPP協(xié)議廣泛應(yīng)用于撥號上網(wǎng)和專線連接。PPP協(xié)議HDLC（高級數(shù)據(jù)鏈路控制）是一種同步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC協(xié)議定義了在通信鏈路上建立可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。它支持全雙工通信，具有幀編號和流量控制機(jī)制，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?。HDLC協(xié)議廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)連接。HDLC協(xié)議SLIP（串行線路接口協(xié)議）是早期用于串行通信的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。SLIP協(xié)議允許在串行通信鏈路上發(fā)送IP數(shù)據(jù)包。它支持單向通信，并提供簡單的錯誤檢測機(jī)制。但由于其功能有限，SLIP協(xié)議已被更先進(jìn)的協(xié)議所取代。SLIP協(xié)議幀中繼是一種面向幀的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。幀中繼協(xié)議簡化了數(shù)據(jù)鏈路層的處理過程，將數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制和錯誤檢測功能下放給網(wǎng)絡(luò)層處理。幀中繼協(xié)議提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，適用于突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸和低延遲敏感的應(yīng)用場景。幀中繼協(xié)議03數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備網(wǎng)卡分類根據(jù)傳輸速率和連接方式的不同，網(wǎng)卡可分為百兆網(wǎng)卡、千兆網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡等類型。網(wǎng)卡工作原理網(wǎng)卡通過物理層協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立連接，將計算機(jī)的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)幀，通過傳輸介質(zhì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)卡概述網(wǎng)卡是計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的硬件設(shè)備，負(fù)責(zé)將計算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。網(wǎng)卡網(wǎng)橋概述網(wǎng)橋是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于連接兩個局域網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能。網(wǎng)橋工作原理網(wǎng)橋通過分析數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，將數(shù)據(jù)幀從一個局域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個局域網(wǎng)，同時過濾掉不需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀。網(wǎng)橋應(yīng)用場景網(wǎng)橋常用于校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)不同局域網(wǎng)的互聯(lián)互通。網(wǎng)橋交換機(jī)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于連接多個計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能。交換機(jī)概述交換機(jī)通過分析數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，將數(shù)據(jù)幀快速轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時過濾掉不需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀。交換機(jī)工作原理交換機(jī)常用于企業(yè)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高網(wǎng)絡(luò)性能和穩(wěn)定性。交換機(jī)應(yīng)用場景交換機(jī)路由器是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于連接多個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能。路由器概述路由器通過路由協(xié)議和算法，將數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，最終到達(dá)目的地。路由器工作原理路由器常用于互聯(lián)網(wǎng)接入、企業(yè)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。路由器應(yīng)用場景路由器04數(shù)據(jù)鏈路層安全性攻擊者通過截獲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，獲取敏感信息。竊聽攻擊者修改數(shù)據(jù)包內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。篡改攻擊者冒充合法用戶發(fā)送虛假數(shù)據(jù)包，進(jìn)行惡意操作。假冒攻擊者通過發(fā)送大量無用數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵，影響正常通信。拒絕服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層面臨的安全威脅對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被竊取或篡改。數(shù)據(jù)加密對發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的雙方進(jìn)行身份驗證，確保只有合法用戶可以通信。身份認(rèn)證采用校驗碼等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被篡改。數(shù)據(jù)完整性保護(hù)限制不同用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。訪問控制數(shù)據(jù)鏈路層的安全防護(hù)措施對稱加密使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密，常見的算法有AES、DES等。非對稱加密使用不同的密鑰進(jìn)行加密和解密，常見的算法有RSA、ECC等?；旌霞用芙Y(jié)合對稱加密和非對稱加密的優(yōu)點，提高加密的安全性和效率。數(shù)據(jù)鏈路層加密技術(shù)05數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用場景以太網(wǎng)（Ethernet）以太網(wǎng)是一種常見的局域網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路層提供了幀格式和介質(zhì)訪問控制機(jī)制，使得多個節(jié)點可以在同一網(wǎng)絡(luò)上通信而不會發(fā)生沖突。光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）FDDI是一種雙環(huán)結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝成幀，并通過雙環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸，確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。局域網(wǎng)中的應(yīng)用VSPPP是一種常用于廣域網(wǎng)連接的協(xié)議，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝和幀傳輸，同時還提供了錯誤檢測和數(shù)據(jù)壓縮等功能，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?。異步傳輸模式（ATM）ATM是一種面向單元的交換技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分割成固定長度的信元進(jìn)行傳輸，并提供了流量控制和錯誤糾正機(jī)制，保證了數(shù)據(jù)的高速和可靠傳輸。點對點協(xié)議（PPP）廣域網(wǎng)中的應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用在無線局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)封裝成幀并通過無線介質(zhì)進(jìn)行傳輸。常見的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE802.11系列（Wi-Fi）。無線局域網(wǎng)（WLAN）無線城域網(wǎng)如WiMAX（IEEE802.16系列）覆蓋范圍較大，數(shù)據(jù)鏈路層同樣負(fù)責(zé)幀的封裝和傳輸，并提供相應(yīng)的控制機(jī)制。無線城域網(wǎng)（WMAN）06數(shù)據(jù)鏈路層未來發(fā)展隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議正在向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。例如，以太網(wǎng)協(xié)議已經(jīng)成為了局域網(wǎng)中的主流協(xié)議，未來可能會有更多的協(xié)議被標(biāo)準(zhǔn)化，以提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互操作性。為了滿足大數(shù)據(jù)、云計算等應(yīng)用的需求，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議正在向高效傳輸方向發(fā)展。例如，TCP/IP協(xié)議族中的TCP協(xié)議已經(jīng)成為了互聯(lián)網(wǎng)中的主流傳輸協(xié)議，未來可能會有更高效的傳輸協(xié)議出現(xiàn)，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化高效傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的發(fā)展趨勢智能化隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備正在向智能化方向發(fā)展。例如，智能網(wǎng)卡的研發(fā)和應(yīng)用，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的智能識別和管理，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能和安全性。要點一要點二虛擬化隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備正在向虛擬化方向發(fā)展。例如，虛擬交換機(jī)、虛擬網(wǎng)卡等虛擬化設(shè)備的出現(xiàn)，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的動態(tài)管理和調(diào)度，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的靈活性和可擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備的發(fā)展趨勢加密技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)安全問題的日益突出，數(shù)據(jù)鏈路層安全性技術(shù)正在向加密技術(shù)方向發(fā)展。例如，SSL/TLS協(xié)議已經(jīng)成為了互聯(lián)網(wǎng)中廣泛使用的加密協(xié)議，未來可