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【笔记】计算机网络(第6版)-链路层

时间:2022-09-25 13:00:58浏览次数:85  
标签:集线器 笔记 计算机网络 MAC 交换机 网桥 以太网 链路层

0 重要内容

  • 点对点信道(PPP协议);广播信道(CSMA/CD协议)
  • 数据链路层基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测

1 点对点信道的数据链路层

数据链路层基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测。

  • 对于通信质量好的有线传输链路。数据链路层不使用确认和重传机制(可靠传输服务有运输层的TCP协议完成)
  • 对于通信质量较差的无线传输线路。数据链路层使用确认和重传机制

2 点对点协议PPP

以前使用可靠传输协议HDLC(High-level Data Link Control,高级数据链路控制),对于点对点的链路PPP(Point-to-Point Protocol,点对点协议)是目前使用的最广泛的额数据链路层协议。

2.1 特点

PPP协议是用户计算机与ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。
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2.2 帧格式

2.2.1 字段意义

0x7E(01111110)作为标志字段F。
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2.2.2 字节填充

当信息字段出现和标志字段F(0X7E)组合时,PPP使用异步传输

  • 发送时需要转义,使用字节填充。image

2.2.3 零比特填充

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2.3 PPP协议工作状态

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其它:

  • LCP(Link Control Protocol,链路控制协议,0xC021)。它是PPP协议的一个子集,在PPP通信中,发送端和接收端通过发送LCP包来确定那些在数据传输中的必要信息。

  • NCP(Network Core Protocol,网络核心协议,0x8021)(待考证:NCP是工作在OSI第七层的协议,用以控制客户站和服务器间的交互作用,主要完成不同方式下文件的打开、关闭、读取功能。)image

  • 链路控制协议image

3 使用广播信道的数据链路层

3.1 局域网的数据链陆层

3.1.1 以太网的两个标准

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3.1.2 适配器的作用(网卡)

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3.2 CSMA/CD协议

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4 使用广播信道的以太网

4.1 使用集线器(hub)的星型拓扑

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4.2 信道利用率

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4.3 以太网的MAC层

4.3.2 MAC 帧的格式

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5 扩展的以太网

转发器、集线器,交换机、路由器 首先,转发器是工作在物理层的,现在使用的频率已经很少了。

集线器最大的特点就是采用共享型模式,也工作在物理层,就是指在有一个端口在向另一个端口发送数据时,其他端口就处于“等待”状态。为什么会“等待”呢?举个例子来说,其实在单位时间内A向B发送数据包时,A是发送给B、C、D三个端口的(该现象即紧接下文介绍的IP广播),但是只有B接收,其他的端口在第一单位时间判断不是自己需要的数据后将不会再去接收A发送来的数据。直到A再次发送IP广播,在A再次发送IP广播之前的单位时间内,C,D是闲置的,或者CD之间可以传输数据。如图1,我们可以理解为集线器内部只有一条通道(即公共通道),然后在公共通道下方就连接着所有端口。

交换机:工作在数据链路层,基于MAC(网卡的硬件地址)识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表(交换表)中,能过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接同源地址到达目的地址。

路由器工作在第三层网络层上,这样说大家可能都不理解,就先说一下集线器和交换机吧。   集线器工作在第一层(即物理层),它没有智能处理能力,对它来说,数据只是电流而已,当一个端口的电流传到集线器中时,它只是简单地将电流传送到其他端口,至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据,它就不管了。   交换机工作在第二层(即数据链路层),它要比集线器智能一些,对它来说,网络上的数据就是MAC地址的集合,它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址,因此可以在任意两个端口间建立联系,但是交换机并不懂得IP地址,它只知道MAC地址。   路由器工作在第三层(即网络层),它比交换机还要“聪明”一些,它能理解数据中的IP地址,如果它接收到一个数据包,就检查其中的IP地址,如果目标地址是本地网络的就不理会,如果是其他网络的,就将数据包转发出本地网络。   2、路由器能连接不同类型的网络   我们常见的集线器和交换机一般都是用于连接以太网的,但是如果将两种网络类型连接起来,比如以太网与ATM网,集线器和交换机就派不上用场了。   路由器能够连接不同类型的局域网和广域网,如以太网、ATM网、FDDI网、令牌环网等。不同类型的网络,其传送的数据单元——帧(Frame)的格式和大小是不同的,就像公路运输是汽车为单位装载货物,而铁路运输是以车皮为单位装载货物一样,从汽车运输改为铁路运输,必须把货物从汽车上放到火车车皮上,网络中的数据也是如此,数据从一种类型的网络传输至另一种类型的网络,必须进行帧格式转换。路由器就有这种能力,而交换机和集线器就没有。  实际上,我们所说的“互联网”,就是由各种路由器连接起来的,因为互联网上存在各种不同类型的网络,集线器和交换机根本不能胜任这个任务,所以必须由路由器来担当这个角色。   3、路由器具有路径选择能力   在互联网中,从一个节点到另一个节点,可能有许多路径,路由器可以选择通畅快捷的近路,会大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,这是集线器和二层交换机所根本不具备的性能。

最重要的是路由器可以连接不同的网络,即异构的网络。

集线器,物理层。转发帧,不能缓存帧。逻辑上是总线网,使用**CSMA/CD**协议 网桥(透明网桥、源路由网桥),数据链路层。**建立转发表**,根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。 交换机。本质上是一个多端口的网桥 ## 5.1 在物理层扩展以太网 ![image](/i/l/?n=22&i=blog/1431635/202209/1431635-20220925121624319-2122835448.png)

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  1. 碰撞域问题。因为集线器两个接口同时有信号输入会发生碰撞,不能收到正确的帧。集线器相连,把多个独立的碰撞域(冲突域)连接为一个更大的碰撞域了
  2. 不同网络间的速率问题.

5.2 在数据链路层扩展以太网

网桥连接的网络,可以隔离各个子网络的碰撞域。

使用工作在数据源链路层的网桥,期可以转发、过滤MAC帧

5.2.1 网桥的内部结构

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网桥的好处:

  1. 过滤通信量,增大吞吐量。可以使以太网个网段成为隔离开的碰撞域。
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  2. 扩大物理范围

  3. 提高可靠性。网络故障,一般只影响个别网段。

  4. 客户联不通物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。

网桥的缺点:

  1. 需要建立转发表,妆发之前执行CSMA/CD算法增加了时延。
  2. 在MAC子层并没有流量控制功能。网络负荷重,网桥缓存溢出,产生丢帧。
  3. 网桥只适用于用户数少、通信量少的以太网。否则会以内传播过多的广播信息产生网络拥塞,即广播风暴

5.3.4 多接口网桥——以太网换机

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标签:集线器,笔记,计算机网络,MAC,交换机,网桥,以太网,链路层
From: https://www.cnblogs.com/sunupo/p/16694097.html

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