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(duì)等層通信，將幀交付給另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路層；3、差錯(cuò)檢測(cè)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(gè)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(shí)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(zhǎng)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(gè)部分組成： 起始字段地址字段長(zhǎng)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(gè)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(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。 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(gè)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(gè)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€(gè)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(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送到接收方后，接收方利用同一個(gè)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(gè)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(gè)0，得到整個(gè)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(cuò)檢測(cè)：CRC校驗(yàn)確認(rèn)：ACK超時(shí)：Timeout重傳：通過差錯(cuò)檢測(cè)、確認(rèn)、超時(shí)計(jì)時(shí)、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(gè)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(gè)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(hào)的能力，包括對(duì)寬帶頻道的分配和對(duì)基帶信號(hào)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(shí)別、數(shù)據(jù)幀的檢驗(yàn)以及對(duì)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(wú)連接和面向連接兩種服務(wù)，LLC 子層則與傳輸媒體

6、無(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來(lái)說(shuō)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(shí)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(shí)某一臺(tái)設(shè)備。MAC地址長(zhǎng)48個(gè)比特，表示成12個(gè)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(gè)48bit的全球地址，指的是網(wǎng)卡上被固化在ROM的地址，這個(gè)地址被稱為MAC地址。以太網(wǎng)上的主機(jī)在相互通訊時(shí)，需要一個(gè)用來(lái)識(shí)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(chǔ)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(lái)識(shí)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(qǐng)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(gè)編號(hào)，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(gè)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(gè)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(shí)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(huì)和其他用戶產(chǎn)生沖突。但這種劃分信道的方法代價(jià)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(dòng)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(gè)或更多用戶在同一時(shí)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(lái)確定在共享介質(zhì)環(huán)境（沖突域）中，哪個(gè)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(wú)限大，交換機(jī)為每個(gè)MAC地址條目產(chǎn)生一個(gè)計(jì)時(shí)器。如果某個(gè)MA

10、C地址在規(guī)定的時(shí)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(shí)器重新計(jì)時(shí)。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(gè)共同的沖突域。如果有兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)要使用傳輸介質(zhì)（發(fā)送或接收數(shù)據(jù)），就會(huì)造成沖突。當(dāng)主機(jī)增多時(shí)，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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)訪問相同的物理媒介，稱為沖突域。一個(gè)站點(diǎn)向另一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出信號(hào)。除目的站點(diǎn)外，有多少站點(diǎn)能收到這個(gè)信號(hào)。這些站點(diǎn)就構(gòu)成一個(gè)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(shuō)如果站點(diǎn)發(fā)出一個(gè)廣播信號(hào)后能接收到這個(gè)信號(hào)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