第三章.数据链路

数据链路层是计算机网络最基本的内容。
数据链路层的协议定义了通过通信媒介互连的设备之间传输的规范。

一、数据链路相关技术

1.MAC地址

关于MAC地址的几个要点：

①MAC地址长度为48比特：

MAC地址位数	含义
第1位	单播地址（0）/多播地址（1）
第2位	全局地址（0）/本地地址（1）
第3~24位	由IEEE管理并保证各厂家之间不重复的厂商识别码
第25~48位	由厂商管理并保证产品之间不重复的厂商内识别码（OUI）

②MAC地址都是唯一的，在全世界都不会重复。
例外情况：1.微机板上可以*设置自己的MAC地址。2.一台主机上如果启动多台虚拟机，由于没有硬件的网卡只能由虚拟软件自己设定MAC地址给多个虚拟网卡，很难保证MAC地址独一无二。

2.共享介质型网络

共享介质型网络指由多个设备共享一个通信介质的一种网络（如最早的以太网和FDDI）。基本上采用半双工通信（独占通信介质发送数据，也就是说，不能同时接收和发送数据）。
　
两种介质访问控制方式：

方式	特点	缺陷	改良
争用方式（CSMA，载波监听多路访问）	“先到先得”	如果多个站同时发送帧，则会产生冲突现象。	CSMA/CD方式，要求每个站提前检查冲突，一旦发生冲突，尽早释放信道，再重新争用介质。
令牌传递方式	沿着令牌环发送“令牌”特殊报文，只有获得令牌的站才能发送数据	因为一个站没有令牌就不能发送数据，所以数据链路的利用率在网络不拥堵时也达不到100%	早期令牌释放、令牌追加、多个令牌同时循环等方式

3.非共享介质网络

非共享介质网络是指不共享介质，是对介质采用专用的一种传输控制方式。网络中每个站直连交换机，由交换机转发数据帧，发送端和接收端不共享通信介质。大部分情况下使用全双工通信方式（同时收发）。

致命弱点：交换机一旦出现故障，与之相连的所有计算机之间都将无法通信。
　　

4.根据MAC地址转发

两个重要点：转发表、自学过程

交换机的自学原理：

5.环路检测技术

原因：数据帧在环路中可能会被一而再再而三地持续转发，而一旦这种数据帧越积越多将会导致网络瘫痪。
两种方式：1.生成树方式；2.源路由法。　

6.VLAN（Virtual LAN）虚拟局域网

作用：1.通过VLAN技术可以不需要通过实际修改网络布线就可以实现分散网络负载、变换部署网络设备的位置等操作；2.VLAN技术附加到网桥上，可以实现过滤多余的包，提高网络的承载效率。

VID标签:在交换机中传输帧时通过该标签决定将数据帧发送到哪个网段。

二、以太网

在众多数据链路中最为著名、使用最为广泛的莫过于以太网（Ethernet）。

1.以太网的分类

例子：10BASE-T（10代表10Mbps，T代表传输介质为双绞线）。

2.以太网帧格式

图解是最直观的表示方式。

前14字节（目标MAC地址、源MAC地址和上层协议类型）构成以太网首部。
FCS作用：检测帧是否有所损坏。

三、无线通信

分类	通信距离	标准化组织	相关其他组织及技术
短距离无线	数米	个别组织	RF-ID
无线PAN	10米左右	IEEE802.15	蓝牙
无线LAN	100米左右	IEEE802.11	Wi-Fi
无线MAN	数千米~100千米	IEEE802.16、IEEE802.20	WiMAX
无线RAN	200千米~700千米	IEEE802.22	——
无线WAN	——	GSM、CDMA2000、W-CDMA	3G、LTE、4G、下一代移动通信网络

IEEE802.11比较

方式	802.11	802.11a	802.11b	802.11g	802.11n
最大速度	2Mbps	54Mbps	11Mbps	54Mbps	150Mbps
频率	2.4GHz	5GHz	2.4GHz	2.4GHz	2.4Ghz/5GHz

四、PPP

PPP（Point-to-point Protocol）是指点对点，即1对1连接计算机的协议。PPP相当于位于OSI参考模型第2层的数据链路层。

PPP属于纯粹的数据链路层，与物理层没有任何关系。

PPP中两个协议：
1.LCP协议（Link Control Protocol，不依赖上层），主要负责建立和断开连接、设置最大接收单元、设置验证协议以及设置是否进行通信质量的监控；
2.NCP协议（Network COntrol Protocol，依赖上层，上层为IP是叫做IPCP），IPCP负责IP地址设置以及是否进行TCP/IP首部压缩等设置。

PPP连接身份验证协议：
1.PAP，用户名和密码验证，明文传输密码；
2.CHAP，使用一次性密码，较为安全。

PPPoE：在以太网的数据中加入PPP帧进行传输的一种方式。
作用：利用PPP的验证等功能使各家ISP可以有效地管理终端用户的使用。