链路层
数据链路层使用的信道类型:
点对点通信(一对一)
广播通信 (一对多)
局域网仍属于数据链路层范围(是否使用路由器)
链路层解决的问题
封装成帧
(在一段数据的前后分别添加首部和尾部)
透明传输
透明:某个实际存在的事物看起来却好像不存在(首尾部不被看成数据,相当于透明)
在控制字符前面加上转义字符ESC
接收端的数据链路层在把数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。
这种方法称为字节填充或者字符填充
差错检测
比特差错:比特在传输过程中出现差错
误码率BER:传输错误的bit所占传输比特总数的比例
提高信噪比可以减少误码率
错误不可避免所以需要校验
循环冗余校验CRC
数据分组之后(每组k位数据)在每组后面加上n位冗余码
n位冗余码的计算方式
链路(物理链路):一个结点到相邻结点的一段物理通路(有限或者无线),中间没有任何其他的
交换结点
将实现通信协议的硬件软件加到链路上就构成了数据链路(逻辑链路)
最常用的方法是使用网络适配器实现这些协议
一般的网络适配器都包含了数据链路层和物理层两层功能
点对点通信
点对点信道的数据链路层的协议数据单元------帧
数据链路层将网络层的数据狗层帧发送到链路上,以及将接受到的帧中的数据
取出上交给网络层
点对点通信的主要步骤
1、结点A的数据链路层将网络层交来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。(封装成帧)
2、结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层 (发送帧)
3、若结点B的数据链路层收到的帧没有差错,则从收到的帧中提取出IP数据报交到上面
对的网络层,否则丢弃这个帧。(检错,提取,上交)
并不要求数据链路层向网络层提供可靠传输
可靠传输:发送端发什么,接收端收到什么
传输差错:
比特差错
帧丢失 帧重复 帧失序
PPP协议
应当满足的需求
1、简单
2、封装成帧
3、透明性
4、多种网络层协议
5、多种类型链路
6、差错检测
7、检测连接状态
8、最大传送单元
9、网络层地址协商
10、数据压缩协商
PPP协议组成
1、将IP数据报封装到串行链路的方法 (怎样封装成帧)
IP数据报在PPP帧中就是其信息部分,这个信息部分的长度受最大传输单元MTU的限制
2、用来建立配置测试数据链路连接的链路控制协议LCP(链路控制)
3、网络控制协议NCP,每一个协议支持不用的网络层协议
PPP协议的帧格式
首部四个字段 尾部两个字段
连续两帧之间只需要一个标志字段。
如果连续出现两个标志字段,表示这是一个空帧,应当丢弃。
A、C分别表示地址字段和控制字段,但实际没有携带PPP帧的信息。具体定义至今没有给出。
首部最后一个字段为协议字段
0x0021,信息字段就是IP数据报
0xC021,信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据
0x8021,信息字段是网络层的控制数据
信息字段的长度是可变的,不超过1500字节
尾部第一个字段(2字节)是使用CRC的帧检验序列FCS
字节填充
信息段中出现和首尾相同的比特组合
PPP使用异步传输时,将转移符定义为0x7D,并使用字节填充
RFC规定的填充方法
1、信息断中出现的0x7E转为(0x7D,0x5E)
2、信息字段中出现0x7D转为(0x7D,0x5D)
3、信息字段中出现ascii码(数值小于0x20),在该字符前面添加0x7D,
同时将该字符的编码改变0x03 转为0x7D,0x23
在接收端将数据恢复成原来的样子
PPP协议用在SONET/SDH链路,使用同步传输(一连串的比特连续发送)而不是异步传输
(逐个字符传送),则采用零比特填充
步骤方法:
在发送端扫描整个信息字段
只要发现5个连续的1,就立即填入一个0
接收字段先找到标志位,然后对硬件流扫描,每出现连续的5个1就将后面的0
删除
标志字段F 0x7E 连续六个0
0比特填充不会出现连续的六个0,以此实现了透明传输。
PPP协议的工作状态
PPP链路的初始化步骤:
1、拨号接入ISP,建立一条从用户到个人电脑的ISP的物理连接
2、发送链路控制协议LCP分组,建立LCP连接
3、进行网络层配置,网络控制协议NCP给新接入的用户个人电脑分配
临时的IP地址。
释放过程
1、用户通信完毕,NCP释放网络层连接,收回原来分配出去的IP
2、LCP释放数据链路层连接。
3、释放物理层连接
广播通信
局域网的数据链路层
局域网的优点
共享信道重点考虑的问题:
使众多用户合理方便的共享通信媒体资源
技术实现手段
以太网的标准
适配器的作用(计算机连接到局域网)
CSMA/CD协议
总线的特点:当一台计算机发送数据时,总线上所有的计算机都可以检测到这个数据。
这种就是广播通信方式。
在总线上实现一对一通信的方法:
在帧的首部加上目标计算机的物理地址
当数据帧中的目的地址与适配器ROM中存放的硬件地址一致时,适配器才接受这个数据
适配器对不是发送给自己的数据丢弃。
为了通信简便,以太网采取的措施:
1、采用较为灵活的无连接的工作方式,不必先建立连接就可以直接发送数据。
适配器对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方回复确认。
目的站收到差错帧就丢弃,是否重传由上层决定。
如上层是TCP协议,机会发现丢失了数据,经过一段时间后,tcp就把这些数据
重新传递给以太网进行重传。但是以太网并不知道这些是重传帧,而是当做新的数据帧发送。
以太网的MAC层
名字指出我们所要寻找的资源,地址指出资源在何处,路由告诉我们如何到达该处。