计算机网络－数据链路层
1 基本概念和基本问题
2 两种情况下的数据链路层
<1>点对点信道的数据链路层
<2>广播信道的数据链路层
3 以太网（以太局域网）
4 扩展以太网
5 高速以太网
每经过一次路由器，都要经历层次的变化。
从主机1 到主机2 应用层之间的通信，经过了如图所示层次的变化。
物理层：双绞线／光纤，频分还是码分。链路层不关心这些。
基本概念和基本问题
信道两种类型
点对点信道
广播信道
链路：
物理线路
数据链路：
物理线路＋通信协议。
帧：
数据链路层传输的内容
帧有个头和尾（是由01组成）。物理层是数字信号。物理层是模拟信号。
三个问题
-
封装成帧
就是增加头尾，构成一个帧。最大传输单元是1500Byte。（以太网）
计算机在接受的时候会看开始结束标志，如果有残缺，不处理。 -
透明传输
误认为黄色EOT为结束标志
字节填充法：
通过对发送数据增加字节填充（ESC），区分头和尾，接受的时候要去除填充的字节。
透明传输：传的过程中，加了字节填充，接受端和发送端都不知道。 -
差错控制
误码率：错误比特占所有传输比特比例。
如何判断传输过程是否错误
循环冗余检验（CRC），检验结果帧检验序列（FCS）
它不纠错，直接扔掉。
如果出现差错，由上层重传实现不丢包的效果。
两种情况下的数据链路层
2.1 点对点信道的数据链路层
PPP协议
具有身份验证的功能，（可以根据IP找到对应的机构）
要求：
简单
封装成桢
透明性
多种网络协议（TCP。。。）
多种类型链路（光纤。。。）
检测连接状态（连接不上提示）
网络地址协商
数据压缩协商（0000000111111111=》8081）
分层：
LCP：负责身份验证
NCP：负责协商IP地址
只有LCP过了，才能NCP。
桢格式
中间2个字节表示信息部分是什么内容。
透明传输
也有办法进行透明传输
字节填充：
比特流填充：
差错控制
不使用序号和确认机制（错了就重新传，不纠错）
工作状态：
当拨号时，路由器对猫进行拨号确认，建立一条物理连接。然后PC向路由器发送LCP分组。验证通过给设备分配临时的IP地址。拨号上网完毕，释放IP地址。
2.2 广播信道的数据链路层
局域网特点
具有广播功能
共享通信媒体：
静态划分信道
动态接入控制信道（多点接入）：
- 随机接入（以太网）
- 受控接入
以太网协议特点：CSMA/CD协议
多点接入
载波监听
冲突检测
争用期，冲突检测
1.发送数据帧最多经过2tao，就可以知道发送的数据帧是否遭到了碰撞。
2.2tao称为争用期
避让机制解决方法：
二进制指数类型退避算法
发生碰撞的帧在停止发送数据以后，要推迟（退避）一个tao再发送数据。
2.3 以太网
概述
拓扑
信道利用率
MAC层
两个标准
DIX Ethernet V2
802.3
与数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好的适应多种局域网标准，局域网的数据链路层拆分成两个子层：
LLC（逻辑链路控制子层）
MAC（媒体接入控制子层）
现在主流使用MAC协议，而没有LLC协议
提供服务
不可靠交付
当接收站收到有差错的数据帧就丢弃帧，其他什么也不做。
差错纠正由高层决定
网络拓扑类型
总线型（所有计算机连接到一根线上）
星型
集线器
使用以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线。
10base-T
10MB/s速率的双绞线网
100base-FX
100M/s速率的光纤网
信道利用率
MAC层
Mac地址：
硬件地址或者物理地址，网卡芯片出场自带全球唯一的mac地址。
共48位，前24代表厂家，后24厂家自己制定。
局域网内不能出现两个一样的mac地址
更改查看mac地址
Mac帧格式
最短64字节，IP数据包最小64-18字节
使用是曼彻斯特编码（无需结束标志）
抓包排查网络故障
- 由于一台打印机一直发广播，mac被占用，导致网络时同时断。
通过抓包可以看到每层的数据内容。
无效mac帧
桢最小间隔
9.6微秒，相当于96bit的发送时间。
2.4 扩展以太网
使用网桥
把冲突域变成了两个，减少了冲突域。
透明网桥：
局域网上的站点，并不知道所发送的桢经过了几个网桥，因为网桥对各站来说不可见。
交换机就是高速的网桥
交换机可以动态学习经过他的请求，形成一个对应mac地址和端口号的地址表。
交换机可以动态学习MAC地址【查看交换机的mac地址表】
生成树过程
更改交换机生成树的根优先级
虚拟局域网
LAN：局域网
VLAN：虚拟局域网
vlan划分子网
交换机划分子网后，左右之间就不通了（如图vlan1里面的2到vlan2里面的5），数据链路层就走不通了。【安全】
同一个vlan能通信，不同的vlan不能通信
vlan干道链路和访问链路
干道链路连接两个交换机，使得AC可以通信。
vlan帧格式
2.5 高速以太网
100base-T
速率达到或超过百兆的以太网，称为高速以太网
全双工方式下无冲突
不使用csma/cd协议
桢时间间隔0.96微妙
如果全双工、半双工设置有问题，通不了。【物理层没问题，但是数据链路层协商不一致，导致通不了】
Gb-T
1G的以太网，
适用于校园网、企业网
企业局域网设计
以太网带宽增加不光需要交换机支持，也需要物理层支持，光纤可以支持1GB，94年以前的光纤不支持。
交换机上实现接入安全
交换机上安全：（数据链路层安全）
设置交换机
可以交换机上连接的mac地址大于1个，shut down
也可以绑定mac地址，更换了mac地址 shutdown