计算机网络04 - 数据链路层

目录

1. MAC地址
2. 共享介质传输控制方式
3. 非共享介质传输控制方式
4. MAC地址转发
5. 环路检测技术
6. 以太网帧格式

1. MAC地址

• 描述：长48比特，由12个16进制数字表示，用于识别数据链路中互连的节点

第 1 位	第 2 位	第 3 - 24 位	第 25 - 48 位
单播地址(0)/多播地址(1)	全局地址(0)/本地地址(1)	厂商识别码	厂商内识别码

2. 共享介质传输控制方式（半双工）

• 争用方式：指争夺获取数据传输的权利，也叫载波监听多路访问（CSMA），网络中的各个节点采用先到先得的方式占用信道发送数据，多个节点同时发送数据时会产生冲突现象。改进后的CSMA/CD方式是在发送数据过程中发现冲突则停止发送，等待随机时间后重新发送。
• 令牌传递：沿着令牌环发送“令牌”，令牌是一种特殊报文，用于控制传输。只有获取令牌的节点才能发送数据。

3. 非共享介质传输控制方式（全双工）

• 描述：网络中每个节点与交换机直接相连，有交换机负责转发数据帧

4. MAC地址转发

• 描述：接收到数据帧时，将数据帧中的源MAC地址与接收到的帧的端口号保存至转发表中，通过这一过程自动生成转发表。发送数据帧时，若目标MAC地址未知（未保存在转发表中），则复制数据帧，向所有端口进行发送，若目标MAC地址已知，则只向转发表中记录的该地址对应的端口发送数据帧。
• 存储转发：检查数据帧末尾的FCS位后在进行转发，避免发送由于冲突或噪声导致的错误帧
• 直通转发：知道目标地址后马上进行转发，而不等待完整的数据帧接收完毕再进行转发，延迟低

5. 环路检测技术

• 生成树方式：每个网桥通过定时交换BPDU包，从而判断禁用网络中的某些端口用来消除环路，同时可以将禁用的端口作为发生故障时的绕行端口
• 源路由方式：源主机讲目的主机的完整路由信息包含在分组头中，网桥通过该信息进行转发。该方式包括路由发现和路由指示，路由发现是有发送站向目标发送询问，目标在接收到询问后回复记录了帧经历的路径的应答帧，发送站从所有应答帧中确定最短路由；路由指示是发送站在数据帧中增加表示转发路径的指示字段，所有收到数据帧的网桥检查自身是否位于指示路径中，若是则进行转发，否则不做处理

6. 以太网帧格式

• 描述：由8字节的前导码、14字节的帧首部、46 - 1500字节的数据和4字节的FCS（帧校验序列）组成

8 字节	6 字节	6 字节	2 字节	46 - 1500 字节	4 字节
前导码	目标MAC地址	源MAC地址	网络层协议类型	数据	FCS 帧校验序列

• 前导码（8字节）：前62位有重复的10组成，最后2位则为11，成为SFD，标示以太网帧的开始

第 1 字节	第 2 字节	第 3 字节	第 4 字节	第 5 字节	第 6 字节	第 7 字节	第 8 字节
10101010	10101010	10101010	10101010	10101010	10101010	10101010	10101011

• 网络层协议类型（2字节）：IPv4 0800、IPv6 86DD、ARP 0806、RARP 8035
• FCS 帧校验序列（4字节）：保存整个帧除以生成多项式的余数，在接收端用同样的方式计算FCS值，用于检验帧是否损坏