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计算机网络-- 数据链路层(day04)

数据链路层概述

链路
就是一个从结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。(主要通过MAC地址查找对应的节点）
数据链路
是指把实现通信协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
数据链路层以帧为单位传输和处理数据

数据链路层的三个重要问题

封装成帧
指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧。

  • 帧头和帧尾中包含有重要的控制信息。
  • 帧头和帧尾的作用之一就是帧定界（用来告知，哪些是数据本身的内容，而不是帧头和帧尾）

并不是每一种数据链路层协议的帧都包含帧定界标志，
以太网版本2的MAC帧格式，其帧头和帧尾中并没有帧定界标志
那如何提取出帧呢？在其物理层中有前导码，前导码中8字节（前7字节是前同步码，后面1字节是帧开始定界符，表明后面是MAC帧。
另外以太网还规定了帧间间隔时间为96比特的发送时间

透明传输是指数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样

  • 面向字节的物理链路使用字节填充的方法实现透明传输。
  • 面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输（每5个1之后插入一个0）
    计算机网络-- 数据链路层(day04)_第1张图片
    为了提高帧的传输效率，应当使帧的数据部分的长度尽可能大些
    计算机网络-- 数据链路层(day04)_第2张图片

差错检测

根据帧尾中的检错码(FCS)，检测帧中是否有误码
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  • 奇偶校验
    计算机网络-- 数据链路层(day04)_第4张图片
  • 循环冗余校验CRC

可靠传输
尽管误码是不能完全避免的，但若能实现发送方发送什么，接收方就能收到什么，就称为可靠传输

点对点协议PPP

计算机网络-- 数据链路层(day04)_第5张图片

随机接入-- CSMA/CA协议

CSMA/CA协议是媒体接入控制中的动态接入控制中的随机接入的无线局域网使用的协议
目的是避免多个主机争用传输媒体造成信息丢失
CSMA是载波监听多址接入
CA是碰撞避免
计算机网络-- 数据链路层(day04)_第6张图片
计算机网络-- 数据链路层(day04)_第7张图片
当站点检测到信道是空闲的，并且所发送的数据帧不是成功发送完上一个数据帧之后立即发送的数据帧
以下情况必须使用退避算法：

  • 在发送数据帧之前检测到信道处于忙状态时；
  • 在每一次重传一个数据帧时；
  • 在每一次成功发送后要连续发送下一个帧时（避免一个站点长时间占用信道）

多个主机在处于随机退避期间内，只有信道是空闲的，才能继续流失这个退避时间，信道媒体忙的时候需要冻结这个退避时间

计算机网络-- 数据链路层(day04)_第8张图片
除RTS帧和CTS帧会携带通讯需要持续的时间，数据帧也能携带通信需要持续的时间，这称为802.11虚拟载波监听机制
站点只要监听到RTS帧，CTS帧或数据帧中的任何一个，就能知道信道被占用的持续时间，而不需要真正的监听到信道上的信号，因此虚拟载波监听机制能减少隐蔽站带来的碰撞问题
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MAC地址

MAC地址一般被固化在网卡（网络适配器）的电可擦可编程只读存储器EEPROM中，因此MAC地址也被称为硬件地址。

MAC地址有时也被成为物理地址，注意：这并不意味着MAC地址属于网络体系结构中的物理层（而是数据链路层）
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IP地址

注意：IP地址是网络层的范围，这里注意是为了讲跟MAC地址的区别
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ARP协议（地址解析协议）

用于一段链路或网络上，通过ip地址获取目标的MAC地址
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虚拟局域网VLAN概述

以太网交换机工作在数据链路层
使用一个或多个以太网交换机互连起来的交换式以太网，其所有站点都属于同一个广播域
巨大的广播域会带来很对弊端：广播风暴，网络中会频繁出现广播信息
（TCP/IP协议栈中很多协议都会使用广播，例如ARP地址解析协议、RIP路由选择协议、DHCP等）
虚拟局域网是一种局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，这些逻辑组具有某些共同的需求

交换机的端口类型
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