H3CNE学习之数据链路层

一.概述
1.数据链路层功能：
a)帧同步功能：是指接收方能够从接收到的比特流中明确地区分出数据帧的起始与终止的地方。比如：比特填充法（在发送方填充一个比特，在接收方去除这个比特）；
b)差错控制功能：它将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，以向网络提供透明的和可靠的数据传输服务。比如CRC校验（它是当收到的帧检查发现差错，就通知对方重复发送这帧）；计时器（当发送方发送一帧的同时开启计时器，如果计时器超时，自动重发）
c)流量控制功能：控制相邻两个节点之间数据链路上的流量，实际上是控制发送方的发送速率，使得发送速率不超过接收方的接受速率。
d)链路管理功能：数据链路层连接的建立、维持和释放。
2.局域网数据链路层标准：以太网、令牌环、令牌总线、无线网络。
3.广域网数据链路层标准：HDLC、PPP、X.25、帧中继。
二.局域网和IEEE802模型
1.数据链路层的两个子层：802标准把数据链路层分为LLC（逻辑链路控制子层）和MAC（介质访问控制子层）。
a)LLC：实现数据链路层于硬件无关的功能，比如流量控制、差错恢复等。用于管理通过单一链路连接的两个系统间的通讯。
b)MAC：负责把物理层的0，1比特流组件成帧，并且通过帧尾部的错误校验信息进行错误检测。同时提供对共享介质的访问。访问方法有：CSMA/CD、令牌环和FDDI、令牌总线等。MAC子层分配单独的局域网地址，也就是MAC地址，同时它会把对端的MAC地址添加到数据帧中来标识接收目标。
MAC地址是一个6字节的二进制串，通常写成16进制。前3个字节代表厂商代码，后3字节由厂商自行分配。
c)不同局域网中LLC相同，MAC不同。
2.IEEE802.3的MAC层帧格式：
a)802.3帧是变长的，其长度从64byte到1518byte不等。802.3帧由前导符，起始符、目地地址、源地 址、类型/长度、数据/填充和FCS校验码。
3.CSMA/CD：带冲突的检测的载波帧听多路访问，它的传输过程分为五步：
a)传输前帧听：各站点不断地监视电缆上的载波即电缆上的电信号。
b)如果电缆忙则等待：为了避免冲突，如果站点检测到电缆忙必须等待。
c)传输并检测冲突：当监听到电缆空闲，则传输数据并在电缆上监听冲突。
d)如果冲突发送，重传前随机等待一段时间：根据回退算法，现在一个随机回退值。
e)重传或夭折：重传的最大允许次数为15次。当大于15次，则停止重传。
4.CSMA/CD：带冲突的检测的载波帧听多路访问，它的接收过程分为五步：
a)浏览收到的数据报并且校验是否成为碎片：在Ethernet上帧的最短长度为64，如果帧长度小于64位，则表示在传输过程中发送了冲突。
b)检验目标地址。第一步通过后，检验目标地址，看它是否要在本地处理。
c)如果目标地址是本地工作站，则校验数据报的完整性：检验该帧是否为超长帧、在检验CRC、再检测是否为合适的帧定位界。
d)处理帧：
三.数据链路层设备以太网交换机工作原理
1.交换机数据帧的转发：根据MAC地址表的学习进行帧的转发。
2.交换机地址管理机制：通过MAC地址老化时间来更新和删除MAC地址表项。
3.MAC地址表：可以静态配置并静态配置的表项不会老化。
四.广域网和数据链路层
1.广域网技术主要体现在OSI参考模型的下三层，即物理层、数据链路层、网络层。
2.广域网的传输方式：
a)点到点型：连接主要形式有DDN专线、E1线路。封装的协议有PPP和HDLC。
b)分组交换型：封装协议有X.25和帧中继。
c)电路交换型：封装协议有ISDN。
五高级数据链路控制（HDLC）协议
1.HDLC是面向比特的协议，它有如下特点：
a)协议不依赖于任何一种字符编码集。
b)数据报文透明传输，用于实现透明传输的“O比特填充法”易于硬件实现。
c)全双工通信，不必等待确认便可持续发送数据，有较高的数据链路传输速率。
d)所有帧均采用CRC校验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重收，传输可靠性高。
六.PPP协议
1.PPP协议是一个点到点的数据链路层协议，它是串行线Internet协议（SLIP）的基础上发展起来的。
2.PPP主要要两类协议组成：LCP（链路控制协议）和NCP（网络控制协议）
a)LCP：主要作用是建立、拆除和监控PPP数据链路；LCP主要完成MTU（最大传输单元）、质量协议、 验证协议(有PAP和CHAP)、魔术字、协议域压缩、地址和控制域压缩协商。
b)NCP：主要用于协商在该数据链路上所传输的数据包的格式于类型、建立、配置不同网络层协议。包括IPCP（在LCP上运行IP）和IPXCP（在LCP上运行IPX）。
七.X.25协议
1.它定义了用户设备和网络设备之间如何通过公共数据网建立和保持连接。
2.X.25主要功能是描述如何在DTE和DCE之间建立虚电路、传输分组、建立链路、传输数据、拆除链路 、拆除虚电路，同时进行差错控制和流量控制，确保用户数据通过网络的安全。
八.帧中继
1.帧中继技术是在X.25分组交换技术的基础上发展起来的一种快速分组交换机技术。跟X.25相比，FR省去了分组交换网中的差错控制和流量控制功能，把它们留给智能终端完成，FR只完成数据链路层的核心功能。
2.FR采用虚电路技术（VCs），FR网络用户接口上最多可支持1024条虚电路，能充分利用网络资源。
3.FR采用可变长度的帧来封装不同的LAN网（如以太网、令牌环、FDDI等）的不同长度的数据包。
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