数据链路
1. 数据链路的功能
a. 链路管理
b. 帧定界
c. 流量控制
d. 差错控制
e. 将数据和控制信息分开
f. 透明传输
g. 寻址
2. 以太网标准
a. DIX Ethernet V2(目前,我们所使用的局域网的标准)
以太网是美国施乐(Xerox)公司的产品,1975.那时以太网是一种基带总线局域网.1980,DEC,Intel,Xerox联合提出了DIX,1982修改为DIX Ethernet V2.
b. IEEE 802.3
LLC ( Logical Link Control )
MAC ( Medium Access Control )
3. CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,载波监听多点接入/碰撞检测
多点接入,说明这是总线型网络
载波监听,指每个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞.
碰撞检测,计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小,当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大.
由于电磁波在线路上存在传播时延,因此我们假设在总线上的单程端到端的传播时延记为a,则S站在发送数据帧后至多经过时间2a就可知道所发送的数据帧是否遭到了碰撞,因此称以太网的端到端往返时延2a称为争用期.如果经过争用期这段时间还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞.
显然,在使用CSMA/CD协议时,一个站不可能同时进行发送和接收,因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信).
以太网使用截断二进制指数类型(truncated binary exponential type)的退避算法来解决相互争用的问题.该退避算法很简单,就是让发生碰撞的站在停止发送数据后,不是立即在发送数据,而是推迟(退避)一个随机的时间.
以太网取51.2us是争用期的长度,对于10Mb/s以太网,在争用期内可发送512bit,即64字节.因此以太网发送数据时,如果前64字节没有发生冲突,那么后续的数据就不会发生冲突,以太网就认为这个数据帧的发送是成功的.即,如果发生冲突,就一定是在发送前64字节之内,由于一检测到冲突就立即终止发送,这时已经发送出去的数据一定小于64字节,因此以太网规定了最短有效帧长64字节,凡是小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧.
以太网还采取一种叫做强化碰撞的措施.当发送数据的站一旦发现发生了碰撞,除了立即停止发送数据外,还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞.
4. CSMA/CA
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,载波监听多点接入/碰撞避免
5. VLAN - 802.1Q 802.3ac
虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,而这些网段具有某些共同的需求.每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符,指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN.
虚拟局域网只是给用户提供一种服务,而并不是一种新型局域网.
802.3ac中定义了以太网帧格式的扩展,以便支持虚拟局域网.
| 6 Byte | 6 Byte | 4 Byte |
| dst mac | src mac | VLAN tag | ....
VLAN标记的前两个字节和原来的长度/类型字段的作用一样,但它总是设置为0x8100(这个数值大于0x6000,因此并不是代表长度),称为802.1Q标记类型.当数据链路层检测MAC帧的源地址字段后面的长度/类型字段的值是0x8100时,就知道现在插入了4字节的VLAN标记.于是就接着检查后两个字节的内容,后两个字节中,前3个比特是用户优先级字段，接着的一个比特是规范格式指示符CFI(Canonical Format Indicator),最后的12bit是该虚拟局域网VLAN标识符VID(VLAN ID),它唯一地标志了这个以太网帧是属于哪一个VLAN.