计算机网络数据链路层

1、数据链路层使用的信道类型：

点对点信道（1对1）

广播信道（1对多），如：集线器、交换机

2、链路与数据链路：

链路：点对点的物理线路段，中间无任何其他交换结点

数据链路：通信协议 + 软件 + 硬件（一般用适配器即网卡来实现这些协议的软硬件，一般的适配器都包含了链路层和物理层这两层的功能）

3、数据链路层要解决的3个基本问题：

封装成帧：帧头尾用于界定帧

透明传输：发送前用转义字符（ESC）插入到数据包中包含的帧头、尾相同字符

差错检测：接收端用循环冗余检测（CRC）技术计算无余数时，才接收，否则抛弃

（帧检验系列冗余码FCS）

4、PPP协议（P2P协议，广域网使用）：

1）3个组成部分：

高级数据链路层协议（HDLP）：可用于异步串行或同步串行介质；

链路控制协议（LCP）：建立并维护数据链路连接；

网络控制协议（NCP）：允许在点到点连接上使用多层网络协议。

2）协议帧格式：

标志字段 F = 0x7E

地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。

控制字段 C 通常置为 0x03。

协议字段：

0x0021 - PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。

0xC021 - 信息字段是 PPP 链路控制数据。

0x8021 - 表示这是网络控制数据。

0xC023 - 信息字段是安全性认证PAP。

0xC025 - 信息字段是LQR。

0xC223 - 信息字段是安全性认证CHAP。

注意：PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。

3）零比特填充方法（ppp协议用在SONET/SDH链路时）

4）PPP协议之所以不使用序号和确认机制是出于以下的考虑：

在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理；

在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的；

帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接收。

5）拨号上网的过程：

拨号接入ISP ->

路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接 ->

PC机向路由器发送一序列的LCP分组（封装成多个PPP帧）->

NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，是PC机接入internet ->

通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址 ->

LCP释放数据链路层连接 ->

释放物理层连接

5、局域网拓扑结构：

以太网：

载波监听（CSMA/CD）：

多点接入：多个计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；

载波监听：每一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。如果有，暂不发送数据，避免发生碰撞。

注意：使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。

6、MAC地址：

组成：48位2进制 = 24位厂家标识 + 24位厂家内唯一标识

MAC帧格式：

MAC帧最小间隔为9.6微妙，相当于96bit的发送时间。

关于PPP帧与MAC帧的区别：

ppp属于广域网范畴，MAC是局域网范畴。ppp是点到点协议，逻辑上相连的就一台设备，因此不需要寻址。

7、工具：

网络拓扑模拟软件：Cisco Packet Tracer

抓包工具：Eethereal + WinPcap

注：这一系列文章为观看韩立刚老师的计算机网络基础课程所作的笔记。