Data Link Layer（database）

Data Link Layer（database）

（一）通信模型

I.信道类型

（1）点对点信道：就是使用一对一的点对点通信方式（采用PPP协议）。

II.内部结构

网络适配器：

介绍：即网络接口卡（network interface card），也叫NIC卡，是一种允许网络连接的计算机硬件设备，内置MAC地址，也被称为物理地址或是实际地址，全球唯一。拓展：① 适配器具有过滤功能，当适配器从网络中每收到一个MAC帧时，先用硬件进行检查MAC帧中的目的地址。如果是发往本站的帧就收下，然后再进行其他处理。否则就将此帧丢弃，不再进行处理。（只接收单播帧、广播帧或多播帧）②路由器连接到局域网时，适配器上的硬件地址就用来标识路由器的某个接口。路由器如果连接到两个网络上，那么它就需要两个适配器和两个硬件地址。（普通家用路由器一般是内网外网各一套MAC和IP地址）

(二)三大问题

I.封装成帧（frame）

在数据的前后分别加上首部和尾部（包含了许多控制信息），构成了一个帧。首部和尾部作用之一就是：帧定界（确定帧的界限）。​MTU（Maximum Transfer Unit）:最大数据传输单元。​注意：并不是所有的帧都需要帧定界，如MAC帧则就不需要，它是通过在帧的一端加入前导码。

II.透明传输

数据链路对上层的传输数据没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样。通俗理解就是在数据传输的过程中，数据能够被完整无误的传输（‘‘透明传输’’），如果传输的数据不完整，就不是“透明传输”，因为有阻碍数据完整传输的因素存在。

为了使数据实现透明传输，需要解决传输数据中出现和帧定界相同的信息

面向字节的物理链路，使用字节填充（或字符填充）的方法来实现透明传输。

说明：通过使用转义字符“ESC”来进行转义的

面向比特的物理链路，使用比特填充的方法来实现透明传输

III.差错检测

在比特传输的过程中可能会产生差错，比如“0”变成了“1”或“1”变为了“0”，称为“比特差错”。

检错方法：

方法一：奇偶校验法

说明：奇校验就是说加上校验位后“1”的总数是奇数个​         偶校验就是说加上检验位后“1”的总数是偶数个​如果在接收端检测发现奇数个的“1”变为偶数个“1”或偶数个的“1”变为奇数个“1”，则就可以检查出错误​​缺点：会出现“漏检“”（由于突变的比特位总数是偶数位）​​

方法二：循环冗余校验码（CRC：Cyclic Redundancy Check）

具体详情请看：​​ 异步：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。具体区分可以参考：​​Control Protocol）.

(4)一套网络控制协议NCP（Network Control Protocol），其中每一个协议支持不同的网络层协议。有关NCP介绍：​​​PPP协议具体特点可以参考：​​Sense Multiple Access with  Collision Detection

说明：A、B之间在收发信息时

截断二进制退避算法

通过争用期的考验，如果没有发生碰撞，就表示数据已经成功被接收，但是如果此时几个站同时检测到信道是空闲的，但是如果几个站同时发送数据的话，又会产生碰撞，为了避免这种情况产生，我们引入了截断二进制退避算法。

对于10Mbit/s的以太网在争用期内可以发送512比特，即64字节

以太网规定了一个最小有效帧64字节，凡长度小于64字节都是由于冲突而异常中止的无效帧。

最短有效帧的最小长度就是   “ 64字节 ”.

10Base-T

描述： （1）10  表示“10兆比特每秒”.           （2）Base 表示“基带传输”.     （3）T 代表"双绞线".       (4)每段​​双绞线​​最大有效长度 100m

以太网MAC帧格式

通过抓包软件（wireshark）抓得：

分析：

Destination:目的地址，共占6个字节，共48位。Source:源地址，共6个字节，共48位。Type:类型号（IPV4）

（五）以太网的拓展

虽然以太网的覆盖网的覆盖范围太小，但是我们可以通过多种方法来进行拓展。

集线器  、交换机、路由器之间的区分和联系？

（1）集线器（物理层）

功能（function）：可以是连接在集线器上的主机或设备进行通信和交流。缺点：由于其内部使用的是“总线型结构”，所以在传输数据是会产生冲突并且无法标识同一个网络中的主机，这就会导致在发送信息时，连接在网络上的每个用户均可以收到这个消息。

（2）交换机（数据链路层）

功能：   简单来说，就是将多个设备连接在一个网络下，网络之间可以相互通信，可以为连接在集线器上的两个结点提供独享的电信号通路。在发送消息时，会根据MAC地址来进行转发给目标MAC用户。拓扑结构：星型拓扑结构

（3）路由器

功能：基于存储转发的分组交换问题：由于电脑所使用的操作系统不同（信息的格式是不同的），所以在进行使用交换机进行通信时是             无法实现的。解决办法：每个计算机均使用统一的协议（规范），在进行数据传输时，信息由协议加工后变为统一形式，通过“路由器”传送出去。在这套协议中，每个在网络中的主机均被动态分配了一个IP地址（在不同的网络下是不同的），路由器通过“  IP地址  ”寻址。

方式一：物理层

（1）光纤和光线调制解调器（扩大距离）

功能：在主机和集线器之间通过光纤来进行连接，光纤的时延很小并且带宽很宽。

（2）集线器(hub)

功能：通过集线器来连接成更大的碰撞域。

碰撞域：指的是在任意一个时刻，在每一个碰撞域中只能有一个站发送数据，如果在一个时刻有多个站发送数据，就会发生数据的碰撞。

方式二：数据链路层

（1）网桥

功能：对于收到的帧根据MAC地址来进行转发和过滤（丢弃）。网桥中有MAC地址表，在收到数据帧后它会根据目的MAC地址来查找转发表

（2）交换式集线器（交换机：switch）

别名：“以太网交换机 ”或 “第二层交换机”实质：多端口的网桥地址表：自学习算法来进行获得特点：    ①全双工方式（可以同时收发消息）    ②该集线器的端口有存储器，能够在输出端口繁忙时将到来的帧进行缓存    ③即插即用，内部的帧交换表示通过自学习算法来进行生成的。    ④能够同时连接多个端口，是每一对相互通信的主机都能够独占通信媒体那样，无碰撞的传输数据。

自学习算法：

参考：​​https://blog.csdn.net/wong_faye/article/details/106131207​​​

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