视频课程见,,瑞斯拜老师,yyds。
笔记整理如下:
链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)
网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层
局域网中的主机、交换机等都必须实现数据链路层
从层次上来看数据的流动
仅从数据链路层观察帧的流动
数据链路层使用的信道
数据链路层属于计算机网路的低层。数据链路层使用的信道主要有以下两种类型:
局域网属于数据链路层
局域网虽然是个网络。但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的是多个网络互连的问题,是讨论分组怎么从一个网络,通过路由器,转发到另一个网络。
而在同一个局域网中,分组怎么从一台主机传送到另一台主机,但并不经过路由器转发。从整个互联网来看,局域网仍属于数据链路层的范围
数据链路层传送的协议数据单元是帧
封装成帧
动图演示:
差错控制
在传输过程中可能会产生比特差错:1 可能会变成 0, 而 0 也可能变成 1。
可靠传输
接收方主机收到有误码的帧后,是不会接受该帧的,会将它丢弃
如果数据链路层向其上层提供的是不可靠服务,那么丢弃就丢弃了,不会再有更多措施
如果数据链路层向其上层提供的是可靠服务,那就还需要其他措施,来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本
以上三个问题都是使用点对点信道的数据链路层来举例的
如果使用广播信道的数据链路层除了包含上面三个问题外,还有一些问题要解决
如图所示,主机A,B,C,D,E通过一根总线进行互连,主机A要给主机C发送数据,代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机,那么主机B,D,E如何知道所收到的帧不是发送给她们的,主机C如何知道发送的帧是发送给自己的
还有数据碰撞问题
当总线上多台主机同时使用总线来传输帧时,传输信号就会产生碰撞,这是采用广播信道的共享式局域网不可避免的。
以太网采用的协调方法是,使用一种特殊的协议CSMA/CD,也就是载波监听多点接入/碰撞检测。
动图演示:
随着技术的发展,交换技术的成熟,
在 有线(局域网)领域,使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网取代了
共享式局域网
由于无线信道的广播天性,在无线局域网中仍然使用的是共享信道技术
封装成帧是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
发送方的数据链路层将上层交付下来的协议数据单元封装成帧后,还要通过物理层,将构成帧的各比特,转换成电信号交给传输媒体,那么接收方的数据链路层如何从物理层交付的比特流中提取出一个个的帧?
答:需要帧头和帧尾来做帧定界
但并不是每一种数据链路层协议的帧都包含有帧定界标志,例如下面例子
前导码
- 前同步码:作用是使接收方的时钟同步
- 帧开始定界符:表明其后面紧跟着的就是MAC帧
另外以太网还规定了帧间间隔为96比特时间,因此,MAC帧不需要帧结束定界符
透明
指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
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,好像数据链路层不存在一样
帧界定标志也就是个特定数据值,如果在上层交付的协议数据单元中, 恰好也包含这个特定数值,接收方就不能正确接收
所以数据链路层应该对上层交付的数据有限制,其内容不能包含帧定界符的值
解决透明传输问题
练习:
帧的数据部分长度
FCS:帧检验序列(Frame Check Sequence)
在以太网V2的MAC帧格式的帧尾中,包含了一个长度为4字节的FCS字段。其作用就是让接收方的数据链路层,检查帧在传输过程中是否产生了误码。
例题
例1:
动图步骤分解:
1、构造被除数
2、构造除数
3、做除法
4、检查余数
例2:
总结
循环冗余校验 CRC 是一种检错方法,而帧校验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码
下面是比特差错
其他传输差错
路由器输入队列快满了,主动丢弃收到的分组
数据并未按照发送顺序依次到达接收端
由于某些原因,有些分组在网络中滞留了,没有及时到达接收端,这可能会造成发送端对该分组的重发,重发的分组到达接收端,但一段时间后,滞留在网络的分组也到达了接收端,这就造成分组重复的传输差错
这三种可靠传输实现机制的基本原理并不仅限于数据链路层,可以应用到计算机网络体系结构的各层协议中
确认与否认
NAK:否认分组(Negative Acknowledgment, 没有应答)
小结:
发送方每发完一个数据分组后,并不能立即将该数据分组从缓存中删除,只有在收到针对该数据分组的确认分组后,才能将其从缓存中删除。
超时重传
确认丢失
一个比特编号,也就是说用0和1即可。
既然数据分组需要编号,确认分组是否需要编号?
要。如下图所示
确认迟到
注意,图中最下面那个数据分组与之前序号为0的那个数据分组不是同一个数据分组
注意事项