数据链路层的定义特点

IP数据包封装成数据帧，通过物理地址来寻址，建立相邻结点之间的数据链路，通过过失控制提供数据帧在信道上无过失的传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。

链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

一条链路只是一条通路的一个组成部份。

数据链路(datalink)除物理线路外，还一定要有通讯协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

现在最经常使用的方法是使用适配器(即网卡)来实现这些协议的硬件和软件。

一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

数据链路层协议有许多种，但有三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是：

封装成帧透明传输过失控制

点对点协议PPP(用于广域网)

对点对点的链路，目前使用得最广泛的数据链路层协议是点对点协议PPP(PointtoPointProtocol)。

用户到ISP的链路使用PPP协议

最大传送单元——一定要对每种类型的点对点链路设置最大传送单元MTU的标准默许值，增进各种实现之间的互操作性。

PPP协议有三个组成部份：

一个将IP数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议LCP(LinkControlProtocol)。网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。

PPP协议的帧格式

PPP协议的工作状态

当用户拨号接入ISP时，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机向路由器发送一系列的LCP分组(封装成多个PPP帧)。这些分组及其响应选择一些PPP参数，并进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机。通讯终了时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。接着，LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。可见，PPP协议已不是纯洁的数据链路层的协议，它还包括了物理层和网络层的内容。

使用广播信道的数据链路层(局域网)

局域网最主要的特点是：

网络为一个单位所具有;地理范围和站点数目均有限。

局域网具有以下主要优点：

具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可同享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。便于系统的扩大和逐步地演化，各装备的位置可灵活调剂和改变。提高了系统的可靠性、可用性和残余性。

同享信道带来的问题

媒体同享技术

静态划分信道

频分复用时分复用波分复用码分复用

动态媒体接入控制(多点接入)

随机接入受控接入，如多点线路探听(polling)，或轮询。

以太网的两个标准

DIXEthernetV2是世界上第一个局域网产品(以太网)的规约。IEEE802.3是第一个IEEE的以太网标准。DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网。

数据链路层的两个子层

为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层;媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关。

不管采取何种协议的局域网，对LLC子层来讲都是透明的。

局域网对LLC子层是透明的

一般不斟酌LLC子层

由于TCP/IP体系常常使用的局域网是DIXEthernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层LLC(即802.2标准)的作用已不大了。很多厂商生产的适配器上就仅装有MAC协议而没有LLC协议。

适配器的作用

网络接口板又称为通讯适配器(adapter)或网络接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“网卡”。

适配器的重要功能：

进行串行/并行转换。对数据进行缓存。在计算机的操作系统安装装备驱动程序。实现以太网协议。

计算机通过适配器和局域网进行通讯

CSMA/CD协议(很重要，有单独的一篇文章说明)

以太网提供的服务

以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。当目的站收到有过失的数据帧时就抛弃此帧，其他甚么也不做。过失的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网其实不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。

以太网的MAC层

MAC层的硬件地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。802标准所说的“地址”严格地讲应当是每个站的“名字”或标识符。但鉴于大家都早已习惯了将这类48位的“名字”称为“地址”，所以本书也采取这类习惯用法，虽然这类说法其实不太严格。

请注意，如果连接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器，那末这样的主机或路由器就有多个“地址”。更准确些说，这类48位“地址”应当是某个接口的标识符。

48位的MAC地址

IEEE802标准规定MAC地址字段可采取6字节(48位)或2字节(16位)这两种中的一种。IEEE的注册管理机构RA负责向厂家分配地址字段6个字节中的前三个字节(即高位24位)，称为组织唯一标识符。地址字段6个字节中的后三个字节(即低位24位)由厂家自行指派，称为扩大唯一标识符，一定要保证生产出的适配器没有重复地址。

以太网V2的MAC帧格式

虚拟局域网利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网VLAN(VirtualLAN)。IEEE802.1Q对虚拟局域网VLAN的定义：

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。每个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的计算机是属于哪个VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而其实不是一种新型局域网。由于虚拟局域网是用户和网络资源的逻辑组合，因此可依照需要将有关装备和资源非常方便地重新组合，使用户从不同的服务器或数据库中存取所需的资源。

VLAN对传统以太网

把用户划分成多个逻辑的网络组，组内可以通讯，组间不可以通讯，安全型提高(如学校局域网中，学生主机没法得到转发表)

抑制大量的广播报文

管理员更容易对端口进行控制

在交换机中设置规则标签

vlan即标签来实现组与组之间的隔离

从主机出来的数据帧是正常的，当进入交换机后，交换机会对数据帧加上对应的标签

标签的规则

Access端口：交换机用来连接用户主机的端口

Trunk端口：交换机用来和其他交换机连接的端口

Hybrid端口：既可以连接主机又可以连接交换机

相同点：三个端口对收到的正常帧，都会加上它对应的标签

Access端口

接收：标准的数据帧进入access口，就会给这个标准的以太网帧添加上一个管理员配置的标签(PVID)

发送：将标签(PVID)给去掉后，发给所对应的主机

Trunk端口

接收：不带标签的，就加上标签，如果带标签就不管

发送：剥离它所属的管理组，不属于它的组就不剥离

Hyrid端口

接收：接受所属组，就剥离标签，如果不所属，就不剥离

发送：对所有的都剥离标签，但是对所属组就直接发给所管理主机，如不属于就发给其他交换机

PPPoE

PPPoE(PPPoverEthernet)的意思是“在以太网上运行PPP”，它把PPP协议与以太网协议结合起来——将PPP帧再封装到以太网中来传输。现在的光纤宽带接入FTTx都要使用PPPoE的方式进行接入。在PPPoE弹出的窗口中键入在网络运营商租赁的用户名和密码，就能够进行宽带上网了。利用ADSL进行宽带上网时，从用户个人电脑到家中的ADSL调制解调器之间，也是使用RJ45和5类线(即以太网使用的网线)进行连接的，并且也是使用PPPoE弹出的窗口进行拨号连接的。

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