计算机网络基础（数据链路层）

╰半橙微兮° 2021-11-09 16:40 417阅读 0赞

**目录**

数据链路层

数据发送模型

数据链路层信道类型

点对点信道

广播信道

数据链路层的三个目标

封装成帧

透明传输

差错校验

以太网

MAC硬件地址（MAC地址）

碰撞域

为什么出现网桥？

网桥

交换机

局域网（LAN）和虚拟局域网（VLAN）

图解什么是局域网

什么是虚拟局域网（VLAN）

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## **数据链路层** ##

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。

**链路**：一条点到点的物理线路段。

**数据链路**：除了物理线路外，还必须有通信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。

链路层传输的内容是**帧**，网络层的数据（IP数据报）加上一个头和尾部形成一个帧，再往下到物理层形成比特流，然后在物理链路上传。

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## **数据发送模型** ##

![20190801144626909.png][]

这是一个主机想另外一个主机发送数据的过程

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因为本文是研究数据链路层，所以，我们只研究这一层的东西：

![2019080114470545.png][]

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## **数据链路层信道类型** ##

### **点对点信道** ###

使用一对一的点对点通信方式

### **广播信道** ###

一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接很多主机，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

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## **数据链路层的三个目标** ##

### **封装成帧** ###

一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构成了一个帧

首部和尾部的一个重要作用就是帧定界

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如果接收端只收到了帧首部没收到尾部就会丢弃。

### **透明传输** ###

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。（就比如如果数据部分有一个和尾部长得一样的区域，可能会导致传输错误，所以采用转义来解决。）

### **差错校验** ###

在传输过程中，1可能变成0，0可能变成1，一段时间内传输错误的比特占总传输比特的比率称为误码率。

差错控制（error control）是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。

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## **以太网** ##

以太网（Ethernet）是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用集线器来进行网络连接和组织。

以太网是一种局域网，但是因为现在大部分的局域网均为以太网，因此一般提及局域网都会默认为以太网。以太网是一种总线型局域网，而局域网的拓扑结构存在多种实现方式，包括星型、树形、环形、总线型等。

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## **MAC硬件地址（MAC地址）** ##

MAC地址即物理地址（全球唯一，前二十四位代表厂家，后二十四位厂家自己指定）。在局域网里是通过MAC地址寻址的。

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## **碰撞域** ##

碰撞域又可以说叫冲突域。冲突域是在同一个网络上两个比特同时进行传输，则会产生冲突（因为一个在广播的时候其他的会检测到冲突）；在网路内部数据分组所产生与发生冲突的这样一个区域称为冲突域。（也就是一个冲突域有ABCD四个计算机，A和B通信的时候，C不能和D通信）。通过集线器整合起来的设备就会形成冲突域。

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## **为什么出现网桥？** ##

如果两个小的碰撞域，每个碰撞域只能允许一个传输存在，两个碰撞域通过集线器连起来变成一个大的碰撞域，那么效率就降低了。

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## **网桥** ##

网桥（Bridge）是早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，可隔离冲突域。网桥比集线器（Hub）性能更好，集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机（Switch）所取代。

网桥会只能的根据数据来转给对应的域，这样子，第一个冲突域的内部通讯，就不会传到第二个冲突域，于是分隔了两个冲突域。

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## **交换机** ##

现在网桥已经较少见，见到的基本都是交换机。

其实思想和网桥是有关系的，网桥接的是几个冲突域，那么思考一个问题，冲突域内部还是有冲突，但是如果网桥的口足够多，每个口接一个计算机，那么存储转发直接给到计算机，那就没有冲突域了，没有冲突了，效率高了很多。

这就是很多个口的交换机。

而且用交换机连的往比较安全，因为别人通信，自己就收不到了。

交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

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## **局域网（LAN）和虚拟局域网（VLAN）** ##

### **图解什么是局域网** ###

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可以看到中间一个路由器两边各连接了一个局域网（LAN）。（两边用集线器交换机都可以）

### 什么是虚拟局域网（VLAN） ###

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现在看图很明显，每个交换机相连的都是一个LAN（局域网），都在一个网段，每一层是一个网段，但是呢，今天有个需求，就是同字母的计算机需要在同一个网段，那么我们怎么办呢，就建一个虚拟局域网，可以看到图中虚拟局域网VLAN1将A1、A3、A4都包含了，那么通信也是，看图中B字母的虚拟局域网，通信就会同一个局域网内通信，他的效果和B3、B2、B1连接一个交换机一样。

以上是对计算机网络基础（数据链路层）的粗浅认识

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