图解TCPIP---第三章---数据链路

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-07-03 04:48 17阅读 0赞

数据链路可以被视为网络传输中的最小单位  
网络的连接和构成的形态称为网络拓扑

*  总线型
 *  环型
 *  星型
 *  网状
 *  混合(网状和星型组合)

### 数据链路相关技术 ###

#### MAC地址 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70]

MAC地址讲道理是唯一的 但是有时候会不唯一 比如在一个电脑上开启了多个虚拟机 就会自由设定虚拟机的MAC 实际上即使MAC相同 只要不是属于同一个数据链路也不会出现问题

#### 共享介质型网络 ####

共享介质型网络指多个设备共享一个通信介质的一种网络  
最早的(注意这里说是最早的)以太网和FDDI就是介质共享型网络  
`在这种方式下 设备使用同一个载波信道进行发送和接受 基本采用半双工通信`  
两种介质访问控制方式

*  争用方式
    
     *  CSMA(载波监听多路访问) 各个站(数据链路中很多节点称为站)先到先得方式抢占信道
     *  多个站同时发送帧 会产生冲突造成拥堵和性能下降
     *  后来一种改进方式CSMA/CD 每个站提前检查冲突 一旦发生冲突则今早释放信道
        
         *  载波信道无数据 则可以发送
         *  检查是否会发生冲突(一边发送 一边检查冲突) 发生则释放信道(先发送一个阻塞报文然后放弃发送帧)
         *  释放后延迟一段时间 重新争抢介质发送帧
         *  如下图  
            ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
 *  令牌传递方式
    
     *  有令牌的站才可以发送数据

#### 非介质共享型网络 ####

`不共享介质 多数情况下全双工通信 要是交换机一GG那就......哈`

#### MARK1 ####

半双工 只发送或者只接收的方式 比如对讲机  
全双工 允许在同一时间即发送数据也接收数据 比如电话

#### 根据MAC地址转发 ####

*  存储转发 检查FCS之后再转发 可以避免发送错误帧
 *  直接转发 知道地址既可以直接转发 延迟短 可能发送错误帧

#### 环路检测技术 ####

通过网桥连接网络时 很有可能出现环路导致数据帧一直在环路中持续的转发 导致数据帧越积越多从而引起网络瘫痪

网桥可以用以下两种方式处理环路

*  生成树
    
     *  每个网桥必须在1-10s内互相交换BPDU包 从而判断哪些端口可以使用哪些不可以
     *  管理员可以对端口进行权重设置指定哪些端口更优先
     *  `问题弊端`发生问题时切换端口时花费时间比较久 后来有一个RSTP方法可以将这个时间缩短至几秒
 *  源路由
    
     *  可以判断发送数据的源地址是通过哪个网桥实现传输的并将帧写入RIF(Routing Information Field)
     *  这种机制需要发送端具备源路由功能

#### VLAN ####

采用具备VLAN功能的网桥可以不惜要修改网络布线就可以修改网络的拓扑结构  
但是这样可能导致物理网络结构与逻辑网络结构不一致 不易管理

什么是VLAN 可以根据交换机的端口区分不同的网段 可以减少网络负载提高网络安全性

在TAG VLAN标准中对每个网段都用一个VLAN ID的标签进行唯一表示 在以太网首部中加入这个VID标签 根据这个值决定将数据帧发送到哪个网段  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

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### 数据链路分类 ###

#### 以太网 ####

如第一章所述  
传输速度相同而传输电缆不同时可以用那些 允许更换传输介质的中继器或集线器  
传输速度不同时 则必须使用允许变更速度的设备 网桥 交换集线器 路由器等

以太网帧格式如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
下面的图表示的都是帧本体的格式  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

类型字段表示的数据字段的协议类型 比如 IP IPV6 ARP RARP 等等  
在IEEE802.3的新格式中 `这个类型信息表示在SNAP字段中`  
最后一个FCS字段可以用来检测帧数据是否被破坏

在先前所述VLAN中 帧格式又有不同  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

可以将数据链路层分为 介质访问控制层MAC(Media Access Control) 逻辑链路控制访问层LLC(Logical Link Control) 从以太网帧的格式中也可以比较容易区分出这两层 如下图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

#### 无线通信 pass ####

#### PPP Point-to-Point Protocol ####

PPP属于纯粹的数据链路层与物理层没有任何关系 换句话说仅有PPP无法通信 需要有物理层的支持

PPP可以使用ISDN 专线 ATM线路 电话线 有线电视线 ADSL等线路

近年来更多的人是用ADSL或有线电视通过PPPoE协议实现互联网接入  
`PPPoE是在以太网中加入PPP帧数据进行传输的一种方式`

在进行数据传输前 需要先建立一个PPP级的连接

PPP主要功能中包括两个协议

*  不依赖上层的LCP(Link Control Protocol)
 *  依赖上层的NCP(Network Control Protocol) 如果上层是IP协议 此时NCP也叫IPCP
 *  ========
 *  LCP
    
     *  建立断开连接
     *  设置最大接收单元MRU Maximum Receive Unit
     *  设置验证协议
        
         *  PAP Password Authentication Protocol PPP建立时 两次握手进行用户名和密码的验证 密码明文传输 安全性较低
         *  CHAP Challenge HandShake Authentication Protocol 使用一次性密码OTP One Time Password 可以有效防止窃听 建立连接以后也可以定期的密码交换来检查对端是否在中途被替换
     *  设置是否进行通信质量的监控
     *  等等…
 *  IPCP 进行IP设置以及是否进行TCP/IP首部压缩等等…

`通过ISP接入网络时一般不对ISP进行验证`

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

PPP帧数据格式如下  
其格式与HDLC(High Level Data Link Control Procedure)高级数据链路控制协议非常相似因为PPP就是基于HDLC指定出来的协议

HDLC 用一个 01111110 的8位字节来区分帧 称为标志码  
帧前后都加一个标志码  
在两个标识码中间不允许连续5个1 连续出现5个1必须要添加一个0 收到连续的5个1后面时0必须要先删除一个0 所以两个标识码中间不会有与标注码重复的码

但是0的插入和删除以及FCS计算都交给计算机处理 所以所PPP会给计算机带来负担

![在这里插入图片描述][20200202233927306.png]

PPPoE  
以太网没有验证功能也没有建立和断开连接的处理所以无法按时计费  
如果采用PPPoE管理以太网连接 就可以用PPP的验证功能管理终端用户其格式如下

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA1NzExMDI_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

#### 其他数据链路 ####

*  ATM
 *  POS
 *  FDDI 分布式光纤数据接口
 *  Token Ring
 *  100VG-AnyLAN
 *  光纤通道
 *  HIPPI
 *  IEEE1394
 *  HDMI
 *  ISCSI
 *  IfiniBand
 *  DOCSIS
 *  告诉PLC

### 公共网络 pass ###

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