電腦網路讀書筆記-----資料連結層

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• 首先區分鏈路與資料鏈路的概念

鏈路只是從一個節點到相鄰節點的一段物理線路，中間沒有任何其他的交換節點。所以說鏈路只是一條路徑的組成部分。
資料鏈路：是必要的物理線路和必要的通訊協定構成資料鏈路。

資料連結層的協議資料單元——-幀
類似在網路層協議資料單元是IP資料報

路由器的協議棧只有三層：網路層，鏈路層，物理層
資料連結層的任務是：把網路層交下來的資料發送到鏈路上，以及把接收到的幀中的資料取出並上交給網路層。

當兩個主機進行通訊時：應用進程將資料從應用程式層逐層往下傳，經過傳輸層再到網路層，網路層將資料群組成IP資料報，下傳到資料連結層，資料連結層將其封裝成幀到物理層，在物理層形成位元流後進入通訊網路。
經過路由器，每一個路由器的物理層在收到位元流後，先由資料連結層將位元流恢複成幀，再從幀中提取出IP資料報，在路由表中找到下一跳的地址，路由器在轉寄IP資料報時，又再將其封裝成另一個新的幀，然後交給物理層發送給下一個路由器。用這樣的方式，經過許多路由器的轉寄，資料最後到達目的主機的物理層，逐層往上傳最後交給遠端應用進程。

三個基本問題：幀定界，透明傳輸，差錯檢測。
幀定界：是指一個幀首部和尾部都加入了標記，使得接收端接收到的時候可以識別幀的開始和結束，以及幀裡面裝入的資料部分的準確位置。
中間幀的資料部分的長度上限——MTU（最大傳送單元）
透明傳輸：幀的開始標識和結束標識是控制字元的名稱，SOH和EOT，十六進位編碼為01和04，但是當傳輸中二進位代碼恰好和這兩種的一樣，就會錯誤的找到幀的邊界

會錯誤的認為前面是一個幀，而因為後面找不到開始標記，將後面的丟棄。
為瞭解決透明傳輸，必須將資料中可能出現的控制字元SOH和EOT轉換成另外一個字元，這個字元不被解釋為控制字元。稱為位元組插入。

資料中出現的控制字元	經位元組插入後發送的字元
SOH	ESCx
EOT	ESCy
ESC	ESCz

　　
在接收端只要進行相應的逆變換就可以很方便的還原出原來的資料，使用這種位元組插入法可實現透明傳輸。
差錯檢測：
　　位元在傳輸過程中可能會產生差錯，所以在資料鏈路傳輸層都廣泛的使用了循環冗餘檢查CRC技術，但是CRC只能做到無差錯接受（不包括丟棄的幀）。
　　傳輸到接收端幀無差錯，無丟失，無重複，同時還按發送的順序接受，必須加上確認和重傳機制。

• 點對點通訊協定 (PPP)PPP是資料連結層中使用的較多的協議。

PPP協議的組成：
將IP資料報封裝到串列線路的方法，IP資料報在PPP幀中就是其資訊部分。
用來建立配置和測試資料鏈路串連的鏈路控制協議LCP（通訊的雙方可協商的一些選項）
一套網路控制協議NCP，其中每一個協議支援不同的網路層協議。

網際網路服務提供者ISP是一個提供使用者撥號入網的經營機構，ISP的路由器與網際網路通過高速專線相連，並且和電信公司的市話交換器也有專線相連。

PPP協議的工作狀態:
當使用者撥號接入ISP後，就建立了一條從使用者PC機到ISP的物理串連，這時使用者PC機向ISP的路由器發送一系列的LCP分組（封裝成多個PPP幀）。這些分組及響應選擇了將要使用的一些PPP參數，接著就進行網路設定，NCP給新接入的使用者PC機分配一個臨時的IP地址，這樣使用者PC機就成為網際網路上的一個主機了。當通訊完畢後，NCP釋放網路層串連收回原來分配出去的iP地址，接著LCP釋放資料連結層串連。最後釋放的是物理層的串連。

使用者PC機通過數據機呼叫路由器時，路由器就能夠檢測到條直接掉漆發出的載波訊號。在雙方建立了物理層串連後，PPP就進入了鏈路建立的狀態，目的是建立鏈路層的LCP串連。
此時LCP開始協商一些配置選項，即發送LCP的配置請求幀。
協商結束後就進入鑒別狀態，若鑒別身份失敗，則轉到鏈路終止狀態，若鑒別成功，則進入網路層協議狀態
在網路層協議狀態，ppp鏈路的兩端的網路控制協議NCP根據網路層的不同協議互相交換網路層特定的網路控制分組。如果PPP鏈路上啟動並執行是IP協議，則對PPP鏈路的每一端配置IP協議模組（分配IP地址）使就要使用NCP中支援IP的協議—–IP控制協議（IPCP）。
當網路層配置完畢後，鏈路就進入可進行資料通訊的鏈路開啟狀態。鏈路的兩個PPP端點可以彼此向對方發送分組。
資料轉送結束後，可以由鏈路的一端發送終止請求LCP分組（Terminate-Request）請求終止鏈路串連，在收到對方發來的終止確認LCP分組（Terminate-ack）後，轉到鏈路終止狀態。
當數據機的載波停止後，則回到鏈路靜止狀態。

摘自：
電腦網路第五版.謝希仁

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