電腦網路溫習1——資料連結層

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數  據  鏈  路  層

分組=包=IP資料報

先從資料連結層開始

資料連結層使用的通道類型

（1）點對點通道：一對一的點對點通訊方式

1>

網路介面卡包括了資料連結層和物理層兩層功能

協議資料單元：幀

2>主要步驟：

a.前結點的資料連結層把網路層交下來的包添加首部和尾部封裝成幀。

b.前結點把封裝好的幀發送給後結點的資料連結層。

c.後結點檢查幀無差錯，則從中提取出包交給網路層；否則丟棄。

3>三個基本問題：

a.封裝成幀

添加首尾部，沒加之前不得超出MTU（Maximum Transfer Unit）。

幀定界符 前->SOH(十六進位編碼為01)   後->EOT(十六進位編碼為04)

b.透明傳輸

就是將資料中的控制字元前加入一個逸出字元ESC（控制字元包括：SOH EOT ESC）-->位元組填充 的方法。

c.差錯檢測

誤碼率：傳輸錯誤的位元占所傳輸位元總數的比率

CRC（循環冗餘檢查 Cyclic Redundancy Check）:發送端幀檢驗序列FCS的產生和接受端的CRC檢驗都是用硬體完成的，速度快，不會延誤資料轉送。

註：資料連結層僅僅使用CRC，只能做到對幀的 無差錯接受。（僅丟棄錯誤幀）

但傳輸差錯分兩類：位元差錯和幀丟失、重複、失序。

所以增加了 幀編號、確認、重傳機制（由於現在通訊品質不好引起差錯的機率越來越少，所以區別對待。品質好的，改正差錯的任務由上層完成 如：TCP；品質不好的。則確認重傳機制）

4>最常用協議：PPP（Point-to-Point Protocol）　　　　　　只支援全雙工系統

當時在資料連結層使用的可靠傳輸協議是HDLC（高階資料連結控制，High-level Data Link Control）

a.PPP協議特點（應該滿足的需求）：

　　·簡單　　　　　　　　　　　　　　　　接收幀->CRC校正->丟棄/接收（不提供可靠傳輸，可靠傳輸由TCP完成）

　　·封裝成幀　　　　　　　　　　　　　　規定了特殊的字元作為幀定界符

　　·透明性

　　·多種網路層協議和多種鏈路類型　　　　可以同一物理鏈路上同時支援多種網路層協議（如IP，IPX），可以多種類型鏈路運行（如串並行、同非同步、高低速、光電）

　　·差錯檢測　　　　　　　　　　　　　　可以檢測，但不錯誤修正

　　·檢測串連狀態　　　　　　　　　　　　可及時檢測出鏈路是否正常工作

　　·傳輸單元最大值　　　　　　　　　　　　每一種類型的點對點鏈路設定MTU的預設值

　　·網路層地址協商　　　　　　　　　　　使通訊的的兩個網路層的實體能夠通過協商知道彼此或者能夠配置彼此的網路層地址

b.三部分

　　一個將IP資料報封裝到串列鏈路的方法

　　一個用來建立、配置、測試資料鏈路串連的鏈路控制協議LCP　　通訊雙方協商一些選項

　　一套網路控制協議NCP　　　　　　　　　　　　　　　　　　　每個協議支援不同的網路層協議

c.框架格式

				IP資料報（長度可變）
F	A	C	協議	資訊欄位	FCS	F
0x7E	0xFF	0x03	0x0021資訊欄位是IP資料報		CRC的幀校正序列	0x7E
flag：表示開始或結束	無意義	無意義	0xC021資訊欄位是LCP
			0x8021資訊欄位是NCP
1	1	1	2	不超過1500位元組	2	1

位元組填充：逸出字元ESC->0x7D

零位元填充：有五個連續1就填入0

d.工作狀態

初始化：使用者撥號連線ISP，建立了物理串連。使用者向ISP發送LCP分組，以便建立LCP串連。然後網路層配置，NCP給新接入的使用者指派一個臨時的IP地址。通訊完以後NCP釋放物理層串連，收回之前的IP地址。LCP釋放資料連結層串連。最後釋放物理層串連。

PPP鏈路的起始和終狀態都是“靜止”狀態。

（2）廣播通道：一對多的廣播通訊方式

a.區域網路使用廣播通道。

區域網路優點：

　　可以廣播，區域網路上主機可以共用硬體和軟體資源

　　便於系統擴充和演變，裝置位置靈活

　　提高系統的可靠性（reliability）、可用性（availability）、生存性（survivability）

註：區域網路的層次不僅僅資料連結層和物理層。

b.乙太網路共用通道的方式：隨機接入（所有使用者隨機發送訊息）

IEEE802將區域網路的資料連結層拆為兩個子層：

　　網路層

　　邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Control）　　　　與接入到傳輸媒體無關的放在LLC

　　媒體接入控制MAC（Medium Access Control）　　與接入到傳輸媒體有關的放在MAC

　　物理層

適配器：就是網卡，現在基本嵌入。適配器和區域網路之間通訊是串列，和電腦之間通訊並行。所以適配器可以進行轉換。

c.CSMA/CD　　載波偵聽多路訪問/衝突檢測

　　匯流排型網路，監聽匯流排

　　發送前先監聽

　　閑時發送，邊發送邊監聽，發生碰撞後，適配器停止發送

d.星形拓撲　　集線器hub　　10base-T雙絞線：10Mbit/s　　基帶訊號　　T雙絞線 F光纖

e.乙太網路的MAC層

　　硬體地址=物理地址=MAC地址，因為用在MAC幀中。（因為MAC地址被固話在適配器的ROM中）

　　identification system

　　MAC地址像名字，IP地址像地址，路由像高德地圖告訴你該怎麼走

　　多個適配器則多個“名字”

　　48位（6位元組） 或 16位（2位元組）  MAC-48=EUI-48

　　前三個位元組　　組織唯一識別碼OUI　　代錶廠商

　　後三個位元組　　擴充標識符　　　　　　廠商自行指派

　　MAC位址區段的第一位元組（頭8位）的最低位 　　0表示是單播地址

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1表示是組播地址

　　　　　　　　　　　　　　　　   FF:FF:FF:FF:FF:FF是廣播位址

　　適配器具有過濾功能 當收到一個MAC幀後檢查MAC幀中目的地址。發給本站就收下，進行處理，否則丟棄。

　　混雜方式（Promiscuous mode）&嗅探器（Sniffer）

　　乙太網路V2的MAC框架格式（5欄位）：

目的地址（6位元組）

源地址（6位元組）

類型欄位（2位元組）

資料欄位（46~1500）

幀校正序列FCS（4位元組）

　　所以最短64位元組，最長1518位元組。

　　在 目的地址 前會有一個8位元組（7位元組前同步碼，用來同步時鐘頻率；後1位元組幀開始定界符10101011）

　　總結無效MAC幀：

　　　　（1）幀的長度不是整數個位元組；不是8bit的倍數

　　　　（2）FCS校正出錯

　　　　（3）小於64或大於1518

（3）擴充乙太網路

　　在物理層通過光纖和光纖數據機擴充

　　在資料連結層通過乙太網路交換器擴充

　　　　依靠轉寄表來轉寄

　　　　產生樹協議STP Spanning-tree Protocol（防止出現廣播風暴）

　　　　虛擬區域網路Virtual LAN：VLAN的幀會有明確的標識符

（4）無線區域網路

WLAN（Wireless Local Area Network）

 兩大類：

　　有固定基礎設施的

　　　　中心為存取點AP（Access Point）

　　　　凡使用802.11系列協議的區域網路又叫做Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線逼真度）

　　　　最小構件BSS（1*基站+N*移動站）　　基站基本就是存取點AP，基站內的移動站可以直接通訊

　　　　一個BBS可以通過串連到分配系統DS串連到其他BBS

　　　　無線英特網服務提供者WISP，使用者<-->WISP<-->Internet

　　無固定基礎設施的

　　　　自組網路

　　　　可行動裝置發現在他們附近還有其他可以可行動裝置，並且要求和其他行動裝置進行通訊。

 　　　　　　　　　　　　  頻段　　　　最高資料速率（Mbit/s）

　　　　802.11b　　　　2.4GHz　　　　　　11

　　　　802.11a　　　　 5GHz　　　　　　  54

　　　　802.11g　　　　2.4GHz　　　　　　54

　　　　802.11n　　　　2.4和5　　　　　　 300

　　　　802.11ac　　　　5GHz　　　　　　 500

　　　　MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)（多入多出技術）

　　　　　　在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使訊號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通訊品質。

CSMA/CA衝突避免協議

　　802.11無線區域網路採用的停止等待協議，可靠的傳輸協議。

 

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