计算机网络：数据链路层

1。什么是数据链路层？

　　链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）。数据链路层使用的信道有点对点信道和广播信道两种：

2.使用点对点信道的数据链路层

　　1.数据链路和帧

　　数据链路是一个概念，在传输数据时，除了有一条物理线路外，还需要一些必要的通信协议来控制这些协议的传输。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。

　　帧：帧是点对点信道的数据链路层的协议数据单元。数据链路层把网络层的交下来的数据构成帧发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。

　　数据链路层有三个基本问题： 1. 封装成帧 2.透明传输 3. 差错检测

　　　　封装成帧（Framing）：就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从接收到的比特流中识别帧的开始和结束。　　

　　　　透明传输：“透明”是指某一个实际存在的事物，看起来就好像不存在一样。数据链路对于要传输的比特组合数据来说就是透明的。

　　　　差错控制:比特在传输过程中可能出现差错，如0变为1，1变为0.这叫做比特差错。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络中传输数据，必须采用各种差错检测措施。目前在数据链路层广泛使用的是循环冗余检验CRC（Circle Redundancy Check）。

　　3.点对点协议PPP

　　　　点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的数据链路层协议。它的特点是：简单；只检测差错，而不纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制，可同时支持多种网络层协议。

　　PPP协议的组成： 1.一个将IP数据报封装到串行链路的方法

　　　　2.一个用来建立，配置，和测试数据链路连接的链路控制协议LCP（Link Control Protocol）

　　　　3.一套网络控制协议NCP（Network Control Protocol）

3.使用广播信道的数据链路层

　　1.局域网的数据链路层

　　　　局域网的特点：网络为一个单位所拥有，且地理位置和站点数目均有限。优点：具有广播功能，从一个站点可以访问全网；便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变；提高了系统的可靠性（reliability）、可用性（availability）、生存性（survivability）。

　　　　共享信道有两种方法：

　　　　1.静态划分信道 如频分复用、时分复用等。用户只要分配了信道就不会和其他用户发生冲突。但这种划分信道的方法代价较高，不适合局域网使用。

　　　　2.动态媒体接入控制 又称多点接入，其特点是心动啊并非在用户通信时固定分配用户。这里又分为两类:

　　　　　　1.随机接入：用户可以随时发送信息，但两个用户或更多在同一时刻发送，就会发生碰撞，使得这些用户都发送失败

　　　　　　2.受控接入：用户不能随时发送信息而必须服从一定的控制

　　2.适配器的作用

　　　　　计算机与外界局域网的通信要通过通信适配器，它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM（只读存储器）中

　　3.CSDA/CD协议

　　以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD（Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection）。协议的要点是：发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上发生碰撞，就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段时间后再次发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。

4.使用广播信道的以太网

　　1.使用集线器的星型括扑

　　　　目前的以太网基本是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星型网，但在逻辑上是总线型网。集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测。

　　2.以太网的MAC层（Media Access Control)

　　　　1.以太网的硬件地址，即MAC地址实际上是适配器地址或适配器标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长。

　　　　2.以太网的适配器有过滤功能，它只接收单播帧，多播帧，或广播帧

5.扩展的以太网

　　1.在物理层上扩展以太网

　　　　在物理层上扩展以太网使用集线器（扩展后的以太网仍然是一个网络）

　　2。在数据链路层扩展以太网

　　　　在物理层上扩展以太网使用网桥（扩展后的以太网仍然是一个网络）。网桥在转发帧时，不改变帧的源地址。网桥的优点：对帧进行转发和过滤，增大吞吐量；扩大了网络的物理范围；提高了可靠性；可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。网桥的缺点是：增加了时延；可能会产生广播风暴。

　　　　交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机（工作在数据链路层）。它就是一个多接口的网桥，而每个接口都直接与某台单主机或另一个集线器相连。且工作全双工方式。以太网交换机能同时接通许多对的接口，是每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞的传输数据。

6.高速以太网

　　高速以太网有100Mb/s的快速以太网，吉比特以太网和10Gb/s的10吉比特以太网。最近还发展到了100吉比特以太网。在宽带接入技术中，也常使用高速以太网进行接入。