【盘算机网络】3数据链路层②

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1. 数据链路层所处的职位


数据链路层使用的信道主要有两种:
①点对点信道:PPP协议
②广播信道:有线局域网,CSMA/CD协议;无线局域网,CSMA/CA协议
    对比项   点对点信道 vs 单播   广播信道 vs 广播         核心是否同等   ✅ 同等(一对一传输)   ✅ 同等(一对全部传输)       差别点   前者是物理层毗连,后者是网络层计谋   前者是物理层特性,后者是网络层行为   <hr> 数据链路层使用物理层提供的“比特传输”服务。
数据链路层为网络层提供服务,将网络层的IP数据报(分组)封装成帧,传输给下一个相邻结点。
<hr> 链路(物理链路):传输介质(0层)+物理层(1层)实现了相邻结点之间的“物理链路”
数据链路(逻辑链路):数据链路层需要基于“物理链路”,实现相邻结点之间逻辑上无差错的“数据链路(逻辑链路)”
帧:数据链路层对等实体之间进行逻辑通讯的协议数据单位(

3.局域网LAN

电气电子工程师学会IEEE中的IEEE802委员会的职责之一是推进局域网技术的尺度化工作。
科技公司出于商业目的开发的局域网技术假如受市场和技术专家认可那么IEEE就会专门成立工作组去负责这项技术的尺度化工作。
802.8工作组(已遣散) FDDI 光纤分布数字接口
逻辑拓扑是环形布局,物理拓扑是双环布局。
802.5工作组(已遣散) 令牌环网技术(IBM公司)
逻辑拓扑是环形布局,物理拓扑是星形布局。
802.3工作组 以太网技术
(由DEC, Intel, Xerox公司共同推出的一种局域网技术)
停止现在,几乎全部的有线局域网都是采用以太网技术去实现的
802.3局域网≈以太网
802.11工作组 Wi-Fi技术
(由AT&T,Nokia等公司共同推出的一种局域网技术)
停止现在,几乎全部的无线局域网都是采用Wi-Fi技术去实现的
802.11局域网≈Wi-Fi
     <hr> 尺度化工作成果:
802.11b——WiFi 1,1999年
802.11a——WiFi 2,1999年
802.11g——WiFi 3,2003年
802.11n——WiFi 4,2009年
802.11ac——WiFi 5,2013年
802.11ax——WiFi 6,2021年
802.11be——WiFi 7,2024年

IEEE802委员会为了推进局域网技术的尺度化工作,对网络层次进行了划分。

3.1.根本概念和体系布局

局域网(Local Area Network,LAN)是指在一个较小的地理范围(如一所学校)内,将各种盘算机、外部设备和数据库系统等通过双绞线、同轴电缆等毗连介质互相毗连起来,构成资源和信息共享的盘算机互联网络。
3.1.1.特点

1️⃣为一个单位所拥有,且地理范围和站点数量均有限。
2️⃣全部站点共享较高的总带宽(较高的数据传输速率)。
3️⃣较低的时延和误码率。
4️⃣局域网内的各节点之间以“帧”为单位进行传输
5️⃣各站为平等关系而非主从关系。
6️⃣支持单播(一对一发送帧,如A→B)、广播(一对全部发送帧,如A→B+C+D+E+F+G)、多播(一对部分发送帧,如A→B+D+E)
帧的类型有三种:
①单播帧(一对一):目的MAC地址填写的是某一个特定节点的MAC地址
②广播帧(一对全体):目的MAC地址填写的是48bit的1
③多播帧(一对多)

交换技术是一种在盘算机网络中用于转发数据帧的技术,它主要基于交换机等网络设备来实现。就交换技术而言,以太网采用的是分组交换技术。
3.1.2.分类

局域网的特性主要由三个要素决定(出题点):
1️⃣拓扑布局:星形布局,环形布局,总线形布局,星形和总线形结合的复合型布局
2️⃣传输介质:同轴电缆,双绞线,光纤
3️⃣介质访问控制方式(决定着局域网的技术特性)

对于以太网,介质访问控制方式只有两种:假如只支持半双工通讯,就采用CSMA/CD协议;假如支持全双工通讯,就不消去思量信道争用的问题。

3.1.3.硬件架构


网络适配器(又名:网络接口卡、网卡)
1️⃣负责把帧发送到局域网。
数据链路层为网络层提供服务,网络层会把准备好的IP数据报交给数据链路层,数据链路层会把IP数据报封装成帧,以帧为单位发送到局域网上。关于“将IP数据报(IP分组)封装成帧”,有些系统由主机实现,有些系统由网络适配器负责。
假设“将IP数据报(IP分组)封装成帧”在主机实现,主时机告诉网络适配器帧的数量和地址,之后通过总线取得这些帧,然后发送到局域网上。
2️⃣负责从局域网吸收帧。
以太网适配器会检查收到的帧和自己的MAC地址是否同等,是否正确。假如符合要求,就用“中断”关照CPU,CPU会告诉以太网适配器要把帧放在主存的什么位置,之后以太网适配器会把这个帧通过IO总线传给主存,并放到指定位置,主机中的数据链路层会把帧转变为IP数据报,并把IP数据报交给网络层;否则,就直接丢弃这个帧。
3️⃣需要根据接入的局域网类型,按照尺度实现数据链路层+物理层功能。
一个WiFi网络适配器需要实现符合802.11尺度的物理层和数据链路层的功能;
一个以太网适配器需要实现符合802.3尺度的物理层和数据链路层的功能。
4️⃣需要完成数据的串/并行转换。

5️⃣需要支持帧缓冲。
<hr> MAC地址是写在网络适配器的ROM芯片上的,并且保持不变。
一个网络适配器对应一个固定的MAC地址。同一台电脑中以太网适配器的MAC地址和WiFi网络适配器的MAC地址是不一样的。

<hr> 即将发送到局域网的帧或者刚刚从局域网收到的帧就会暂存到RAM芯片中。
滑动窗口机制中,发送窗口和接受窗口内的帧就是存储在RAM芯片中。
<hr> 现在许多电脑都没有网线插口,假如要用网线毗连以太网,需要一个USB转网线接口的转讨论。这个转讨论本质上是一个以太网的网络适配器,以是说这类电脑很有大概没有安装以太网的网络适配器

3.2.有线局域网(IEEE802.3)



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