物理層負責把計算機中的0、1數字信號轉換為具體傳輸媒介的物理信號(電壓的高低、電波的強弱、光的閃滅)
資料鏈路層協議定義了(通過通信介質互連的設備間的)資料傳輸規范 (常見的通信介質有同軸電纜、雙絞線電纜、光纖、電波)
相關技術
MAC地址
資料鏈路層機器節點的標識,無論是哪種資料鏈路的網路(如以太網,藍牙等),等不會有相同的MAC地址
6位元組(48位元)
共享介質型網路
共享介質型網路指多個設備共享一個通信介質的一種網路,
多個設備之間使用同一個載波信道進行資料的發送和接受, 這樣當一個設備在發送或者接受資料的時候其他設備就只能排隊等待,
基本為半雙工通信【全雙工通信指可以同時進行資料的發送和接受, 而半雙工不行】
介質訪問控制方式
共享型網路是共享通信信道的, 當一個設備使用的時候其他設備不能再進行資料傳輸,所以就需要對傳輸通道的使用進行控制
主要有:爭用方式 和 令牌傳遞兩種介質訪問控制方式
爭用方式(先到先得)
也叫CSMA/CD(載波監聽多路訪問/沖突檢測)
演算法如下:
當信道上沒有資料傳輸時,所有的站點都可以發送資料幀
當發生沖突時,放棄發送資料幀, 同時立即釋放信道
放棄發送后,隨機等待一段時間,再重新爭用信道,重新發送幀,(隨機等待一段時間避免再次發送資料時也產生沖突)
令牌傳遞方式
令牌沿著整個網路環傳遞, 只有獲得令牌之后才能發送資料幀,
因為同一時刻只會有一個設備獲得令牌, 所以可以保證不會沖突,
但是信道的利用率不會太高(因為即使此刻沒有其他設備在傳送資料幀,也需要等令牌傳遞到當前設備才可以發送資料 )
非共享介質型網路
網路中的每個站點直接與交換機埠連接,所以發送方和接收方是不共享傳輸介質的
可以實作全雙工通信
集線器(Hub)
Hub作業在物理層,對接受到的信號進行整形擴大 以擴大網路的傳輸距離,
它不具有類似交換機的MAC地址表,所以會把資料廣播到所有與之相連的節點,
交換機
交換機作業在資料鏈路層或者網路層(有路由功能)
MAC地址轉換表自我學習程序
交換機收到某站點資料幀時,如果源地址和埠不在轉換表中就將源地址和埠寫到轉換表中
然后在轉換表中查找目標MAC地址,
如果找到就把資料幀轉發到該埠,否則廣播到所有埠,
轉發方式
有存盤轉發和直接轉發兩種方式:
存盤轉發會校驗資料幀的FCS欄位 如果檢測到幀已經損壞就直接丟棄
直通轉發在知道MAC地址之后就開始轉發,不校驗資料幀
直通轉發延遲會更低,
環路檢測技術
如果網路成環,資料幀就可能在環中一而再再而三的轉發,然后造成網路癱瘓,
有生成樹和源路由兩種演算法:
生成樹方式:通過禁用某些埠 將整個網路構成為一棵樹,避免成環,
源路由演算法:將發送幀的源網橋MAC地址寫入資料幀中
VLAN(虛擬局域網)
把交換機根據埠分成多個網段,從而區分了廣播資料傳播的范圍
減少了網路的負載并提供了網路的安全性
當然這樣整個網路就有多個網段, 需要利用有路由功能的交換機(L3) 或者路由器連接多個網段
以太網(IEEE802.3)
以太網是一種計算機局域網技術
在網路普及的時候, 多臺終端使用同一根同軸電纜的共享介質型的連接方式,
而現在一般采用終端與交換機之間獨占電纜的方式實作以太網通信(如下圖)

以太網幀
前導碼 + 幀體
以太網幀前端有一個前導碼的部分, 表示一個以太網幀的開始, 用于與對端網卡進行同步(對齊)
幀體:
6位元組目標MAC地址:用于資料鏈路層尋址(交換機查找轉發埠)
型別:上層協議型別(IP等協議)
FCS(幀校驗序列):用于check幀在傳輸程序是否遭到破壞

MTU = 1500
從信道利用率和傳輸時間兩方面考慮,以太網的資料傳輸范圍被限制為(46~1500位元組)
信道利用率: 假設實際傳輸資料X位元組,利用率就是X/(X + 18)【實際資料位元組數/整個幀位元組數, 18是幀頭14位元組 + 幀尾4位元組FCS】, X越大信道利用率就越高
資料最少為46位元組: 取46的時候信道利用率為71%[46 / (46 + 18)] ,利用率不會太低(當然還有其他原因)
資料最大為1500位元組:
我們知道傳輸的資料越大, 傳輸時間就越長
假設100Mbps的網路, 網路層的資料報最大65535位元組時資料傳輸時間就是 65535 / (100 * 1024 *1024 / 8) * 1000 = 4.99ms
如果是共享介質型網路,在這5ms內自己不能接受資料,其他設備不能接受發送資料,不可接受!!!
所以我們需要在鏈路層對上層資料報進行拆分,1500位元組的資料在100Mbps的網路下, 傳輸時間只需要0.11ms左右,是OK 的,
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