数据链路层

读完本篇文章将会了解以下问题 1. 数据链路层概述 2. 数据链路层的三个问题 3. 可靠传输 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、数据链路层概述 数据链路层是TCP/IP五层参考模型的第二层，介与物理层和网络层之间， 它定义了在单个连路上如何传输数据 。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。 数据链路层特点 ： 将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧(frame)，帧是数据链路层的传送单位。 控制帧在物理信道上的传输，包括处理传输差错、调借发送速率以使与接收方相匹配。 在两个网络实体之间提供数据链路通道的建立、维持和释放的管理。 数据链路层间的通信 链路、数据链路、适配器、帧的概念： 链路：一条点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点，一条链路只是一条通路的一个组成部分 。 数据链路：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。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。 适配器：也就是网卡，就是用来实现数据链路上一些协议。 帧

复习的笔记，如有错误欢迎指正 数据链路层，什么是数据链路呢，一条网线（物理线路）我们叫做一个链路，在上面加上相关的协议，就称他为一个数据链路。在数据链路上传输的基本单位我们称之为：帧 数据链路层的三个基本问题： 1、封装成帧：给数据部分加入帧头和帧尾，区分一个完整的数据帧 2、透明传输：如果真中间出现了SOH或者EOT这样的开始或结束符，就会收到一个错误的数据帧，为了解决这个问题，在数据中遇到他们的时候给他们加上转义字符： 3、差错控制：运用一些算法来对传送的数据帧内容进行检测，防止因噪声出现错误（CRC循环冗余校验） 数据链路中，不同的协议有不同的帧格式： 使用点对点信道的数据链路层：常见的PPP协议 就进行两点之间的通信 使用广播信道的数据链路层–以太网 ：目前比较常用的，CSMA/CD协议，带冲突检测的载波侦听多路接入 计算机都连接到一根总线上，以此来进行相互之间的通信。两头是接着两个电阻，这样这五个计算机就可以相互进行通信，他是基于广播信号的，每次通信的时候要先发送广播，所有的计算机都能收到他要请求通信的消息，然后要与他通信的计算机给他回复，然后两人开始通信，其他的计算机不接受他们发送的数据 PPP协议： 7E字段代表的是帧头和帧尾，和上面说的类似，如果数据中出现了这个字段我们要对他加以区分：两种方法，一个用于同步，一个用于异步，同步就是以一个数据帧为为传输的基本单位

计算机网络OSI参考模型 各层的数据格式为 OSI参考模型共为七层，从上至下是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层。数据链路层又可分为LLC逻辑链路子层以及MAC介质访问控制子层。 数据从一个主机到另一个主机传输过程 当网络中的两台计算机要进行通信时，数据由发送端的应用层向下，逐层传送，而且每一层都为原始数据添加报头（有的层除增加报头外，还需要添加报尾），这也称为数据封装的过程。当封装好的数据到达物理层后，就会根据连接两台设备所使用的物理介质类型，将数据帧的各个比特转换为电压、光源、无线电波等物理层信号，通过中间网络设备，发送端的数据会被送达接收端的物理层。 　　在接收端，数据的还原需要进行一个封装的反过程，从物理层向上直到应用层，随着数据逐层向上传递，协议数据单元的报头及报尾被一层层剥离。最终实现了数据从发送端到接收端的传递。 数据的封装与解封装 数据在传输过程中被层层封装 常用网络通信协议结构图 数据包 包(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，一般也称“数据包”。有人说，局域网中传输的不是“帧”(Frame)吗？没错，但是TCP/IP协议是工作在OSI模型第三层(网络层)、第四层(传输层)上的，而帧是工作在第二层(数据链路层)。上一层的内容由下一层的内容来传输，所以在局域网中，“包”是包含在“帧”里的。 简单的说，你上网打开网页

数据链路层 一、链路和数据链路  1、 链路： 一个结点与相邻结点之间的一段物理线路（计算机网络由结点和链路组成）  2、 数据链路： 上述物理链路 + 必要的通信协议 二、 帧： 帧是数据链路层的协议数据单元。数据链路层把网络层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（网络层协议数据单元是IP数据报，或称分组，包），过程大致如下：  1、结点A的数据链路层把网络层交下来的ip数据报添加 首部和尾部 封装成帧  2、结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层  3、若结点B收到无差错的帧，则取出其中的数据报交给上面的网络层，否则丢弃这个帧  （说明：在步骤2中，结点A先把封装好的帧传给本结点的物理层，物理层通过传输媒体传输比特流，结点B的物理层接收，并转换成相应的帧给数据链路层） 三、数据链路层的三个基本问题  1、 封装成帧： 在一段数据（IP数据报）的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。IP数据报是帧的数据部分，首部和尾部是控制部分。   ~ 每个数据链路层协议都规定了所能传送的帧的 数据部分长度上限---最大传送单元MTU ，IP数据报的大小必须小于该MTU值    ~为了接收方准确的接收帧的起止，需要给帧的首部和尾部使用特殊的帧定界符（SOH和EOT）  2、 透明传输： 透明，表示 某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样

2. OSI 参考模型 2.1 OSI 参考模型详解 （1）参考模型的优点 　　①将网络的通信过程划分为小一些、功能简单的部件，有助于各个部件开发、设计和故障排除。 　　②通过网络组件的标准化，允许多个供应商进行开发生产出标准的网络设备（如设备的接口标准和电压标准） 　　③允许各种类型的网络硬件或软件相互通信。（如思科的交换机和华为的交换机能很好的连接；IE浏览器和火狐浏览器都能浏览网页等） 　　④每一层完成各自的事情，互不干扰。某一层更改不会影响其它层 （2）各层的主要功能 　　①应用层、表示层：如上图所示 　　②会话层和传输层的区别： 　　　　 A. 会话层 ： 建立、维护和管理 应用程序之间 （ 面向用户 ）的会话。比如流媒体服务器和每一个点播节点的客户端软件分别建立会话，服务器才能区分 每个用户点播的节目和相应的进度 。再比如，网购时客户下订单、商家发货、客户确认的 购买流程也属于会话层 ，这个流程由应用程序自己维护，而货物由哪一家或哪几家快递公司来运输是由传输层去建立连接的。即会话层负责的是在 两个应用程序之间 建立会话。 　　　　 B. 传输层： 提供可靠或不可靠传输，能够纠正或失败重传。可靠传输负责端对端的连接，并负责数据在端到端连接上的传输。传输层通过端口号区分上层服务，并通过滑动窗口技术实现可靠传输、流量控制、拥塞控制等。传输层负责的是 两台计算机之间的连接 。

ISO七层模型由下至上为1至7层，分别为: 应用层(Application layer) 表示层(Presentation layer) 会话层(Session layer) 传输层(Transport layer) 网络层(Network layer) 数据链路层(Data link layer) 物理层(Physical layer) 其中上三层称之为高层，定义应用程序之间的通信和人机界面。什么意思呢，就是上三层负责把电脑能看懂的东西转化为你能看懂的东西，或把你能看懂的东西转化为电脑能看懂的东西。 下四层称之为底层，定义的是数据如何端到端的传输(end-to-end),物理规范以及数据与光电信号间的转换。 应用层，很简单，就是应用程序。这一层负责确定通信对象，并确保由足够的资源用于通信，这些当然都是想要通信的应用程序干的事情。 表示层，负责数据的编码、转化，确保应用层的正常工作。这一层，是将我们看到的界面与二进制间互相转化的地方，就是我们的语言与机器语言间的转化。数据的压缩、解压，加密、解密都发生在这一层。这一层根据不同的应用目的将数据处理为不同的格式，表现出来就是我们看到的各种各样的文件扩展名。 会话层，负责建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供单工(Simplex)、半双工(Half duplex)、全双工(Full duplex)三种通信模式的服务

一、OSI七层参考模型 OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型（Open System Interconnection Reference Model），是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互联为网络的标准框架，简称OSI。 OSI将计算机网络体系结构换分为以下七层： 1、物理层 物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。在该层，数据的单位称为比特(bit)。属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、RJ-45等。 2、数据链路层 数据链路层实现了在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧(frame)。该层协议的代表包括：HDLC、PPP、STP、帧中继等。(物理寻址–固定、硬件 核心功能:介质访问控制、控制物理层) 3、网络层 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择，还可以实现拥塞控制、网际互联等。在这一层，数据的单位称为数据包(packet)。网络层协议的代表包括：IP、RIP、OSPF、ARP、RARP、ICMP等。(逻辑寻址–临时、范围) 4、传输层 传输层时第一个主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的

计算机网络 第一章-概述 定义 习题 第二章-物理层 定义 习题 第三章-数据链路层 定义 习题 第一章-概述 定义 边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享 核心部分： 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换） 端系统： 处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机 端系统在功能上可能有很大的区别 小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头 大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机 端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个 ISP 端系统之间的通信可以分为两大类 客户-服务器方式： 即 Client/Server 方式，简称为 C/S 方式 对等方式： 即 Peer-to-Peer 方式 ，简称为 P2P 方式 计算机之间的通信即为：主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信 计算机网络体系结构图 计算机网络的体系结构 (architecture) 是计算机网络的各层及其协议的集合 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件 下面的协议对上面的服务用户是 透明的 协议是“ 水平的 ”，即协议是控制对等实体之间通信的规则 服务是“

在上一节我们讲到了数据链路层差错控制中用于检测的冗余编码，这一节我们来看看用于纠错的海明码。这一节我们主要用一个例子看看海明码是如何工作的。 假如发送一段二进制信息码为101101，现加上海明码来用其纠错 第一步：确定校验码位数r 具体有多少位校验码取决于一个海明不等式： 2^r>=k+r+1 其中k为二进制信息吗的位数。 在这段数据中，k=6，我们暂且把它们从左至右标号a1,a2……a6。所以满足不等式的r值为4，也就是四位校验码，我们为它们编号r1、r2……r6。 第二步：确定校验码和数据的位置及校验码值 我们用一个表格形象地说明这个问题： 先在表格中插入校验码，插入校验码的方法是：r1插在2 0位置中……r n插在2^(n-1)位置中。然后再将数据位按从左到右的顺序插入剩余的空位： 那么如何确定各个已经确定好编号位的具体二进制值呢？我们先将数据位的值插入对应编号的下方 然后看看这些冗余检验码可以检验哪些位，具体是这样做的： 把各个位数对应的二进制码写进表格的对应位置，然后再看检验码对应的二进制位数上，哪一位是“1”，那么这个校验码就可以参与到这一位为“1”的二进制位数对应的数据的校验工作。比如r1的第四位为“1”，那么它可以负责a1、a2、a4、a5的校验工作，现将r1、a1、a2、a4、a5提出从左至右进行异或运算，令等式等于0，解方程获得r1的具体值。 r1 xor a1

TCP/IP协议 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。 TCP/IP协议，或称为TCP/IP协议栈，或互联网协议系列。 TCP/IP协议栈 （按 TCP/IP参考模型 划分），TCP/IP分为4层，不同于OSI，他将OSI中的会话层、表示层规划到应用层。 应用层（Application Layer） 应用层对应于OSI参考模型的应用层、表示层、会话层三个层次，为用户提供所需要的各种服务 主要协议有 Telnet 、 FTP 、 SMTP 等，是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与方式将数据传输至传输层； 传输层（transport layer） 传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。 该层定义了两个主要的协议： 传输控制协议（TCP） 和 用户数据报协议（UDP) 网际互联层（network layer） 网际互联层对应于OSI参考模型的网络层