数据链路层(数据链路层分为哪两个子层)

本文主要从数据链路层主要功能展开，涉及到以下相关概念 首先我们看看TCP/IP网络模型中数据链路层的功能定义：透明传输，差错检测，封装成帧数据链路层进程的任务是在两个网络层进程之间提供无错误的，透明的通信1 提供差错检测机制（处理传输错误）2使用滑动窗口机制进行流量控制 （调节数据流，确保慢速的接收方不会被发送方淹没）3 向网络层提供一个定义良好的网络接口在OSI参考模型中，上层使用下层所提供的服务必须与下层交换命令，这些命令称为  服务原语 。相邻层之间的接口称为 服务访问点SAP ，对等层之间传送的数据单位称为 协议数据单元PDU以下图说明网络链路，数据传输构成，和数据链路层分层可分为 (面向字符的通信规程) 和 (面向比特的通信规程) 两类“TCP   是一个面向字节流的协议”指的是“字节就是字节”在令牌环网中，令牌环的帧格式有两种，分别是 (令牌帧) 和 (数据帧)在点-点链路中，发送信息和命令的站称为主站，接收信息和命令而发出确认信息或响应的站称为从站，兼有主、从功能可发送命令与响应的站称为复合站透明传输模式0201 工作原理以太网有两类01 经典以太网，解决多路访问问题02 交互式以太网，使用交换机连接不同的计算机。交换机中每个端口有自己独立的冲突域。采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。以太网是使用1-持续CSMA/CD 技术的总线型网络。以太网的逻辑结构是总线型结构，物理结构是星型或者拓扑星型结构。以太网属于数据链路层协议应用，规定的最短帧长 最短帧长度为64字节。为了确保最小帧长为64字节，同时维持网络直径为200m，千兆以太网采用了载波扩展和数据包分组两种技术。为什么要限制最短帧长以太网的争用期是指总线两端的两个站之间的往返传播时延，又称为碰撞窗口。以太网的端到端往返时延 2τ称为争用期，或碰撞窗口。争用期长度为 2τ，即端到端 传播时延 的两倍。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞网桥工作在数据链路层，作用是连接不用的物理局域网形成逻辑局域网，它们通过检查数据链路层地址来转发帧。用于连接类型相似的局域网。在网桥中，帧从物理层往上传给以太网的MAC层。路由器作用于网络层，提供网络层协议转换。通过检查数据包地址，并基于数据包地址路由数据包。在网络之间存储和转发分组网关提供传输层及以上各层协议之间的转换网桥与路由器的区别1 二层设备与三层设备2 网桥连接相似的局域网，路由器连接不同的网络3 网桥不隔离广播，而路由器可以隔离广播网桥的主要任务是地址学习和帧转发以太网交换机实际上是一个多端口的网桥。节点交换机与以太网交换机都是数据链路层设备，前者使用点对点信道，后者使用广播信道。例：以太网交换机在收到一帧后先进行存储，在转发帧是，对于未知目的的帧，可以采用广播的方式转发。交换机是按照存储转发方式工作的，在收到一帧后，一定是先将它存储再进行处理，不管目的地址。在转发时，查找转发表和收到帧的源地址有无匹配的项目，有则更新，无则向除接收该帧的接口以外转发帧，即广播。以太网交换机按照自学习算法建立转发表，它通过 ARP协议 进行地址学习。ARP协议 不属于链路层 。A RP不是向网络层提供服务，它 本身就是网络层的一部分，帮 助向传输层提供服务。在数据链路层不存在IP 地址的问题。数据链路层协议是象HDLC 和PPP 这样的协议，它们把比特串从线路的一端传送到另一端。例题高级数据链路控制（High-Level Data Link Control或简称HDLC），是一个在同步网上传输数据、面向比特的【可靠传输】数据链路层协议。目前我们普遍使用HDLC作为数据链路控制协议。HDLC帧格式如下当我们传输数据时，要传输的不仅仅是数据的大小，还会给这些数据加上头和尾，以及一些其他的标志。比如标志位有八位，就是一个字节。所以除数据外其他的字段加在一起要占据6字节的空间。HDLC定义了三种类型的站：分别是主站，从站，复合站HDLC包括三种类型的帧，信息帧，监控帧，和无编号帧。第1位为“0”表示是信息帧，第1、2位为“10”是监控帧，“11”是无编号帧。信息帧用于传送有效信息或数据，通常简称I帧。监控帧用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发请求、暂停发送请求等功能。监控帧不具有信息字段。无编号帧用于数据链路的控制，它本身不带编号，可以在任何需要的时刻发出HDLC的帧类型中用于差错控制和流量控制的帧是 A.命令帧 B.信息帧 C.无编号帧 D.监控帧答案 DATM是一种 面向分组 的技术，其分组称为信元。 ATM 信元由信元头和净荷（Payload）两部分构成。信元头中包含信元控制信息，净荷用于承载用户的数据。ATM是一种面向连接的技术，传输基于固定长度的信息信元，每个信元在他的头部带有虚电路标识符，交换设备根据此标识符演着连接建立的路径转发信元。ATM是异步传输模式的缩写，是两种交换技术的结合，电路交换和分组交换。信元和信元头长度分别是53字节和5字节在计算机网络中，数据交换的方式有：（1)线路交换。在数据传送之前需建立一条物理通路， 在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。(2)报文交换。报文从发送方传送到接收方采用存储转发 的方式。在传送报文时，只占用一段通路；在交换节点中需要 缓冲存储，报文需要排队。因此，这种方式不满足实时通信的 要求。(3)分组交换。此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。这是网络中最广泛采用的一种交换技术。常用的差错控制方法是在数据中加入差错控制编码，在所要发送的信息位之前按照某种规则加上一定的冗余位，构成一个码字再传送。交换机可以用来分割LAN，连接不同的LAN，或者扩展LAN的覆盖范围。4B/5B编码是将数字数据转换为数字信号的编码方式。数据链路层和大多数高层都存在的一个问题是如何避免一个快速发送方用数据【淹没】一个慢速接受方。所以需要一个流量调节机制，以便让发送方知道接收方何时可以接收更多的数据。两种方式：1 基于反馈的流量控制接收方给发送方发信息2 基于速率的流量控制限制发送方传输速率数据链路层和传输层的TCP协议都会涉及到滑动窗口机制。侧重点不一样。数据链路层主要有两种： 停-等流量控制和滑动窗流量控制 。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧，或者是那些可以被发送的帧。首先整理下滑动窗口涉及到的3个协议1 停等协议：发送方每发送一帧，都要等待接收方的应答信号，之后才能发送下一帧；接收方每接收一帧，都要反馈一个应答信号，表示可接收下一帧，如果接收方不反馈应答信号，则发送方必须一直等待。2 后退N帧协议：在后退n协议中，接收方若发现错误帧就不再接收后续的帧，即使是正确到达的帧，这显然是一种浪费。接受方发现接收到的信息帧时序有问题时，要求发送方发送最后一次正确发送后确认接收的帧之后的所有的未被确认的帧。3 选择重传协议：当接收方发现某帧出错后，其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层。但接收方仍可收下来，存放在一个缓冲区中，同时要求发送方重新传送出错的那一帧，一旦收到重新传来的帧后，就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。总之海明码:如果要检测 d位错误，需要海明距为 d+1的编码方案;如果要纠正 d位错误，需要海明 距 为 2d+1的 编 码 方 案 。1.集线器本身是一个 冲突域 ，因为它不能分隔冲突域。2.交换机本身是一个 广播域 ，它分隔冲突域，即它的每一个端口都是一个冲突域。3. 路由器 分隔 广播域 ，它的每一个接口都是一个 广播域 。4.交换机和 路由器 相连的链路即是冲突域又是广播域。某用户程序采用 UDP协议进行传输，则差错控制应由    协议完成。A.数据链路层 B.网络层 C.物理层 D.应用层PPP协议是透明传输，实际上就是通常所说的透传。PPP协议使用的是一种面向字节的协议，所有的帧长度都是整数个字节，使用一种特殊的字符填充法完成数据的填充。例题为实现透明传输，PPP协议使用的填充方法是()。BA．位填充B．字符填充C．对字符数据使用字符填充，对非字符数据使用位填充D．对字符数据使用位填充，对非字符数据使用字符填充例题：PPP 帧的起始和结束标志都是 0x7e，若在信息字段中出现与此相同的字符，必须进行填充。在同步数据链路中，采用___比特填充法____方法进行填充;在异步数据链路中，采用___字符填充法____方法进行填充1 纠错，PPP协议只进行检错2流量控制 3 序号 PPP协议是不可靠的传输协议，因此不需要给帧编号。

数据链路层就是第二层，工作在第二层的设备主要是交换机，通过MAC地址寻址
它定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。

广播信道可以进行一对多的通信，因此使用广播信道的局域网被称为共享式局域网。现在具有更高性能的使用点对点链路和链路交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网。但无线局域网仍然使用的是共享媒体技术。使用广播信道连接多个站点，必须解决如果同时有两个以上的站点在发送数据时共享信道上的信号冲突的问题。因此共享信道要着重考虑的一个问题就是如何协调多个发送和接收站点对一个共享传输媒体的占用，即媒体访问/接入控制(MAC) Medium Access Control 或 多点接入、多址访问 Multiple Access，媒体接入控制技术主要分为以下两大类：局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。局域网具有如下的一些主要优点：1、具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。2、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。3、提高了系统的可靠性、可用性和残存性。现在以太网已经在局域网市场上占据了绝对优势，双绞线是局域网中的主流传输媒体，数据率很高时则使用光纤。为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：1、逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层2、媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。适配器的重要功能：1、进行串行/并行转换。2、对数据进行缓存。3、在计算机的操作系统安装设备驱动程序。4、实现以太网协议。以太网采用的协调方式即使用一种特殊协议CSMA/CD，即载波监听多点接入/碰撞检测，全称为Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。重要特性：使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2τ（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网的端到端往返时延 2τ 称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。最短有效帧长 ：如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。因此，如果发送的帧太短，有可能检测不到发生的碰撞强化碰撞：当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，立即停止发送数据；再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。传统以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub) ，每个站需要用两对无屏蔽双绞线，分别用于发送和接收。1990年，IEEE制定出星形以太网10BASE-T 的标准802.3i。10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。 它的一些特点如下：在使用点对点信道的数据链路中不需要使用地址，而当多个站点连接在同一个广播信道上想要实现两个站点的通信则每个站点就要有唯一的标识，即一个数据链路层地址，在每个发送的帧中必须携带标识接受站点和发送站点的地址，由于该地址用于媒体接入控制，因此称为MAC地址，在局域网中，称为硬件地址或物理地址。IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。一个地址块可以生成2^24个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48。“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址.如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。“发往本站的帧”包括以下三种帧：1、单播(unicast)帧（一对一）2、广播(broadcast)帧（一对全体）3、多播(multicast)帧（一对多）常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ：1、DIX Ethernet V2 标准 （最常用，下文介绍这种帧）2、IEEE 的 802.3 标准无效的 MAC 帧 ：1、帧的长度不是整数个字节；2、用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；3、数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。4、有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。5、对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D透明网桥使用了生成树算法：这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子1、源路由(source route)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。2、源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由。3、发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。凡从该源站向该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息。1990 年问世的交换式集线器(switching hub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。以太网交换机通常都有十几个接口。因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。1、当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。2、B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。3、虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。在双绞线上传送 100 Mb/s 基带信号的星型拓扑以太网，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 协议。100BASE-T 以太网又称为快速以太网(Fast Ethernet)。1、可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用 CSMA/CD 协议。2、MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。3、保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到 100 m。4、帧间时间间隔从原来的 9.6 μs 改为现在的 0.96 μs。允许在 1 Gb/s 下全双工和半双工两种方式工作。使用 802.3 协议规定的帧格式。在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议（全双工方式不需要使用 CSMA/CD 协议）。与 10BASE-T 和 100BASE-T 技术向后兼容。全双工方式：当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数据），不使用载波延伸和分组突发。10 吉比特以太网与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10 吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10 吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议局域网物理层 LAN PHY。局域网物理层的数据率是 10.000 Gb/s。可选的广域网物理层 WAN PHY。广域网物理层具有另一种数据率，这是为了和所谓的“Gb/s”的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相连接。（为了使 10 吉比特以太网的帧能够插入到 OC-192/STM-64 帧的有效载荷中，就要使用可选的广域网物理层，其数据率为 9.95328 Gb/s。）以太网已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们正在尝试使用以太网进行宽带接入。以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效率和降低了传输的成本。

数据链路层分为媒体访问控制mac子层和逻辑链路控制llc子层。mac子层与物理层相关联，而llc子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立。数据链路层的主要协议有：1、点对点协议（Point-to-Point Protocol)。2、以太网（Ethernet)。3、高级数据链路协议(High-Level Data Link Protocol)。4、帧中继（Frame Relay)。5、异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode)。数据链路层协议的特点链路是从一个结点到相邻节点的一段物理链路，数据链路则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）。数据链路层使用的主要是点对点信道和广播信道两种，数据链路层传输的协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题是：封装成帧，透明传输和差错检测，循环冗余检验CRC是一种检错方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码。

您好，数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接.媒体是长期的,连接是有生存期的.在连接生存期内,收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信. 1、数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介乎于物理层和网络层之间。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来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能2、与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,NFS,SMTP等。 3、数据链路（逻辑线路）：在一条物理线路之上，通过一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路。从数据发送点到数据接收点（点到点 point to point）所经过的传输途径。
物理层的基本功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。 数据链路层的基本功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。 网络层基本功能是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。 在计算机网络中由于各种干扰的存在，物理链路是不可靠的。因此，这一层的主要功能是在物理层提供的比特流的基础上，通过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。 数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP地址）。