数据链路层的功能

• DLCI：数据链路连接标识 • DLCI只具有本地意义 • 帧中继UNI接口最多可支持1024条虚电路
帧中继DLCI的分配
DLCI 48
Network Address 172.16.11.3
172.16.11.2
172.16.11.3
Token Ring
Frame Relay switch
• 从帧中继网络服务商处得到分配的DLCIs • 每个DLCI只有本地意义 • 映射对端的网络地址到DLCIs
• PPP链路的建立需要通过链路层特性的协商
Dead
底层UP
Establish
LCP UP Authenticate
阶段
阶段
阶段
失败 验证失败
DOWN
Terminate
Network
阶段
阶段
关闭
验证通过 或无验证
PAP 验证
被验证方
主验证方
用户名＋密码
通过 / 拒绝
•PAP是两次握手验证协议，口令以明文 传送，被验证方首先发起验证请求。
• PPP协议主要由链路控制协议（LCP）、网络控制协议 族（NCPs）和用于网络安全方面的验证协议族（PAP 和CHAP）组成。
PPP协议栈
网络 层 数据链路层
物理 层
IP IPX 其他网络协议
IPCP IPXCP 其他 NCP 网络控制协议 验证；其他选项 LCP
物理介质（同步 / 异步）
PPP协商流程
IP包通过X.25网络传送
IP 头 用户数据
分组头
IP 包
帧头
X.25 packet
帧尾
LAN
X.25
LAN
X.25的链路层协议LAPB
链路层的主要功能如下：
• 在DTE和DCE之间有效地传输数据 • 确保接收器和发送器之间信息的同步 • 检测和纠正传输中产生的差错 • 识别并向高层协议报告规程性错误 • 向分组层通知链路层的状态
10M 10M
100M
pc12
100M 100M HUB
10M 10M
10M
Pc1
Pc2
Pc10
一个冲突域
100M
Pc11 一个冲突域
课程内容
数据链路层简介 局域网介绍 数据链路层设备 以太网交换机工作原理
MAC地址表
• 交换机内部都有一张MAC地址表
E0/3 E0/5
E0/7 E0/16
PC1
• IEEE802标准涵盖了物理层和数据链路层
WAN数据链路层标准
• WAN服务通常由电信运营商提供 • WAN数据链路层标准包括：
– HDLC – PPP – X.25 – Frame Relay
课程内容
数据链路层简介 局域网介绍 数据链路层设备 以太网交换机工作原理
LAN数据链路层
• 分为两个子层：
• Inverse ARP 自动发现目的路由器的网络地址， 从而简化了帧中继的配置
00e0.fc01.2345 Rom Ram
• MAC地址有48位，华为产品前3个字节 是0x00E0FC。
802.3 帧
64到1518字节
字节 7
16 62
2 or 3
4
PRE SFD DA SA LEN LLC 控制信息 DATA PAD CRC
LLC 帧
PRE: 先导字节, 7个10101010 SFD: 帧开始标志, 10101011 DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址 LEN: LLC帧长度 DATA: 数据字段 PAD: 填充字段 CRC: 校验字段
数据链路层的功能
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
• 描述数据链路层功能 • 描述数据如何在以太网上传输 • 列举工作在数据链路层的设备
课程内容
数据链路层简介 局域网介绍 数据链路层设备 以太网交换机工作原理
数据链路层简介
• 数据链路层是OSI参考模型的第二层，在物理层基 础上向网络层提供服务
• 通过MAC地址表实现数据帧的单点转 发
• MAC地址表的维护
目的MAC地址 M1 M2 M3 M4
发送端口号 E0/3 E0/5 E0/7 E0/16
E0/3 E0/5
E0/7
E0/16
PC1
MAC：M1
PC2
MAC：M2
PC3
MAC：M3
PC4
MAC：M4
小结
• 数据链路层功能 • 局域网数据链路层标准 • 局域网数据链路层设备 • 以太网交换机工作原理
甲方
可能情况
1、对方说邮件是乱码 2、对方没回音
乙方
流量控制和链路管理
• 流量控制功能不是只有数据链路层才提供 • 流量控制功能是控制发送方发送数据的速率 • 链路管理是指数据链路层连接的建立、维持和释放
LAN数据链路层标准
• IEEE 802制定了系列局域网标准 • IEEE802.3： 以太网 • IEEE802.4：令牌总线 • IEEE802.5：令牌环 • IEEE802.11：无线局域网
DTE
DTE
PSE
PSE
DCE
PSN
DTE
• DTE 数据终端设备（Data Terminal） • DCE 数据电路终端设备（Data Circuit-terminating
Equipment） • PSE 分组交换设备（Packet Switching Equipment） • PSN 分组交换网（Packet Switching Network）
帧中继的特点
• 帧中继协议以帧的形式传递数据信息 • 帧中继传送数据基于虚电路 • 采用物理层和链路层两级结构 • 在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不
提供发现错误后的重传操作 • 预约的最大帧长度至少要达到1600字节/帧，适合封装局
域网的数据单元 • 提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制 • 帧中继采用面向连接的交换技术
HCLC简介
• 面向比特的规程HDLC：高级数据链路 控制
• 有三种常用操作方式：
– 正常响应方式NRM – 异步响应方式ARM – 异步平衡方式ABM
HDLC帧格式
标志
地址
来自百度文库控制
信息
帧校验 标志
• 面向比特 • 透明传输－零比特填充法 • 运行于同步串行线路
课程内容
广域网介绍 HDLC协议 PPP协议 X.25协议 帧中继协议
广域网介绍 HDLC协议 PPP协议 X.25协议 帧中继协议
X.25协议分层结构
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
高层协议
与远程 DTE之间的高层协议
X.25
分组层 数据链路层
物理层
分组层 数据链路层
物理层
DCE
DTE
X.25协议概述
X.25
DTE
X.25
DCE 公共网
X.25的虚电路
• 统计时分复用 • SVC（交换虚电路）和PVC（永久虚电路） • 一个接口最多可以配置4095条虚电路
课程内容
广域网介绍 HDLC协议 PPP协议 X.25协议 帧中继协议
帧中继协议栈
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
帧中继 物理层
帧中继协议是在X.25分组交换技术的基础上发展起来的一种快速分组交换技术
X.25
DCE
DTE
•X.25 协议是数据终端设备（DTE）和数据电路终 接设备（DCE）之间的接口规程。
•其主要功能是描述如何在 DTE 和 DCE 之间建立 虚电路、传输分组、建立链路、传输数据、拆除 链路、拆除虚电路，同时进行差错控制、流量控 制、情况统计等。
X.25网络模型
PSE
DCE
DCE
CSMA/CD
• 传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突 之后的重传
冲突
发送
接收
接收
A
B
C
发送
D
课程内容
数据链路层简介 局域网介绍 数据链路层设备 以太网交换机工作原理
中继器
• 中继器是一种信号放大设备
中继器
单个HUB
• Hub连接的设备共享一个冲突域 • Hub连接的设备共享一个广播域
A
HUB
PC4
MAC：M4
MAC地址学习
• MAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端口转发出去 • 识别数据帧的源MAC地址，学习MAC地址和端口对应关系
目的MAC地址 发送端口号
M1
E0/3
E0/3
E0/7
E0/5
E0/16
PC1
MAC：M1
PC2
MAC：M2
PC3
MAC：M3
PC4
MAC：M4
MAC地址学习
MAC：M1
PC2
MAC：M2
PC3
MAC：M3
PC4
MAC：M4
目的MAC地址 发送端口号
M1
E0/3
M2
E0/5
M3
E0/7
M4
E0/16
MAC地址学习
• 最初交换机的MAC地址表为空
目的MAC地址 发送端口号
E0/3
E0/7
E0/5
E0/16
PC1
MAC：M1
PC2
MAC：M2
PC3
MAC：M3
帧同步功能
• 帧同步是指能够从接收到的比特流中明确地区分出数据帧的起 始与终止的地方
• 常见帧同步的方法有： • 字节计数法 • 字符填充的首尾定界符法 • 比特填充的首尾定界符法 • 违法编码法
差错控制
• 常见差错控制的方法有：
– 检错重发 （CRC） – 超时重发 （Timeout）
E-mail已经发出
网络层 数据链路层
物理层
路由器
主机B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层 物理层
广域网的数据传输方式
PPP
点到点型
HDLC
广域网
电路交换
ISDN
分组交换
X.25 帧中继
广域网数据传输方式
点到点方式 分组交换方式
课程内容
广域网介绍 HDLC协议 PPP协议 X.25协议 帧中继协议
• LLC：Logical Link Control
• MAC：Media Access Control
MAC与802.2 标准
网络层
分组
数据链路层 LLC
MAC
LLC 头 分组
MAC 头 LLC头 分组
MAC
物理层 LLC 的位置
网络 协议格式
MAC/物理地址
24 bits 厂商编号
24 bits 序列号
用户名找到为该用户指定的虚拟接口模板 •协商参数包括：MRRU、SSNHF、终端描述符 •用于绑定的标志有两个：用户名和终端描述符
PPPoE简介
• PPPoE提供以太网用户宽带远程接入 • PPPoE可实现对以太网用户的控制、
认证和计费等功能 • PPPoE运行在网络层和以太网数据链
路层之间
课程内容
B
C
A向B发送时， C向D不能发送， 否则产生冲突
D
HUB级连
• Hub限制的网络的可扩展性
HUB
HUB
A向B发送时，
HUB
同 一
E向D不能发送
冲
突
域
A
B
C
D
E
F
不能发送
以太网交换机数据帧的转发
• 以太网交换机冲突域局限于交换机一
个端口上
一个冲突域
一个冲突域
一个冲突域
10M 10M交换机B
100M交换机A
帧中继网络
• DTE和DCE间的接口成为用户－网络接口（UNI） • 网络和网络间接口称为NNI • 帧中继虚电路用数据链路连接标识DLCI来区分 • LMI用于建立和维护DTE和DCE之间的连接
LAN
DCE
FR
DTE
DTE
DCE
LAN
数据链路连接标识DLCI
DLCI 22
DLCI 32
Frame Relay switch
用于网络发现的Inverse ARP
DLCI 48 172.16.11.2 Router B
DCE FR DCE
DLCI 66 172.16.11.3
Router A
Switch 通知 DLCI 48 Switch 通知 DLCI 66
Router B 向DCLI 66 通知 IP 172.16.11.2 Router A向DLCI 48通知 IP 172.16.11.3
• 数据链路层为物理链路上提供可靠的数据传输 • 局域网的数据链路层协议有以太网、令牌环网等 • 广域网数据链路层协议有PPP、HDLC、Frame
Relay等
数据链路层功能
7
应用层
6
表 示层
5
会 话层
4
传输层
3
网络 层
2
数据链路层
1
物理 层
• 帧同步功能 • 差错控制功能 • 流量控制功能 • 链路管理功能
PPP协议简介 接入服务器
PSTN/ ISDN
PPP协议的封装
PPP
• PPP协议是在SLIP的基础上发展起来的 • PPP协议提供点到点链路传输 • 物理层可以是同步电路或异步电路
PPP协议组成
NCP提供对多种 网络协议的支持
TCP/IP NOVELL IPX
PPP协议的封装
LCP用于创建和维护链路
CHAP 验证
被验证方
主验证方
主机名＋随机报文 主机名＋加密后报文
通过 / 拒绝
•CHAP是三次握手验证协议，不发送口令，主验 证方首先发起验证请求，安全性比PAP高。
MultiLink PPP简介
ppp ppp
Bundle interface
ppp ppp
•在LCP阶段协商是否使用MP •然后对PPP进行验证，得到对方的用户名，根据
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
• 描述HDLC工作原理 • 描述PPP工作原理 • 描述帧中继工作原理
课程内容
广域网介绍 HDLC协议 PPP协议 X.25协议 帧中继协议
主机A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
广域网数据链路层
网络层 数据链路层
物理层
WAN
路由器