数据链路层的主要功能

数据链路层的主要功能：

1、将数据包封装为帧；

2、对等层通信，将帧交付给另一个节点的数据链路层；

3、差错检测和流量控制。

数据链路层传送的是帧。

封装成帧（framing）就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，确定帧的界限，构成帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64～1518字节（不算8字节的前导字），由以下几个部分组成：

起始字段

地址字段

长度和类型字段

数据字段

帧校验序列字段

透明传输与转义:发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是 1B）。

字节填充（byte stuffing）/字符填充（character stuffing）：接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

常用的冗余检验技术有：奇偶检验、方块检验和循环冗余检验。

奇校验：通过附加奇偶校验位，使所传输的信息中1的个数为奇数。

偶校验：通过附加奇偶校验位，使所传输的信息中1的个数为偶数。

循环冗余校验（CRC，Cyclical Redundancy Check）：将所传输的除以一个预先设定的除数，所得的余数作为冗余比特，附加在要发送的数据的末尾。这样实际传输的就能够被预先设定的除数整除。当整个数据发送到接收方后，接收方利用同一个除数去除接收到的数据。如果余数为0，则传输正确，否则有误。

运算规则：加法、减法均为异或运算，加法不进位，减法不借位。

在数据的末尾加上r个0，r等于除数的位数减1；

使用二进制除法，所得的余数为循环冗余校验码（以上除法用的是模2除法，不考虑减法借位，即0-0=0、0-1=1、1-0=1、1-1=0）；

将循环冗余校验码替换数据末尾的r个0，得到整个传输的数据

例如：假设待传送数据M＝1010001101，选择某生成多项式P=110101，求CRC码。

计算过程：

1 1 01 01 01 1

110101 | 101000 1 10 10 00 0 0

110101

11101 1

11010 1

111 0 10

110 1 01

1 1 11 10

1 1 01 01

10 11 00

11 01 01

1 10 01 0

1 10 10 1

1 1 10

差错检测：CRC校验

确认：ACK

超时：Timeout

重传：

通过差错检测、确认、超时计时、重传的机制，数据链路层提供可靠传输的服务。

局域网：LAN，Local Area Network。

为一个单位所有，地理范围和站点数目有限。

■能够方便的共享外部设备、主机及软件、数据，从一个站点可以访问全网；

■便于系统的扩展和逐渐的演变，各设备的位置可灵活调整和改变；

■提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

常见网络拓扑结构：星型、总线型、环型、树型、网状

局域网各层的主要功能：

物理层：提供发送和接收信号的能力，包括对宽带频道的分配和对基带信号的调制等；

媒体访问控制（MAC，Media Access Control）子层：实现帧的寻址和识别、数据帧的检验以及对LLC子层的支持，与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层；

逻辑链路控制（LLC，Logic Link Control）子层：规定无连接和面向连接两种服务，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。

MAC（介质访问控制）：定义了如何在物理线路上传输帧；

LLC（逻辑链路控制）：从逻辑上识别不同的协议类型，并加以封装。

使用LLC子层与高层（网络层及更高）通信；使用MAC子层进行寻址。

MAC：在以太网中唯一地标识某一台设备。

MAC地址长48个比特，表示成12个十六进制数，其中前24比特为厂商地址，如：00-10-A4-82-1C-ED。

在以太网中，设备之间的通信依赖于MAC地址。

802标准给局域网规定了一个48bit的全球地址，指的是网卡上被固化在ROM的地址，这个地址被称为MAC

地址。

以太网上的主机在相互通讯时，需要一个用来识别该主机的介质访问控制地址（Media Access Control），即MAC地址，通常也称为物理地址或硬件地址。MAC地址被记录在网卡的ROM存储器中，全球唯一。网络中的计算机就是通过MAC地址来识别主机，并进行相互通讯的。

M AC地址采用6字节48位二进制编码表示，前24位是由生产厂家向IEEE申请的厂商地址，后24位是由生产厂家给网卡设定的一个编号，MAC地址显示格式为：00-20-ED-6B-EE-B7，采用十六进制数表示。在运行IOS 操作系统的交换机中，MAC地址采用点三分格式表达，即表达为0020.ed6b.eeb7格式。

网卡从网络上接收到一个帧后，首先检查该帧的目标MAC地址，如果是发送给本站的，就接收并进行处理；如果不是就丢弃。

局域网要着重考虑的一个问题就是如何使众多用户能够合理且方便地共享通信媒体资源。

媒体共享技术大体上可以分为两大类：

（1）静态划分信道，如时分复用、频分复用、波分复用和码分复用等，用户只要获得了信道就不会和其他用户产生冲突。但这种划分信道的方法代价较高，不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。

（2）动态媒体接入控制，又称为多点接入（Multiple Access），分为两种形式。

随机接入：其特点是所有的用户可随机地发送信息，但如果有两个或更多用户在同一时刻发送信息，则在共享媒体上产生碰撞（即产生冲突），则这些用户的发送都失败。