数据链路层
MAC地址是为了识别数据链路层上的节点而设置的。它的地址长度为48位。一个计算机网卡的MAC地址在世界上是唯一的。
IEEE802.3的MAC地址的格式:
第1位:单播地址为(0)/多播地址为(1)。
第2位:全局地址为(0)/本地地址为(1)。
3~24位:IEEE管理的、各个制造商互不相重的地址。
25~48位:制造商管理的、各个产品互不相重的地址。
制造商标识符作用:当计算机网络由多个制造商的产品构成时候,对于寻找发生故障的原因是非常有用的。正式名称是组织唯一标识符(OUI:Organizationally Unique Identifier)。
从共享传输介质的观点看,计算机网络可以分为共享传输介质型和非共享传输介质型。
竞争(contention)方式是指对于数据的发生权,是通过竞争方式而得到的方式。
CSMA(Carrier Sense Multiple Access):载波侦听多路访问方式。控制方式是:1)确认任何人都没有发送数据;2)发送数据。
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):带冲突检测到载波侦听多路访问方式。控制方式是:1)确认任何人都没有发送数据;2)发送数据,3)一边发送数据;4)一边进行电压监视,处理机制是,a在数据发送结束之前,如果电压都在规定的范围内,则判断为数据发送正常;b在数据发送过程中,如果电压不在规定的范围内,则判断为数据发送发生了冲突;c如果发生冲突,则停止发送,并等待使用随机数产生的时间间隔后,再重新尝试发送数据。
令牌传递(token passing)方式,将称为令牌(token)的包在线路中循环传递,用这个令牌来控制数据的发生权,只有拥有令牌的工作站才能发送数据。因此这种方式不会发生冲突,每个工作站都能够平等地获得发送数据的权利。为了提高系统的性能,人们想出了early-token、append-token等,它们都是能够同时循环发送多个令牌的方式。
UTP(Unshielded Twisted Pair Cable) 非屏蔽双绞线
STP(Shielded Twisted Pair Calble) 屏蔽双绞线
MMF(Multi Mode Fiber) 多模态光纤
SMF(Single Mode Fiber) 单模态光纤
Fiber channel 光纤信道
在Ethernet中表示传输速度的值为:1k=1000;1M=1000k;1G=1000M。
Octet,一个octet为8位,与字节几乎具有相同的意义。位(bit):二进制数表示的最小单位。字节(byte):通常八位为一个字节。八位位组(octet):八位为一个八位位组。
数据链路层协议包括Ethernet、FDDI、ATM和PPP,其中Ethernet最普及,它的控制方法简单,驱动程序容易编写,价格低。早期的Ethernet(DIX Ethernet)帧格式跟IEEE802.3委员会制定的Ethernet的帧格式是不同的。
Ethernet帧的格式:
接收端的MAC地址(6 octect)|发送端的MAC地址(6 octet)|协议类型(2 octet)|数据(46~1500 octect)|FCS(4 octet)
IEEE802.3 Ethernet帧的格式:
接收端的MAC地址(6 octect)|发送端的MAC地址(6 octet)|帧长(2 octet)|LLC(3 octect)|SNAP(5 octet)|数据(38~1492 octect)|FCS(4 octet)
数据链路层在仔细划分的话,还可以分为两层:介质访问控制层(MAC:Media Access Control)和逻辑链路控制层(LLC:Logical Link Control)。
表 主要的Ethernet类型域的分配
协议类型号(十六进制) | 协议 |
000_05DC | IEEE802.3长度域(0~1500) |
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0800 | Internet IP(Ipv4) |
0806 | 地址解析协议(ARP:Address Resolution Protocol) |
8035 | 反向地址解析协议(RARP:Reverse Address Resolution Protocol) |
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86DD | IP Version 6 |
8863 | PPPoE discovery stage(PPPoE发现阶段) |
8864 | PPPoE session stage(PPPoE会话阶段) |
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交换机的发送方式
存储(store)和转发(forward)、截断转发(cut-through)方式。存储和转发方式是在检查完FCS之后再转发数据。优点:不转发由于碰撞而遭到破坏的帧以及由于噪声而引起的错误帧。截断转发省在存储完整帧之前就开始转发,优点是延时短缺点是会转发错误的帧。
循环检查技术:生成树(spanning tree)的方法,和源路由寻找(source routing)的方法。生成树是由IEEE802.1D所定义的。在1~10秒的时间间隔内,在各个网桥之间交换称为网桥协议的数据单位(BPDU:Bridge Portocol Data Unit)包。并且,使用它能够确定正在使用的通信链路和没有使用的通信链路,从而进行删除循环的控制。具体地讲,可以首先构造具有一个网桥的根(root)和一个树(tree)的结构,然后对它进行处理。源路由选择是IBM公司开发令牌计算机网络时所使用的方法。在该方法中,发送数据的计算机确定经由什么样的路由器来发送帧,并将其写到帧的路由信息域(RIF:Routing Information Field)中。
虚拟的局域网(VLAN:Virtual LAN)
如果使用具有VLAN技术的网桥(或者交换机),则即使不改变配线的布局,也能够变更计算机网络的结构。
VLAN上的Ethernet帧的格式
接收端的MAC地址(6 octect)|发送端的MAC地址(6 octet)|VLAN标志(4 octet)|协议类型(2 octet)|数据(46~1500 octect)|FCS(4 octet