计算机网络之数据链路层

Posted 2020-10-19

数据链路层功能：

数据链路的建立、维护与拆除；帧包装 帧传输 帧同步；帧的差错恢复 ；流量控制  ；

以太网：

局域网就是以太网；以太网工作在数据链路层；

以太网注意的三个问题：数据的冲突，地址问题；数据的格式；

 

CSMA/CD—带冲突检测的载波监听多路访问技术

以太网采用CSMA/CD技术避免信号的冲突

 

以太网工作原理：发送前先监听信道，若空闲立即发送数据

发送时，随时监听，若监听到冲突立即停止

随机等待时间后，再重新尝试

以太网MAC地址

MAC地址可以代表物理 硬件 以太网地址

标示一个或一组地址

 

以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备

前24比特位代表厂商标识，后24比特位代表网卡编号

第8位是0物理地址 单播地址

       是1逻辑地址 组播地址

    48位都为1表示广播地址。

 

以太网整帧格式：

前导码：7字节

帧起始定界符：1字节

目的地址：6字节

源地址：6字节

帧数据长度：46～1500字节

帧校验序列：4字节 从目的地址开始到数据结束这部分的校验和。

差别校验

类型/长度：2字节  用来标识上层协议的类型或后续数据长度字节，超出剩余的字节

以太网帧的长度：64-1518

 

 

数据链路层的两个子层

介质访问控制（MAC）子层

将上层交下来的数据封装成帧进行发送（接收时进行相反的过程，将帧拆卸）

实现和维护介质访问控制协议，如CSMA/CD

比特差错检测

MAC帧寻址

 

逻辑链路控制（LLC）子层

建立和释放数据链路层的逻辑连接

提供与上层的接口

给帧加上序号 （有个可能上层数据由多个帧组成）

 

以太网命名方法

N-信号-物理介质

N：以兆为单位的速率  如：10、100

信号：基带（局域网）、宽带

物理介质：标识介质类型

交换机

功能：1、能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层

2、交换机分割冲突域，实现全双工通信

 

转发原理

始终学习目标主机源MAC地址

 

工作原理

学习

学习MAC地址，记录到MAC地址表

学习数据帧中的源MAC地址,查找MAC地址表中的端口号

 

广播

MAC地址表中没有目的地址，向除源地址端口发送，等待回应

 

转发

若MAC地址表中有目的地址，可直接发送目的MAC地址，

若没有，转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧

 

更新

若某一MAC地址300秒以上无响应，交换机自动删除该地址（更新老化时间）

若某端口和MAC源地址不同，交换机将新地址与该端口匹配，记录到MAC地址表

 

单工

一个信道，只能单方向传输。如：收音机，传呼机

半双工

一个信道，可收可发，但不能同时进行。如：对讲机

全双工

两个信道，可同时收发，同时进行，如：电话

 

广播域

接收同样广播消息的节点的集合，在这个集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有能收到这个帧其他所有的节点，都认为属于该广播帧的一部分

交换机不分割广播域，默认所有端口属于一个广播域 。

 

交换机内部交换方式

存储转发

应用广泛

接收数据包完整，包含帧校验序列，进行错误检验，发送准确高

支持不同速度的端口间转换

转发速度慢，延时长

 

快速转发

延迟小，转发速度快 接收帧不完全

不能错误校验

 

分段过滤

接收帧不完整

校验数据包长度，足够64字节线向外转发，不够说明是假包，丢弃不转发

不提供校验，处理速度介于存储转发和快速转发之间

交换机设备：

Cisco交换设备产品体系：Cisco 2960系列，Cisco3650系列，Cisco4500系列，Cisco6500系列（市场价格由低到高几千到几万不等）

 CDP协议：

查看邻居cisco设备信息，特权模式#：show cdp neighbors  detail

查看MAC地址表指令：#show mac-address-table

 接口工作模式配置：

制定接口的双工模式

接口模式：duplex full/half/auto

Auto 交换机之间自适应，协商   两端模式不一样，可以连同，否则丢失容易丢包

制定接口通信速率

接口模式：speed 10/100/1000/auto speed ？可查询支持速率 两端速率须一致

 

查询端口信息show interface fastethernet X/X 对应端口号

 

配置管理用ip地址

便于远程管理  设ip地址

首次配置或者距离交换机较近，可以用console进行联系，配置管理交换机

 

配置管理IP 远程

全局配置模式：interface vlan 1

Ip address xxx.xxx.xxx.xxx与主机同网段的局域网ip地址 子网掩码 对应IP类型

no shutdown

 

配置交换机默认网关

不同网段主机可以远程控制交换机

全局配置模式：ip default-gateway xxx.xxx.xxx.xxx本网段的网关统一

 

不同网段有通信需求需要配置网关

 

为路由器配置网关

全局配置模式：interface fastethernet 0/0 (接的哪个路由器端口就是哪个)

Ip address xxx.xxx.xxx.xxx与主机同网段的局域网ip地址 子网掩码 对应IP类型

no shutdown

用主机ping 路由器ip地址 测试连通性