网络协议笔记-数据链路层

Posted 2020-10-24 ymkfnuiwgij

【数据链路层的基本概念】

• 数据链路层中数据传输的单位是帧（frame）
• 链路是一条无源的点到点的物理线路段。
• 数据链路除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输，若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
  • 常见的方法是使用适配器（即网卡），来实现这些协议的硬件和软件

【数据链路层的主要目的】

• 为IP模块发送和接收IP数据报
• 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答
• 为RARP发送RARP请求和接收RARP应答

【数据链路层主要功能】

• 链路管理：链路的建立、维持和释放
• 帧定界：帧同步，成帧
• 流量控制：使收方来得及接收
• 差错控制：前向纠错，差错检测
• 将数据和控制信息区分开：帧内区分，区分帧内的数据部分和控制部分
• 透明传输：能传输所有数据，不管上层协议传送的是视频文字还是图片，在数据链路层都是把数据按照一定的规则组装成标准的数据帧
• 寻址：保证每一帧能送到正确的目的站，帧中有目的地址

【数据链路层的简化模型】

　　七个分层之间相当于是黑盒，所以不管各自内部的实现，两个对等的链路层的传输过程可以看下图的模型

　　

【简单的等待停止协议】

　　发送方：1,从主机取一个数据帧；2,将数据帧发送到数据链路层的发送缓存；3,将发送缓存中的数据帧发送出去；4,等待；5,若收到接收方发过来的确认信息，则继续1操作

　　接收方：1,等待；2,若收到发送结点发送过来的数据帧，则将其放入数据链路层的接收缓存；3,将接收缓存中的数据帧上交主机；4,向发送结点发一信息，表示已将数据帧上交主机；5,转到1操作。

　　重复帧问题：

　　　　每一个数据帧带上不同发送序号，发送一个新的数据帧就把它的发送序号加一，接收方收到发送重复的帧则丢弃，若是正常的帧，则需要向发送方发送确认帧。

　　超时重传机制，一定时间内未收到确认进行重传

　　数据帧的检错：循环冗余检测

 

【数据链路层的HDLC协议】

　　面向比特的规程SDLC（Synchronous Data Link Control）

【PPP协议的工作原理】

　　目前使用最多的数据链路层协议是PPP（Point-to-Point Protocol），在使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协议。

　　由三个部分组成

• • 将IP数据报封装到串行链路的方法。IP数据报搜到最大接收单元MRU（Maximum Receive Unit）限制，MRU的默认值是1500，PPP既支持数据为8位和无奇偶检验的异步模式，还支持面向比特的同步连接
  • 链路控制协议LCP（Link Control Protocol）。建立、配置和测试数据链路连接。它允许通过通信双方进行协商，以确定不同的选项。
  • 针对不同网络层协议的网络控制协议NCP（Network Control Protocol）体系。

　　　　

• 标志字段F为0x7E
• 地址字段A只置为0xFF，地址字段实际上并不起作用。
• 控制字段C通常置为0x33，表示PPP帧不使用编号
• PPP是面向字节的，所有的PPP帧的长度都是整数字节

　　　　

　　　　2个字节的协议字段：0x0021表示信息字段是IP数据报；0xC021表示信息字段是PPP链路控制数据；0x8021表示信息字段是网络控制数据

　　ppp协议不使用序号和确认的可靠传输，原因：

• • 数据链路层出差错的概率不大，使用简单的PPP协议较为合理
  • 在因特网环境下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报，数据链路层的考考传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。
  • 帧检验序列FCS字段可保证无差错接受

　　PPP协议的工作状态：

• • 当用户拨号接入ISP（分层服务提供者：Layered Service Provider）时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接
  • PC机向路由器发送一系列的LCP（链路控制协议Link Control Protocol）分组（封装成多个PPP帧）
  • 这些分组及其响应选择一些PPP参数，和进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时IP地址，是PC机成为因特网上的一个主机
  • 通信完毕时，NCP（网络控制协议 Network Control Protocol）释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址，接着LCP释放数据链路层连接，最后释放的是物理层的连接。