计算机网络04 - 数据链路层

目录

  1. MAC地址
  2. 共享介质传输控制方式
  3. 非共享介质传输控制方式
  4. MAC地址转发
  5. 环路检测技术
  6. 以太网帧格式

1. MAC地址

  • 描述:长48比特,由12个16进制数字表示,用于识别数据链路中互连的节点
1 2 3 - 24 25 - 48
单播地址(0)/多播地址(1) 全局地址(0)/本地地址(1) 厂商识别码 厂商内识别码

2. 共享介质传输控制方式(半双工)

  • 争用方式:指争夺获取数据传输的权利,也叫载波监听多路访问(CSMA),网络中的各个节点采用先到先得的方式占用信道发送数据,多个节点同时发送数据时会产生冲突现象。改进后的CSMA/CD方式是在发送数据过程中发现冲突则停止发送,等待随机时间后重新发送。
  • 令牌传递:沿着令牌环发送“令牌”,令牌是一种特殊报文,用于控制传输。只有获取令牌的节点才能发送数据。

3. 非共享介质传输控制方式(全双工)

  • 描述:网络中每个节点与交换机直接相连,有交换机负责转发数据帧

4. MAC地址转发

  • 描述:接收到数据帧时,将数据帧中的源MAC地址与接收到的帧的端口号保存至转发表中,通过这一过程自动生成转发表。发送数据帧时,若目标MAC地址未知(未保存在转发表中),则复制数据帧,向所有端口进行发送,若目标MAC地址已知,则只向转发表中记录的该地址对应的端口发送数据帧。
  • 存储转发:检查数据帧末尾的FCS位后在进行转发,避免发送由于冲突或噪声导致的错误帧
  • 直通转发:知道目标地址后马上进行转发,而不等待完整的数据帧接收完毕再进行转发,延迟低

5. 环路检测技术

  • 生成树方式:每个网桥通过定时交换BPDU包,从而判断禁用网络中的某些端口用来消除环路,同时可以将禁用的端口作为发生故障时的绕行端口
  • 源路由方式:源主机讲目的主机的完整路由信息包含在分组头中,网桥通过该信息进行转发。该方式包括路由发现和路由指示,路由发现是有发送站向目标发送询问,目标在接收到询问后回复记录了帧经历的路径的应答帧,发送站从所有应答帧中确定最短路由;路由指示是发送站在数据帧中增加表示转发路径的指示字段,所有收到数据帧的网桥检查自身是否位于指示路径中,若是则进行转发,否则不做处理

6. 以太网帧格式

  • 描述:由8字节的前导码、14字节的帧首部、46 - 1500字节的数据和4字节的FCS(帧校验序列)组成
8 字节 6 字节 6 字节 2 字节 46 - 1500 字节 4 字节
前导码 目标MAC地址 源MAC地址 网络层协议类型 数据 FCS 帧校验序列
  • 前导码(8字节):前62位有重复的10组成,最后2位则为11,成为SFD,标示以太网帧的开始
第 1 字节 第 2 字节 第 3 字节 第 4 字节 第 5 字节 第 6 字节 第 7 字节 第 8 字节
10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011
  • 网络层协议类型(2字节):IPv4 0800、IPv6 86DD、ARP 0806、RARP 8035
  • FCS 帧校验序列(4字节):保存整个帧除以生成多项式的余数,在接收端用同样的方式计算FCS值,用于检验帧是否损坏
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