《数据链路层》课件

数据链路层数据链路层是网络协议模型中第二层，负责数据帧的传输该层为物理层提供逻辑链路，确保数据帧的可靠传输，并负责数据帧的封装、解封装和错误检测by数据链路层的定义和作用定义作用数据链路层是OSI模型的第二数据链路层主要负责将网络层，负责在相邻节点之间传层的数据报封装成数据帧，输数据帧，解决数据在物理并将数据帧通过物理链路传链路上的传输问题它为网输到接收节点它也负责数络层提供了一个可靠的数据据的可靠传输，确保数据在传输服务，并提供了一些基传输过程中不会丢失或损坏本的数据处理功能，例如错此外，数据链路层还负责误检测和流量控制管理网络中的节点，例如分配网络地址和管理网络连接数据链路层的主要功能帧封装物理地址处理错误检测与纠正流量控制将网络层数据报封装成帧，使用MAC地址进行设备间的通过校验和、循环冗余校验管理数据传输速率，防止数添加帧头和帧尾，方便数据识别和数据传递，确保数据等技术，确保数据传输的完据拥塞，保证网络传输的稳在链路层传输正确到达目标设备整性和可靠性定性封装和寻址数据帧封装数据链路层将网络层的数据报封装成数据帧，添加帧头和帧尾，以便在物理层传输数据帧包含数据报、源MAC地址和目标MAC地址，用于在网络中定位目标节点错误检测与纠正数据传输中的错误检错码12噪声、干扰等因素会导致通过添加冗余信息，例如数据传输错误，需要进行奇偶校验码、循环冗余校错误检测和纠正验码（CRC）等，实现错误检测纠错码3利用更复杂的编码方案，例如汉明码，可以实现部分错误的自动纠正流量控制与访问控制流量控制访问控制防止数据帧过快发送，导致网络限制对网络资源的访问，防止未拥塞授权访问数据链路层协议的基本框架物理层1数据传输的物理介质数据链路层2节点之间的数据传输网络层3网络之间的路由传输层4端到端的数据传输数据链路层协议是一个多层次的协议，每个层都负责特定的功能，共同保证数据的可靠传输点对点协议PPP网络层协议数据链路层协议异步传输同步传输PPP协议用于建立点对点连PPP协议独立于数据链路层PPP协议支持异步传输，例PPP协议也支持同步传输，接，与网络层协议无关协议，可在不同的物理层和如使用调制解调器例如使用卫星通信链路层上使用高级数据链路控制HDLC协议帧结构操作模式错误控制HDLCHDLC是一个面向比特的、HDLC帧结构包含标志位、HDLC支持三种操作模式HDLC采用循环冗余校验同步的、二进制数据链路层地址域、控制域、数据域和正常响应模式、异步响应模CRC来检测数据传输过程协议，广泛应用于各种网络帧校验序列式和非平衡模式中的错误，并利用重传机制环境进行纠正以太网广泛应用标准化

1.

2.12以太网是目前应用最广泛以太网协议经过多年的发的局域网技术，为大多数展和完善，已经成为全球计算机网络提供连接公认的标准，保证不同设备的互操作性高效性可扩展性

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4.34以太网采用CSMA/CD协议以太网易于扩展，可以轻，能有效地管理网络流量松连接更多设备，满足不，提高数据传输效率断增长的网络需求以太网的物理层物理层介质传输方式连接器以太网物理层定义了网络以太网物理层采用基带传以太网物理层使用RJ-45介质类型，如双绞线、同输方式，直接在信号线上连接器，连接网络设备和轴电缆和光纤传输数据网络线缆双绞线是常见的物理介质它使用曼彻斯特编码或差RJ-45连接器支持不同类，分为屏蔽双绞线STP分曼彻斯特编码将数据转型的以太网标准，例如和非屏蔽双绞线UTP换为电信号10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T以太网的媒体访问控制控制共享媒介分配带宽媒体访问控制（MAC）负责MAC子层为不同的设备分配管理共享网络媒介上的数据带宽，确保公平的网络资源传输，防止冲突使用，提高网络效率数据帧处理协调数据传输MAC子层处理数据帧，包括MAC子层协调网络中不同设帧格式的定义，地址解析，备的通信，确保数据传输的以及错误检测顺利进行，并解决潜在的冲突问题协议CSMA/CD载波侦听多路访问冲突检载波侦听/测发送数据前，设备先侦听介质CSMA/CD协议是一种数据链路是否已有信号如果检测到信层协议，用于解决多个设备共号，则等待信号结束享同一通信介质时的冲突问题冲突检测指数退避算法如果两个设备同时发送数据，退避时间以指数方式增长，以会发生冲突设备检测到冲突减少冲突次数，提高网络效率后停止发送，并进行退避，以避免进一步的冲突交换机的工作原理交换机是网络设备，连接网络中的不同设备，并根据数据包的目标地址转发数据交换机比集线器更智能，可以识别不同设备的MAC地址，并根据地址建立连接，实现更有效的网络通信学习1交换机记录网络设备的MAC地址转发2交换机根据目的地址，转发数据包过滤3交换机过滤非目标设备的数据包交换机采用“学习”和“转发”机制，实现高效的数据传输通过学习MAC地址，建立连接，并根据目的地转发数据同时，交换机也过滤非目标设备的数据包，提高网络效率和安全性交换机的端口聚合端口聚合技术常见的聚合模式端口聚合的优势将多个物理端口捆绑在一起，形成一静态端口聚合手动配置聚合端口，提高网络带宽，满足高带宽需求个逻辑端口通过聚合多个端口，提并指定成员端口提供链路冗余，增强网络可靠性高带宽和可靠性动态端口聚合基于协议自动配置聚简化网络配置，提高管理效率端口聚合可以提高链路的带宽，并提合端口，提高配置效率供冗余连接，增强网络的稳定性生成树协议STP循环消除路径选择

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2.12防止网络中出现环路，确保数据包只经过一条路径，避STP通过计算每个端口的路径成本，选择最优路径，避免数据包重复传输免网络拥塞动态调整冗余备份

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4.34STP可以根据网络拓扑的变化，动态调整网络的连接状当网络出现故障时，STP可以快速切换到备用路径，保态，确保网络的稳定性证网络的正常运行虚拟局域网VLAN概念功能将一个物理局域网逻辑上分割成多个VLAN可以划分不同的广播域，防止广虚拟局域网，可以实现不同VLAN之间播风暴，提高网络效率还可以根据的隔离，提高网络安全性用户需求进行灵活管理，方便网络维护实现类型VLAN的实现需要使用支持VLAN功能常用的VLAN类型包括静态VLAN、动的交换机，通过配置交换机端口的态VLAN和基于端口VLAN等，不同的VLAN信息来实现类型具有不同的配置方式和应用场景的分类和配置VLAN基于端口的VLAN1通过将端口分配到不同的VLAN中来创建VLAN，管理简单，适合小型网络基于地址的MAC VLAN2根据设备的MAC地址将其分配到不同的VLAN中，灵活性高，适合需要更细粒度控制的网络基于协议的VLAN3根据网络协议类型将流量分配到不同的VLAN中，可用于隔离特定类型的流量路由器的工作原理接收数据包路由器从网络接口接收数据包，并检查数据包中的目标地址查找路由表路由器根据目标地址在路由表中查找相应的路由条目，以确定数据包应该转发到哪个接口转发数据包路由器根据路由条目将数据包转发到相应的接口，并发送到下一个网络更新路由表路由器会定期更新路由表，以确保路由信息是最新的子网划分网络划分子网掩码路由器将大型网络划分为多个较小的子网络每个子网拥有唯一的子网掩码，区分路由器根据子网掩码进行路由选择，，提高网络效率，方便管理网络地址和主机地址将数据包发送到目标子网子网掩码的计算子网掩码用于将IP地址划分为网络地址和主机地址，以便有效地管理网络资源二进制表示1将子网掩码转换为二进制形式网络位计数2确定网络位数和主机位数网络地址计算3将IP地址的网络位与子网掩码的网络位进行AND运算主机地址计算4将IP地址的主机位与子网掩码的主机位进行AND运算无线局域网的工作模式基础模式扩展模式最简单的无线网络模式所使用多个无线路由器或接入有设备直接连接到无线路由点扩展无线网络覆盖范围，器，没有其他复杂结构多个无线设备连接到一个或多个接入点网状模式混合模式无线设备之间相互连接形成结合了多种无线网络模式的网状网络，增强网络的鲁棒优点，可以根据实际需求选性和容错能力，提高网络的择不同的模式稳定性无线局域网的安全机制加密WEPWEP加密是一种较早的无线网络安全协议它使用对称密钥加密，但容易受到攻击加密WPA/WPA2WPA/WPA2加密使用更强大的加密算法，例如AES，并且提供更高的安全性和稳定性蓝牙技术的工作原理短距离无线连接频率范围蓝牙技术是一种短距离无线通信蓝牙使用

2.4GHz ISM频段，并采技术，主要用于连接各种电子设用跳频扩频技术来减少干扰备连接方式应用场景蓝牙设备通过配对过程进行连接蓝牙技术广泛应用于无线耳机、，每个蓝牙设备都有唯一的MAC智能手机、笔记本电脑等设备之地址间的连接蓝牙设备的配对和连接设备发现1蓝牙设备开启后，会进行搜索，互相发现对方配对2用户输入配对码，完成设备之间的配对，建立安全连接连接3配对完成后，设备之间建立连接，完成数据传输数据链路层协议的性能指标指标描述吞吐量单位时间内数据链路层传输的数据量延迟数据包从发送方到接收方经过数据链路层的传输时间误码率传输过程中数据包错误的概率利用率数据链路层传输数据的时间占总时间的比例可靠性数据链路层传输数据能够正确到达接收方的概率数据链路层的性能优化减少错误提高效率

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2.12数据链路层协议中错误检测和纠正机制的改进，可以有采用高效的流量控制和访问控制策略，可以提升数据传效降低错误率输速度和效率优化协议合理配置

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4.34使用更先进的协议，例如以太网的增强型以太网，可以对网络设备进行合理配置，例如设置合适的MTU值，可进一步提升性能以优化网络性能数据链路层在物联网中的应用传感器网络智能家居智能城市工业物联网数据链路层协议为传感器网数据链路层协议管理智能家数据链路层协议支持智能交数据链路层协议用于工业控络提供可靠的数据传输，确居设备之间的通信，实现设通系统中车辆和基础设施之制系统，确保数据传输可靠保数据完整性和安全性备互联和控制间的通信，提高交通效率和性和实时性安全性数据链路层的未来发展趋势软件定义网络网络虚拟化人工智能边缘计算SDN AISDN可实现数据链路层的虚拟化技术可以创建多个AI可以用于网络故障诊断边缘计算将数据处理和计灵活配置和管理允许网虚拟网络，提高网络资源、流量预测和网络安全，算资源转移到网络边缘，络管理员动态调整网络拓利用率，并支持云计算和优化网络性能和安全性提高网络响应速度，并支扑结构和流量控制策略数据中心的发展持物联网应用的扩展本课程小结数据链路层是网络体系结构中的第二层，负责在相邻节点之间可靠地传输数据帧数据链路层通过MAC地址进行寻址，并使用各种协议来保证数据的可靠传输，包括错误检测、纠正、流量控制和访问控制本课程详细介绍了数据链路层的概念、功能、协议和应用。