《数据链路层》课件

数据链路层数据链路层是OSI模型的第二层，负责在相邻节点之间建立、维护和拆除数据链路连接它主要负责数据帧的封装和解封装，并处理数据传输过程中的错误检测和纠正引言数据传输计算机之间信息交互，依赖于网络，而网络传输依赖于数据链路层网络协议数据链路层是网络协议栈的重要组成部分，确保数据可靠传输应用广泛数据链路层广泛应用于局域网、广域网等多种网络环境数据链路层概述数据传输数据帧物理层接口数据链路层负责在相邻节点之间进行数据数据链路层将数据封装成帧，每个帧包含数据链路层通过物理层接口与物理层交互传输，为网络层提供可靠的链路服务数据和控制信息，确保数据完整性和可靠，实现数据的物理传输传输数据链路层的功能帧封装和解封装物理地址寻址

11.

22.数据链路层将来自网络层的数数据链路层使用MAC地址进据封装成帧，并在接收端进行行节点间的识别和通信解封装差错控制流量控制

33.

44.数据链路层负责检测和纠正传数据链路层负责控制数据传输输过程中的错误，确保数据完速率，防止接收方被数据淹没整性帧格式帧格式是数据链路层数据传输的单位，包含数据部分和控制信息数据部分是实际需要传输的数据，例如应用程序数据控制信息包含发送端和接收端地址、帧类型、校验和等帧格式确保了数据在链路层可靠传输地址MAC定义结构MAC地址是用来标识网络接口的唯一物MAC地址由两个部分组成:前24位表示理地址它是由制造商分配的48位二进制造商代码，后24位表示设备序列号制地址每个网络接口都有一个唯一的MAC地址MAC地址通常以16进制表示，用冒号或，它在全球范围内是唯一的连字符隔开局域网地址MAC唯一标识物理地址每个局域网设备都有一个唯一的MAC地址，用于识别不同的网络MAC地址是物理地址，由网络接口卡（NIC）制造商分配，与IP设备地址不同，它不会改变48位地址地址分配MAC地址是一个48位的十六进制数，通常以冒号分隔，例如MAC地址的前24位代表制造商代码，后24位代表该制造商生产00:11:22:33:44:55的特定设备的序号广播和多播广播多播广播是指将数据帧发送给网络上的所有设备多播是指将数据帧发送给网络上特定的设备组差错检测和纠正数据传输错误1信号干扰或噪声可能导致数据传输错误差错检测2检测传输过程中发生的错误差错纠正3识别并纠正错误数据校验和4计算数据块的校验和，用于检测数据传输错误数据链路层通过差错检测和纠正机制，确保数据传输的可靠性停止等待协议停止等待协议是最简单的可靠数据传输协议，它是一种一对一的协议，发送方在发送完一个帧之后，就停止发送，并等待接收方确认发送方1发送数据帧接收方2收到数据帧接收方3发送确认帧发送方4收到确认帧如果发送方在规定的时间内没有收到确认帧，就会再次发送数据帧这个过程被称为超时重传滑动窗口协议滑动窗口协议滑动窗口协议是一种数据链路层协议，它允许发送方在收到确认之前，发送多个数据帧窗口大小窗口大小决定了发送方可以发送的最大数据帧数量，在收到确认之前确认机制接收方使用确认帧来确认收到的数据帧，并指示发送方可以发送更多数据提高效率滑动窗口协议通过允许发送多个数据帧来提高数据传输效率错误处理滑动窗口协议还包括错误处理机制，以确保数据传输的可靠性链路层设备集线器网桥交换机最简单的链路层设备，工作在物理层连接不同网络，转发帧数据，学习功能更强大，高速转发数据包，支持，信号放大和转发MAC地址VLAN等功能集线器集线器是一种简单且便宜的网络设备，用于连接多个网络设备集线器工作在物理层，它将来自不同设备的信号放大并转发到所有连接的设备，而不进行任何地址识别或数据处理网桥网桥是连接两个或多个局域网的设备，它可以过滤网络流量，并转发数据包到正确的目的地网桥通过学习网络中设备的MAC地址来实现数据包的转发，它们可以帮助隔离网络，提高安全性，并改善网络性能交换机交换机是一种网络设备，用于连接多个网络设备，如计算机、服务器和路由器它通过创建独立的网络来提高网络性能和安全性交换机可以根据MAC地址将数据包转发到正确的目的地，从而避免网络广播数据包的冲突VLAN虚拟局域网VLAN是一种网络技术，将逻辑上分组的网络设备划分为不同的广播域安全增强VLAN可以有效地隔离网络流量，提高网络安全性简化管理VLAN可以简化网络管理，并根据需求灵活调整网络拓扑环路控制环路问题环路检测12网络中出现环路，会导致数据链路层设备需要检测网络中存包在环路中无限循环，造成网在的环路，并采取措施防止环络性能下降，甚至崩溃路带来的负面影响环路控制机制3环路控制机制主要通过以下方式来处理环路问题阻塞环路端口，阻止数据包在环路中循环；优先级选择，选择最佳路径转发数据包生成树协议循环问题1在网络中，如果出现环路，会造成数据包在环路中不断循环，导致网络性能下降甚至崩溃生成树算法2生成树协议通过计算网络拓扑结构，选择一条无环路径，作为网络的传输路径，从而避免环路问题优势3生成树协议可以提高网络的可靠性，防止网络故障的发生，并简化网络管理协议ARP地址解析协议ARP工作原理ARP协议，即地址解析协议，是用于将IP地址解析为MAC地址主机发送ARP请求广播到网络中的所有主机，请求目标主机的的协议MAC地址当一台主机需要向另一台主机发送数据时，它需要知道目标主机目标主机收到ARP请求后，将自己的MAC地址回复给源主机，的MAC地址，ARP协议可以帮助主机查找目标主机的MAC地源主机就可以根据目标主机的MAC地址发送数据址协议RARP逆地址解析协议无盘工作站RARP协议是一种用于将IP地址RARP协议主要用于无盘工作站转换为MAC地址的协议主机，这些工作站没有存储MAC地可以使用RARP请求网关或服务址的存储空间器来获取与IP地址对应的MAC地址协议DHCP现在，DHCP协议在很大程度上取代了RARP，因为DHCP可以提供更多信息，例如子网掩码、默认网关和DNS服务器地址协议PPP点对点协议PPP协议是用于在点对点连接上建立数据链路层连接的协议封装数据PPP协议通过封装数据包来确保数据传输的可靠性和完整性互联网连接广泛应用于拨号连接、无线网络和DSL等场景协议HDLC协议协议HDLC HDLCHDLC协议是数据链路层的标准协议之它提供了面向比特的传输服务，并提供一了流量控制、差错控制和数据加密等功能它支持多种网络拓扑结构，包括点对点、多点和广播HDLC协议广泛应用于各种网络设备，包括路由器、交换机和调制解调器以太网以太网是当今应用最广泛的局域网技术，它基于IEEE

802.3标准以太网使用CSMA/CD协议来访问共享介质，并提供多种网络拓扑结构，包括总线型、星型、环形和树形以太网帧格式以太网帧格式是定义以太网数据包结构的标准帧格式包含多个字段，例如前导码、目的MAC地址、源MAC地址、类型字段、数据字段和帧校验序列（FCS）这些字段用于标识数据包的目的地址、源地址、数据类型和校验数据完整性以太网的访问方式CSMA/CD载波侦听1发送前先侦听网络冲突检测2发送过程中持续监听冲突发生3停止发送，发送冲突信号随机退避4等待随机时间后重试CSMA/CD访问方式是载波侦听多路访问/冲突检测为了避免数据冲突，每个节点在发送数据前都要先侦听网络，确保网络处于空闲状态在发送数据时，节点会持续监听网络，如果检测到冲突，则停止发送，发送冲突信号并等待随机时间后重试这种方式能够有效地解决冲突，但也会带来一些性能上的损耗以太网速率和双工模式以太网速率是指数据传输速率，它决定了网络传输数据的快慢不同的以太网标准支持不同的速率，常见的速率包括10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps双工模式是指网络设备之间的通信方式，常见的双工模式包括半双工和全双工1010010Mbps100Mbps早期以太网标准快速以太网标准1101Gbps10Gbps千兆以太网标准万兆以太网标准以太网物理层标准110BASE-T2100BASE-TX使用双绞线，传输速率为10使用双绞线，传输速率为100Mbps，最大传输距离为100Mbps，最大传输距离为100米米31000BASE-T410GBASE-T使用双绞线，传输速率为1使用双绞线，传输速率为10Gbps，最大传输距离为100Gbps，最大传输距离为100米米通信卫星以及无线局域网通信卫星无线局域网卫星网络无线网络技术通信卫星在太空轨道上运行，无线局域网（WLAN）使用无卫星网络通过使用卫星作为中WLAN使用诸如Wi-Fi和蓝提供广域覆盖的通信服务它线电波在局域网内连接设备继站来连接远距离的设备它牙之类的技术，它们提供了方们用于电视广播、电话、互联WLAN广泛应用于家庭、办们提供了比地面网络更广泛的便的连接，并允许设备在没有网接入等多种应用公室和公共场所覆盖范围物理连接的情况下进行通信总结数据链路层的重要性链路层设备的类型各种数据链路层技术数据链路层是网络协议的重要组成部分，介绍了不同类型的链路层设备，如集线器讲解了常见的网络技术，如以太网、无线负责将数据封装成帧，并通过物理介质传、网桥、交换机等，以及它们在网络中的局域网、PPP协议等，以及它们在数据链输到目标设备，保证数据传输的可靠性作用和区别路层中的应用和实现。