《计算机网络-自顶向下》笔记-第五章-链路层

链路层

链路层提供的服务

链路层的实现，其主体部分在 **网络适配器(网络接口卡)**中。

• 成帧(framing)：讲网络层传来的数据报打封成帧，帧的结构取决于链路层协议
• 链路接入：媒体访问控制(Medium Access Control, MAC)协议规定了帧在链路上的传播规则
• 可靠交付
• 差错检测和纠正

差错检测和纠正技术

差错检测的三种技术:

• 奇偶校验
• 检验和方法
• 循环沉余检测

多路访问协议

在链路网络中，点对点的传输(点对点链路)是很简单的，可是多对一的传输(被称为 广播链路)，因为可能形成 碰撞(collide)，如何才能协调它们？这就是被称为多路访问问题的问题。与此相应的，网络经过多路访问协议来解决这类问题。

协议类型

• 信道划分协议
• 随机接入协议
• 轮流协议

一个理想协议应该拥有的特色

• 仅有一个节点发送数据时，其吞吐量等于信道的吞吐量
• 多个节点发送数据时，其公平的共享信道的吞吐量
• 协议是分散式的，不会由于某一个节点损坏而崩溃
• 协议是简单的且成本低

#交换局域网

链路层寻址和ARP

链路层经过MAC地址做为链路层寻址的地址，而非网络层的IP地址，主要目的在于保证 各层独立 的原则，并且，局域网并不是只适用于IP网络和因特网。

地址解析协议(ARP)

由于链路层处理的是MAC地址，可是网络层(IP协议)发下来的数据报只带着IP地址，所以须要把IP地址和MAC地址进行转换，至于为何不直接用IP地址，参见上面。

每台主机或路由器在其内存中都维持着一个ARP表，用于记录IP地址对应MAC地址的映射

当一个节点想发送分组到另外一个节点(多是一台主机或路由器)时的流程：

子网内：

1. 发送方会构建的一个特殊的ARP分组，其中含有发送方的IP和MAC地址，以及目的的IP地址。
2. 节点的适配器会把ARP分组封在链路层帧中，并经过指示目标MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF，进行一次广播
3. 接收到广播的主机会检查本身的IP地址，若是相符就发送一个ARP响应分组，告知本身的MAC地址
4. 发送方获得MAC地址，同时记录在本身的ARP表中

子网外: 目的节点由某个节点变为子网内的默认路由器，由路由器转发到网络上，最终达到目标节点的子网，执行上述步骤。

以太网

以太网帧结构

• 数据字段
• 目的地址
• 源地址
• 类型：指示其上层协议，用于多路复用和分解
• CRC：循环冗余检测，用于检测帧是否出现了差错
• 前同步码：用于“唤醒”接受适配器

链路层交换机

转发和过滤

经过 交换机表，交换机会作：

• 转发：决定一个帧会被导向哪一个接口
• 过滤：决定一个帧是会被转发仍是被丢弃

交换机的自学习特性

原理：

1. 交换机表初始为空
2. 对于接受到的每一个帧，存储其：
   • 源MAC地址
   • 到达时的接口
   • 当前时间
3. 一段时间没有收到某个主机的帧后，将其MAC地址从交换机表删掉

性质

• 即插即用
• 消除了多路交换时可能形成的碰撞
• 异质的链路：隔离不一样的链路，使得不一样链路能够在不一样的媒体上运行
• 管理功能