计算机网络——数据链路层（学习笔记三）

曹凯欣 2022-10-16 09:33:00

以太网

由以太连接的有线局域网，应用最广泛的局域网技术。

特点：

1.造价低廉。

2.应用最广泛的局域网技术。

3.比令牌局域网和ATM等简单、便宜。

4.满足网络速率要求：10Mbp s-10Gbp。

以太网的通信

（1）无连接，即不必先建立连接就可以直接发送数据。

（2）不可靠：不进行编号，也不要求对方发回确认。局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率很小。

提供的服务

（1）不可靠的交付，即尽最大努力的交付。

（2）差错检测：收到有差错的数据帧时就丢弃此帧。纠错由高层来决定。

（3）如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。

（4）采用二进制指数退避算法的CSM A/CD。

CSMA/CD 协议

1.CSMA/CD协议只能进行半双工通信。
2.每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
3.当连接很多站点时，以太网的平均吞吐量要比以太网的最高数据率小很多。
4.网络覆盖范围越大，端到端时延越大，争用期越大，发生碰撞的概率越大，性能越差。
5.10M以太网最大网络长度：2500 m
6.网络中主机越多，发送数据的概率越大，发生碰撞的概率越大，性能越差。

集线器

1.从表面上看，使用集线器的局域网在物理上是一个星行网，但由于集线器使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议，网站中的各占必须竞争对传输媒体的控制，并且在同一时刻至多只允许一个站发送数据。
2.一个集线器有许多接口，例如8至16个，每个接口通过RJ-45插头用双绞线与一台计算机上的适配器相连。因此，一个集线器很像一个多接口的转发器。
3.集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特——收到1转发1，收到0转发0，不进行碰撞检测。若两个接口同时有信号输入，那么所有的接口都收不到正确的帧。

MAC层

1.在广播信道实现点到点通信，这就需要网络中的每个网卡有一个地址，这个地址称为物理址或MAC地址（因为这种地址用在MAC帧中），IEEE802标准为局域网规定了一种48位的全球地址。

2.这种6字节的MAC地址已被固化在网卡的ROM中。因此，MAC地址也叫作硬件地址（hardware address）或物理地址。当这块网卡插入（或嵌入）到某台计算机后，网卡上的MAC地址就成为这台计算机的MAC地址了。

3．网卡有过滤功能，适配器从网络上每收到一个MAC帧就先用硬件检查MAC帧中的目的地址。如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。这样做就不浪费主机的处理机和内存资源。这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：

单播（unicast）帧（一对一），即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。

广播（broadcast）帧（一对全体），即发送给本局域网上所有站点的帧（全1地址）。

多播（multicast）帧（一对多），即发送给本局域网上一部分站点的帧。

共享式以太网

优点：将多个隔离的局域网上的计算机连接起来，扩大了局域网连接计算机的数量。扩大了局域网覆盖的地理范围。

缺点：碰撞域增大了，但总的吞吐量却减小了。如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

网桥：使用网桥扩展，可以解决共享式以太网的缺点

1.网桥根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。