物理层 数据链路层
物理层
物理层
物理层: 接口标准, 线缆标准, 传输速率, 传输方式等
数字信号, 模拟信号
模拟信号
- 连续的信号, 适合长距离
- 抗干扰能力差, 受到干扰时波形变形很难纠正
模拟信号
数字信号
- 离散信号, 不适合长距离传输
- 抗干扰能力强, 受到干扰时波形失真可以修复
数字信号
通信模型
局域网
网线一般不超过100 米. 数字信号短距离传输
局域网通信
广域网
广域网传输
信道
信道: 信息传输的通道, 一条传输介质上可以有多条信道
单工通信
- 信号只能往一个方向传输, 不能改变信号传输方向
- 无线电广播, 有线电视广播
半双工通信
- 可以双向传输, 但是必须交替进行, 同一时间, 只能往一个方向传输
- 对讲机
全双工通信
- 同时双向传输
- 手机听说同时进行
数据链路层 (Data Link)
链路: 从一个节点到相邻节点的一段物理线路, 中间没有其他交换节点
链路
数据链路: 在一条链路上传输数据时, 需要有对应的通信协议来控制数据的传输, 不同类型的数据链路, 所用的通信协可能是不同的
- 广播信道: CSMA/CD 协议, 同轴电缆, 集线器组成的网络
- 点对点信道: PPP 协议, 两个路由器之间组成的信道
数据链路层的3 个基本问题
- 封装成帧
- 透明传输
- 差错检验
封装成帧
帧语义
帧(Frame) 的组成
- 网络层传递下来的数据包(IP 数据包, Packet)
最大传输单元MTU(Maximum Transfer Unit)
- 每一种数据链路层协议都规定了所能够传送的帧的数据长度上限
- 以太网的MTU为1500 字节
透明传输
- 使用SOH(Start Of Header) 作为 帧开始符
- 使用EOT(End Of Transmission) 作为 帧结束符
在数据中出现EOT, 容易让接收端产生错误理解
例如:
EOT错误
数据部分出现SOH, EOT, 进行转义, 在后面加上ESC
转义ESC
差错检验
差错检验
FCS 是根据数据部分 + 首部, 计算得出, 数据传输前和传输后, 都会计算FCS 用来检验数据是否出错
CSMA/CD 协议
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectio)
载波侦听多路访问/冲突检测
使用了CSMA/CD 协议的网络可以称为是以太网(Ethernet), 传输的以太网帧
- 以太网帧的格式: Ethernet V2 标准, IEEE的802.3标砖
- 使用最多的是Ethernet V2 标准
为了能够检测正在发送的帧是否产生冲突, 以太网的帧至少64 字节
交换机组建的网络, 已经可以支持全双工通信, 不需要再使用CSMA/CD, 但他传输的帧依然是以太网帧, 所以, 用交换机组建的网络, 依然可以叫以太网
Ethernet V2 帧格式, 标准
以太网帧格式
- 首部: 目标MAC + 源MAC + 网络类型
- 以太网帧: 首部 + 数据 + FCS
- 数据长度至少为 64 -目标MAC(6) - 源MAC(6) -类型(2) - FCS(4) = 46 字节
Ethernet V2 标准: 数据长度小于46 字节时
- 数据的后面加入一些字节填充
- 接收端去除添加的字节
数据填充
-
以太网帧的数据长度: 46~1500 字节
46 字节 = 64 - 目标MAC(6) - 源MAC(6) - 类型(2) - FCS(4)
以太网的MTU为 1500 字节
-
以太网帧的长度64~1518 字节
为了能够检测正在发送的帧是否产生冲突, 以太网的帧至少64 字节
1518 字节 = 目标MAC(6) + 源MAC(6) + 网络类型(2) + 数据(1500) + FCS(4)
PPP(Point to Point Protocol) 协议
ppp协议格式
- 帧开始符, 帧结束符:0x7E
- Address 字段: A: 0xFF, 无意义, 不需要源MAC, 目标MAC
- Control 字段: C:0x03, 无意义
- Protocol 字段: 内部用的协议类型
PPP 字节填充
ppp协议填充
