数据链路层（Data Link）

  • 链路：从1个节点到相邻节点的一段物理线路（有线或无线），中间没有其他交换节点

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  • 数据链路：在一条链路上传递数据时，需要要对应的通信协议来控制数据的传输
    • 不同类型的数据链路，所用的通信协议可能是不同的
      • 广播信道：CSMA/CD协议（比如同轴电缆、集线器等组成的网络）
      • 点对点信道：PPP协议（比如 2个路由器之间的信道）

  • 数据链路层的3个基本问题

    • 封装成帧
    • 透明传输
    • 差错检验

      数据链路层 - 封装成帧

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  • 帧（Frame）的数据部分

    • 就是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

      数据链路层 - 透明传输

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  • 使用SOH (Start Of Header)，作为帧开始符

  • 使用EOT（End Of Transmission），作为帧结束符
  • 数据部分一旦出现了SOH、EOT, 就需要进行转义

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数据链路层 - 差错检验

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  • FCS是根据数据部分+首部计算得出的

    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的网络可以称为是以太网（Ethernet），它传输的是以太网帧
    • 以太网帧的格式有：EthernetV2标准、IEEE的802.3标准
    • 使用最多的是：EthernetV2标准
  • 为了能够检测正在发送的帧是否产生了冲突，以太网的帧至少要64字节

  • 用交换机组建的网络，已经支持全双工通信，不需要再使用CSMA/CD，但它传输的帧依然是以太网帧

    • 所以，用交换机组建的网络，依然可以叫做以太网

      Ethernet V2帧的格式

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  • 首部：目标MAC + 源MAC + 网络类型

  • 以太网帧：首部 + 数据 + FCS

  • 数据的长度至少是：64 - 6 - 6 - 2 - 4 = 46字节

    Ethernet V2标准

  • 当数据部分的长度小于46字节时

    • 数据链路层会在数据的后面加入一些字节填充
    • 接收端会将添加的字节去掉

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  • 长度总结

    • 以太网帧的数据长度：46~1500字节
    • 以太网帧的长度：64~1518（目标MAC + 源MAC + 网络类型 + 数据 + FCS）

      网卡

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  • 网卡接收到一个帧，首先会进行差错检验，如果检验通过则接收，否则丢弃

  • Wireshark抓到的帧没有FCS, 因为它抓到的是差错检验通过的帧（帧尾的FCS会被硬件去掉）

    • Wireshark抓不到差错检验失败的帧

      PPP协议（Point to Point Protocol）

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  • Address字段：图中的值是OxFF，形同虚设，点到点信道不需要源MAC、目标MAC地址

  • Control字段：图中的值是0x03，目前没有什么作用
  • Protocol字段：内部用到的协议类型
  • 帧开始符、帧结束符：0x7E