《数据链路层》课件.ppt
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
数据链路层负责在相邻节点之间进行数据传输，为网络层提供可靠的链路服务。
数据帧
数据链路层将数据封装成帧，每个帧包含数据和控制信息，确保数据完整性和可靠传输。
物理层接口
数据链路层通过物理层接口与物理层交互，实现数据的物理传输。
数据链路层的功能
1
1.帧封装和解封装
数据链路层将来自网络层的数据封装成帧，并在接收端进行解封装。
2
2.物理地址寻址
数据链路层使用MAC地址进行节点间的识别和通信。
3
3.差错控制
数据链路层负责检测和纠正传输过程中的错误，确保数据完整性。
4
4.流量控制
数据链路层负责控制数据传输速率，防止接收方被数据淹没。
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。
MAC地址
定义
MAC地址是用来标识网络接口的唯一物理地址。它是由制造商分配的48位二进制地址。
MAC地址通常以16进制表示，用冒号或连字符隔开。
结构
MAC地址由两个部分组成:前24位表示制造商代码，后24位表示设备序列号。
每个网络接口都有一个唯一的MAC地址，它在全球范围内是唯一的。
局域网MAC地址
唯一标识
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设备。
物理地址
MAC地址是物理地址，由网络接口卡（NIC）制造商分配，与IP地址不同，它不会改变。
48位地址
MAC地址是一个48位的十六进制数，通常以冒号分隔，例如：00:11:22:33:44:55。
地址分配
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的特定设备的序号。
广播和多播
广播
广播是指将数据帧发送给网络上的所有设备。
多播
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
1
数据传输错误
信号干扰或噪声可能导致数据传输错误。
2
差错检测
检测传输过程中发生的错误。
3
差错纠正
识别并纠正错误数据。
4
校验和
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。
1
发送方
发送数据帧
2
接收方
收到数据帧
3
接收方
发送确认帧
4
发送方
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
最简单的链路层设备，工作在物理层，信号放大和转发。
网桥
连接不同网络，转发帧数据，学习MAC地址。
交换机
功能更强大，高速转发数据包，支持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
1
环路问题
网络中出现环路，会导致数据包在环路中无限循环，造成网络性能