链路层

Created at 2018-03-28 Updated at 2018-06-04 Category Study Tag TCP/IP

设计链路层的目的是为了IP模板发送和接收IP数据报

大多数链路层技术都有一个相关的协议,描述由网络硬件传输的相应PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元) 格式。我们通常称链路层的PDU为


以太网和IEEE 802局域网/城域网标准

以太网这个术语通常指一套标准,由DIX(DEC,Inter公司,Xerox公司)在1980年首次发布。

基本的共享以太网包含一个或多个站(例如工作站,超级计算机),他们被连接到一个共享的电缆上。当介质被确认为空闲状态的时候,链路层的PDU就可以从一个站发送到另一个站。

当因为信号传播延迟造成碰撞时,可被检测到。其导致了发送站等到一个随机事件,然后重新发送数据。这种方法被叫做带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD),但是其更正式的名称是介质访问控制协议(MAC)

MAC协议有很多类型,有些基于每个站尝试独立使用网络(例如CSMA/CD的基于竞争协议),有些预先安排的协调(例如依据为每个站分配的时段发送)

岁月匆匆,随着以太网的发展,基于竞争的MAC协议已经变得不流行。相反,局域网中每个站之间的线路通常不共享,而是提供了一个专用的星型拓扑结构。这可以通过以太网交换机来实现

交换机为以太网中的每个站提供同时发送和接收数据的能力(全双工以太网


以太网的帧格式

以太网帧开始是一个前导字段,接收器电路用它确定一个帧的到达时间。

帧格式包过48位的目的地址(DST)和源地址(SRC)。这些地址又称MAC地址


帧校验序列/循环冗余校验

循环冗余校验CRC:
被检查的消息首先需要追加n位0形成一个扩展消息,然后除以一个约定的n+1位的值,得到一个余数。将该余数的反码(放置在帧校验序列FCS)追加在被检查的消息后面。

在接受到数据后,接受方执行相同的除法计算余数,并判断该值与FCS是否匹配


网桥和交换机

网桥或交换机用于链接多个物理的链路层网络,或成组的站

交换机的本质是高性能的网桥

无线局域网——IEEE 802.11(Wi-Fi)

无线保真(Wi-Fi)是访问Internet的最流行技术之一

下面了解几个概念

  • 站(STA)
  • 接入点(AP)
  • 一个AP和相关的STA被称为一个基本服务集(BSS)
  • AP之间通常使用一种有线的分布式服务(DS)连接,形成一个扩展服务集(ESS)即基础设施模式。

RTS/CTS和ACK

802.11网络支持可选的请求发送/明确发送(RTS/CTS),通过放缓传输来进行流量控制:当RST/CTS启用时,一个站在发送数据帧之前,会发送一个RTS帧,当接收方愿意接收额外的流量时,他会响应一个CTS帧。在RTS/CTS交换后,这个站开启一个时间窗口,用于向确认接收的站发送数据帧。

在有限的以太网中,冲突较少意味着正确接收帧的概率较高。在无线网络中更多的因素导致帧交付可能出错,例如信号不够强或受到干扰。为此,802.11采用一种重传/确认(ACK)方法。

确认是对预期在一定时间内接收的一个单播帧或一组帧的响应。在指定时间内没有接收到对应的ACK会导致帧的重传


点到点协议

PPP表示点到点协议,这是一种在串行链路上传输IP数据报的

PPP实际上是一个协议集合,而不是一个单一的协议。它支持建立链接的基本方法,称之为链路控制协议(LCP)以及一系列网络控制协议(NCP)。

链路控制协议

LCP用于在点到点链路上建立和维护底层的双方通讯路径。因此,PPP操作只需关注一条链路的两端。不需要像以太网和WiFi的MAC层协议那样处理共享资源访问的问题


MTU和路径MTU

很多链路层网络中,携带高层协议PDU的帧大小是有限制的,以太网有效载荷的字节数通常被限制为1500,PPP通常采用相同大小以保持与以太网兼容,这种特征被称为最大传输单元(MTU)

在包含所有链路的整个网络路径上,最小的MTU称为路径MTU。注意,路径通常不对称,路径MTU不需要在两个方向上相同


隧道基础

在某些情况下,两台计算机通过Internet或其他网络建立一条虚拟链路是有用的。虚拟专用网络(VPN)提供这样的服务。实现这类服务的最常用方法称为隧道。

隧道是在高层或同层分组中携带底层数据,其转变了在头部中严格分层的思想,允许形成覆盖网络。

愿你是你所期待的样子

愿你还是你所期待的样子

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