标签：令牌 IP 介质 网络 TCP 通信 学习 发送数据 以太网

数据链路

指OSI参考模型中的数据链路层，有时也指以太网，无线局域网等通信手段。实际上，各个设备之间在数据传输时，数据链路层和物理层都是必不可少的。众所周知，计算机以二进制0,1来表示信息，然而实际的通信媒介之间处理的却是电压的高低，光的闪灭以及电波的强弱等信号。把这些信号与二进制的0,1进行转换正是物理层的责任。数据链路层处理的数据也不是单纯的0,1序列，该层把他们集合为一个叫做“帧”的块，然后再进行传输。

数据链路的段是指一个被分割的网络。例如，引入中继器将两条网线相连组成一个网络。这种情况下有两条数据链路：
1.从网络层的概念看，它是一个网络（逻辑上）——>即，从网络层的立场出发，这两条网线组成一个段。
2.从物理层的概念看，两条网线分别是两个物体（物理上）——>即，从物理层的观点触发，一条网线是一个段。

网络拓扑：网络的连接与构成的形态，包括总线型，环形，星型，网状型。

MAC地址

MAC地址用于识别数据链路中互联的节点,长48比特，全世界唯一，一般使用十六进制表示：
第1位：单播地址（0）/多播地址（1）
第2位：全局地址（0）/本地地址（1）
第3~24位：由IEEE管理并保证各厂家之间不重复的厂商识别码
第25位~48位：厂商内部为识别每个网卡而用。
例如：01:00:XX:XX:XX:XX

基于通信介质的网络分类

• 共享介质型网络

  共享介质型网络指由多个设备共享一个通信介质的一种网络，在这种方式下，设备之间使用同一个载波信道进行发送和接收。为此，基本采用半双工通信方式，并有必要对介质进行访问控制。两种介质访问控制方法：
  • 争用方式：指争夺获取数据传输的权力，也叫CSMA（载波监听多路访问）。这种方法通常令网络中的各个站采用先到先得的方式占用信道发送数据，如果多个站同时发送帧，则会产生冲突现象。因此也会导致网络拥堵与性能下降。随后出现了CSMA的改良方式——CSMA/CD，CSMA/CD要求每个站提前检查冲突，一旦发生冲突，则尽早释放信道。

  CSMA/CD工作原理：
  1.如果载波信道上没有数据流动，则任何站都可以发送数据。
  2.检查是否会发生冲突。一旦发生冲突时，放弃发送数据，同时立即释放载波信道。
  3.放弃发送以后，随机延时一段时间，再重新争用介质，重新发送帧。

• 令牌传递方式

  令牌传递方式是沿着令牌环发送一种叫做“令牌”的特殊报文，是控制传输的一种方式。只有获得令牌的站才能发送数据。有两个特点：一是不会有冲突，二是每个站都有通过平等循环获得令牌的机会。因此网络拥堵也不会导致性能下降。但是，由于一个在没有收到令牌前不能发送数据帧，因此在不太拥堵的情况下数据链路的利用率达不到100%，所以衍生出了多种传递技术。例如：早期令牌释放，令牌追加等方式。

非共享介质网络

非共享介质网络是指不共享介质，是对介质采取专用的一种传输控制方式。在这种方式下，网络中的每个站直连交换机，有交换机负责转发数据帧。由于不共享介质，所以一般采用全双工通信方式。但是如果交换机发生故障，与之相连的所有计算机之间都将无法通信。

半双工与全双工通信：
半双工是指只发送或只接受的通信方式。全双工则是指在同一时间既可以发送数据也可以接收数据。

交换机转发方式：
1.存储转发：检查以太网数据帧末尾的FCS位后再进行转发，可以避免发送由于冲突而被破坏的帧或噪声导致的错误帧。
2.直通转发：不需要讲整个帧全部接收下来再进行转发，只需要得知目标地址即可开始转发。延时较短，但有可能发送错误帧。

环路检测技术

为了避免环路网络出现数据帧一直被转发导致网络瘫痪的问题，会采用生成树与源路由两种方式来避免。
生成树通过检查网络的结构，禁止某些端口的使用可以有效的消除环路。然而，该端口可以作为发生问题时可绕行的端口。
源路由判断发送数据的源地址是通过哪个网桥实现传输的，并将帧写入RIF。网桥则根据这个RIF信息发送帧给目标地址。

VLAN

为了解决进行网络管理时需要分散网络负载，变换部署网络设备的位置等情况
VLAN：按照端口区分了多个网段，从而区分了广播数据传播的范围，减少了网络负载并提高了网络的安全性。
对上述VLAN进行扩展，又定义了IEEE820.1Q的标准（TAG VLAN），该标准允许包含跨越异构交换机的网段。TAG VLAN中对每个网段都用一个VLAN ID的标签进行唯一标识。在交换机传输帧时，在以太网首部加入这个VID标签，根据这个值决定将数据帧发送给哪个网段。

以太网

• 以太网帧格式

  以太网帧前端有一个叫做前导码的部分，它由0,1数字交替组合而成，表示一个以太网帧的开始，也是对端网卡能够确保与其同步的标志。前导码末尾是一个叫做SFD（表示接来下都是数据）的域，它的值是“11”。之后就是域的本体，前导码与SFD合起来占8个字符。以太网帧本体的前端是以太网的首部，总共占14个字符，分别是6个字符的目标MAC地址，6个字节的源MAC地址以及2个字节的上层协议类型。随后是数据，可以容纳46~1500个字节，帧尾是一个FCS（帧检验序列）的4个字节，用来检测帧是否损坏。

PPP

PPP指点对点，即1对1连接计算机的协议。不同于以太网和FDDI，PPP属于纯粹的数据链路层，与物理层没有任何关系。所以仅有PPP无法实现通信，还需要物理层的支持。

• LCP与NCP

  PPP主要功能中包括两个协议：一个是不依赖上层的LCP协议，另一个是依赖上层的NCP协议。如果上层为IP，此时的NCP也叫IPCP。LCP主要负责建立和断开连接，设置最大接受单元，设置验证协议（PAP和CHAP）以及设置是否进行通信质量的监控。而IPCP则负责IP地址设置以及是否进行TCP/IP首部压缩等设置。

  PAP与CHAP：PAP通过两次握手进行用户名和密码的校验，密码以明文方式传输，不太安全。CHAP则是使用一次性密码OTP。可以有效防止窃听，建立连接后还可以进行定期的密码交换，用来校验对端是否中途被替换。

• PPPoE

  在以太网上利用PPPoE提供PPP功能。单纯的以太网没有验证功能，也没有建立和断开连接的功能，所以接入PPPoE管理以太网连接。

其他数据链路

• ATM

ATM是以一个叫做信元（5字节首部+48字节数据）的单位进行传输的数据链路，由于其线路占用时间短和能够高效传输大容量数据等特点主要用于广域网的连接。
特点：面向有连接，需要设置通信线路，且允许同时与多个对端建立连接。但是由于没有发送权限的限制，很容易引发网络拥堵甚至网络收敛（因网络拥堵导致路由器或交换机丢弃包的一种状态），所以ATM中增加了限制带宽的操作。

• FDDI

FDDI叫做分布式光纤数据接口，采用令牌环的访问方式。为了防止环在某处断开时导致整个通信的中断，采用双环的结构。双环中站叫做DAS，单环中的站叫做SAS。

• Token Ring
• 100VG-AnyLAN
• 光纤通道
• HIPPI
• IEEE1394
• HDMI
• iSCSI
• InfiniBand
• DOCSIS
• 高速PLC

公共网络

• 模拟电话线路
• 移动通信服务
• ADSL
• FTTH
• 有线电视
• 专线

• VPN：虚拟专用网络（VPN）用于连接距离较远的地域。这种服务包括IP-VPN和广域以太网

  IP-VPN：指在IP网络上建立VPN，使用MPLS技术构建VPN的服务，其中MPLS（多协议标签交换）在IP包中附加一个叫做标签的信息进行传输控制。每个用户的标签信息不同，因此在通过MPLS网时，可以轻松地判断出目标地址以形成封闭的私有网络。通过IPsec技术可以使企业形成自己的私有网络
  广域以太网：是在作为数据链路层的以太网上利用VLAN（虚拟局域网）实现VPN的技术。

• 公共无线LAN

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来源： https://blog.csdn.net/m0_47433703/article/details/114433901

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