OSI数据链路层
一、数据链路层的子层
数据链路层是其上各层的软件进程与其下的物理层之间的连接层。它与仅在软件或硬件中执行的层次有所不同。由于是软件与物理之间的过渡层,数据链路层能够分为两个子层,执行相应的功能:
逻辑链路控制层(LLC):定义了向网络层协议提供服务的软件进程。放入帧中的信息用于确定帧所使用的网络层协议,此信息允许多个第三层协议,如IPv4、IPv6、IPX。
介质访问控制层(MAC):定义了硬件所执行的介质访问进程。MAC根据介质的物理信号要求和使用的数据链路层协议类型,提供数据链路层编址和数据分界方法。
其实说白了就是既要控制软件部分又要照顾硬件部分。后面的帧结构中比较明显。
二、帧
帧是每个数据链路层协议的关键要素。数据链路层需要控制信息才能使协议正常工作。
数据链路层帧包括如下元素:
数据:来自网络层的数据包。
帧头:包含控制信息,且位于帧的开头位置。
帧尾:包含控制信息,且位于帧的结尾。
没有一种帧结构能够满足通过所有类型介质的全部数据要求。根据环境的不同,帧总所需的控制信息量也相应变化(运用不同的第2层协议)。
帧头包含第2层协议针对特定逻辑拓扑和介质指定的控制信息。帧控制信息对于每种协议都是唯一的。
典型的帧头字段包括:
帧开始字段:是特定的一段2进制数据形式,表示帧的开始位置;
源地址和目的地址:此处的源地址与目的地址与数据包报头中的地址不同,这里指的是MAC(物理地址)地址;
优先级/服务质量字段:表示要处理的特殊通信服务类型;
类型字段:表示帧中包含的上层服务;
逻辑连接控制字段:用于在节点中建立逻辑连接;
物理链路控制字段:用于建立介质链路;
流量控制字段:用于开始和停止通过介质的流量;
拥塞控制地段:表示介质中的拥塞。
osi模型数据链路层的主要功能是 典型的帧尾字段包括:
帧校验序列(FCS):用于检测帧内容是否有误。一般是循环冗余校验(CRC)。
帧停止字段:和帧开始字段类似,也是特定的一段2进制数据形式,表示帧的结束位置。
三、MAC的编址方式
MAC地址基于IEEE为厂商制定的强制规则而分配,以确保每台以太网设备使用全球唯一地址。IEEE为厂商分配了一个3字节的代码,称为组织唯一标示符(OUI)。
IEEE要求厂商遵守两条简单的规定:
1、分配给网卡过其他以太网设备的所有MAC地址都必须使用厂商分配的OUI作为前3个字节;
2、OUI相同的所有MAC地址的最后3个字节必须是唯一的值(厂商代码或序列号)。
MAC地址通常称为烧录地址(BIA),因为它被烧录到网卡的ROM中。这意味着该地址会永久编码到ROM芯片中,软件无法更改。但是当计算机启动时,网卡会将该地址复制到RAM中。在检查帧时,将使用RAM中的地址作为源地址与目的地址进行比对。
BIA有时也称为全球管理地址(UAA)。替代UAA地址,设备有时也可以配置区域管理地址(LAA)。由于可以为设备配置一个特定的MAC值,所以LAA地址便于进行网络管理。这意味着可以不改变地址而替换NIC(网卡)或另外一台设备。
四、2、3两层地址的比较
第3层地址称为逻辑地址,常用的是IP。第2层地址称为物理地址,常用的是MAC。
与第3层的逻辑地址不同,物理地址不能指明设备位于那个网络上。如果设备被移到其他网络或子网,它依然有相同的第2层地址。
由于帧金庸与在本地介质的节点间传输数据,因此数据链路层地址仅用于本地传输(这就是为什么每一次路由器接收到帧后就将第2层封装解封装,转发的时候又再次由路由网卡进行封装帧)。第2层地址在本网之外没有意义。而且逻辑地址在数据包传送的过程中是不变的(路由只读逻辑地址不改变逻辑地址)。
五、集线器与交换机的区别
传统以太网中使用共享介质和基于竞争的MAC。在LAN中利用集线器互联节点。集线器不执行任何过滤,而是将所有比特转发到其连接的每台设备。这会迫使LAN中得所有设备共享介质带宽。
交换机可以将LAN细分为多个单独的冲突域,其中每个端口代表一个冲突域,并为该端口提空完全的介质带宽。由于每个冲突域中得节点减少了,各个节点可用的平均带宽也就增多
了,冲突也随之减少。
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