数据链路层(Data Link)是网络协议中的第二层。
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。
数据链路: 在一条链路上传输数据时,需要有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:
1.封装成帧; 2.透明传输; 3.差错检验
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个字节
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数据部分一旦出现了SOH、EOT,就需要进行转义。
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由于在接收端在接收的时候把转义符还原了,感受不到数据的变化,所以是透明传输。
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数据链路层首部是帧首部的一部分
FCS是帧尾部的一部分, FCS是根据数据部分+数据链路层首部计算 得出
接收端接收到信息后会计算出FCS并进行比较,如果发现不一致,网卡就会把这条信息丢弃(抓包工具也抓不到)
数据经过不同的数据链路层,对应的层会把之前的帧开始和结束符替换为自己的协议帧。
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectio),
载波侦听多路访问/冲突检测(主要是为了支持单工通信和半双工通信)。
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:Ethernet V2标准、IEEE的802.3标准
现在使用最多的是:Ethernet V2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 。
用交换机组件的网络,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。
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首部:目标MAC地址 + 源MAC地址 + 网络类型(IPV4/IPV6)
以太网帧:首部 + 数据 + FCS
以太网帧的数据长度:46 ~ 1500字节
以太网帧的长度:64 ~ 1518字节(源MAC + 目标MAC + 网络类型 + 数据 + FCS)
当数据部分(从网络层传入的数据)的长度小于46字节时(总长度不足64字节),
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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Frame(F): PPP协议是有帧开始和结束符的,0x7E
Address(A): 图中的值是0xFF,形同虚设,点到点信道不需要源MAC、目标MAC地址
Control(C): 图中的值是0x03,目前没有什么作用
Protocol(协议): 内部用到的协议类型(PPP协议的子分支协议)
虽然PPP帧和以太网帧的协议不一样,但是网络层的数据是一样的,仅仅是帧的首部和尾部发生了变化。
路由器和路由器直连时是PPP帧,如果在两个路由器之间加一个交换机,就不是PPP帧了,而是以太网帧。
因为路由器之间是点对点,不需要知道对方的MAC地址,但是以太网帧是广播信道,每一台设备必须确认自己是否是接收方。
PPP协议也是需要进行字节填充的:
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将0x7E替换成0x7D5E
将0x7D替换成0x7D5D
网卡接收到一个帧,首先会进行差错校验,如果校验通过则接收,否则丢弃。
Wireshark抓到的帧是没有FCS,因为它抓到的是差错校验通过的帧,帧尾的FCS会被硬件去掉,所以抓不到差错校验失败的帧。
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