Exploration_Network_Chapter_7 OSI 数据链路层

1、思科网络技术学院理事会.http:/1OSI OSI 数据链路层数据链路层Network Fundamentals Chapter 72思科网络技术学院理事会.http:/学习目标学习目标说明数据链路层协议在数据传输中的作用。说明数据链路层协议在数据传输中的作用。阐述数据链路层如何准备数据，以便通过网络阐述数据链路层如何准备数据，以便通过网络介质传输。介质传输。描述不同类型的介质访问控制方法。描述不同类型的介质访问控制方法。认识几种常见的逻辑网络拓扑，还可以说明逻认识几种常见的逻辑网络拓扑，还可以说明逻辑拓扑确定网络介质访问控制方法的方式。辑拓扑确定网络介质访问控制方法的方式。解释将数据包封装

2、成帧以方便介质访问的意图解释将数据包封装成帧以方便介质访问的意图。描述第描述第 2 2 层帧结构并认识通用字段。层帧结构并认识通用字段。解释帧头和帧尾主要字段（包括编址、服务质解释帧头和帧尾主要字段（包括编址、服务质量、协议类型以及帧校验序列）的功能。量、协议类型以及帧校验序列）的功能。3思科网络技术学院理事会.http:/课程索引课程索引 7.1 7.1 数据链路层数据链路层 访问介质访问介质 7.2 7.2 介质访问控制技术介质访问控制技术 7.3 7.3 介质访问控制编址和对数据成帧介质访问控制编址和对数据成帧 7.4 7.4 汇总归纳汇总归纳 7.5 7.5 实验和练习实验和练习思科网

3、络技术学院理事会.http:/47.17.1数据链路层数据链路层 访问介质访问介质5思科网络技术学院理事会..1数据链路层数据链路层 支持并连通上层服务支持并连通上层服务 数据链路层执行以下两种基本服务：数据链路层执行以下两种基本服务： 允许上层使用成帧之类的各种技术访问介质允许上层使用成帧之类的各种技术访问介质 使用介质访问控制和错误检测使用介质访问控制和错误检测等技术将数据等技术将数据放置到介质上，以及从介质接收数据。放置到介质上，以及从介质接收数据。6思科网络技术学院理事会..1数据链路层数据链路层 支持并连通上层服务支持并连通上层

4、服务 数据链路层术语数据链路层术语7思科网络技术学院理事会..1数据链路层数据链路层 支持并连通上层服务支持并连通上层服务 使用多种数据链路层协议使使用多种数据链路层协议使 IP IP 数据包通过各种数据包通过各种 LAN LAN 和和 WAN WAN 网络进行传输网络进行传输。8思科网络技术学院理事会.http:/7.1.2 7.1.2 数据链路层数据链路层 控制通过本地介质的传输控制通过本地介质的传输 功能功能：指定将数据包封装成帧的过程：指定将数据包封装成帧的过程，以及以及介质介质访问控制方法访问控制方法。 用于将帧放置到介质上和从介质获取帧的技术称用于将帧放

5、置到介质上和从介质获取帧的技术称为为介质访问控制方法介质访问控制方法。 对于通过多种不同介质传输的数据，各通信过程对于通过多种不同介质传输的数据，各通信过程可能需要不同的介质访问控制方法可能需要不同的介质访问控制方法。9思科网络技术学院理事会.http:/7.1.2 7.1.2 数据链路层数据链路层 控制通过本地介质的传控制通过本地介质的传输输10思科网络技术学院理事会.http:/7.1.2 7.1.2 数据链路层数据链路层 控制通过本地介质的传控制通过本地介质的传输输11思科网络技术学院理事会.http:/7.1.3 7.1.3 数据链路层数据链路层 创建帧创建帧12思科网络技术学院理事会

6、.http:/7.1.3 7.1.3 数据链路层数据链路层 创建帧创建帧 当数据在介质上传输时，它会转换成比特流（即当数据在介质上传输时，它会转换成比特流（即 1 1 和和 0 0）。）。13思科网络技术学院理事会.http:/7.1.4 7.1.4 数据链路层数据链路层 将上层服务连接到介质将上层服务连接到介质 数据链路层是其上各层的软件进程与其下的物理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。层之间的连接层。14思科网络技术学院理事会.http:/7.1.4 7.1.4 数据链路层数据链路层 将上层服务连接到介质将上层服务连接到介质 数据链路层通常拆分成两个子层：上子层和下

7、子数据链路层通常拆分成两个子层：上子层和下子层。层。 逻辑链路控制逻辑链路控制介质访问控制介质访问控制15思科网络技术学院理事会.http:/7.1.5 7.1.5 数据链路层数据链路层 标准标准 数据链路层标准数据链路层标准思科网络技术学院理事会.http:/167.2 7.2 介质访问控制技术介质访问控制技术17思科网络技术学院理事会.http:/7.2.1 7.2.1 将数据放到介质上将数据放到介质上 规范数据帧在介质上的放置的方法称为介质访问规范数据帧在介质上的放置的方法称为介质访问控制。控制。 18思科网络技术学院理事会.http:/7.2.2 7.2.2 针对共享介质的介质访问控制

8、针对共享介质的介质访问控制 对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法：对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法： 受控受控 - - 每个节点各自都有使用介质的时间。每个节点各自都有使用介质的时间。 争用争用 - - 所有节点自由竞争介质的使用权所有节点自由竞争介质的使用权。19思科网络技术学院理事会.http:/7.2.2 7.2.2 针对共享介质的介质访问控制针对共享介质的介质访问控制 对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法：对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法： 受控受控 - - 每个节点各自都有使用介质的时间。每个节点各自都有使用介质的时间。 20思科网络技术学院理事会.http:

9、/7.2.2 7.2.2 针对共享介质的介质访问控制针对共享介质的介质访问控制 对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法：对于共享介质，有两种基本介质访问控制方法：争用争用 - - 所有节点自由竞争介质的使用权所有节点自由竞争介质的使用权。21思科网络技术学院理事会.http:/7.2.3 7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制针对非共享介质的介质访问控制 在点对点拓扑中，介质仅互连两个节点。在这种在点对点拓扑中，介质仅互连两个节点。在这种情况下，节点无需与其它主机共享介质，或者确情况下，节点无需与其它主机共享介质，或者确定帧的发送目的地是否为该节点。定帧的发送目的地是否为该节点。22思科网

10、络技术学院理事会.http:/7.2.3 7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制针对非共享介质的介质访问控制 在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为半半双工双工还是还是全双工全双工。23思科网络技术学院理事会.http:/7.2.3 7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制针对非共享介质的介质访问控制 在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为半半双工双工还是还是全双工全双工。24思科网络技术学院理事会.http:/7.2.4 7.2.4 逻辑拓扑和物理拓扑逻辑拓扑和物理拓扑 物理拓扑是节点与它们之间的物理连接的

11、布局。物理拓扑是节点与它们之间的物理连接的布局。表示如何使用介质来互连设备即为表示如何使用介质来互连设备即为物理拓扑物理拓扑。 逻辑拓扑逻辑拓扑是网络将帧从一个节点传输到另一节点是网络将帧从一个节点传输到另一节点的方法。此布局由网络节点之间的虚拟连接组成的方法。此布局由网络节点之间的虚拟连接组成，与其物理布局无关。，与其物理布局无关。 网络中常用的逻辑拓扑和物理拓扑包括：网络中常用的逻辑拓扑和物理拓扑包括：点对点点对点多路访问多路访问环环 25思科网络技术学院理事会.http:/7.2.5 7.2.5 点对点拓扑点对点拓扑 点对点拓扑将两个节点直接连接在一起点对点拓扑将两个节点直接连接在一起。

12、26思科网络技术学院理事会.http:/7.2.5 7.2.5 点对点拓扑点对点拓扑 节点间的逻辑连接形成了节点间的逻辑连接形成了虚电路虚电路。虚电路虚电路是在网是在网络中的两个网络设备间创建的逻辑连接。络中的两个网络设备间创建的逻辑连接。27思科网络技术学院理事会.http:/7.2.6 7.2.6 多路访问拓扑多路访问拓扑 逻辑多路访问拓扑使多个节点可通过使用相同的逻辑多路访问拓扑使多个节点可通过使用相同的共享介质相互通信。共享介质相互通信。 在某一时刻，可将来自某个节点的数据放置到介在某一时刻，可将来自某个节点的数据放置到介质上。质上。 每个节点都可以看见介质上的所有帧，但是只有每个节点

13、都可以看见介质上的所有帧，但是只有帧的目的节点可处理帧内容。帧的目的节点可处理帧内容。 逻辑多路访问拓扑使用的介质访问控制方法通常逻辑多路访问拓扑使用的介质访问控制方法通常为为 CSMA/CDCSMA/CD或或 CSMA/CACSMA/CA。28思科网络技术学院理事会.http:/7.2.6 7.2.6 多路访问拓扑多路访问拓扑 逻辑多路访问拓扑逻辑多路访问拓扑29思科网络技术学院理事会.http:/7.2.7 7.2.7 环拓扑环拓扑 在逻辑环拓扑中，各节点依次接收帧。若帧并非在逻辑环拓扑中，各节点依次接收帧。若帧并非发往该节点，它将把帧传递到下一节点。这将允发往该节点，它将把帧传递到下一节

14、点。这将允许环使用一种受控介质访问控制技术，称为许环使用一种受控介质访问控制技术，称为令牌令牌传递传递。 逻辑环拓扑中的节点从环中取下帧，检查地址，逻辑环拓扑中的节点从环中取下帧，检查地址，如果它并非发往该节点则将它发回环上。如果它并非发往该节点则将它发回环上。 在环中，源节点和目的节点之间的环一周的所有在环中，源节点和目的节点之间的环一周的所有节点都会检查该帧。节点都会检查该帧。30思科网络技术学院理事会.http:/7.2.7 7.2.7 环拓扑环拓扑 逻辑环拓扑逻辑环拓扑思科网络技术学院理事会.http:/317.3 7.3 介质访问控制编址和对数据成介质访问控制编址和对数据成帧帧32思

15、科网络技术学院理事会.http:/7.3.1 7.3.1 数据链路层协议数据链路层协议 帧帧 由于协议的不同，帧结构以及帧头和帧尾中包含由于协议的不同，帧结构以及帧头和帧尾中包含的字段会存在差异。的字段会存在差异。33思科网络技术学院理事会.http:/7.3.2 7.3.2 成帧成帧 帧头的功能帧头的功能 帧头的作用帧头的作用 帧首字段帧首字段告知网络中的其他设备一个帧将沿介质告知网络中的其他设备一个帧将沿介质传输过来。传输过来。 地址字段地址字段用于存储数据链路源地址和目的地址。用于存储数据链路源地址和目的地址。 类型类型/ /长度字段长度字段是可选字段，某些协议用其说明是可选字段，某些协

16、议用其说明即将传输的数据类型，也可能用于说明帧的长度即将传输的数据类型，也可能用于说明帧的长度。34思科网络技术学院理事会.http:/7.3.3 7.3.3 编址编址 帧的去向帧的去向 数据链路层地址包含在帧头中，它指定了帧在本数据链路层地址包含在帧头中，它指定了帧在本地网络中的目的节点。地网络中的目的节点。 若将设备移至另一网络或子网，它将若将设备移至另一网络或子网，它将仍使用仍使用同一同一第第 2 2 层物理地址。层物理地址。 如果帧中的数据包必须传递到另一网段上，如果帧中的数据包必须传递到另一网段上，中间中间设备设备（路由器）将解封原始帧，为数据包创建一（路由器）将解封原始帧，为数据包

17、创建一个新帧并将它发送到新网段中个新帧并将它发送到新网段中。35思科网络技术学院理事会.http:/7.3.3 7.3.3 编址编址 帧的去向帧的去向 编址要求编址要求36思科网络技术学院理事会.http:/7.3.4 7.3.4 成帧成帧 帧尾的功能帧尾的功能 帧尾的作用帧尾的作用37思科网络技术学院理事会.http:/7.3.5 7.3.5 数据链路层协议数据链路层协议 帧帧 使用的第使用的第 2 2 层协议取决于网络的逻辑拓扑以及层协议取决于网络的逻辑拓扑以及物理层的实施方式。物理层的实施方式。802.11 Wireless802.11 Wireless Frame Frame802.1

18、1 Wireless802.11 Wireless Frame FramePPP framePPP frameHDLCHDLCFrame RelayFrame RelayEthernet FrameEthernet Frame38思科网络技术学院理事会.http:/7.3.5 7.3.5 数据链路层协议数据链路层协议 帧帧 针对针对 LAN LAN 的以太网协议的以太网协议39思科网络技术学院理事会.http:/7.3.5 7.3.5 数据链路层协议数据链路层协议 帧帧 针对针对 WAN WAN 的点对点协议的点对点协议40思科网络技术学院理事会.http:/7.3.5 7.3.5 数据链路层

19、协议数据链路层协议 帧帧 针对针对 LAN LAN 的无线协议的无线协议思科网络技术学院理事会.http:/417.4 7.4 汇总归纳汇总归纳42思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。43思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。44思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1

20、7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。45思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。46思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。47思科网络技术学院理事会.http:/7.4

21、.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。48思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。49思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。50思科网络技术学院理事会.http:/

22、7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。51思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。52思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。53思科网络技术学院理事会.htt

23、p:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。54思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。55思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输过程。过程。56思科网络技术学院理事会.http:/7.4.1 7.4.1 通过网际网络跟踪数据通过网际网络跟踪数据 通过网际网络实现的两台主机间的简单数据传输通过网际网