【计算机网络】数据链路层

文章目录

1. 以太网

以太网是一种局域网的技术标准

局域网通信的原理故事版本，在网络基础中讲过了，点击查看：局域网通信原理

所以每个人都要有它的地址
如：在教室中，每一名同学要进行互相通信时，都需要有一个唯一的名字
每台主机都有一张网卡，都配有一个 MAC地址，所以每台主机都有自己的名字

2. 以太网帧格式

mac的报头为目的地址、源地址、类型、CRC 相加
中间的数据为 mac的有效载荷

目的地址：表示这个数据帧是给谁的
源地址：表示发送方的mac地址是谁

通过2字节的类型来保证将有效载荷向上交付给那一个协议

若类型填充 0800，则表示有效载荷为 IP数据报
若类型填充 0806，则表示有效载荷为 ARP请求或应答

3. 局域网通信原理2

假设有一台主机A，其mac地址为 macA
主机A 想通过局域网给主机B 发送 mac帧
就需要封装mac地址

主机A就在局域网中构建了一个mac帧，将其从主机A发送到网络中了
因为使用的是同一个局域网，所以主机B、主机C、路由器R 都收到了
此时的收到，只是数据链路层收到

以B为例，主机B就要进行报头和有效载荷的分离
识别到报头字段，发现数据帧是要去macD，而自己的mac地址为macB
所以主机B会直接将该报文丢弃掉，并不会向上层交付
同理，路由器R、主机C 也会以同样的方式将报文丢弃

主机B进行报头和有效载荷的分离
识别到报头字段，发现数据帧是要去macD，而自己的mac地址为macD
所以主机D会向上层交付

主机D可以给主机A做出响应，并将其从主机D发送到网络中了
同样主机A、主机B、路由器R、主机C 都收到了对应的保文

在进行报文和有效载荷分离时，发现数据帧是要去macA，而只有主机A的mac地址为macA
主机A会向上层交付

碰撞问题

如：当老师向张三询问作业是否做完时，整个教室乱轰轰的，有相当一部分人在大声聊天，导致张三并没有听见老师的询问

局域网是一份公享的资源，当主机A给主机B发送消息时，可同时存在主机C 给主机D发送消息
这两条消息就会发生互相干扰

在局域网中，只能有一台主机给另一台主机发送数据帧，否则可能会发生数据碰撞的问题

把任何一个时刻，只允许一个执行流在进行访问的共享资源，叫做临界资源
所以局域网是一种临界资源

交换机的使用

在同一个局域网中，当主机A发送消息时，主机B也在发送消息即两者发生碰撞
由于有交换机的存在，并不会影响右侧主机C和主机D

交换机的作用为：划分碰撞域

4. ARP协议

为什么要使用ARP协议？

主机B想要到达路由器G
若从主机B到路由器F，再从路由器F到路由器G
从主机B到路由器F，源mac地址是主机B 目的mac地址是路由器F
从路由器F到路由器G，源mac地址是路由器F 目的mac地址是路由器G

在这个过程中，源mac地址和目的mac地址是不同的

IP地址不变的，只知道对方的IP地址，如何根据对方的IP地址转化成对方的mac地址就需要借助 ARP协议

概念

ARP协议在数据链路层
作用为根据IP地址转化为对应的mac地址

如：老师在教室里要给学生上课，要想提问，就必须要知道在座同学的姓名
但学校提供的是一份学生的学号列表
所以只好先在教室中询问学号是谁，此时在教室中的所有同学全都收到了
同学们都和自己的学号做对比，发现不是自己的，就直接丢弃
此时一名叫张三的同学对老师进行了应答