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  • 对于网络层,由于数据链路层的存在,网络层不需要知道物理层具体采用了哪种传输介质与通信设备的,是采用模拟通信方法,还是采用数字通信方法。只要接口关系与功能不变,物理层所采用的传输介质与通信设备的变化对...

    TCP/IP协议之数据链路层
    一.基本概念
    物理层的线路有传输介质与通信设备组成,比特流在传输介质上传输时一定会存在误差,而设置数据链路层目的就是为了在存在差错的物理层的基础上,采用差错检测,差错控制和流量控制等方法,将有差错的物理线路改进为无差错的数据链路,向网络层提供高质量的数据传输服务。
    对于网络层,由于数据链路层的存在,网络层不需要知道物理层具体采用了哪种传输介质与通信设备的,是采用模拟通信方法,还是采用数字通信方法。只要接口关系与功能不变,物理层所采用的传输介质与通信设备的变化对网络层不会产生影响。

    二.基本功能
    链路管理 :通信开始前,要建立数据链路连接;数据传输过程中,维护数据链路连接;通信结束后,释放数据链路连接。
    **帧同步 :**数据链路层的传输数据单位是帧,物理层的比特流封装在帧中进行传输,帧同步指的是:接收端能从收到的比特流中正确的判断一帧的开始为和结束位
    流量控制 :发送端发送数据超过物理线路的传输能力或者超出接收端的帧接受能力时,就会发生链路阻塞。流量控制就是为了防止出现链路阻塞
    差错控制 :将有差错的物理线路改进为无差错的数据链路,向网络层提供高质量的数据传输服务
    **透明传输 :**不管传输数据的比特是什么样的组合,都应当能在链路上传送
    **寻址 :**多点连接时,为了保证每一帧都能传送到正确的接收端,因此数据链路层必须有寻址的能力

    三.数据链路层的三个重要问题
    1、封装成帧
    封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧。
    确定帧的界限首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

    在这里插入图片描述
    2.差错检测
    传输过程中可能会产生比特差错: 1可能会变成0而0也可能变成1。在一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER(BitErrorRate)。误码率与信噪比有很大的关系。为了保证数据传输的可靠性,在计算机网络传输数据时,必须采用各种差错检测措施。
    法一:循环冗余检验(CRC)的检错技术。
    法二:在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS(FrameCheckSequence)。
    循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同。
    CRC是一种常用的检错方法,而FCS是添加在数据后面的冗余码。FCS可以用CRC这种方法得出,但CRC并非用来获得FCS的唯一 方法
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    3.可靠传输
    若传输的数据是ASCII码中 “可打印字符(共95)个”时,一切正常,若传输的数据不是仅有 “可打印字符” 组成时,就会出现问题。
    用字节填充法解决透明传输的问题
    发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH"或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC"(其十六进制编码是1B)。 字节填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing):接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中,那么应在转义字符前插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个。当传送的帧是用文本文件组成的帧时(文本文件中的字都是从键盘上输入的),其数据部分显然不会出现像SOH或EOT这样的帧定界控制字符。可见不管从键盘上输入什么字符都可以放在这样的帧中传输过去,因此这样的传输就是透明传输。
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    AC地址欺骗
    MAC欺骗是一种非常直观的攻击,攻击者将自己的MAC地址更改为受信任系统的地址。
    对于MAC攻击的防范措施
    在交换机上配置静态条目,将特定的MAC地址始终与特定的端口绑定
    在这里插入图片描述五.MAC地址泛洪
    MAC泛洪攻击利用了:交换机的MAC学习机制 MAC表项的数目限制 交换机的转发机制
    MAC泛洪攻击的预防 :配置静态MAC转发表 配置端口的MAC学习数目限制
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  • 数据链路层协议封装

    2020-12-17 22:25:45
    常用的两种数据链路帧: 以太网帧和PPP帧的区别: 最大的区别,以太网是一个广播链路,一个广播域可能有多个设备,...无论是哪种以太网的封装的格式,其实大体上都是差不多的,但是还是有一定的区别,但是可以通过字

    常用的两种数据链路层帧:

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    以太网帧和PPP帧的区别:
    最大的区别,以太网是一个广播链路,一个广播域可能有多个设备,所以以太网帧有MAC地址,为了在整个以太网中确定一个唯一确定到底哪个设备进行接收,减少链路的带宽消耗和设备处理时产生的消耗。而ppp帧在一条链路上只有对端,我们不需要通过MAC地址来表示接受方到底是谁,所以来数据帧上没有MAC地址的。其中的address地址全为F,没有实际的意义。

    以太网帧字段的说明:

    无论是哪种以太网的封装的格式,其实大体上都是差不多的,但是还是有一定的区别,但是可以通过字段的不同值分别到底是哪种类型的以太帧,首先当一个以太网接口接收到以后,会从帧界定符以后开始读取源目MAC地址,因为MAC地址长度固定,48bit,连续96bit后就会读取到一个类型/长度字段,这个字段占8个bit,如果表示的值大于1536,表示的是以太网2的帧,其含义为上层是什么协议,如0x0800表示的是IPV4报文,0x86dd表示的是IPV6报文,常用表示的如下:
    在这里插入图片描述
    这里出现的MPLS,802.1Q字段为在传统以太网上添加的字段,添加的位置是在MAC地址之后,原来协议字段之前,添加的部分它们同样有一个类型字段,告诉设备现在读取的是MPLS标签或者VLAN的tag,当读取完成后继续读取的协议/长度字段才是原来报文中的字段。

    如果表示的是类型/长度字段表示类型就没有长度字段了怎么知道数据真的总长度呢?这个就只有看上层协议中所表示的长度了,例如IPv4报头中也有长度字段。

    如果协议/类型字段小于1500,则表示以太帧中内容的长度,但是这样又不知道了上层是什么协议,这就需要LLC子层来进行表示了(例如生成树的BPDU)。当读取完成后,最后有4个字节的FCS的校验位,防止接收到的数据帧出现了偏差。

    这里做一个记忆:
    在这里插入图片描述
    802.1Q和QinQ格式:
    在这里插入图片描述
    普通情况下一共四个字节,其中2字节的协议类型字段,表示这是一个tag,3bit的PRI,表示数据真的优先级0-7,7最优。CFI在令牌环网络中有效,以太网中无意义,占有1bit,最优是VLAN的标签,占12bits,范围为(0-4095)。QinQ帧就是两个802.1Q字段的叠加,一个为内网tag,一个为外网tag。

    MPLS标签字段:
    在这里插入图片描述
    mpls标签也是4字节,其中标签字段20bit,优先级3bit没有变化,S表示十分为最后一个标签,为1表示为最后一个,TTL字段的作用是进行标签转发防止环路,占8bit。

    PPP帧格式的说明:

    在这里插入图片描述
    PPP报文前后有一个字节固定的flag字段,表示一个数据帧的界定,然后有一个自己的全1分地址字段,控制字段占1自己,默认为0x03,没有什么特别的作用,然后就是一个2字节的协议为,表示information字段包含的是什么报文,information字段是PPP真的载荷数据,长度可变,里面的类容先暂时不进行分析。最后为2字节的差错校验位。

    总结:

    知道二层封装的协议之后,可以进行同一网段中相邻三层设备间的数据准确传输了。但是相邻链路接收到对方发来的信息后,如果自己就是对方发送的目标后,后下一步该怎么做呢,怎么进行不同网段的信息传输呢,就需要进一步了解封装在二层帧中的数据的内容了。

    一般封装在二层帧中的也就是三层的报文,这一层报文主要是为了进行不同网段的寻路,如ipv4,ipv6等,设备可以通过二层帧中的类型字段知道了上层的协议是什么,然后再按照对应上层协议的格式进行对格式的读取。

    参考资料:部分网络上资料

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  • Internet数据链路层

    2014-10-21 22:06:09
    7.7.3 Internet数据链路层 用户接入Internet的一般方法有两:一是用户使用拨号电话线接入Internet;另一使用专线接入。不管用方法,传送数据时都需要有数据链路层的协议Internet中使用得最为广泛...
    http://book.51cto.com/art/200707/50563.htm
    7.7.3  Internet数据链路层
    用户接入Internet的一般方法有两种:一种是用户使用拨号电话线接入Internet;另一种使用专线接入。不管用哪一种方法,在传送数据时都需要有数据链路层的协议。在Internet中使用得最为广泛的是SLIP和PPP协议。
    Internet服务提供商 (Internet Service Provider,ISP)是一个能够提供用户拨号入网的经营机构。ISP拥有路由器,一般都用专线与Internet相连。用户在某一个 ISP缴费注册后,即可用家中的电话线通过调制解调器接入该ISP。ISP分配给该用户一个临时的IP地址,因而用户就可以像Internet上的主机一样使用网上所提供的服务。当用户结束通信时,ISP将其用过的IP地址收回,以便下次再分配给新拨号入网的其他用户。
    当用户拨通ISP时,用户PC机中使用TCP/IP的客户进程就和ISP的路由器中的选路进程建立了一个TCP/IP连接。用户正是通过这个连接与 Internet 通信。在用户与ISP之间的链路上使用最多的协议就是SLIP和PPP。
    1.串行线路网际协议SLIP
    串行线路IP(Serial Line Internet Protocol,SLIP)用于运行TCP/IP协议的面向字符的点对点串行连接,早在1984年就已经开始使用。SLIP通常专门用于串行连接,有时候也用于拨号,使用的线路速率一般介于1200bit/s和19.2Kbit/s之间。SLIP允许主机和路由器混合连接通信(主机-主机、主机-路由器、路由器-路由器都是SLIP网络通用的配置),因而非常有用。
    SLIP只是一个包组帧协议,仅仅定义了在串行线路上将数据包封装成帧的一系列字符。它没有提供寻址、包类型标识、错误检查/修正或者压缩机制。
    SLIP定义了两个特殊字符:END和ESC。END是八进制数300(十进制数192),ESC是八进制数333(十进制数219)。在发送分组时,SLIP主机只是简单地发送分组数据。如果数据中有一字节与END字符的编码相同,就连续传输两字节ESC和八进制334数(十进制数220)。如果与ESC字符相同,就连续传输两字节ESC和八进制数335(十进制数221)。当分组的最后一字节发出后,再传送一个END字符。
    因为没有"标准的"SLIP规范,也就没有SLIP分组最大长度的实际定义。可能最好是接收Berkeley UNIX SLIP驱动程序使用的最大分组长度:1006字节,其中包括IP头和传输协议头(但不含分帧字符)。压缩串行线路IP(CSLIP)在传送出的IP分组上执行VanJacobson头部压缩。这个压缩过程显著提高了交互式会话吞吐量。如今,点对点协议(PPP)广泛替代了SLIP,因为它有更多特性和更灵活。
    SLIP协议的缺点如下。
    SLIP没有差错检测的功能。如果一个SLIP帧在传输中出了差错,就只能靠高层来进行纠正。
    通信的每一方必须事先知道对方的IP地址,这对拨号入网的用户是很不方便的。
    SLIP仅支持IP,而不支持其他的协议。
    SLIP并未成为Internet的标准协议。因此目前存在着多种互不兼容的版本,影响了不同网络的互联。
    SLIP主要用于低速(不超过19.2kbit/s)的交互性业务。为了提高数据传输的效率,又提出了一种CSLIP(Compressed SLIP),即压缩的SLIP。它可将40字节的额外开销(即20字节的TCP首部和20字节的IP首部)压缩到3或5字节。压缩基于这样的考虑:在一连串的分组中,一定会有很多的首部字段是相同的。如某一段和前个分组中的相应字段是一样的,就可不发送这个字段。如这一字段与前个分组中的相应字段不同,就可只发送改变的部分。CSLIP大大地改善了交互响应的时间。
    2.点对点协议PPP
    为了改进SLIP的缺点,人们制定了点对点协议 PPP(Point-to-Point Protocol),它有如下三个部分。
    一个将IP数据报封装到串行链路的方法。PPP既支持异步链路 (无奇偶校验的 8比特数据),也支持面向比特的同步链路。
    一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP(Link Control Pro- cotol),通信的双方可协商一些选项。
    一套网络控制协议NCP(Network Control Protocol),支持不同的网络层协议,如IP、OSI的网络层、DECnet及AppleTalk等。
    为了建立点对点链路通信,PPP链路的每一端必须首先发送LCP包,以便设定和测试数据链路。在链路建立LCP所需的可选功能被选定之后,PPP必须发送NCP包以便选择和设定一个或更多的网络层协议。一旦每个被选择的网络层协议都被设定好了,来自每个网络层协议的数据报就能在链路上发送了。
    PPP的帧格式如图7-12所示。标志字段 F为0x7E,但地址字段A和控制字段C都是固定不变的,分别为0xFF和0x03。PPP不是面向比特的,因而所有的PPP帧的长度都是整数字节。链路将保持通信设定不变,直到有LCP和NCP数据包关闭链路,或者发生一些外部事件的时候(如休止状态的定时器期满,或者网络管理员干涉)。
    图7-12  PPP协议帧频结构
    Flag:标志字段,表示帧的起始或结束,由二进制序列“01111110”构成。
    Address:地址字段,包括二进制序列“11111111”、标准广播地址(注意:PPP通信不分配个人站地址)。
    Control:控制字段,为二进制序列“00000011”,要求用户数据传输采用无序帧。
    Protocol:协议字段,识别帧中Information字段封装的协议。
    Information:信息字段,任意长度,包含Protocol字段中指定的协议数据报。
    FCS:帧校验序列(FCS)字段,通常为16位(1字节长)。PPP的执行可以通过预先协议采用32位FCS来提高差错检测效果。
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  • 传输协议在有些方面类似于数据链路协议。这两种协议都要处理: 错误控制 顺序性 流量控制 以及其他一些问题 然而,两者之间也存在重大差别,这些差别是因为这两种协议的运行环境不同而造成的,如下图所示 首先,...

    传输服务由传输协议实现,两个传输实体之间的通信必须使用传输协议。传输协议在有些方面类似于数据链路协议。这两种协议都要处理:

    错误控制
    顺序性
    流量控制
    以及其他一些问题

    然而,两者之间也存在重大差别,这些差别是因为这两种协议的运行环境不同而造成的,如下图所示

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    首先,在点到点链路上,无论是电缆还是光纤,路由器不必指定它要与哪一台路由器进行通话---每条出境线路直接通向一台特定的路由器。而在传输层,必须显示地指定接收方的地址。

    其次,在一条线路上建立一个连接的过程非常简单:另一端总是在那里。两边都不需要做很多事情。即使在无线链路上,建立过程也没有多大的不同,只要发出的消息足够到达所有的其他接收方。如果因发生错误而消息没有被确认,可以再次重发。而在传输层中,初始的连接建立过程非常复杂,比如TCP三次握手四次挥手。

    再次,网络存在着潜在的存储容量,且网络具有延迟和重复数据包的 特性所产生的后果有时是灾难性的,因此这要求使用特殊的协议,以便正确地传输信息。

    最后,这两层都需要缓冲和流量控制,当一帧到达时,链路总是有缓冲区可用。在传输层中,由于必须要管理大量的连接并且每个连接获得的带宽却又是可变的,因此,为每条线路分配多个缓冲区的思路不再有吸引力。

    转载于:https://www.cnblogs.com/yeni/p/11453966.html

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    千次阅读 2018-04-21 02:03:34
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哪种协议在数据链路层