計算機網絡--數據鏈路層--網絡層

數據鏈路層

數據鏈路層是OSI參考模型中的第二層,介乎於物理層和網絡層之間。數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網絡層提供服務,其最基本的服務是將源自網絡層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網絡層。爲達到這一目的,數據鏈路必須具備一系列相應的功能,主要有:如何將數據組合成數據塊,在數據鏈路層中稱這種數據塊爲幀(frame),幀是數據鏈路層的傳送單位;如何控制幀在物理信道上的傳輸,包括如何處理傳輸差錯,如何調節發送速率以使與接收方相匹配;以及在兩個網絡實體之間提供數據鏈路通路的建立、維持和釋放的管理。
移動通信系統中Uu口協議的第二層,也叫層二或L2。

數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型:

(1)點對點信道。(這種信道使用一對一的點對點通信方式)
(1)ppp協議(世界上使用最多的數據鏈路層協議,例如打電話接入internet)——————————>廣域網
0》應滿足的功能:簡單 —— 這是首要的要求。
封裝成幀 —— 必須規定特殊的字符作爲幀定界符。
透明性 —— 必須保證數據傳輸的透明性。
多種網絡層協議 —— 能夠在同一條物理鏈路上同時支持多種網絡層協議。
多種類型鏈路 —— 能夠在多種類型的鏈路上運行。
差錯檢測 —— 能夠對接收端收到的幀進行檢測,並立即丟棄有差錯的幀。
檢測連接狀態 —— 能夠及時自動檢測出鏈路是否處於正常工作狀態。
最大傳送單元 —— 必須對每一種類型的點對點鏈路設置最大傳送單元 MTU 的標準默認值,促進各 種實現之間的互操作性。
網絡層地址協商 —— 必須提供一種機制使通信的兩個網絡層實體能夠通過協商知道或能夠配置彼此 的網絡層地址。
數據壓縮協商 —— 必須提供一種方法來協商使用數據壓縮算法
不需要的功能:糾錯
流量控制
序號 (只實現無差錯傳輸)
多點線路
半雙工或單工鏈路
1》特性:能夠控制數據鏈路的建立;
能夠對IP地址進行分配和使用;
允許同時採用多種網絡層協議;
能夠配置和測試數據鏈路;
能夠進行錯誤檢測;
有協商選項,能夠對網絡層的地址和數據壓縮等進行協商。
2》組成: 一個將 IP 數據報封裝到串行鏈路的方法。
鏈路控制協議 LCP (Link Control Protocol)。
網絡控制協議 NCP (Network Control Protocol)
3》幀格式:PPP 幀的首部和尾部分別爲 4 個字段和 2 個字段。
標誌字段 F = 0x7E (符號“0x”表示後面的字符是用十六進制表示。十六進制的 7E 的二進制表示是 01111110)。
地址字段 A 只置爲 0xFF。地址字段實際上並不起作用。
控制字段 C 通常置爲 0x03。
PPP 是面向字節的,所有的 PPP 幀的長度都是整數字節
——>透明傳輸(當 PPP 用在同步傳輸鏈路時,協議規定採用硬件來完成比特填充(和 HDLC 的做法一樣)。當 PPP 用在異步傳輸時,就使用一種特殊的字符填充法)
4》工作狀態:PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議,它還包含了物理層和網絡層的內容。
(2)廣播信道。(這種信道使用一對多的廣播通信方式,因此過程比較複雜,廣播信道上連接的主機很多,因此必須使用專用的共享信道協議來辦調這些主機的數據發送。)
(1)特點:可以隨意的在網絡中添加設備
(2)優點:具有廣播功能,從一個站點可很方便地訪問全網。局域網上的主機可共享連接在局域網上的各種硬件和軟件資源。
便於系統的擴展和逐漸地演變,各設備的位置可靈活調整和改變。
提高了系統的可靠性、可用性和殘存性

(3)數據鏈路層的兩個子層
1、邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層(作用已經不大了)
2、媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層:實現一對一通信是通過地址來實現的
(4)適配器
(1)概念:網絡接口板又稱爲通信適配器 (adapter) 或網絡接口卡 NIC (Network Interface Card),或“網卡”
(2)功能:進行串行/並行轉換。
對數據進行緩存。
在計算機的操作系統安裝設備驅動程序。
實現以太網協議
(5)CSMA/CD 協議載波監聽多點接入 / 碰撞檢測
(1)多點接入:表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上
(2)載波監聽:是指每一個站在發送數據之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送數據,如果有,則暫時不要發送數據,以免發生碰撞
(3)碰撞檢測——————>檢測到碰撞後
(4)信號傳播時延對載波監聽的影響
(5)重要特性:使用 CSMA/CD 協議的以太網不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。
每個站在發送數據之後的一小段時間內,存在着遭遇碰撞的可能性。
這種發送的不確定性使整個以太網的平均通信量遠小於以太網的最高數據率。
(6)爭用期:經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞,才能肯定這次發送不會發生碰撞(不能隨便延長以太網的網線)


局域網雖然是個網絡,但我們並不把局域網放在網絡層中討論。這是因爲在網絡層要討論的問題是多個網絡互連的問題,是討論分組怎樣從一個網絡,通過路由器,轉發到另一個網絡。但從整個互聯網來看,局域網仍屬於數據鏈路層的範圍。

網絡層位於物聯網三層結構中的第二層,其功能爲“傳送”,即通過通信網絡進行信息傳輸。網絡層作爲紐帶連接着感知層和應用層,它由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網等組成,相當於人的神經中樞系統,負責將感知層獲取的信息,安全可靠地傳輸到應用層,然後根據不同的應用需求進行信息處理。

網絡層

網絡層位於物聯網三層結構中的第二層,其功能爲“傳送”,即通過通信網絡進行信息傳輸。網絡層作爲紐帶連接着感知層和應用層,它由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網等組成,相當於人的神經中樞系統,負責將感知層獲取的信息,安全可靠地傳輸到應用層,然後根據不同的應用需求進行信息處理。

物聯網網絡層包含接入網和傳輸網,分別實現接入功能和傳輸功能。傳輸網由公網與專網組成,典型傳輸網絡包括電信網(固網、移動通信網)、廣電網、互聯網、電力通信網、專用網(數字集羣)。接入網包括光纖接入、無線接入、以太網接入、衛星接入等各類接入方式,實現底層的傳感器網絡、RFID網絡最後一公里的接入。

物聯網的網絡層基本上綜合了已有的全部網絡形式,來構建更加廣泛的“互聯”。每種網絡都有自己的特點和應用場景,互相組合才能發揮出最大的作用,因此在實際應用中,信息往往經由任何一種網絡或幾種網絡組合的形式進行傳輸。

而由於物聯網的網絡層承擔着巨大的數據量,並且面臨更高的服務質量要求,物聯網需要對現有網絡進行融合和擴展,利用新技術以實現更加廣泛和高效的互聯功能。物聯網的網絡層,自然也成爲了各種新技術的舞臺,如3G/4G通信網絡、IPv6、Wi-Fi和WiMAX、藍牙、ZigBee等等。

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