數據鏈路層的幀結構


數據鏈路層在物理層的上面一層,它主要分兩種信道點對點信道和廣播信道。區分他們就看是一對一的點對點的通信方式,還是一對多的廣播模式。

點對點的主要協議為PPP,以前還有一種可靠傳輸的協議HDLC,現在用的已經比較少了。PPP的主要作用是用戶PC連接到ISP的協議,然后再通過通過ISP連接到Internet。當用戶撥號接入ISP后,就建立了一條從用戶PC機到ISP的物理連接。這時,用戶PC機向ISP發送一系列的LCP(鏈路層控制協議)分組(封裝成多個PPP幀),以便建立LCP連接。這些分組及其響應選擇了將要使用的一些PPP參數。接着還要進行網絡層配置,NCP給新接入用戶PC機分配一個臨時的IP地址。這樣,用戶PC機就成為因特網上的一個有I地址的主機了。當用戶通信完畢,NCP(網絡控制協議)釋放網絡層連接,回收分配出去的IP地址。接着,LCP釋放數據鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。當網絡層配置完畢后,鏈路就進入可進行數據通信的“鏈路打開”狀態。鏈路的兩個PPP端點可以彼此向對方發送分組。兩個PPP端點還可發送回送請求LCP分組和回答LCP分組,以檢測鏈路的狀態。數據傳輸結束后,可以由鏈路的一端發出終止請求LCP分組,請求終止鏈路連接,在收到對方發來的終止確認LCP分組后,轉到鏈路終止狀態。如果鏈路出現故障,也會從鏈路打開狀態轉到鏈路終止狀態。當天之解調器的載波停止后,則回到鏈路靜止狀態。從設備之間無鏈路開始,到建立物理鏈路,再建立LCP鏈路。經過鑒別后再建立NCP鏈路,然后才能交換數據。由此可見,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。
有關於點對點信道的東西就介紹這么多,目前主要介紹廣播信道。關於拓撲分類的東西大家很好理解。在這里也就不多做介紹了。直接介紹以太網的兩個標准
常用的以太網MAC幀有兩種標准,一種是DIX ethernet V2標准另一種是IEEE的802.3標准
以太網V2的MAC幀比較簡單,由五個字段組成。前兩個字段分別為6個字節長的目的地址和源地址字段。第三個字段是2字節的類型字段,用來標志上一層的協議,以便把收到的MAC幀的數據交給上一層的這個協議。第四個字段是數據字段。其長度在46到1500個字節之間。最后一個字段是4字節的幀檢驗序列FCS。

在以太網V2的MAC幀格式中,其首部並沒有一個幀長度字段。那么mac子層有怎樣知道從接受到的以太網幀中取出多少字節的數據交付給上一層呢?這個46-1500之間的大小到底是多少呢?這點有曼徹斯特編碼可以知道,發送碼元的時候會有電平的跳變。發送完一個幀后,我們就不發送了,這樣我們從結束位置往前數4個就能確定字段的結束位置了。
數據字段小於46字節時,MAC子層就會在數據字段的后面加入一個正數字節的填充字段,以保證以太網的MAC幀不小於64個字節,當然上層的IP數據報中有記錄報文長度的字節,所以在去掉幀頭部的時候,IP可以正確的獲得數據段去掉幀尾。
實際上在傳輸媒體上MAC幀的前面還有8個字節,這八個字節的作用是讓適配器的時鍾與比特流達成同步,前七個字節都是1和0的交替碼,第八個字節前六位也是0,1交替,最后是兩個1告訴網絡適配器,MAC幀的信息來了。這里要強調一點這個8個字節不再FCS的檢驗范圍內。而且在以太網上傳輸數據是以幀為單位傳送的,以太網在傳送幀時,各幀之間還必須有一點空隙,因此,接收端只要找到幀開始的定界符,其后面的連續到達的比特流就屬於同一個MAC幀。可見以太網不需要使用幀結束定界符,也不需要使用字節插入來保證透明傳輸。


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