#链路层# ##一、简介## 网络层协议的数据单元是 IP 数据报，而数据链路层的工作就是把网络层交下来的 IP 数据报封装为帧（frame）发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有： >将数据封装为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位；
>控制帧的传输，包括处理传输差错，调节发送速率与接收方相匹配；
>在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。
##二、控制帧的传输 ## ###2.1差错控制### 通信系统必须具备发现差错的能力，并采取措施纠正，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制过程，也是数据链路层的主要功能之一。 **反馈重发** 在发送的过程中，接收方需要检查接收的资料是否有错误，我们要保证每一帧的正确，出现错误之后要考虑重新发送，知道全部发送正确成功。接收方通过对差错编码(奇偶校验码或 CRC 码)的检查，可以判定一帧在传输过程中是否发生了差错。 **计时器** 当发送方发送一帧的同时也启动计时器，若在限定时间间隔内未能收到接收方的反馈信息，即计时器超时(Timeout)，则可认为传出的帧已出错或丢失，就要重新发送。 **序号** 由于同一帧数据可能被重复发送多次，就可能引起接收方多次收到同一帧并将其递交给网络层的情况。为了防止这种情况，可以采用对发送的帧编号的方法，即赋予每帧一个序号，从而使接收方能从该序号来区分是新发送来的帧还是重发的帧，以此来确定要不要将接收到的帧递交给网络层。 ###2.2 流量控制### 由于收发双方各自使用的设备工作速率和缓冲存储空间的差异，可能出现发送方的发送能力大于接收方接收能力的现象，此时若不对发送方的发送速率做适当的限制，前面来不及接收的帧将被后面不断发送来的帧“淹没”，从而造成帧的丢失而出错。流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率不超过接收方的速率。《 ##三、以太网 ## 以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。
以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。 ##四、PPP（点对点协议）## PPP（点到点协议）是为在同等单元之间传输数据设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案 ##五、SLIP 与 PPP## ###5.1 SLIP 协议### SLIP 的全称为 Serial Line IP（串行线路 IP）。它是一种对 IP 数据报进行封装的简单形式。 **SLIP 协议规定的帧格式规则：** >IP 数据报以一个称作 END（0xc0）的特殊字符结束。同时为了防止数据报传输之前的线路噪音被误认为是数据报内容，在数据报开始处添加一个 END 字符；
>如果 IP 数据报中含有 END 字符，就连续传输 0xdb 和 0xdc 来取代它。0xdb 是 SLIP 的 ESC 字符，但它的值与 ASCⅡ码中的 ESC（0x1b）不同；
>如果 IP 数据报中含有 ESC 字符，就连续传输 0xdb 和 0xdd 来取代它。 **SLIP 的缺陷：** >每一端必须知道对端的 IP 地址，没有办法把本端 IP 地址传递给对端；
>数据帧中无类型字段，当一条串行线路使用 SLIP 时则不能使用其它协议；
>SLIP 数据帧中无 checksum，只能依靠上层协议来发现和纠正错误。 ##5.2 PPP 协议 ## **PPP 协议修改了 SLIP 协议中的缺陷，包括以下三个部分：** >PPP 封装 IP 数据报既支持数据为 8 位和无奇偶校验的异步模式，又支持面向比特的同步链接；
>通过 LCP（链路控制协议）允许双方进行协商；
>通过 NCP（网络控制协议）允许双方在网络层上进行协商。
**PPP 协议的字符规则与 SLIP 有所不同：** >PPP 帧以标志字符 0x7e 开始和结束，紧接着是一个值为 0xff 的地址字节，然后是一个值为 0x03 的控制字节；
>由于标志字符是 0x7e，当它出现在信息字段中时，需要连续传送 0x7d 和 0x5e 来替代它；
>当在信息字段中遇到 0x7d 时，需要连续传送 0x7d 和 0x5d 来替代它。
>默认情况下，如果字符的值小于 0x20，需要连续传送 0x7d 和 0x21 来替代它。
**PPP 与 SLIP 相比具有下列优点：** >PPP 支持在单根串行线路上运行多种网络层协议；
>每一帧都有 CRC 校验；
>通信双方可以用 NCP 进行 IP 地址的动态协商；
>可以类似于 CSLIP 对 TCP 和 IP 首部进行压缩；
>LCP 可以对多个数据链路选项进行设置。 ##六、MTU## 当网络层传下来一个 IP 数据报，并且其长度比链路层的 MTU 大，那么网络层就需要对数据报进行分片，使每一片都小于 MTU。 **MTU 分为接口 MTU 和路径 MTU：** >接口 MTU 是指定的接口所允许发送的最大数据长度；
>路径 MTU 指两台通信主机路径中最小的 MTU 值。路径 MTU 是不对称的，它在两个方向上不一定一致。
**用命令 netstat -in 可以查看网络接口的 MTU:** ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1253342-20200310-1583831069632)

“网络技术(广东轻工学院)”实验报告