計算機網絡(二十七):鏈路層概述

將運行鏈路層協議的任何設備均稱爲結點。結點包括主機、路由器、交換機和WiFi接入點。把沿着通信路徑連接相鄰結點的通信信道稱爲鏈路。爲了將一個數據報從源主機傳輸到目的主機,數據報必須通過沿端到端路徑上的各段鏈路傳輸。
一個遊客好比一個數據報,每個運輸區段好比一條鏈路,每種運輸方式好比一種鏈路層協議,而旅行社好比一個路由選擇協議

1、鏈路層提供的服務:

①、成幀

:在每個網絡層數據報經鏈路傳送之前,幾乎所有的鏈路層協議都要將其用鏈路層幀封裝起來。一個幀由一個數據字段和若干首部字段組成。其中網絡層數據報就插在數據字段中。幀的結構由鏈路層協議規定。

②、鏈路接入

:媒體訪問控制(MAC)協議規定了幀在鏈路上傳輸的規則。

③、可靠交付

:當鏈路層協議提供可靠交付服務時,它保證無差錯地經鏈路層移動每個網絡層數據報。鏈路層的可靠交付服務通常是通過確認和重傳取得的。鏈路層可靠交付服務通常用於易於產生高差錯率的鏈路,例如無線鏈路;許多有線的鏈路層協議不提供可靠交付服務

④、差錯檢測和糾正

:通過讓發送節點在幀中包括差錯檢測比特,讓接收節點進行差錯檢查來完成。差錯糾正類似於差錯檢測,區別在於接收方不僅能檢測幀中出現的比特差錯,而且能夠準確地確定幀中的差錯出現的位置(並因此糾正這些差錯)。
即封裝成幀、輸入鏈路、鏈路傳輸、幀糾錯四步

2、鏈路層在何處實現

鏈路層的主體部分是在網絡適配器中實現的,網絡適配器有時也稱爲網絡接口卡。位於網絡適配器核心的是鏈路層控制器,該控制器通常是一個實現了許多鏈路層服務(成幀、鏈路接入、差錯檢測等)的專用芯片。因此,鏈路層控制器的許多功能是用硬件實現的
在發送端,控制器取得了由協議棧較高層生成並存儲在主機內存中的數據報,在鏈路層幀中封裝該數據報(填寫該幀的各個字段),然後遵循鏈路接入協議將該幀傳進通信鏈路中。
在接收端,控制器接收了整個幀,抽取出網絡層數據報。如果鏈路層執行差錯檢測,則需要發送控制器在該幀的首部設置差錯檢測比特,由接收控制器執行差錯檢測。
儘管大部分鏈路層是在硬件中實現的,但部分鏈路層是在運行於主機 CPU 上的軟件中實現的。鏈路層的軟件組件實現了高層鏈路層功能,如組裝鏈路層尋址信息和激活控制器硬件。在接收端,鏈路層軟件響應控制器中斷,處理差錯條件和將數據報向上傳遞給網絡層。所以,鏈路層是硬件和軟件的結合體,即此處是協議棧中軟件與硬件交接的地方

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