数据链路层，以太网和物理层

概观

在前面的章节中，我们了解了应用层和传输层端口通信，我们还研究了用于远程传输数据包的网络层和IPv4寻址。在本章中，我们将讨论数据链路层并讨论如何准备数据包以便通过不同类型的媒体和物理网络组件进行传输，我们还将介绍一些以太网概念，最后查看物理层。

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数据链路层

数据链路层是OSI模型中的第二层。其功能是主要准备数据包以通过物理媒体传输。它还用于控制将遍历物理介质的数据流。数据链路PDU是帧。在这一层执行的两个主要功能包括。

从网络层接收的数据包的帧
通过MAC（媒体访问控制）控制物理媒体如何处理数据并检测错误。

该层的设备称为节点。

协议和服务

在其他层中，大多数协议由RFC定义。但是，在数据链路层中，IEEE定义了大多数协议。我们将在有关切换的章节中讨论其中一些协议。

物理层

我们之前讨论过的OSI模型层主要关注将数据从用户转换为可以通过物理介质传输的形式。这是1所述的物理层ST OSI模型的层，是负责在不同类型的物理介质的可能存在的传输数据。

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从数据链路层接收的帧被转换为比特，以便在该层中的介质上传输。根据物理介质的类型，物理层可以将位表示为; 用于通过无线媒体传输的光信号，电信号或波。

这些位在物理介质上的传输取决于以下内容：

介质的类型及其连接器
比特的表示形式; 电信号，光信号或波信号
数据编码和控制信息
网络中发射器和接收器的类型

正如我们之前所了解的; 在这个阶段的通信中，用户数据经历了几个过程; 传输层的分段，网络层的分组，数据链路层的帧封装，最后，数据被转换成可以通过物理媒体传输的三种形式之一; 物理层中的电信号，光信号或微波。

我们在网络中使用的三种主要传输媒体形式是：

铜缆
纤维
无线

就像数据链路层一样，数据链路层中的标准没有在RFC下定义，但是，其他标准确实存在。

物理层中的数据承载能力

各种物理介质以不同的速度提供数据传输。可以使用三个度量来测量数据传输速率。

带宽 - 线路的容量。这是以bp / s（每秒位数），每秒kb / s千比特和每秒mb / s兆比特来衡量的。

注意：您应该小心不要混淆带宽单位。用于表示带宽的符号是bps或b / s。字母b是小写字母，这与以大写字母B为单位的每秒字节数（Bps）测量的存储速度不同。

吞吐量 - 这是在一定时间内实际传输的数据，在大多数情况下通常小于带宽。
Goodput - 在一段时间内传输的实际可用数据称为goodput。

以太网络

OSI模型的第1层和第2层的标准定义为以太网标准。以太网中使用的不同标准定义了不同的第1层和第2层协议，但帧的格式不会改变。

正如我们在前面部分中提到的，数据链路层提供了将数据包转换为帧的机制，而物理层将帧转换为比特，然后通过物理媒体传输。

枢纽

在yester年代，许多局域网中的主要以太网标准是HUB。集线器使用称为CSMA / CA（载波侦听多路访问/冲突避免）和CSMA / CD（载波侦听多路访问/冲突检测）的技术。这是使用总线或集线器技术实现的。

顾名思义，集线器是网络段通信的核心，设备一次只能传输一个数据。

HUB在第1层运行，这意味着当集线器接收到数据时，它会将此信息泛洪到网络中的所有设备。这是一个主要的性能问题，因为可能存在拥塞，网络故障等。

注意：集线器作为通信中心的区域称为冲突域。这是因为碰撞的可能性很高。

诸如集线器之类的冲突域中的通信具有以下特征。

泛洪 - 将帧发送到连接到集线器的所有设备。
在任何情况下，只有一个设备可以通信
沟通只是一种方式
一个碰撞域

开关

与集线器相关的问题，例如由于冲突导致的高故障率，是网络增长的主要障碍。结果，引入了解决这个问题的新解决方案。交换机以多种方式改变了网络中的通信，交换机上的每个端口都充当单个冲突域，因此，交换机具有与端口一样多的冲突域。这意味着减少了碰撞的可能性。该交换机在第2层工作而不是第1层，这意味着交换机可以了解其网络上的设备而不是泛洪帧，可以进行单播通信。

进一步的发展导致双向通信，而不仅仅是集线器中看到的单向通信，也可以是许多设备可以同时通信的交换机。

交换机是通信中心的区域称为广播域。在这种类型的通信中，每个端口都是它自己的冲突域，因此，存在与交换机端口一样多的冲突域。

交换机的其他一些特性包括：