数据链路层网络设备详细说明
什么是计算机网络数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议有哪些
什么是计算机网络数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议有哪些计算机网络是指通过通信设备和通信线路将分布在不同地点的计算机系统连接起来，实现资源共享和信息传递的技术。
在计算机网络中，数据链路层是网络协议栈中的一个重要组成部分。
它位于物理层和网络层之间，负责将网络的上层数据包（帧）转化为可以在物理介质上传输的比特流，并确保数据的可靠传输。
数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议主要有以下几种：1. 以太网（Ethernet）以太网是目前应用最广泛的局域网（LAN）协议之一，它定义了数据传输的格式和传输速率。
以太网使用MAC地址进行寻址，采用CSMA/CD（载波监听多路接入/碰撞检测）的介质访问控制方法，能够实现高效的数据传输和共享。
2. PPP（Point-to-Point Protocol）PPP是一种广泛应用于拨号和宽带接入的数据链路层协议。
它支持点对点的连接，可以在串行链路上建立可靠的数据通信。
PPP提供认证、加密和压缩等功能，使得在广域网环境下实现安全和高效的数据传输成为可能。
3. HDLC（High-Level Data Link Control）HDLC是一种数据链路层协议，常用于广域网和帧中继网络中。
它提供了流量控制、帧同步、确认和差错检测等功能。
HDLC支持透明传输、多点连接和可靠传输，较为灵活。
4. SDLC（Synchronous Data Link Control）SDLC是IBM公司开发的一种数据链路层协议，常用于主机与终端之间的串行通信。
它采用同步传输方式，具有可靠的数据传输和流量控制能力。
5. 环回接口协议（Loopback Interface Protocol）环回接口协议是一种虚拟接口协议，常用于本地主机进行自我测试和诊断。
它允许主机将发送的数据帧重新接收并进行处理，有助于检验本地网络设备是否正常工作。
6. SLIP（Serial Line Internet Protocol）SLIP是一种简单的串行线路网络协议，用于连接串行设备与IP网络。
计算机网络中常用的网络设备简介
计算机网络中常用的网络设备简介网络设备是计算机网络中重要的组成部分，它们扮演着不同的角色，在网络通信中发挥着不同的功能。
在这篇文章里，我们将会对常用的网络设备进行介绍和比较，以帮助读者更好地理解网络世界。
1. 集线器集线器是用于扩大网络的设备，也是最基本的网络设备之一。
它的作用是将多个计算机连接在同一个网络中，以便它们能够相互通信和共享资源。
集线器通过物理层实现对数据的转发，它将收到的数据包复制发送给所有的端口，而每个端口上都连接了一个计算机。
缺点：集线器工作在物理层，只能按照广播的方式将数据发送到所有连接的设备上，这样就会占用网络的带宽和资源，导致网络通信变慢。
此外，由于集线器无法对数据包进行过滤和分离，因此有可能存在安全性和隐私问题。
2. 网桥网桥是一种工作在数据链路层的设备，它能够将数据包从一个网络转发到另一个网络，也可以将同一网络中的数据包进行过滤和分离。
网桥的作用是加速通信并减少网络拥塞，提高网络的可靠性和安全性。
缺点：网桥只能对局部网络进行控制，无法实现跨网络的管理和控制。
此外，网桥的转发速度和效率有限，不能满足高速网络的要求。
3. 交换机交换机是一种基于数据链路层的设备，能够根据MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口，以实现对局部网络的控制和管理。
它支持全双工通信和高速传输，能够实现数据包的快速转发和过滤，提高网络通信的效率和可靠性。
缺点：交换机的闪存和RAM容量有限，不能支持大规模网络的管理和控制。
此外，交换机只能对局部网络进行控制，难以实现跨网络的管理和控制。
4. 路由器路由器是一种工作在网络层的设备，它能够将数据包从一个网络转发到另一个网络，也可以对数据包进行过滤和分离。
路由器通过路由表来判断数据包的最佳路径，以实现跨网络的通信和管理。
优点：路由器能够实现对网络流量的控制和管理，减少网络拥塞和安全问题。
此外，路由器支持多种网络协议和接口，能够满足不同网络之间的互通需求。
数据链路层设备有哪些
数据链路层设备有哪些
数据链路层的设备与组件是指那些同时具有物理层和数据链路层功能的设备或组件。
数据链路层的设备与组件主要有网卡、网桥和交换机。
1、网卡
网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口，全名是网络接口卡，也叫网络适配器，其品种和质量的好坏直接影响网络的性能和网上所运行软件的效果。
网卡作为一种I/O接口卡插在主机板的拓展槽上，其基本结构包括接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制、编码解码电路、内收发器、介质接口装置等6大部分。
网卡用于物理层和数据链路层。
在数据链路层，网卡包含设备的物理地址用于执行特定网络系统结构所要求的数据格式化操作和介质接入操作的组件。
作为操作系统和网卡之间接口的设备驱动器也是数据链路层的一部分。
2、网桥
网桥是早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段。
网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，可隔离冲突域。
网桥比集线器性能更好，集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。
后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机所取代。
常见的网络设备(详细)
常见的网络设备1、中继器repeater：定义：中继器是网络物理层上面的连接设备。
功能：中继器是一种解决信号传输过程中放大信号的设备，它是网络物理层的一种介质连接设备。
由于信号在网络传输介质中有衰减和噪声，使有用的数据信号变得越来越弱，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把接收到的弱信号放大以保持与原数据相同。
使用中继器就可以使信号传送到更远的距离。
优点：1.过滤通信量中继器接收一个子网的报文，只有当报文是发送给中继器所连的另一个子网时，中继器才转发，否则不转发。
2.扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时。
3.增加了节点的最大数目。
4.各个网段可使用不同的通信速率。
5.提高了可靠性。
当网络出现故障时，一般只影响个别网段。
6.性能得到改善。
缺点：1.由于中继器对接收的帧要先存储后转发，增加了延时。
2.ＣＡＮ总线的ＭＡＣ子层并没有流量控制功能。
当网络上的负荷很重时，可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象（３）中继器若出现故障，对相邻两个子网的工作都将产生影响。
2、集线器hub：定义：作为网络中枢连接各类节点，以形成星状结构的一种网络设备。
作用：集线器虽然连接多个主机，但不是交换设备，它面对的是以太网的帧，它的工作就是在一个端口收到的以太网的帧，向其他的所有端口进行广播(也有可能进行链路层的纠错)。
只有集线器的连接，只能是一个局域网段，而且集线器的进出口是没有区别的。
优点：在不计较网络成本的情况下面，网络内所有的设备都用路由器可以让网络响应时间和利用率达到最高。
缺点：1.共享宽带，单通道传输数据，当上下大量传输数据时，可能会出现塞车，所以交大网络中，不能单独用集线器，局限于十台计算机以内。
2.它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。
也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。
网络设备功能介绍
交换机属于多端口的网桥，因此在交换机上可连接多 个冲突检测域，即对应着多个网段。 介绍两个关键的概念：
广播域是指彼此接收广播消息的一组网络中的设备。 冲突域是指连接到同一个物理介质的一组设备，如有两台 设备同时访问介质，结果就是两个信号冲突。
计算机网络实用技术
2 数据链路层设备
2 数据链路层设备
1．网卡的原理
一块网卡主要由RJ-45接口、指示灯、固定片、PCB线路板、 主芯片、金手指、BOOTROM、EEPROM、晶振以及一些 二极管、电阻电容等组成 。
计算机网络实用技术
图6-9 图解PCI网卡
2 数据链路层设备
1．网卡的原理 常见的10/100M自适应网卡芯片有Realtek 8139 /810X系列、 VIA VT610*系列、Intel 82550PM/82559系列、Broadcom 44xx系列、3COM 3C920系列、Davicom DM9102、Mxic MX98715等。 常见的10/100/1000M自适应网卡芯片有Intel的8254*系列， Broadcom的BCM57**系列，Marvell的 88E8001/88E8053/88E806*系列，Realtek的RTL8169S32/64、RTL8110S-32/64(LOM)、RTL8169SB、 RTL8110SB(LOM)、RTL8168(PCI Express)、RTL8111(LOM、 PCI Express)系列，VIA的VT612*系列等。
（1）差错控制协议 （2）数据压缩协议 （3）文件传输协议
计算机网络实用技术
1 物理层设备
5．Modem的安装
（1） 外置式Modem的安装 ：2 Modem 已准备就绪，并成功通过自检。 MR （ ） 内置式 Modem的安装
常用网络设备介绍-文档资料
网段1
网段2
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路由器的概念结构
主机 1 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
路由器 互连网层 DL DL PHY PHY
主机 2 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
子网 1
子网 2
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网关的概念结构
主机 1 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
微处理器
计
算
机
总线接口
总
线
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LAN管理
曼彻斯特编码器 曼彻斯特解码器
发送控制
载波检测 接收控制
发送器 接收器
通 信 线 路
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网卡的配置参数
▪ 网卡地址：即网卡的物理地址（MAC地址）， 固化在网卡硬件中（有些网卡可由用户修改）
▪ 配置参数（跳线设置 / 软件设置 / PnP） •中断请求号 IRQ（一般为3） •I/O基地址 I/O Base（一般为300H） •存储器基地址 Memory Base (一般为0C000H) •全双工 / 半双工 •传输速率（仅10/100Mb/s双速网卡可选）
▪ 数据编码/解码
• 转换为适合网络介质传输的信号形式
▪ 数据发送/接收
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网卡的结构
▪ 发送/接收部件——负责信号的发送、接收 ▪ 载波检测部件——检测介质上有否信号 ▪ 发送/接收控制部件及数据缓冲区 ▪ 编码/解码器——将数据编码转换为传输信号或反之 ▪ LAN管理部件 ▪ 主机总线接口部件
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提高网卡性能的技术
▪ 并行处理：发送/接收和数据处理同步进行 ▪ 全双工：需集线器/交换机的支持，采用UTP和光纤 ▪ 突发传输方式（每次传送更多的帧）：LAN误码率很低 ▪ 智能网卡（让网卡承担更多的传输任务） ▪ IEEE802.1p ：赋予数据包以优先级（需要OS的支持） ▪ 提高与主机的传输速度：DMA传送、PCI总线
网络基础之OSI七层模型详解
好，说了这么半天，我自己都搞晕了。现在我们就来看看ISO 7498中最重要的基本概念吧。
在OSI标准的制定过程中，所采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题，在OSI中，问题的处理采用了自上而下逐步求精的方法。先丛最高一级的抽象开始，这一级的约束很少，然后逐渐更加精细的进行描述，同时加上越来越多的约束，在OSI中，采用了图3-1的三级抽象，这三级抽象分别是：体系结构、服务定义和协议规范，规范也称规格说明。
这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
· 表 示 层(Presentation Layer)
这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。
计算机网络 数据链路层网络互联设备
网桥Bridge
• 网桥是连接两个局域网的存储转发设备， 工作在数据链路层，用它可以完成具有相 同或相似体系结构网络系统的连接 • 网桥通过基于工作站或MAC地址，将业 务量分成几段并将其进行过滤，以减少网 络上不必要的业务量并将冲突发生的可能 降至最低。
交换机Switch
• 交换机（多端口网桥）是一个具有简单化、低 价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体 现了桥接技术的复杂交换技木在OSI参考摸型 的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一 个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。 • 与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作 接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互 联网络之间的转发性能。 • 交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为 每个工作站提供更与网桥的区别
• 交换机与网桥相比，有许多网桥不具备的优点： • ① 延迟小。交换机是通过硬件实现的交换，网桥 是通过软件实现的交换。网桥是通过运行于计算 机系统上的桥接协议实现的。交换机使用了专用 集成电路，大大提高了网络转发速度。 • ② 端口多。交换机往往有很多的端口，而网桥常 见的多为两个接口，最多也不会超过16接口。 • ③ 功能强大。交换机除了转发／过滤的功能外， 还有许多强大的管理功能，如网络管理协议的支 持，虚拟局域网的划分等。
Switch与Hub的区别
• 以太网交换机的参数剖析
– 背板带宽与端口速率的选择 – 模块化与固定配置 – 专用芯片与通用芯片 – 单/多MAC地址类型
• 交换机之间的连接
– 级联 – 冗余 – 堆叠
虚拟子网 VLAN
VLAN1
VLAN2
VLAN3
多层交换
数据链路层网络互联设备
网桥 交换机
设备功能
物理层 • 处理传输介质、信号和比 特流，并把信号发送到传 输介质上 • 拓扑结构 • 设备
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第四章数据链路层网络设备
4.1网桥
4.1.1 什么是网桥
网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，依照MAC地址来转发帧，能够看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，依照网络地址如IP地址进行转发）。
网桥是数据链路层的连接设备，准确他讲它工作在MAC子层上。
网桥在两个局域网的数据链路层（DDL）间接帧传送信息。
1、网桥的功能
网桥(Bridge)工作在OSI模型的数据链路层，能够用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同轴电缆和UTP的网络。
网桥是一种数据帧存储转发设备，它通
过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作。
如图4-1所示。
图4-1 网桥连接的示意图
2、网桥的工作原理
➢缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理
➢过滤：推断入帧的目标节点是否位于发送那个帧的网段中，假如是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口
➢转发：假如帧的目标节点位于另一个网络，网桥
就将帧发往正确的网段
➢学习：每当帧通过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，假如该地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入
➢扩散：假如在表中找不到目标地址，则按扩散的方法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。
表4-1
3
（1）透明网桥
所有的路由判决全部由网桥自己确定。
（2）源路由选择网桥
源路由选择网桥要紧用于互连令牌环网，源路由选择网桥要求信息源(不是网桥本身)提供传递帧到终点所需的路由信息。
(3) 翻译网桥
翻译网桥又称转换网桥，是透明网桥的一种专门形式。
它在物理层和数据链路层使用不同协议的LAN提供网络连接服务。
4.1.2 透明网桥
第一种802网桥是透明网桥(transparent bridge)或生成树网桥(spanning tree bridge)。
支持这种设计的人首要关怀的是完全透明。
即装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。
不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。
总之什么也不干，只须插入电缆就完事，现有LAN的运行完全不受网桥的任何阻碍。
透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。
当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃依旧转发。
假如要转发，则必须决定发往哪个LAN。
这需要通过查询网桥中地址数据库的目的地址而
作出决定。
该表可列出每个可能的目的地，以及它属于哪一条输出线路(LAN)。
在插入网桥之初，所有的散列表均为空。
由于网桥不明白任何目的地的位置，因而采纳扩散算法(flooding algorithm)：把每个到来的、目的地不明的帧输出到连在此网桥的所有LAN中（除了发送该帧的LAN）。
随着时刻的推移，网桥将了解每个目的地的位置。
一旦明白了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。
透明网桥采纳的算法是逆向学习法(backward learning)。
网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。
查看源地址即可明白在哪个LAN上可访问哪台机器，因此在散列表中添上一项。
当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑
结构会随之改变。
为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时刻。
每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时刻更新该项。
如此，从表中每项的时刻即可明白该机器最后帧到来的时刻。
网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时刻早于当前时刻若干分钟的全部表项。
因此，假如从LAN上取下一台计算机，并在不处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。
那个算法同时也意味着，假如机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。
到达帧的路由选择过程取决于发送的LAN(源LAN)和目的地所在的LAN(目的LAN)
1、假如源LAN和目的LAN相同，则丢弃该帧。
2、假如源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、假如目的LAN未知，则进行扩散。
为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，然而，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。
其解决方法确实是下面要讲的生成树(spanning tree)算法。
生成树算法
解决上面所讲的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。
使用生成树，能够确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。
一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送
都遵从此生成树。
由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。
为了建筑生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。
实现的方法是每个网桥广播其序列号（该序列号由厂家设置并保证全球唯一），选序列号最小的网桥作为根。
接着，按根到每个网桥的最短路径来构造生成树。
假如某个网桥或LAN故障，则重新计算。
网桥的配置
网桥通过BPDU(Bridge Protocol Data Unit)互相通信，在网桥做出配置自己的决定前，每个网桥和每个端口需要下列配置数据：
网桥：网桥
ID(唯一的标识)
端口：端口ID(唯一的标识)
端口相对优先权
各端口的花费(高带宽 = 低花费)
配置好各个网桥后，网桥将依照配置参数自动确定生成树，这一过程有三个时期：
1、选择根网桥
具有最小网桥ID的网桥被选作根网桥。
网桥ID应为唯一的，但若两个网桥具有相同的最小ID，则MAC地址小的网桥被选作根。
2、其它所有网桥上选择根端口
除根网桥外的各个网桥需要选一个根端口，这应该是最适合与根网桥通信的端口。
通过计算各个端口到根网桥的花费，取最小者作为根端口。
3、选择每个LAN的"指定(designated)网桥"和"指定端口"
假如只有一个网桥连到某LAN，它必定是该LAN的指定网桥，假如多于一个，则到根网桥花费最小的被选为该LAN的指定网桥。
指定端口连接指定网桥和相应的LAN(假如如此的端口多于一个，则低优先权的被选)。
一个端口必须为下列之一 :
1、根端口
2、某LAN的指定端口
3、堵塞端口
当一个网桥加电后，它假定自己是根网桥，发送出一个CBPDU(Configuration Bridge Protocol Data Unit)，告知它认为的根网桥ID。
一个网桥收到一个根
网桥ID小于其所知ID的CBPDU，它将更新自己的表，假如该帧从根端口(上传)到达，则向所有指定端口(下传)分发。
当一个网桥收到一个根网桥ID大于其所知ID的CBPDU，该信息被丢弃，假如该帧从指定端口到达，则回送一个帧告知真实根网桥的较低ID。
当有意地或由于线路故障引起网络重新配置，上述过程将重复，产生一个新的生成树。
4.1.3 源路由选择网桥
透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即大功告成。
然而从另一方面来讲，这种网桥并没有最佳地利用带宽，因为它们仅仅用到了拓扑结构的一个子集(生成树)。
这两个（或其他）因素的相对重要性导致了802委员会内部的分裂。
支持CSMA/CD和令牌总线的人
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