网络之数据链路层

数据链路层

数据链路层目标

TCP/IP提供了一种能力, 将数据可靠的从 B 跨网络送到 C 主机, 这期间是由无数次局域网转发构成的, 比如 主机B 到 路由器F 就是一次局域网通信的问题, 而数据链路层就是研究数据是如何在局域网内部转发的.

也就是说, 应用层是进行数据的处理, 传输层如TCP是为了可靠性保证, 网络层是解决路径选择和路由的问题, 研究出主机 B 为了和主机 C 通信该走哪里的问题.

而数据链路层解决了某一个区间(局域网)内具体的通信问题, 也就是它并不关心我为什么要这么走:

以太网

"以太网"(Ethernet) 不是一种具体的网络, 而是一种技术标准. 在现实网络中, 以太网是最常见的数据链路层协议, 此外数据链路层协议还有令牌环网, 无线LAN等

以太网是一种广播型网络, 它采用 MAC 地址 进行设备寻址, 并使用 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测） 机制来控制设备对共享信道的访问。 

以太网既包含了数据链路层的内容, 也包含了一些物理层的内容. 例如: 规定了网络拓扑结构, 访问控制方式, 传输速率等;

以太网帧格式

MAC帧有两种格式, 分别是 EtherType 和 IEEE 802.3 . 现代网络主要使用 EtherType, IEEE 802.3 主要用于老旧或特殊应用场景. 下面是EtherType格式:

1. 如何将报头和有效载荷进行分离? 

由于MAC帧报头里没有可变的选项, 因此采用的是固定长度的报头, 可以直接进行分离.

类型 

2. 数据如何向上交付(分用)?

原理和IP的分用原理一样, 它们的报头中都有帧协议类型字段, 比较常见的有:

0x0800	IPv4	该帧承载 IPv4 数据包
0x0806	ARP	该帧承载 ARP（地址解析协议）报文
0x86DD	IPv6	该帧承载 IPv6 数据包
0x8100	802.1Q VLAN	该帧使用 VLAN 标签