数据链路层详解.pdf

数据链路层祥解 1.1 数据链路层特点 按照ISO 的OSI七层参考模型，互连的各个系统把各个网 络功能分七个层次实现，各个层次之间相互独立，互不干扰。这 样就可以实现最大限度的开放和灵活性，设备厂家只要按照层次 之间的接口生产设备，就可以做到互通。因此，这个七层模型是 高效权威的，而且目前大多数网络技术都是参照这个模型进行设 计和开发的。 但在以太网体系结构中，七层模型中层次之间互相独立 的规则就不适用了，因为开始的时候，以太网采用了一种共享介 质的方式来进行数据通信，而不是传统的全双工通信，随着设备 的发展，以太网中又引入了全双工模式的通信，在这样两种通信 模式并存的情况下，在进行层次间的严格划分就不容易了。 在前面讲述的内容中曾经提到，针对不同的双工模式， 提供不同的介质访问方法，在半双工模式下采用的是CSMA/CD 的访问方式，而在全双工模式下则可以直接进行收发，不用预先 判断链路的忙闲状态。这里需要注意的是，在以太网中，半双工 和全双工是物理层的概念，而针对物理层的双工模式提供不同访 问方式则是数据链路层的概念，这样就形成了以太网的一个重要 特点：数据链路层和物理层是相关的。理解了这个概念，以后的学 习中就相对明了了。 1.2 以太网链路层的分层结构 在上面的介绍中知道，以太网的物理层和数据链路层是 相关的，针对物理层的不同工作模式（全双工和半双工），需要 提供特定的数据链路层来访问。这样导致了数据链路层和物理层 有很大的相关性，给设计和应用带来了一些不便。 为了避免这种不便，一些组织和厂家提出了另外一种方 式，就是把数据链路层再进行分层，分为逻辑链路控制子层 （LLC ）和媒体访问控制子层 （MAC ）。这样不同的物理层对应 不同的MAC子层，LLC子层则可以完全独立。这样从一定程度上 提高了独立性，方便了实现。下面的图示显示了这样的结构： 下面对MAC子层和LLC子层做一个详细的解释。 1.3 MAC子层 MAC子层是物理层相关的，也就是说，不同的物理层有 不同的MAC子层来进行访问，比如物理层是工作在半双工模式的 双绞线，则相应的MAC子层为半双工MAC ，如果物理层是令牌环， 则有令牌环MAC来进行访问。在以太网中，主要存在两种MAC ： 半双工MAC和全双工MAC ，分别针对物理层运行模式是半双工和 全双工时提供访问。需要注意的，这两中MAC都是集成在网卡中 的，网卡初始化的时候一般进行自动协商，根据自动协商的结果 决定运行模式，然后根据运行模式选择相应的访问MAC 。 1.1.1 半双工MAC子层 当物理层运行在半双工模式下时，数据链路层使用半双 工MAC进行访问。半双工MAC跟物理层之间至少存在六种信号进 行通信，如下图所示： 具体工作过程是这样的：当链路层有数据要发送的时候， 首先