计算机网络——使用广播信道的数据链路层

目录

使用广播信道的数据链路层

媒体接入控制

媒体接入控制的类型

局域网

局域网的拓扑

局域网体系结构

计算机通过适配器和局域网进行通信

MAC地址

单站地址、组地址、广播地址

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使用广播信道的数据链路层

广播信道可以进行一对多的通信，能很方便且廉价地连接多个邻近的计算机，因此曾经被广泛应用于局域网之中。

由于用广播信道连接的计算机共享同一传输媒体，因此使用广播信道的局域网被称为共享式局域网。

虽然交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但无线局域网仍然使用的是共享媒体技术。

媒体接入控制

用广播信道连接多个站点（可以是主机或下一章要讨论的路由器），一个站点可以方便地给任何其他站点发送数据，但必须解决如果同时有两个以上的站点在发送数据时共享信道上信号冲突的问题。

因此共享信道要着重考虑的一个问题就是如何协调多个发送和接收站点对一个共享传输媒体的占用，即媒体接入控制（Medium Access Control）或多址接入（Multiple Access） 问题。

媒体接入控制的类型

静态划分信道

频分多址、时分多址、码分多址 ，将共享信道划分为N个独立的子信道。

显然这种固定划分信道的方法非常不灵活，对于突发性数据传输信道利用率会很低，通常在无线网络的物理层中使用，而不是在数据链路层中使用。

动态接入控制

随机接入，所有站点通过竞争，随机地在信道上发送数据。如何减少冲突，冲突后尽快恢复

著名的共享式以太网和无线局域网采用的就是随机接入！

局域网

网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

最初，主要用来连接一个单位内部的计算机，方便地共享所有连接在局域网上的各种硬件、软件和数据资源。

现在，局域网将各种企业、机构、校园中的大量用户接入到互联网中，网络中大部分的信息资源都集中在这些局域网中。

局域网的拓扑

局域网体系结构

为了更好地适应多种局域网标准，IEEE 802委员会将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
 

媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关

 LLC子层可以为不同类型的网络层协议提供不同类型的数据传输服务，例如，无确认无连接
服务、面向连接的可靠传输服务或带确认的无连接服务。

由于以太网在有线局域网市场中已取得了垄断地位，因此目前逻辑链路控制子层 LLC（即
802.2 标准）在有线局域网中的作用并不大。

很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。

计算机通过适配器和局域网进行通信

计算机与外界局域网的连接要通过通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (NetworkInterface Card)，或简称为“网卡”。

适配器有自己的处理器和存储器，是一个半自治的设备。适配器和局域网之间的通信采用的是串行传输方式，而适配器和计算机之间的通信使用的是并行传输方式。

适配器的一个重要功能就是要进行数据串行传输和并行传输的转换。

 在适配器中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。

在计算机的操作系统安装设备驱动程序。

适配器实现局域网数据链路层和物理层的协议。

MAC地址

当多个站点连接在同一个广播信道上要想实现两个站点的通信，则每个站点都必须有一个唯一的标识，即一个数据链路层地址。在每个发送的帧中必须携带标识接收站点和发送站点的地址。由于该地址用于媒体接入控制，因此被称为MAC地址。

802标准为局域网规定了一种 48 位的全球地址，固化在适配器（网卡）的ROM中（因此又被称为硬件地址）。实际上这个地址仅仅是一个适配器的标识符，它并不能告诉我们这个计算机所在的位置。通常用一个16进制字符串表示，例如：90-78-41-50-4E-84

适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的目的 MAC 地址

如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。

否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。

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“发往本站的帧” 包括以下三种帧：

单播(unicast)帧（一对一）

广播(broadcast)帧（一对全体）

多播(multicast)帧（一对多）

单站地址、组地址、广播地址

IEEE 规定MAC地址的第一字节的最低位为 I/G 位。I/G 表示 Individual / Group。

当 I/G 位 = 0 时，地址字段表示一个单站地址。

当 I/G 位 = 1 时，表示组地址，用来进行多播（以前曾译为组播）。此时，IEEE 只81分配地址字段前三个字节中的 23 位。

当 I/G 位分别为 0 和 1 时，一个地址块可分别生成 2^ 23 个单个站地址和 2 ^23 个组地址。所有 48 位都为 1 时，为广播地址。

所有的适配器都至少应当能够识别单播和广播地址

有的适配器可用编程方法识别组地址（多播地址）。当操作系统启动时，它就把适配器初始化，使适配器能够识别某些组地址（多播地址）。

只有目的地址才能使用广播地址和组地址（多播地址） 。