网络七层协议之数据链路层

注解

为了简化接下来的讨论,我们站在

物理层

的基础上,所有数据发送省略控制比特 和 。

前一节讨论了一个理想化模型——两服务器通讯。 现在,我们把问题进一步拓展一下:多台机器如何实现两两通讯?

多服务器通讯问题

下面,以三台服务器为例:

多服务器通讯模型:共用信道

图中,有 台服务器,名字分别是: 、 以及 。 为了通讯,我们设想三者均连接至一根共用导线,每台服务器都可以改变导线电平,也可以检测导线电平。 进一步假设,在硬件层面,多机器冲突仲裁机制已经实现并且可用。 这样,是否解决了多服务器通讯问题?

寻址

假设, 向 发送(粗体)一个数据 。 由于导线是共享的,所有机器都可以检测到电平信号。 换句话讲, 和 都会收到这个数据 ,而 本不应该接收这个数据! 另一方面, 收到数据后,也不知道数据到底是谁发送给它的。

数据的困惑:我从哪来?要到哪去?

因此,我们需要引入一些比特,用来标识数据的来源以及目的地。 我们的例子只有3台服务器,两个比特就足以唯一确定一台机器:

那么,发送数据时,额外加上两个比特用于表示来源机器,另外两个比特表示目标机器,问题不就解决了吗?

收到数据后,检查前两个比特(红色),值为 ,便知道是 发出来的; 检查紧接着的两个比特(绿色),值为 ,与自己匹配上,便愉快地收下了。 相反, 收到数据后,发现 和自己 匹配不上,便丢弃这个数据。

新引入比特所起的作用,在计算机网络中称为寻址。 这两个比特也就称为地址,其中,红色为源地址,绿色为目的地址。 通过引入寻址,我们完美地解决了数据从哪来,到哪去的问题。

复用/分用

信道只有一个,但是通讯需求是无穷无尽的——传输研究数值、文件打印、即时通讯,不一而足。 如何解决这个矛盾呢?套路还是一样的——引入新的比特。

假设,总的通讯需求就上面这3个,那么,2个额外的比特便解决了问题。

这时,假设 向 上报研究数据并打印一个文件:

信道复用:使用额外比特区分数据类型

这样,通过新引入的紫色比特,我们实现了在同个信道上进行不同的通讯! 接收到数据后,根据紫色比特,决定数据如何处理。

接下来,从理论的视角来审视这个场景:

复用信道

信道只有一个,需要承载不同的通讯需求。 在发送端,通过加入紫色比特,将不同的数据通过一个共用信道发送出去,这个过程叫做复用( ); 在接收端,从共用信道上接收数据,然后检查紫色比特决定数据如何处理,这个过程叫做分用( )。 在接下来的章节,我们将看到 - 这个概念贯彻计算机网络的始终。

复用/分用

到目前为止,我们引入了 种不同的比特,分别是源地址目的地址以及数据类型。 对于这些比特的位数以及含义的约定,便成为网络协议

总结

本节,我们解决了多台共用信道服务器间的通信问题,这相当于网络分层结构中的数据链路层。 数据链路层的主要作用包括:

寻址

复用/分用

进度

新技能Get✔️

下一步

下一节,我们开始学习一个真实的数据链路层协议—— 以太网协议 。 届时,我们将看到 以太网协议 与本节虚构的协议别无二致。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20180808G0ADSS00?refer=cp_1026
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