第三章 链路层
链路层
设计链路层的目的是为了IP模板发送和接收IP数据报
大多数链路层技术都有一个相关的协议，描述由网络硬件传输的相应PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元） 格式。我们通常称链路层的PDU为帧
以太网和IEEE 802局域网/城域网标准
以太网这个术语通常指一套标准，由DIX(DEC，Inter公司，Xerox公司)在1980年首次发布。
基本的共享以太网包含一个或多个站（例如工作站，超级计算机），他们被连接到一个共享的电缆上。当介质被确认为空闲状态的时候，链路层的PDU就可以从一个站发送到另一个站。
当因为信号传播延迟造成碰撞时，可被检测到。其导致了发送站等到一个随机事件，然后重新发送数据。这种方法被叫做带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD），但是其更正式的名称是介质访问控制协议（MAC）
MAC协议有很多类型，有些基于每个站尝试独立使用网络（例如CSMA/CD的基于竞争协议），有些预先安排的协调（例如依据为每个站分配的时段发送）
岁月匆匆，随着以太网的发展，基于竞争的MAC协议已经变得不流行。相反，局域网中每个站之间的线路通常不共享，而是提供了一个专用的星型拓扑结构。这可以通过以太网交换机来实现
交换机为以太网中的每个站提供同时发送和接收数据的能力（全双工以太网）
以太网的帧格式
以太网帧开始是一个前导字段，接收器电路用它确定一个帧的到达时间。
帧格式包过48位的目的地址（DST）和源地址（SRC）。这些地址又称MAC地址
帧校验序列/循环冗余校验
循环冗余校验CRC：
被检查的消息首先需要追加n位0形成一个扩展消息，然后除以一个约定的n+1位的值，得到一个余数。将该余数的反码（放置在帧校验序列FCS）追加在被检查的消息后面。
在接受到数据后，接受方执行相同的除法计算余数，并判断该值与FCS是否匹配
网桥和交换机
网桥或交换机用于链接多个物理的链路层网络，或成组的站
交换机的本质是高性能的网桥
无线局域网——IEEE 802.11（Wi-Fi）
无线保真（Wi-Fi）是访问Internet的最流行技术之一
下面了解几个概念
- 站（STA）
- 接入点（AP）
- 一个AP和相关的STA被称为一个基本服务集（BSS）
- AP之间通常使用一种有线的分布式服务（DS）连接，形成一个扩展服务集（ESS）即基础设施模式。
RTS/CTS和ACK
802.11网络支持可选的请求发送/明确发送（RTS/CTS），通过放缓传输来进行流量控制：当RST/CTS启用时，一个站在发送数据帧之前，会发送一个RTS帧，当接收方愿意接收额外的流量时，他会响应一个CTS帧。在RTS/CTS交换后，这个站开启一个时间窗口，用于向确认接收的站发送数据帧。
在有限的以太网中，冲突较少意味着正确接收帧的概率较高。在无线网络中更多的因素导致帧交付可能出错，例如信号不够强或受到干扰。为此，802.11采用一种重传/确认（ACK）方法。
确认是对预期在一定时间内接收的一个单播帧或一组帧的响应。在指定时间内没有接收到对应的ACK会导致帧的重传
点到点协议
PPP表示点到点协议，这是一种在串行链路上传输IP数据报的
PPP实际上是一个协议集合，而不是一个单一的协议。它支持建立链接的基本方法，称之为链路控制协议（LCP）以及一系列网络控制协议（NCP）。
链路控制协议
LCP用于在点到点链路上建立和维护底层的双方通讯路径。因此，PPP操作只需关注一条链路的两端。不需要像以太网和WiFi的MAC层协议那样处理共享资源访问的问题
MTU和路径MTU
很多链路层网络中，携带高层协议PDU的帧大小是有限制的，以太网有效载荷的字节数通常被限制为1500，PPP通常采用相同大小以保持与以太网兼容，这种特征被称为最大传输单元（MTU）
在包含所有链路的整个网络路径上，最小的MTU称为路径MTU。注意，路径通常不对称，路径MTU不需要在两个方向上相同
隧道基础
在某些情况下，两台计算机通过Internet或其他网络建立一条虚拟链路是有用的。虚拟专用网络（VPN）提供这样的服务。实现这类服务的最常用方法称为隧道。
隧道是在高层或同层分组中携带底层数据，其转变了在头部中严格分层的思想，允许形成覆盖网络。
