三、链接层
最后更新于:2022-04-01 01:57:41
## 3.1 定义
单纯的0和1没有任何意义,必须规定解读方式:多少个电信号算一组?每个信号位有何意义?
这就是"链接层"的功能,它在"实体层"的上方,确定了0和1的分组方式。
## 3.2 以太网协议
早期的时候,每家公司都有自己的电信号分组方式。逐渐地,一种叫做["以太网"](http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BB%A5%E5%A4%AA%E7%BD%91)(Ethernet)的协议,占据了主导地位。
以太网规定,一组电信号构成一个数据包,叫做"帧"(Frame)。每一帧分成两个部分:标头(Head)和数据(Data)。
![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2015-08-04_55c050f9dd9d3.png)
"标头"包含数据包的一些说明项,比如发送者、接受者、数据类型等等;"数据"则是数据包的具体内容。
"标头"的长度,固定为18字节。"数据"的长度,最短为46字节,最长为1500字节。因此,整个"帧"最短为64字节,最长为1518字节。如果数据很长,就必须分割成多个帧进行发送。
## 3.3 MAC地址
上面提到,以太网数据包的"标头",包含了发送者和接受者的信息。那么,发送者和接受者是如何标识呢?
以太网规定,连入网络的所有设备,都必须具有"网卡"接口。数据包必须是从一块网卡,传送到另一块网卡。网卡的地址,就是数据包的发送地址和接收地址,这叫做MAC地址。
![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2015-08-04_55c050fcc45cf.jpg)
每块网卡出厂的时候,都有一个全世界独一无二的MAC地址,长度是48个二进制位,通常用12个十六进制数表示。
![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2015-08-04_55c0510234eee.png)
前6个十六进制数是厂商编号,后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址,就可以定位网卡和数据包的路径了。
## 3.4 广播
定义地址只是第一步,后面还有更多的步骤。
首先,一块网卡怎么会知道另一块网卡的MAC地址?
回答是有一种ARP协议,可以解决这个问题。这个留到后面介绍,这里只需要知道,以太网数据包必须知道接收方的MAC地址,然后才能发送。
其次,就算有了MAC地址,系统怎样才能把数据包准确送到接收方?
回答是以太网采用了一种很"原始"的方式,它不是把数据包准确送到接收方,而是向本网络内所有计算机发送,让每台计算机自己判断,是否为接收方。
![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2015-08-04_55c0510430648.png)
上图中,1号计算机向2号计算机发送一个数据包,同一个子网络的3号、4号、5号计算机都会收到这个包。它们读取这个包的"标头",找到接收方的MAC地址,然后与自身的MAC地址相比较,如果两者相同,就接受这个包,做进一步处理,否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做"广播"(broadcasting)。
有了数据包的定义、网卡的MAC地址、广播的发送方式,"链接层"就可以在多台计算机之间传送数据了。