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。