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上节回顾
网络类型及数据链路层协议
1.MA网络
1.1 数据链路层的基本概念
1.2. 以太网协议概述
1.3. 以太网帧结构
上图所关键键字段说明：
1.4. 基于MA网络的介质访问控制（MAC）
补充常见访问媒介出现冲突问题的MA协议类型
CSMA/CD重点盘点一下 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
1.5. 以太网的工作流程
1.6. 以太网的演变与现代应用
2.P2P网络
2.1P2P网络的核心特点包括：
2.2P2P网络的应用
3.HDLC---高级数据链路控制协议
3.1. HDLC协议的基本概述
关键特性：
编辑
3.2. HDLC的帧结构
3.3. HDLC的帧类型
3.4. HDLC的工作原理
3.5. HDLC的应用
3.6. HDLC的优缺点
4.盘点一下DHLC的接口地址借用
4.1DHLC的接口地址借用配置命令
网络类型及数据链路层协议
1.MA网络
1.1 数据链路层的基本概念
在OSI模型中，数据链路层（Data Link Layer）是第二层，位于物理层（第一层）之上。它的作用是确保数据的可靠传输，并提供错误检测与纠正、帧定界、流量控制等功能。在局域网（如以太网）中，数据链路层的协议负责在同一网络中不同设备之间传输数据帧。
数据链路层协议将网络层（如IP协议）传输的分组（Packets）封装为帧（Frames），并确保这些帧能够无误地传输到目标设备。
1.2. 以太网协议概述
以太网协议是数据链路层协议的一种实现。它通过使用MAC（Media Access Control）地址来唯一标识网络中的设备，并利用**CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）**机制来控制设备之间对共享通信媒介的访问。
MAC地址：每个以太网设备都有一个唯一的物理地址，通常为48位二进制数，通常用12个十六进制数字表示。MAC地址用于标识设备，并确保数据帧能够发送到正确的目标设备。
CSMA/CD：这是以太网在共享媒介上的接入控制方法。通过CSMA/CD机制，设备在发送数据之前会先“监听”网络（Carrier Sense），确保没有其他设备在发送数据。如果网络处于空闲状态，设备便开始发送数据；如果发生冲突（Collision），设备会停止发送，并在随机的延迟后重新尝试。
1.3. 以太网帧结构
以太网帧是数据链路层传输的基本单元，其结构如下：
| 字段 | 长度 (字节) | 描述 |
|---|---|---|
| 前导码 | 7 | 用于同步发送和接收设备的时钟，确保帧的开始。 |
| 帧开始定界符 | 1 | 指示数据帧的开始。 |
| 目标MAC地址 | 6 | 目的设备的MAC地址。 |
| 源MAC地址 | 6 | 发送设备的MAC地址。 |
| 类型 | 2 | 标识帧中数据的协议类型（如IPv4、IPv6等）。 |
| 数据 | 46-1500 | 包含实际传输的数据，最小长度46字节，最大长度1500字节。 |
| CRC校验码 | 4 | 用于检测传输中的错误。 |
上图所关键键字段说明：
前导码和帧开始定界符（Preamble & Start Frame Delimiter）： 前导码包含7个字节，用于让接收方的接收设备同步其时钟，确保正确接收数据。帧开始定界符标识数据帧的起始位置。
目标和源MAC地址（Destination & Source MAC Address）： 以太网使用48位的MAC地址来标识设备。目标MAC地址用于指定接收设备，而源MAC地址表示发送设备。
类型（Type）： 该字段表示帧中承载的数据类型（如IPv4、ARP等），指示上层协议的数据类型，通常是2个字节的字段。
数据（Data）： 这是帧中的有效载荷，携带实际的数据。以太网标准规定数据字段的最小长度为46字节，最大长度为1500字节。
CRC校验码（Cyclic Redundancy Check）： 这是一个4字节的字段，用于检测数据在传输过程中是否出现了错误。接收方会计算数据的CRC值，并与发送方传输的值进行对比。如果两者不匹配，表示数据帧出现了错误，需要丢弃该帧并请求重传。
1.4. 基于MA网络的介质访问控制（MAC）
在以太网中，**多点接入（Multiple Access，MA）指的是多个设备共享同一传输媒介（例如同一条物理线路）。为了管理这种共享，网络采用了介质访问控制（MAC）**机制。补充常见访问媒介出现冲突问题的MA协议类型
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）：在传统的以太网中，使用CSMA/CD协议来管理节点对共享媒介的访问。设备在发送数据之前先监听信道是否空闲，如果空闲则发送数据，否则等待。若发生碰撞，设备会重新尝试发送。
CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）：在无线网络中，使用CSMA/CA协议来避免碰撞，尤其是因为无线信号的传播特性更复杂，无法像有线网络那样容易检测到碰撞。
TDMA（时分多址）：在TDMA协议中，时间被划分为多个时隙，每个节点在指定的时隙中传输数据，避免了节点之间的冲突。
FDMA（频分多址）：频谱被划分为多个频带，每个节点在不同的频带上传输数据，避免了冲突。
CDMA（码分多址）：每个节点使用独特的编码来在同一频带上并行传输数据，避免冲突。
现代以太网网络（如全双工以太网）不再使用CSMA/CD机制，因为全双工网络允许同时发送和接收数据，从而避免了以及可以通过交换机（Switch）来分隔各个设备的通信流冲突。
CSMA/CD重点盘点一下 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
以太网使用CSMA/CD协议来控制多个设备如何在同一时间共享传输媒介，避免发生冲突。
Carrier Sense（载波侦听）：在发送数据之前，设备会先“侦听”网络，看是否已有设备在传输数据。如果网络空闲，设备就开始发送数据。
Multiple Access（多点接入）：多个设备可以同时访问网络，但必须遵循一定的规则来避免冲突。
Collision Detection（碰撞检测）：如果两台设备同时发送数据，会发生碰撞。碰撞发生后，设备会停止发送数据，并在随机的时间后重新发送数据。
CSMA/CD工作流程：
设备开始发送之前，先监听媒介，确保网络空闲。如果媒介空闲，设备开始发送数据。如果两个设备同时发送数据，发生冲突。设备通过检测冲突信号知道发生了碰撞。在检测到碰撞后，设备立即停止发送数据，并等待一个随机的时间间隔后重新尝试发送数据。1.5. 以太网的工作流程
以太网协议的工作流程可以概括为以下几个步骤：
帧的生成：当上层协议（如IP协议）需要传输数据时，数据会被封装成以太网帧。介质访问控制：发送方设备会检查共享媒介是否空闲（Carrier Sense），并通过CSMA/CD协议来决定是否可以发送数据。数据传输：当媒介空闲时，设备开始发送数据帧，数据通过共享媒介传输到目标设备。接收与解封装：接收方设备接收到数据帧后，检查目标MAC地址是否与自身匹配，如果匹配则提取数据并交给上层协议处理。如果存在传输错误，设备会丢弃数据帧，并请求重传（如在以太网中通常由上层协议处理重传请求）。1.6. 以太网的演变与现代应用
自从以太网协议推出以来，随着技术的发展，它也经历了多次演变，以应对更高的数据传输需求。比如：
10BASE-T：最早的以太网标准，传输速率为10 Mbps。100BASE-TX（Fast Ethernet）：传输速率提升至100 Mbps。1000BASE-T（Gigabit Ethernet）：传输速率提升至1 Gbps。10GBASE-T（10 Gigabit Ethernet）：传输速率提升至10 Gbps及更高。
2.P2P网络
当一个网络中只能存在两台设备，并且不允许第三台设备加入，这样的网络被称为P2P网络。2.1P2P网络的核心特点包括：
对等性：每个节点都有相同的能力和角色，所有设备都可以互相提供服务，不存在主从关系。去中心化：P2P网络不像传统的客户端-服务器（C/S）模型那样依赖于一个中心服务器。网络中的每个节点都可以直接与其他节点通信。动态性：网络中的节点可以随时加入或退出，网络拓扑会根据节点的加入或离开动态变化。2.2P2P网络的应用
文件共享：如BitTorrent协议，它允许用户直接与其他用户交换文件，而无需依赖中心化的服务器。分布式计算：如SETI@home和Folding@home等，多个计算机协作完成计算任务。去中心化通信：如区块链技术中的点对点通信和分布式账本，去除了中介节点，数据直接在参与节点之间传输。VoIP和视频会议：如Skype，它基于P2P架构实现点对点的语音和视频通信。
3.HDLC---高级数据链路控制协议
3.1. HDLC协议的基本概述
背景：
HDLC最初是由ISO（国际标准化组织）定义的，旨在标准化数据链路层的通信。它用于在同步通信的环境中传输数据，广泛应用于广域网（WAN）通信、局域网（LAN）以及其他网络环境中。HDLC能够提供高效、可靠的传输服务，并且支持不同类型的物理媒体。标准的HDLC-----ISO组织非标的HDLC-----各厂商根据标准协议魔改而成两者互不兼容思科公司采用的串线协议默认为HDLC协议。
[r1-Serial1/0/0]link-protocol hdlc ----修改串口接口的数据链路层协议为非标准的HDLC关键特性：
同步通信：HDLC基于时钟同步方式进行通信，数据的传输不依赖于任何特定的传输时序。全双工：HDLC支持全双工通信，即数据可以在两个方向上同时传输。可靠性：HDLC采用帧结构来封装数据，提供了错误检测和数据重发机制，从而保证数据的可靠传输。
3.2. HDLC的帧结构
HDLC协议将数据分为不同的“帧”进行传输。HDLC帧的结构非常简单，通常包括以下几部分：
帧起始标志（Flag）：
每个HDLC帧的开头和结尾都有一个特殊的比特模式01111110（0x7E），称为帧起始标志（Flag）。这个标志用于标识帧的开始和结束，同时也帮助接收方分辨数据流中的边界。 地址字段（Address Field）：
地址字段用于指定接收方的地址。HDLC协议在点对点连接中使用单个地址，而在多点连接中则使用广播或组播地址。地址字段的长度取决于实现，通常是1个字节。控制字段（Control Field）：
控制字段用于指示帧的类型和控制信息。在HDLC中，控制字段有三种类型的帧： 信息帧（I-frame）：用于传输实际的数据。监督帧（S-frame）：用于控制和管理数据传输（如请求重传）。未编号帧（U-frame）：用于链路管理和设备控制。控制字段的结构取决于帧类型。信息字段（Information Field）：
信息字段用于承载实际传输的数据（在I-frame中）。它的长度可以变化，通常没有固定的大小，直到到达链路的最大传输单位（MTU）为止。CRC（Cyclic Redundancy Check）：
CRC字段用于错误检测。它通常是一个16位或32位的校验和，用于检测传输过程中是否发生了错误。接收方在接收到数据后，通过重新计算CRC来验证数据的完整性。帧结束标志（Flag）：
和帧起始标志相同，帧结束时也有一个01111110的标志，指示帧的结束。 
3.3. HDLC的帧类型
HDLC协议定义了三种类型的帧，分别用于不同的通信目的：
信息帧（I-frame，Information frame）：
用于传输用户数据（有效载荷）。它负责承载上层传输的数据，并且包含序列号，用于支持数据的有序传输和确认。I-frame包含数据字段、控制信息、序列号（发送和接收）以及CRC校验。监督帧（S-frame，Supervisory frame）：
用于链路控制，如流量控制、错误恢复、帧确认等。它不承载用户数据。主要用于请求重发数据或确认接收到的数据。常见的监督帧有： RR（Receive Ready）：通知接收方准备接收数据。REJ（Reject）：用于请求重新传输丢失的数据。RNR（Receive Not Ready）：表示接收方暂时不能接收数据。未编号帧（U-frame，Unnumbered frame）：
用于链路的控制和管理。它们不带序列号，主要用于链路建立、管理和释放。常见的U-frame包括： SABM（Set Asynchronous Balanced Mode）：请求建立连接。DISC（Disconnect）：请求断开连接。UA（Unnumbered Acknowledgement）：用于确认连接的建立。
3.4. HDLC的工作原理
HDLC协议工作在数据链路层，通过帧的发送与接收来完成数据传输。其工作过程大致如下：
链路建立：在通信开始之前，通过U-frame（如SABM）建立链路。数据传输：数据以I-frame的形式进行传输，发送方将数据帧发送到接收方，接收方通过CRC验证数据的完整性。确认和重传：如果接收方发现数据有错误（通过CRC检测），则使用REJ帧请求重传。如果接收方成功接收到数据，则通过RR帧发送确认。链路断开：数据传输完成后，可以通过DISC帧断开连接。3.5. HDLC的应用
HDLC协议非常适合于同步传输，它已被广泛应用于各种通信环境中，包括：
广域网（WAN）：例如在ISDN、X.25和Frame Relay等协议中，HDLC常用作数据链路层协议。局域网（LAN）：虽然以太网协议更为常见，但HDLC也被用于一些特定的网络中。无线通信：某些无线通信标准也使用HDLC作为数据链路层的基础协议。数据交换：在许多企业网络中，HDLC常用于点对点连接的设备之间的可靠数据交换。3.6. HDLC的优缺点
优点：
高效性：HDLC能够提供同步传输，使得数据传输速度较高。可靠性：提供错误检测、流量控制和重传机制，确保数据传输的可靠性。灵活性：支持点对点和多点通信，适应不同的网络结构。标准化：作为国际标准，HDLC具有广泛的兼容性。缺点：
复杂性：由于需要错误检测、流量控制、序列号和重传机制，HDLC的实现较为复杂。开销大：HDLC在帧头部分需要占用较多的比特，导致每个数据单元的传输开销较大。
4.盘点一下DHLC的接口地址借用
建议使用环回接口作为被借用的接口，原因在于该接口为虚拟接口，总是处于活跃状态，可以提供稳定可用的IP地址信息。接口地址借用可以避免一个物理接口长时间独自占用一个IP地址，节省IP地址资源。在点到点网络中，IP地址一般使用32位掩码4.1DHLC的接口地址借用配置命令
[r2]interface LoopBack 0[r2-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32[r2]interface Serial 1/0/0[r2-Serial1/0/0]ip address unnumbered interface LoopBack 0 ---借用环回接口的IP地址作为串口的IP[r1]ip route-static 1.1.1.1 32 Serial 1/0/0[r2]ip route-static 12.0.0.1 32 Serial 1/0/0
