中級通信工程師交換技術(shù)知識點精講之數(shù)據(jù)鏈路層幀格式

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       下面是由希賽小編提供的中級通信交換技術(shù)知識點精講之數(shù)據(jù)鏈路層幀格式，希望對學(xué)友們有所幫助。具體內(nèi)容如下：

       數(shù)據(jù)鏈路層幀格式

       （1）總長度（TotalLength):總長度是指首部和數(shù)據(jù)部分之和的長度，單位為字節(jié)?？傞L度字段為16bit,因此數(shù)據(jù)報的最大長度可達65535字節(jié)（即64KB）。

       在IP層下面的每一種數(shù)據(jù)鏈路層都有其自己的幀格式，其中幀的數(shù)據(jù)域的最大長度，稱為最大傳送單元(MaximumTransferUnit,MTU)的長度。例如，以太網(wǎng)MAC幀的MTU值等于1500字節(jié)。為了將一個IP數(shù)據(jù)報裝人鏈路層幀的數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)報的總長度（即首部加上數(shù)據(jù)部分）決不能超過數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值。

       當數(shù)據(jù)報總長度超過網(wǎng)絡(luò)所容許的MTU值時，就必須將過長的數(shù)據(jù)報中的數(shù)據(jù)部分進行分片。數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分的每一片，加上首部稱為數(shù)據(jù)報文分組，簡稱分組。因此實際通過網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)單元是分組。當然，在目的節(jié)點必須將屬于同一數(shù)據(jù)報的各個分組重新裝配起來，而后送給上一層。分組的格式與它所屬的數(shù)據(jù)報相同，也是由首部和數(shù)據(jù)部分構(gòu)成。分組首部與數(shù)據(jù)報首部基本相同，不過，分組首部中的“總長度”字段不是指分片前的數(shù)據(jù)報長度，而是指本分組的長度。另外，屬于同一數(shù)據(jù)報的各個分組有不同的片偏移量。注意：數(shù)據(jù)片是數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分的一片，片沒有頭，而分組包括首部和數(shù)據(jù)片。

       （2）標識(Identification)：占16bit,它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標識。但這里的“標識”并沒有序號的意思，因為IP是無連接服務(wù)，數(shù)據(jù)報不存在按序接收的問題。當IP發(fā)送數(shù)據(jù)報時，它就將這個計數(shù)器的當前值復(fù)制到標識字段中。當數(shù)據(jù)報由于長度超過網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時，這個標識字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)分組的標識字段中。相同的標識字段的值使分片后形成的各數(shù)據(jù)分組，在獨立地通過網(wǎng)絡(luò)后，能正確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報。

       標志（Flag):占3bit。目前只有前兩個比特有意義。

       標志字段中的最低位記為MF(MoreFragment)cMF=1表示本分組后面還有同一數(shù)據(jù)報的后續(xù)分組。MF=0表示這是數(shù)據(jù)報的最后一個分組。

       標志字段中間的一位記為DF(Don'tFragment),意思是“不分片”，即只有當DF=0時，才允許將數(shù)據(jù)報分片。

       片偏移（FragmentOffset):片偏移指示數(shù)據(jù)報在分片后，某一片在原數(shù)據(jù)報中的相對位置，也就是說，相對于原數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分的起點，該片從何處開始。片偏移以8個字節(jié)為度量單位。這就是說，每個分片的長度一定是8字節(jié)（64bit)的整數(shù)倍。

       這里舉一個例子，設(shè)某一數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分的長度為3800字節(jié)（首部長度固定），網(wǎng)絡(luò)的MTU值為1420字節(jié)，所以必須分片。因首部長度為20字節(jié)，因此每片的長度不能超過1400字節(jié)。于是分為3個分組，各個分組的數(shù)據(jù)部分的長度分別為1400，1400和1000字節(jié)。原始數(shù)據(jù)報首部被復(fù)制到各分組的首部，但必須修改有關(guān)字段的值，圖7-4所示為分片的結(jié)果。表7-1所示為各分組的首部中與分片有關(guān)的字段中的數(shù)值，其中標識字段的值是任意給定的。具有相同標識的數(shù)據(jù)分組在目的站就可無誤地重裝成原來的數(shù)據(jù)報。

      （3）生存時間（TimeToLive，TTL)：占8bU,TTL用來限制數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中的逗留時間，其單位為秒。生存時間的建議值是32s,但也可設(shè)定為3s?4s,甚至255s。它必須在每個節(jié)點中遞減。實際上，TTL只以分組可以經(jīng)過的最多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)來計數(shù)，每經(jīng)過一個節(jié)點計數(shù)值減1，當它減為0時，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就要丟棄該數(shù)據(jù)報，并向源節(jié)點發(fā)送一個告警分組。該特性可以防止數(shù)據(jù)報無限制地在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)徘棲而始終不能到達目的節(jié)點，浪費網(wǎng)絡(luò)資源。

      （4）協(xié)議(Protocol)：占8bit,協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主機的IP層知道應(yīng)將數(shù)據(jù)部分上交給哪個協(xié)議處理過程。圖7-5表示IP層需要根據(jù)這個協(xié)議字段的值將所收到的數(shù)據(jù)交付到正確的地方。常用的一些協(xié)議和相應(yīng)的協(xié)議字段值如表7-2所示。

      （5）首部校驗和（HeaderChecksum):此字段只校驗數(shù)據(jù)報的首部，不包括數(shù)據(jù)部分。這是因為數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個節(jié)點，節(jié)點處理機都要重新計算一下首部校驗和（一些字段，如生存時間、標志、片偏移等都可能發(fā)生變化）。如將數(shù)據(jù)部分一起校驗，計算的工作量就太大了。

       為了減小計算校驗和的工作量，IP首部的校驗和不采用CRC校驗碼，而采用下面的簡單計算方法：在發(fā)送端，先將IP數(shù)據(jù)報首部劃分為許多16bit字的序列，并將檢驗和字段置零。用反碼算術(shù)運算將所有16bit字相加后，將和的反碼寫人檢驗和字段。接收端收到數(shù)據(jù)報后，將首部的所有16bit字再使用反碼算術(shù)運算累加一次，將得到的和取反碼，即得出接收端檢驗和的計算結(jié)果。若首部未發(fā)生任何變化，則此結(jié)果必為0，于是就保留這個數(shù)據(jù)報；否則即認為有錯，并將此數(shù)據(jù)報丟棄。

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