本文参考《计算机网络》（第七版）谢希仁编著，博文仅供学习使用，用来记录笔记
网络接口层包括数据链路层和物理层。
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口有关的一些特性（机械特性、电气特性、功能特性、过程特性）以及传输方式的转换（串和并的转换）。
信源产生的信号常称为基带信号，基带信号往往包含较多的低频成分甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量，为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制。调制可分为两大类：编码（基带调制）和带通调制。编码仅仅对基带信号的波形进行变换，常见的编码有：
- 不归零制：正电平代表1，负电平代表0.
- 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0.
- 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1
- 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终有跳变，位开始界有跳变代表0，反之为1.
曼彻斯特编码产生的信号频流比不归零制高，但是具有同步能力（可以从波形中提取时钟频率）。
带通调制需要使用载波进行调制，把基带信号的频流范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号。常见的调制方法有调幅、调频、调相。而实际上为了达到更高的信息传输速率，会采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法，如正交振幅调制QAM。
复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。常见的复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用。
频分复用中用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这各频带，频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。缺点是用户量大时无法保证所有的用户都能分配到带宽。
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
但是时分复用的信道利用率不高，因在用户无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，其他用户即使一直有数据要发送，也不能使用这些空闲的时隙。
而统计时分复用是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放到统计时分帧中，对没有数据的缓存就跳过去。统计时分复用每一个帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数，所以要是所有用户都不停地向集中器发送数据，那么集中器肯定无法应付，内部设置的缓存都将溢出。
数据链路层
数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道。点对点信道使用一对一的点对点通信方式，而广播信道使用一对多的广播通信方式。
链路和数据链路的区别：链路就是一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点；而数据链路则是用于实现链路层数据交互的软硬件（控制数据传输协议的硬件和软件以及通信链路），常见的是网络适配器。
也有人把链路分为物理链路和逻辑链路，物理链路就是上面所说的链路，而逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。
在数据链路层上传输数据时，其数据单元是帧，当要发送数据时，数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上；而接收数据时，把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。每帧数据都含有控制信息（帧头），这些控制信息指明了这帧数据要发往哪个主机以及来自哪个主机。在帧尾还有校验码用于校验这帧数据在传输中是否发生变化。
数据链路层协议有许多种，但是有三个基本问题则是共同的：封装成帧、透明传输和差错检测。
- 封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界（确定帧的界限）。最大传送单元指的是数据部分长度上限。
- 透明性指的是在两主机的链路层上可以传输任何数据。
- 差错检测则是检测数据在传输过程中是否产生差错。目前数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC。
数据链路层接收到的数据若能通过CRC校验则继续往上层传送，否则直接丢弃，不再浪费网络资源。这里的检验只能最基本的比特差错检验，而对于帧丢失、帧重复和帧失序则需要上层的协议来实现。
点对点协议PPP。
互联网用户通常都要连接到某个ISP才能接入到互联网，PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。
PPP帧格式如图。标志字段F规定为0x7E,标志字段表示一个帧的开始或结束，标志字段就是PPP帧的定界符。连续两帧之间是需要用一个标志字段，若出现连续两个标志字段就表示这是一个空帧。
协议字段为0x0021时，PPP帧的信息字段就是IP数据包，为0xc021时便是控制协议LCP数据，而0x8021表示这是网络层的控制数据。
FCS是使用CRC的帧检验序列。
透明性 PPP使用在异步传输（字节传输）时，把转义字符定义为0x7D,并使用字节填充。
把信息字段中出现的0X7E字节转变为2个字节（0X7D,0X5E），把信息字段中出现的0X7D转换为2个字节序（0X7D,0X5D）,把ASCII码中的控制字符转换成2个字节序列（0x7D，0X20+原值）。
PPP协议使用在同步传输（一连串的比特连续传送）时，PPP协议采用零比特填充方法实现透明性传输。发送时先扫描整个信息字段，子要发现有5个连续1则立即填入一个0，可以保证信息字段中不会出现6个连续1（0x7E中有6个连续的1，这样就不会误认为是帧的定界符）。
PPP协议工作流程。当用户拨号接入ISP后，就建立了一条从用户电脑到ISP的物理连接。这时用户电脑向ISP发送一系列的链路控制协议LCP（协商一些配置参数），以便建立数据链路连接。然后还要进行网络层配置，网络控制协议NCP给新接入的用户个人电脑分配一个临时的IP地址。这样，用户个人电脑就成为互联网上的一个有IP地址的主机了。
使用广播信道的数据链路层。
以太网的两个标准：以太网V2和802.3的差别是：802.3规定MAC帧的第三个字段是“长度/类型“。当这个字段值大于0x6000时，就表示”类型“，和以太网V2完全一样。低于0x6000时才表示长度。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准（如802.3、802.4、802.5等），IEEE把局域网的数据链路层拆分成两个子层，即逻辑链路控制和媒体接入控制MAC。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC则与传输媒体无关，即传输媒体和MAC子层的局域网对LLC子层来说都是透明的。
现在以太网在局域网市场中已取得了垄断地位，互联网中经常使用以太网V2协议而不是IEEE802.3标准中的局域网，因此LLC的作用已经消失了。
计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器进行的。适配器具有数据串和并转换的功能，适配器还具有对数据缓存的能力。
CSMA/CD协议
早期的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上，当一台主机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。为了在总线上实现一对一的通信，每一台计算机适配器拥有一个与其他适配器都不同的地址。在发送数据帧时，在帧的首部写明接收站的地址，仅当数据帧中的目的地址与适配器ROM中存放的硬件地址一致时，适配器才能接收这个数据帧。
以太网采取了以下措施保证设备的正常通信：采用较为灵活的无连接的工作方式，不必建立连接就可以直接发送数据。适配器对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认，即不可靠的交付；总线上只要有一台计算机在发送数据，总线的传输资源就被占用，在同一时间只能允许一台计算机发送数据，否则各计算机之间就会相互干扰。以太网中采取CSMA/CD协议，即载波监听多点接入/碰撞检测。
以太网发送数据都是使用曼彻斯特编码，使用这种编码方式最大的优点就是具有同步能力（能获取同步信号），这样就知道数据什么时候结束传输的。
协议中多点接入就是说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；载波监听就是检测总线上有没有其他计算机也在发送；碰撞检测就是边发送边监听。碰撞检测是检测信道上的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压变化幅度将会增大（互相叠加）。
总线型的以太网只能进行双向交替通信（半双工通信）。每一个站在自己发送数据之前需要监听总线上是否有数据正在传输，以便获取使用权；在传输数据的时候也需要监听一会，确认此时没有别的站也在使用总线。当检测到碰撞时，发送设备都暂停发送数据，等待一个随机时间后再次发送数据。要是重传达16次不能成功，则丢弃该帧，并向高层报告。
协议中规定了基本退避时间为争用期2t，具体的争用期时间为51.2us,对于10Mbit/s以太网，在争用期内可发送512bit数据，即64字节。因此凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。接收到这种无效帧就应当立即将其丢弃。所有网络层传下的数据要是长度低于46（64字节-14帧头-4字节FCS）字节时，需要进行填充。同时以太网还规定了帧间最小间隔为9.6us,这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备。
使用集线器的以太网再逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。
以太网的扩展，有集线器、网桥、交换机。其中集线器属于物理层扩展，还是总线型，现在使用很少了；网桥和交换机都是再数据链路层扩展以太网，交互机就是一个多接口的网桥。交换机具有并行性，即能同时连通多对接口，使多对主机同时通信。相互通信的主机是独占传输媒体，无碰撞地传输数据。
