数据链路层
理解的重点内容：
数据链路层的点对点信道和广播信道的特点以及这两种信道所采用的协议特点
数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测
以太网MAC层的硬件地址
适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用以及使用场合
使用点对点信道的数据链路层
几个概念：
帧：点对点信道的数据链路层的协议数据单元
链路：可想象为一条物理线路，比如电线
数据链路：是使用通讯协议来控制数据传输的链路，该链路传输数据
点对点信道的数据链路层的通信过程：
流程描述：
1.结点A数据链路层将网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部，封装成为一个帧
2.将封装好的帧下交到物理层，以比特流的方式传送给结点B的物理层
3.结点B的数据链路层将得到的数据帧取出首部和尾部上交给网络层
为研究数据链路层协议，我们将其看做逻辑上的数据链路层上的相连
要完成如上步骤，面临三个问题
1.封装成帧
从上图我们已经知道了只需要在数据链路层将网络层中的IP数据报添加上首部和尾部即可封装成帧，那么首部和尾部又是什么样的呢？首部和尾部的作用就是起到一个帧定界的作用，即控制帧的数据报部分（不算首部和尾部）小于等于最大传送单元MTU，首部为SOH，十六进制值为01，尾部为EOT，十六进制为04
2.透明传输
在讲之前，试想这样一个问题，如果在帧的数据部分，出现了EOT数据，那么当帧发送的时候，就不能接收到真正意义上的完整帧了，其解决方法就是使用转义字符“ESC”，其十六进制编码为1B，将帧数据部分的帧定界符进行转义，接受后再将其转义回来即可，这样就可以完成透明传输，所谓的透明是指数据可以完整的通过数据链路层
3.差错检测
之所以会有差错检测，是因为现实中比特在数据传输过程中可能会出现差错，比如0变为了1，或者相反，这是数据肯定会发生问题，和之前的数据就不一样了，所谓的误码率，就是指传输的出错的比特占总传输比特总数的比率，可可作为一个参考，为了保证数据传输的可靠，故在数据链路层使用循环冗余检测CRC的检测技术
CRC的检错原理：
我们通过举例来说明，现将数据划分为组，假定每组k个比特，现在假定待传送的数据M=101001，即k=6，CRC运算就是在M后面添加n位冗余码，该冗余码可自己定义，这里我们定为n = 3，另外，还需要一个收发双方共同商定的一个n+1位的除数P，这里P定位P=1101，下面就是计算出冗余码，计算方法如下：先在M后添加n位0，即M = 101001000，，让M除以P，得出商Q和余数R，这里的除以为模2运算，这里的R=001，其中Q没有用处，R就是冗余码，这时候发送的数据M=101001001，也叫作帧检验序列FCS，在接收方中，将接收到的M除以事先商定好的P，如果余数R为0，则该帧没有出错，否则出错，丢弃，当然有可能还会出现帧丢失、帧重复、帧失序情况，这种情况比较复杂，暂不讨论。
点对点协议PPP
该协议应满足的需求：简单、封装成帧、透明性、多种网络层协议、多种类型链路、差错检错、检测连接状态、最大传送单元、网络层地址协商、数据压缩协商
组成：一个将IP数据报封装到串行链路的方法、一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP、一套网络控制协议NCP
该协议格式：
首部有四个字段，尾部有两个字段，F：标志字段，表示字符是多少进制表示
PPP协议在使用同步传输的时候使用零比特填充，解决信息部分出现标志位（0x7E)问题
PPP链路初始化过程：
使用广播信道的数据链路层
广播信道可以进行一对多的通信，局域网使用的就是广播信道
局域网优点：
具有广播功能
便于系统的扩展和准建演变
提高了系统的可靠性、可用性和生存性
局域网拓扑结构：总线型、星形型、集线型
使共享信道共享通信媒体的技术：静态划分信道：比如频分复用、时分复用、波分复用等；动态媒体接入控制（多点接入）：随机接入和受控接入
局域网的数据链路层可以拆成两个子层：逻辑链路控制子层（LLC），媒体接入控制子层（MAC）
适配器：拥有计算机的硬件地址，作用：把帧发送到局域网和从局域网接受帧
总线结构中，要实现共享信道的正常工作有两种方法：1、CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测） 2、将数据使用曼彻斯特编码的信号
CSMA/CD
多点接入：说明为总线型网络
载波监听：就是监听信道，站点在数据发送前或者发送中都要不断的检测信道
碰撞检测：就是检测信道是否在使用，如果在使用那么在此刻发送数据就会使数据严重失真
出现碰撞的原因：信号传输需要时间，存在传输时延
争用期：两个站点中信号的往返时间，即2t，其中t为从一个站点到到达另外一个站点所需要的时间，以太网使用截断二进制指数退避算法确定碰撞重传时机
在CSMA/CD中，凡是长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧
CSMA/CD的要点：
1、准备发送：适配器封装成帧，加入缓存中，发送前，检验信道
2、检测信道：检测信道，如果信道繁忙，一直检测，直到信道空闲，并且96比特时间内信道保持空闲，就发送该帧
在发送过程中也不断检测信道，即边发边监听，如果发送成功，则什么不做，如果失败，适配器停止发送数据，并发送人为干扰信号，执行指数退避算法，等待r倍的512比特时间后，返回2步骤，如果重传16次都不成功，则停止重传向上报错
集线器：很像一个接口的转发器
极限信道传输率：Smax = 1/(1+a),其中a=t/T0, t:以太网端到端时延，T0：帧的发送时间
扩展的以太网
在物理层扩展以太网：使用光纤
在数据链路层扩展以太网：使用网桥（类似路由器）或者交换机（多接口的网桥）