计算机网络---笔记3：数据链路层

一、今日内容

1. 数据链路层基本概率和基本问题
   1. 基本概念
   2. 三个基本问题
2. 两种情况下的数据链路层
   1. 使用点对点信道的数据链路层
   2. 使用广播信道的数据链路层
3. 以太局域网（以太网）
4. 扩展局域网
5. 高速以太网

二、数据链路层基本概率和基本问题

两台计算机间通信的示意图如下：

此次学习，主要是针对上图中的数据链路层细化学习，了解数据链路层如何识别帧头、帧尾，以及一些重要问题是如何解决的。

1. 基本概念

1. 链路（link）：指一条点到点的物理线路段，中间没有其他的点。
	* 注意：一条链路只是一条通路的一个组成部分
2. 数据链路（data link）：除了物理线以外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。而实现这些协议的硬件额软件加到链路上，就构成了数据链路。
	* 实现这些协议硬件和软件：现在最常见的方法是使用适配器(即网卡)
	* 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层
3. 数据链路层传输的是帧。

2. 三个基本问题

（1）封装成帧

1. 封装成帧：就是在一段数据的前后分别添加帧头、帧尾就构成了一个帧。
	* 注意：一段数据是指一定长度内的数据，并不是无限长的。一般最大是1500Byte
2. 帧头、帧尾
	* 实现：采用一些ASCII码为不可打印字符做帧头帧尾，比如控制字符
	* 作用：对帧进行定界。
3. 接受方：接受方在接受帧时，只有接受到帧头帧尾的帧才会获取，其他的都会舍弃。

（2）透明传输

上述的封装成帧存在一个问题：帧的数据部分可能出现非打印字符，甚至可能与帧头(SOH)帧尾（EOT）一样。这样会导致只有前半截的数据被接受，后半截的数据被舍弃，如下图所见。如何避免？

解决方案：在帧的数据部分，且出现非打印字符时，在前面加一个转义字符，来标识其是帧的数据部分，不是帧头或帧尾。如下图所示：

发送端的数据链路层会为数据包添加帧头、帧尾和转义字符。
在接受端的数据链路层会自动的去掉帧头、帧尾和转义字符。
这整个过程用户并不知道，用户知道数据被传输过去，所以叫透明传输。

（3）差错控制

• 问题：其实，除了上面这个问题，还存在一个问题：在数据的传输过程中，信号衰落或者受到噪音的干扰，会出现一些比特位的数据由0变为1或者由1变为0，从而出现差错。如何解决？

• 解决方法：一般会将数据分组，每一组数据后面都加上帧检查序列(FCS)，接受端的数据链路层会根据**帧检查序列(FCS)**来判断数据是否出错。

• 帧检查序列(FCS)如何得到？方法有很多，下面介绍其中一种方法：循环冗余检验(CRC)
  

• 接受端如何判断数据是否出错？同样的在接收端的数据链路层对数据帧进行循环冗余检验(CRC)计算。如果余数是0，则认为没有出错；反之则出错，但是无法纠错，会舍弃该数据。

无差错接受：凡是接受的帧，我们以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错。
可靠传输：发送什么就收到什么。（通过确认和帧的重传机制）
小结：CRC差错技术是一种无比特差错，而不是可靠传输。因为通过CRC计算出的FCS可能为0，且除数越大，概率越接近1

三、两种情况下的数据链路层

1. 使用点对点信道的数据链路层

现在全世界使用最多的数据链路层协议是点对点协议的(Point-to-Point，简称PPP协议)。拨号上网一般都是采用的PPP协议，可见PPP协议有身份验证的功能。

1. PPP协议要求：
   
2. PPP协议组成：
   
3. PPP协议帧格式：
   
4. PPP协议的透明传输：
   （1）以字节流的形式传输数据。
   （2）以比特流的形式传输数据。

5. PPP协议工作状态：