数据链路层

数据链路层的主要任务是将上层交付的数据构造成比特流，然后交给下面的物理层。主要研究在一个局域网内，分组怎么从一个主机传送到另外一个主机。

比特流包括一些控制信息和数据，基本单位是帧。

数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

数据链路层解决的3个问题：封装成帧，透明传输，差错检测。

封装成帧：在数据的前后添加首部尾部即构成帧。首尾的作用就是进行帧定界，同时也包括很多控制信息。IP数据报就是数据部分，数据链路层对数据有一个最大限制，MTU。帧首尾用SOH（01h）EOT（04h）标志。

透明传输：透明传输指数据中的所有比特组合都可以通过封装到帧中进行传输，由于在数据链路层使用了特定的比特组合作为帧定界标识，那么在数据中就不允许再出现这样的比特组合，否则就出现帧定界的错误。

用ESC（1B）转义字符解决这个问题。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面再插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。 接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符，就得到了原始的数据。

差错检测：在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。

循环冗余检验CRC解决这样的问题。

CRC原理：

在数据后面添加冗余码。冗余码的计算，首先，用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。这个余数R就作为冗余码，拼接在数据的后面发送出去。

例：:假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）

现在 k = 6, M = 101001。
设 n = 3, 除数 P = 1101，
被除数是 2的n次方*M = 101001000。
模 2 运算的结果是：商 Q = 110101，
           余数 R = 001。
把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2的n次方*M + R
   即：101001001，共 (k + n) 位。

 ****这里作商并不是普通的二进制除法，作模二除法。

冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。

CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。
FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。

接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验，接收端把收到的每一帧都除以同样的除数P（模2 运算），然后检查得到的余数R
(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。
(2) 若余数 R  0，则判定这个帧有差错，就丢弃

主要使用的的信道：点对点信道和广播信道。

点对点协议 PPP：

PPP协议的帧格式。

PPP协议解决透明传输问题的方法：1.当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充。2.当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。

PPP协议的工作状态：

当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
PC 机向路由器发送一系列的 LCP（链路控制协议） 分组（封装成多个 PPP 帧），这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，
然后进行网络层配置，NCP（网络控制协议） 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。
通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址
接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。

广播信道：局域网的数据链路层是一种典型的使用广播信道的数据链路层。

局域网的数据链路层被拆成了两个：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。