第三章.數據鏈路層

數據鏈路層使用的信道主要有點對點信道和廣播信道.

主要解決的問題有 封裝成幀 ，透明傳輸和差錯檢測.

封裝成幀

封裝成幀就是在網絡層交下來的IP數據報的前后加上首部和尾部，從而確定幀的有效性。一般來說，IP數據報盡可能大，傳輸效率越高，但是每種鏈路層協議都規(guī)定了數據部分長度上限(最大傳送單元MTU).

透明傳輸

由于首部開始符SOH和傳輸 結束符EOT可能會和數據部分的數據沖突，導致幀被錯誤認為丟棄，所以在數據部分出現控制字符都插入一個轉義字符.這種方法稱為字節(jié)填充或字符填充.

差錯檢測

現實通信鏈路都不會是理想的，傳輸過程中0可能會0變成1，1變成0，這叫
比特差錯。在一段時間內傳輸錯誤的bit占所傳輸bit總數的比率稱為
誤碼率BER。所以必須采用各種差錯檢測措施。目前在數據鏈路層廣泛
使用循環(huán)冗余檢驗CRC（Cyclic Redunancy Check）

一個典型的CRC檢驗：

要發(fā)送的數據為M = 101001（長度k = 6），雙方協定的除數P，n位冗余碼 = M * 2^n（實際上
就是M后面加上n個0）/P，得到商Q和余數R（n位,比P少一位），這個余數就是冗余碼。

注意的是這里的差錯檢測只是幀內的比特檢錯，對于 幀丟失，幀重復，
幀失序 這三種“出現傳輸差錯”，應由網絡層的可靠傳輸協議來修復。因此，在數據鏈路層使用CRC檢驗，能夠實現無比特差錯的傳輸，但并不是可靠傳輸。

使用廣播信道的數據鏈路層

利用 集線器 和雙絞線等形成的網絡，可以進行一對多的通信，例如局域網。

適配器的作用

計算機與外界局域網的連接是通過通信 適配器（現在基本內嵌入主機，或者叫網卡） 。適配器上裝有處理器和存儲器，適配器和局域網通信是通過電纜或雙絞線以串行傳輸方式進行，適配器和計算機通信是通過主板上的I/O總線以并行傳輸方式進行。因此適配器一個重要功能就是利用數據緩存的存儲芯片，進行數據串行傳輸和并行傳輸的轉換。

適配器接收和發(fā)送各種幀時不使用計算機的CPU，收到有差錯的幀時就直接丟棄幀不必通知計算機，只有正確幀，就會使用中斷來通知計算機并交付協議棧中的網絡層。值得注意的是，計算機的硬件地址就在適配器的ROM中，而軟件地址，即IP地址，則在計算機的存儲器中。

CSMA/CD協議

早期的以太網是將許多計算機都連在一根總線上，因此在同一時間只能允許一臺計算機發(fā)送數據（雙向交替通信）。CSMA/CD協議就是通信兩端通過碰撞檢測（邊發(fā)送邊監(jiān)聽）來避免沖突。

擴展以太網

• 在物理層擴展以太網: 利用集線器連接計算機，使用光纖和光纖調制解調器擴展主機和集線器之間距離。
• 在數據鏈路層擴展以太網： 使用網橋，根據MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉發(fā)和過濾

交換機（交換式集線器，實際上是一種多接口的網橋）也是工作數據鏈路層。