- 數(shù)據(jù)鏈路層定義幀的開始和結束就轧，檢驗開始和結束之間的數(shù)據(jù)傳輸是否正確。
- 數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道有兩種：點對點信道和廣播信道锅很。
- 鏈路是一條點對點的物理線路赵抢，中間沒有任何其他交換站點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分确徙。
- 數(shù)據(jù)鏈路除了物理線路外醒串，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上鄙皇，就構成了數(shù)據(jù)鏈路芜赌。
- 在數(shù)據(jù)鏈路層中稱這種數(shù)據(jù)塊為幀（frame），幀是數(shù)據(jù)鏈路層的傳送單位伴逸。數(shù)據(jù)鏈路層給數(shù)據(jù)報加上幀頭缠沈、幀尾、物理層地址和檢驗值违柏。
幀的傳輸
三個基本問題
1博烂、封裝成幀
封裝成幀就是在一段數(shù)據(jù)前后分別添加首部和尾部，然后構成一個幀漱竖。封裝成幀確定幀的界限禽篱。首部和尾部的作用就是進行幀定界。
2馍惹、透明傳輸
透明傳輸是指不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合躺率，都應當能夠在鏈路上傳送。當所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰巧與某一個控制信息完全一樣時万矾，就必須采取適當?shù)拇胧┑恐ǎ菇邮辗讲粫⑦@樣的數(shù)據(jù)誤認為是某種控制信息。這樣才能保證數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是透明的良狈。
若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是ASCII碼中“可打印字符（共95個）”集時后添，一切正常。若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不是僅由“可打印字符”組成時薪丁，就會出現(xiàn)問題羡玛，SOH表示幀開始符辆亏，EOT表示幀結束符岩馍，如圖所示：
解決方法：
- 發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面加一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”（十六進制編碼是1B）翔曲。
- 字節(jié)填充或字符填充：接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡層前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。
-
如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中漫玄，就在轉(zhuǎn)義字符前也插入一個轉(zhuǎn)義字符茄蚯。當接收端收到連續(xù)兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除前一個轉(zhuǎn)義字符。
字節(jié)填充
3渗常、差錯控制
傳輸過程中可能產(chǎn)生比特差錯：1可能變成0,0可能變成1壮不。
在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比例成為誤碼率BER（Bit Error Rate）凳谦。誤碼率與信噪比有很大關系忆畅。因此需要采用差錯檢測衡未。
在A向B發(fā)送數(shù)據(jù)的鏈路中間會經(jīng)過多個路由器尸执，路由器在數(shù)據(jù)鏈路層檢測數(shù)據(jù)是否正確，如果錯誤就丟棄這個幀缓醋，以保證通過這個路由器傳輸過去的（不包括丟棄的）都是正確的幀如失。
鏈路層只進行差錯檢驗，不進行差錯糾正送粱，差錯糾正由傳輸層進行褪贵，由傳輸層進行可靠傳輸。鏈路層丟棄錯誤的幀后抗俄，發(fā)送端長期得不到幀接收確認信息脆丁，就會重新發(fā)送一次該幀。
循環(huán)冗余校驗CRC
數(shù)據(jù)鏈路層傳輸中廣泛使用了循環(huán)冗余校驗CRC动雹。
- 在發(fā)送端槽卫，先把數(shù)據(jù)劃分為組，每組k個比特胰蝠。
- 假設待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（k=6）歼培，我們在M的后面再添加供差錯檢測用的n位冗余碼一起發(fā)送。
冗余碼的計算：
- 在二進制M后面添加n個0茸塞。假設n=3躲庄，則M變?yōu)椋╧+n）位的101 001 000.
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把（k+n）位的數(shù)除以事先選定好的長度為（n+1）位的除數(shù)P，得到商是Q钾虐，余數(shù)是R噪窘，R為n位，也就是M的CRC冗余校驗碼效扫。把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送過去倔监。發(fā)送數(shù)據(jù)是 101 001 001，共（k+n）位荡短。
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注：可以用生成多項式來表示循環(huán)冗余的除數(shù)丐枉，例如P(X)=X3+X2+1可以表示1101這個除數(shù)。
在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀校驗序列FCS（Frame Check Sequence）掘托。循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同：
- CRC是一種常見的檢錯方法瘦锹，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。
- FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法弯院。
CRC檢測不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯辱士，也不能保證如果出現(xiàn)錯誤就一定能檢測出來（錯誤數(shù)據(jù)也可能得到正確的余數(shù)），但是只要經(jīng)過嚴格的挑選听绳，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)P颂碘，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。
PPP協(xié)議實現(xiàn)無差錯接收（錯誤的就丟掉）椅挣，但不實現(xiàn)可靠傳輸头岔。
數(shù)據(jù)鏈路層點到點協(xié)議PPP
現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議PPP（Point-to-Point Protocol），用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時鼠证，一般都是使用PPP協(xié)議峡竣。
標志字段F=0x7E標志了幀的開始和結束。
地址字段A只置為0xFF量九，由于是點對點通信适掰，實際上并不起什么作用。
控制字段C通常置為0x03荠列，沒有什么特殊含義类浪。
PPP協(xié)議的透明傳輸（字節(jié)填充）：
1. 字節(jié)填充
- 將信息字段中出現(xiàn)的每個0x7E字節(jié)變成2字節(jié)序列（0x7D，0x5E）肌似。
- 若信息字段中出現(xiàn)一個0x7D的字節(jié)费就，則將其轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)序列（0x7D，0x5D）锈嫩。
- 若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（數(shù)值小于0x20的字符）受楼，則在該字符前加入一個0x7D字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變呼寸。
2. 零比特填充
PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時艳汽，使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳遞，不保證是字節(jié)的整數(shù)倍）对雪。這時PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實現(xiàn)透明傳輸河狐。
在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)信息部分有5個連續(xù)1瑟捣，則立即填入一個0.接收端對幀中的比特流進行掃描馋艺，每當發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就把這5個連續(xù)1后面的一個0刪除迈套。
廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層
以太網(wǎng)
以太網(wǎng)提供的服務是不可靠的交付捐祠，即盡最大努力的交付。
當接收站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀桑李，其他什么也不做踱蛀。差錯的糾正由高層來決定窿给。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀率拒，而是當做一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送崩泡。
信道利用率
一個幀從開始發(fā)送，經(jīng)可能發(fā)生的碰撞后猬膨，將再重傳數(shù)次角撞，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑（即再經(jīng)過t時間使得信道上無信號在傳播）時為止，是發(fā)送一幀所需的平均時間
MAC層（媒體訪問控制層）
MAC地址勃痴，又稱硬件地址或物理地址谒所，48位，前三字節(jié)（高位24位）由IEEE的注冊管理機構RA向廠家分配召耘，后三字節(jié)（低24位）由廠家自行指派百炬，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復地址。這種48位地址稱為MAC-48污它，通用名稱為EUI-48.
MAC地址不可更改，但是可以更改通信時的MAC地址庶弃，也相當于“更改”了MAC地址衫贬。
- 類型字段用來標識上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議歇攻。
- 數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC客戶數(shù)據(jù)字段
最小長度64字節(jié) - 18字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長度46字節(jié)
當數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時固惯，應在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長不小于64字節(jié)缴守。 - 為了達到比特同步葬毫，在傳輸媒體上實際傳送的要比MAC幀還多8字節(jié)。在幀前面插入的8字節(jié)中第一個字段共7個字節(jié)屡穗，是前同步碼贴捡，用來迅速實現(xiàn)MAC幀的比特同步。第二個字段是幀開始定界符村砂，表示后面的信息就是MAC幀烂斋。
無效的MAC幀：
1）幀長度不是整數(shù)個字節(jié)；
2）用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯础废；
3）數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)內(nèi)汛骂。
幀最小間隔：
幀間隔最小間隔為9.6 us，相當于96 bit的發(fā)送時間（10M以太網(wǎng)）评腺。一個站在檢測到總線開始空閑后帘瞭，還要等待9.6 us才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理蒿讥，做好接收下一幀的準備蝶念。
百兆以太網(wǎng)（100Base-T）的幀最小間隔為0.96 us
