三个基本问题

数据链路层协议有许多种，但有三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是：封装成帧、透明传输和差错控制。

封装成帧

在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧，首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

透明传输

如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和 SOH 或 EOT 一样，数据链路层就会错误地“找到帧的边界”。

解决透明传输问题：
字节填充或字符填充，发送方在封装帧时，进行扫描，扫描到SOH、EOT、ESC（转义字符）时在其前面添加转义字符，以区分，告诉接受方这个和特殊字符相同的字符是数据，当然这些约定由双方之间的协议完成。

差错控制

在传输过程中可能会造成比特差错，1可能变成0,0可能变成1，而这些差错都是由于噪声引起的。

在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER。
为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。

建议和纠正差错的编码方法：

在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC 的检错技术。

循环冗余检验的原理
在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k个比特。 在每组 M后面再添加供差错检测用的 n位冗余码，然后一起发送出去。

冗余码的计算
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。
将余数 R作为冗余码拼接在数据 M后面，一起发送出去。

接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受。
(2) 若余数 R ≠ 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。

注：
仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受。
“无差错接受”：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。
也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。
单纯使用 CRC 差错检测技术不能实现“无差错传输”或“可靠传输”
应当明确，“无比特差错”与“无传输差错”是不同的概念。
在数据链路层使用 CRC 检验，能够实现无比特差错的传输，但这还不是可靠传输。
要做到“无差错传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。

点对点PPP协议

满足的需求

简单 —— 这是首要的要求。
封装成帧 —— 必须规定特殊的字符作为帧定界符。
透明性 —— 必须保证数据传输的透明性。
多种网络层协议 —— 能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议。
多种类型链路 —— 能够在多种类型的链路上运行。
差错检测 —— 能够对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。
检测连接状态 —— 能够及时自动检测出链路是否处于正常工作状态。
最大传送单元 —— 必须对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元 MTU 的标准默认值，促进各种实现之间的互操作性。
网络层地址协商 —— 必须提供一种机制使通信的两个网络层实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址。
数据压缩协商 —— 必须提供一种方法来协商使用数据压缩算法。

协议的组成

1. 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
2. 链路控制协议 LCP：建立并维护数据链路连接 。
3. 网络控制协议 NCP：为网络层协议建立和配置逻辑连接。

   ppp协议的帧格式

   PPP 帧的首部和尾部分别为 4 个字段和 2 个字段。
   标志字段 F = 0x7E （符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 01111110）。
   地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。
   控制字段 C 通常置为 0x03。
   PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。
   

透明传输问题

当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。
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。

字节填充
将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列 (0x7D, 0x5E)。
若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列 (0x7D, 0x5D)。
若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。

零比特填充
在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。
接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除。

以太网帧格式

在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧起始部分由前导码和帧开始符组成。后面紧跟着一个以太网报头，以MAC地址说明目的地址和源地址。帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包(例如IP协议)。以太帧由一个32位冗余校验码结尾。它用于检验数据传输是否出现损坏。