数据链路层

简单模型

数据链路层不关心物理层解决的问题，只关心帧头帧尾和校验。

信道类型

点到点信道（PPP协议）

(1)PPP协议是数据链路层协议用于身份验证，例如用户使用拨号上网。
(2)特点：
简单；封装成帧；透明性；多种网络层协议；多种类型链路；差错检验（无差错接收）；检测连接状态；最大传送单元；网络层地址协商；数据压缩协商；
(3)不满足：
纠错；流量控制；序号；多点链接；半双工或单工连接。
(4)组成：
数据链路层协议可以用于异步串行或同步串行介质；
使用LCP(链路控制协议)建立并维护数据链路连接，可以实现身份验证和欠费管理；
网络控制协议(NCP)允许在点到点连接上使用多种网络层协议。

(5)PPP协议不使用序号和确认机制的原因
在数据链路层出现错误的概率不大时，使用较简单的PPP协议较为合理；
在Internet环境下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报。数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的；
帧检验序列FCS字段可以保证无差错接受。
(6)PPP协议的工作状态
当用户拨号接入ISP(网络运营商)时，路由器的调制解调器对拨号进行确认，建立物理连接；
PC机箱路由器发送一些列的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，和进行网络层配置，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Internet上的一个主机；
通信完毕后，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；
最后释放的事物理层连接。

广播信道（局域网）

拓扑

共享通信媒体
静态划分信道(麻烦)：频分复用；时分复用；波分复用；码分复用；
动态媒体接入控制(多点接入)：随机接入(主要是以太网)；受控接入，如多点线路探询(polling)，轮询(不采用了)。

以太网通信方式
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上，当初认为这样连接即简单又可靠，因为总线上没有有源器件。
总线上每一个主机都能检测到B发送的数据。但是只有D的地址和数据帧首部写入的地址一致，所以只有D接收。其余计算机都能检测到这不是发送给他们的数据帧，所以就丢弃这个数据帧。
这是一种具有广播特性的总线上实现了一对一通信。这种方式不安全。

协议
CSMA/CD：载波监听多点接入/碰撞检测

以太局域网（LAN)

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

服务
不可靠的交付，即最大努力的交付；出现差错时丢弃帧。

拓扑结构
物理上是星型，逻辑上是总线型。

虚拟局域网（VLAN)

虚拟局域网VLAN是由一-些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑
组。
交换机的使用使得VL AN的创建成为可能。
一个VLAN=一个广播域=逻辑网段(子网)

MAC层

MAC地址

硬件地址 = 物理地址 = MAC地址

适配器检查MAC地址

适配器从网络上每收到一个MAC帧就要用硬件检查MAC帧中的MAC地址：
->如果是发往本站的帧就收下，然后进行其它处理，否则丢弃。
发往本站的帧包括：单播帧(unicast)(一对一)、广播帧(broadcast)(一对全体)、多播帧(multicast)(一对多)

扩展以太网

在物理层扩展

(1)距离的扩展：机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器。

(2)数量的扩展：集线器集联使网络中计算机增加，变成一个大的冲突域，接入设备越多效率降低。

在数据链路层扩展

(1)使用网桥
网桥工作在数据链路层，他根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是现检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到对应的接口。

(2)透明网桥(transparent )
透明指局域网上的站点不知道所发送的帧将经过几个网桥，因为网桥对于各站点是看不见的。

透明网桥使用了生成树算法，避免产生转发的帧在网络中不停的转圈。

(3)交换机
随着网桥的接口的增加， 后来网桥和集线器合并了，计算机可以直接和交换机连接，这就是交换机。
交换机就是网桥和集线器的合并升级版，能全双工，安全通信。
特点：无冲突、端口带宽独享安全、基于MAC地址转发、通过学习构建MAC地址表。
生成树算法
STP（生成树协议）：就是把一个环形的结构改变成一个树形的结构。STP协议就是用来讲物理上存在环路的网络，通过一种算法，在逻辑上阻塞一些端口，来生成一个逻辑上的树形结构。
逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生。
当线路故障，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用。

链路与数字链路

->链路(link)——一条点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换节点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。
->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。最常用的方法是使用适配器(网卡)来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

帧

在网络层，给数据包增加了接收端和发送端的IP地址。在数据链路层里，增加了帧头帧尾，MAC地址和校验值。

解决的基本问题

封装成帧

添加帧头和帧尾，构成一个帧，确定帧的界限。

但是，可能会出现以下问题，

透明传输

插入的转义字符”ESC”。

差错校验

循环冗余检验CRC：传输过程没有差错，就接受，否则丢弃。

特点：①不能确定出错的bit的是哪一位；
②可能会出错，但除数位数足够大，就可以极大减少出错率；
③CRC只能做到无差错接收，要做到可靠传输，还必须加上确认和重传机制。