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数据链路层应用的信道次要有一下两种类型
点对点信道
这种信道应用一对一的点对点通信形式。
播送信道
这种信道次要是用一对多的播送通信形式。
局域网尽管是个网咯，但咱们并不把局域网放到互联网上思考。在本章中咱们钻研的是在同一个局域网中，分组怎么从一个主机传送到另一台主机，但并不通过路由器转发，从整个互联网上来看，局域网中依然属于数据链路层的范畴。
本章最次要的知识点
- 熟路链路层的点对点信道和播送信道的特点，以及这两种信道应用的协定 PPP 协定和 CSMA/CD 协定的特点
- 数据链路层的三个根本问题：封装成帧，通明传输，过错检测。
- 以太网 MAC 层的硬件地址
- 适配器，转发器，集线器，网桥，以太网交换机的作用以及应用场合。
咱们察看一下两台主机通过互联网进行通信时 数据链路层 所处的位置
图 3 -1（a）示意主机 H1 通过电话线上网，两头通过三个路由器（R1,R2,R3)连贯到近程主机 H2，所通过的网络是多种的，如电话网，局域网，广域网等。当主机 H1 向主机 H2 发送数据时，从协定的档次上来看，数据流动如图 3 -2(b)所示，主机 H1 和主机 H2 都有残缺的五层协定栈，单路由器在转发分组时应用的协定栈只有上面三层。数据进入路由器后要先从物理层上到网络层，在转发表中找到下一跳地址后，再下到物理层转发进来。当咱们专一于钻研数据链路层的问题时，咱们能够这样钻研：H1 的链路层 ->R1 的链路层 ->R2 的链路层 ->R3 的链路层 ->H2 的链路层。
应用点对点信道的数据链路层
数据链路和帧
链路 指的是从一个结点到 相邻结点 的一段物理线路（有线或无线）, 而两头并没有任何其余的替换结点。在进行数据通信时，两台计算机之间的通信门路往往要通过很多段这样的链路。可见链路只是门路的一部分。
数据链路 ：当在一条线路上传输数据时，除了必须要有一条物理线路外，还必须要有一些必要的通信协议来控制数据的传输，若把实现这些协定的硬件和软件加到链路上，就形成了数据链路。当初最罕用的就是 网络适配器 (既有软件，也有硬件) 来实现这些协定。个别的适配器都包含了数据链路层和物理层这两层的性能。
点对点信道的数据链路层的协定数据单元：帧：
数据链路层把网络层交下来的数据形成 帧发送到链路上，以及把接管到的帧中的数据取出并上交给网络层。在网络层中，网络层协定数据单元就是IP 数据报，也叫分组或者包。
数据链路层通信图
点对点信道的数据链路层在进行通信时的次要步骤如下：
- 结点 A 的数据链路层把网络层交下来的 IP 数据报文 增加首部和尾部封装成帧。
- 结点 A 把封装好的帧发送给结点 B 的数据链路层。
- 若结点 B 的数据链路层接管到的帧无差错则从接管到的帧 提取出 IP 数据报 上交给下面的网络层；否则抛弃这个帧。
三个根本问题:封装成帧，通明传输，过错检测
封装成帧
封装成帧是在一段数据的前后别离加上 首部 和尾部 ，这样就形成了一个帧。接收端在接管到物理层上交的 比特流 后，就能依据手部和尾部的标记，会从比特流中辨认到 帧的开始 和帧的完结。如图就是一个增加帧首和帧尾封装成帧
咱们晓得，分组替换的的一个重要概念就是：所有在互联网上传送的数据都是以 IP 数据报文为传送单位，网络层的 IP 数据报传送到数据链路层就成为了帧的数据局部。在帧的数据局部的前部和后部别离加上首部和尾部，就形成了一个残缺的帧。这样的帧就是数据链路层的数据传送单元。
一个帧的长度等于 数据局部的长度 + 帧首 + 帧尾的长度 ，首部和尾部的重要作用就是 帧定界（确定帧的界线）。
在发送帧的时候，是从帧的首部开始送的。各种数据链路层协定都要对帧首部和帧尾部的格局都有明确的规定。为了 进步帧的传输效率，应该使帧的数据局部尽可能的大于帧的首部和尾部的长度。然而呢，每一种数据链路层协定都规定了所能传送的帧的数据局部长度下限 —– 最大传送单元 MTU(Maximum Transfer Unit)。如图给出了 MTU 与帧的数据局部和帧的首部和尾部的关系。
帧首部应用 SOH（start of head）十六进制编码 01 作为帧的开始控制字符，帧尾部应用 EOT（end of transmission）十六进制编码 04 作为帧的完结控制字符。
通明传输
因为帧的开始和完结标记会用专门的控制字符，因而，所传输的数据中的任何 8 比特组合肯定不容许应用作为帧定界的控制字符比特编码一样，否则会呈现帧定界谬误。
当传送的帧应用文本文件组成的时候 (文本文件中的字符是从键盘上输出的)，其数据局部显然不会呈现 SOH 和 EOT 这样的帧定界控制字符。不论在键盘上输出什么字符都能够放单帧上传输，因而这样的传输就是 通明传输。
然而当数据局部并不是键盘上一般的 ASCII 码时候，而是例如像二进制代码或者图像，音乐等数据流时，状况就有可能变得不一样，如果数据中的某个字节的二进制比特刚好和帧定界符的控制字符 SOH(01) 或者 EOT（04）重合，如图, 数据链路层可能会谬误的找到帧界定符。数据链路层会 谬误的 找到帧定界符号，把局部帧接管下 (误认为是个残缺的帧) 这样的谬误传输状况显然并 不是通明传输。
为了解决通明传输问题，就必须设法 使数据中可能呈现的控制字符 SOH，EOT在接收端不被解释为控制字符，具体的办法是：发送端的数据链路层如果在数据传输中呈现 SOH 或者 EOT，就在后面插入一个转义字符 ESC（十六进制编码为 1B），而且在接收端删除这个转义字符，这样的办法称之为字节填充或者是字符填充。，如果转义字符也呈现在数据当中，那么解决办法依然是在转义字符的后面再加上一个转义字符，因而，当接收端间断的接管到两个转义字符的时候，就删除后面其中一个。如图为用字节串书法解决通明传输问题：
过错检测
事实中的通信链路都是不现实的。也就是说，比特在传输的过程当中，可能 1 会变成 0,0 或者变成 1，这就叫做 比特过错 ，在一段时间内，传输谬误的比特总数占传输所有比特总数的比值，称之为 误码率 (BER),
误码率与信噪比有着很大的关系，如果设法进步信噪比，就能够使误码率缩小。理论的通信链路并非是现实的，它不能使误码率升高到 0，因而呢，在计算机网络传输数据的时候，必须采纳各种校验，目前在数据链路层宽泛的采纳了 CRC 循环冗余测验 的检错技术。上面咱们通过一个简略的例子来阐明 CRC 循环冗余测验的原理：
- 在发送端，先把数据划分为组，假如每组 k 个比特。先假如待传送的数据 M =101001(k=6)，CRC 运算就是在数据 M 的前面增加供过错检测应用的 n 为冗余码，而后形成一个帧发送进来，一共发送 (k+n) 位。在所要发送的数据前面减少 n 为的冗余码，尽管增大了数据传输的开销，然而却能够进行过错检测，当传输可能呈现过错时，付出这种代价往往是很值得的。
- 这 n 位冗余码能够用以下办法得出：用二进制的 模 2 运算 (二进制加法不进位) 进行 2^n 乘 M 运算，这相当于在 M 前面增加 n 个 0，失去的 (k+n) 位的数除以收发单方当时约定的长度 (n+1) 位的除数 p，得出商是 Q 余数是 R(n 位，比 P 少一位)，例如：假设除数为 P =1101，通过模 2 除法运算后的后果是：商 Q 为 110101，余数 R 为 001。这个余数 R 就能够当作循环冗余码拼接到数据 M 的前面发送进来，这种为了将检错而减少的冗余码成为 帧测验序列 FCS，因而加上 FCS 后发送的帧为 101001001(即 $x^{2}$M+FCS), 共有 (k+n) 位。
顺便说一下，循环冗余码 CRC 是一种检错形式，而 FCS 是增加在数据前面的冗余码。
在接收端把接管到的数据以帧为单位进行 CRC 测验，把收到的每一个帧都除以雷同的除数 P(模 2 运算)。
如果在传输过程中没有过错，那么通过 CRC 测验后失去的余数 R 为 0，
在接收端对收到的每一帧通过 CRC 测验，会有以下两种状况
- 若得出余数为 0，就断定这个帧没有呈现过错，就 承受。
- 若失去余数不为 0，则判断这个帧有过错（然而并不知道哪里错了），抛弃
在数据链路层，发送端帧检测序列 FCS 的生成和接收端的 CRC 测验都是硬件实现的，因而处理速度很快并不会影响数据的传输。
数据链路层不应用确认和重传机制，也就是不要求数据链路层向上册提供牢靠服务，如果在数据链路层传输数据呈现了谬误，那么交给下层去解决，数据链路层都是不牢靠的传输协定。
