计网：第三章 数据链路层

在计算机网络中，数据链路层是负责在相邻节点之间建立、维持和释放数据链路连接，保证数据正确传输的层次。它处理两个相邻网络实体之间的数据传输问题，主要功能包括封装成帧、透明传输、差错检测和纠正、流量控制和链路管理等。 封装成帧是数据链路层的一项基本操作，它涉及到在原始数据前后加上帧头和帧尾，以形成帧结构。帧头和帧尾的作用是提供帧界限的标识，即帧的开始和结束，以便接收端能够从连续的比特流中准确地识别出帧的开始和结束。这通常通过特定的帧界标志字节来实现，但在数据传输过程中，如果帧内容恰巧出现了与帧界标志相同的字节，就可能引起混淆。为了解决这一问题，数据链路层采取了转义字符机制，即在含有特定控制信息（如帧界标志）的数据字节前添加转义字符，以区分数据内容和控制信息。此外，为了确保帧界标志的唯一性，数据链路层采用了零比特填充法，即在发送端数据中的每5个连续的“1”之后插入一个“0”，接收端收到后再删除这些插入的“0”，以避免与帧界标志混淆。 透明传输指的是数据链路层应该对上层的数据进行透明传输，即上层不管传输什么数据，都应该无差错地、原样地传递到目的地。为实现透明传输，除了转义字符和零比特填充法外，还可以采用字节填充技术，也就是在数据中如果出现了特定的字节（比如帧界标志），则在其前面添加一个转义字节以防止混淆。 PPP（Point-to-Point Protocol）协议是一种简单的面向字节的链路层协议，它使用同步或异步传输，可提供多种认证方式。PPP协议的工作状态包括建立、认证、网络层协议和终止状态，了解这些状态有助于理解PPP协议的工作流程。 在数据链路层中，退避算法是处理信道争用的常用方法。它主要用在冲突检测多路访问（CSMA/CD）网络中，用于确定冲突发生后各个站点等待重发信号的时间。退避算法可以是静态的，也可以是动态的，它们根据网络的当前状态和历史信息动态地调整退避时间，以减少数据传输中的冲突和碰撞。 帧的接收流程是数据链路层另一个重要知识点，它涉及到接收端如何处理传入的帧。这个流程通常包括物理层上接收比特流、通过帧同步确定帧的开始和结束、进行差错检测、解析帧头帧尾信息以及处理数据部分等步骤。正确的帧接收流程能够确保数据的准确性和完整性。 数据链路层的存在使我们能够更有效地使用物理层提供的服务。它负责在不可靠的物理媒体上提供可靠的数据传输服务，确保数据帧的顺序正确，以及在必要的时候进行差错控制，这些都对构建稳定可靠的网络通信系统至关重要。通过对数据链路层的学习，我们可以更好地理解数据如何在网络中安全、高效地传输。