数据链路层

链路（物理链路）：从一个结点到相邻结点的一段物理线路
数据链路（逻辑链路）：在物理线路上，加上软件和硬件（用于实现通信协议），比如用适配器（网卡）：含数据链路层和物理层功能
各种数据链路层协议考虑的共同问题：
1 封装为帧：首部加帧开始符，尾部加帧结束符，用于帧定界，帧的首部和尾部不计入MTU，如MTU1500，分片大小1480，MSS1460
2 透明传输：万一数据中含帧定界符(帧开始符或帧结束符)呢，前面加一字符进行转义
3 差错检测：误码率BER（少部分0变成1，1变成0），循环冗余检验CRC，防止无效帧再往后传了

此层使用两种信道：点对点信道 广播信道
使用点对点信道时，使用PPP(点对点)协议
PPP协议由下面三部分组成
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 (Link Control Protocol)
3 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)

首位两7E定界（我们上面说的帧开始符，帧结束符），FF03固定的，协议2字节规定信息部分是IP数据报还是LCP内容 还是NCP内容，ppp帧可以连续发。
异步传输：逐个字符传，如键盘与主机通信，接收方不知道数据何时到达，空闲线路实际携带着一个代表二进制1的信号，开始位使信号变成0，然后8个位，然后停止位使信号重新变回1，一大堆1里面摸个0出来
同步传输：一连串bit，按帧传，接收方通过帧开始符获知数据到来
PPP协议的透明传输：
异步传输：字节填充，0x7E变为(0x7D, 0x5E)，0x7D变成(0x7D, 0x5D)
ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在前面要加入0x7D，同时将该字符的编码加以改变。
同步传输：零比特填充，发送端发现5个连续的1，则立即填入一个0，因为7E是01111110
PPP 协议的工作状态：
电脑上网（接入ISP）
链路静止-建立物理层-链路建立-pc发LCP-NCP分配IP地址-链路打开，网络层建立。（释放时倒过来）

建立物理层连接（从链路静止到链路建立状态）：pc通过调制解调器呼叫ISP的路由器（点击连接按钮），链路建立后，LCP配置协商成功就建立了LCP链路且进入鉴别状态，鉴别（输密码验证）成功后，就建立了已鉴别的lCP链路且进入网络层协议状态，NCP配置协商中，给pc分配一临时的IP地址
释放时，NCP释放网络层连接（收回ip），然后LCP释放数据链路层连接，最后释放物理层连接。

使用广播信道的数据链路层
一对多，局域网用广播信道，局域网四拓扑结构，比如星形一般中间是个集线器，环形典型有令牌环网
局域网的数据链路层被拆分为了两个子层
1 逻辑链路控制LLC子层：上层，与传输媒体无关
2 媒体接入控制MAC子层：下层，传输媒体相关

适配器(网卡)：计算机通过I/O总线并行将数据（IP数据报）给到适配器，适配器封装为帧（它本身含硬件地址），串行扔到局域网内，适配器接到错误帧丢弃，正确帧发中断，计算机处理网络层和上层协议

总线特点：某计算机发帧，各计算机都能检测到帧，但只有帧的目的地址是自己时才接收此帧
总线上只能有一个计算机发数据，不可能全双工，只能半双工
此时共享信道不再使用以前说的各种复用了， 使用CSMA/CD协议：即载波监听多点接入/碰撞检测
载波监听：发送前先监听，发之前看看有没有人在发数据
碰撞检测：边发送边监听，适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，当认为碰撞，立即停止发送
传播时延导致碰撞：A，B相差1公里，电磁波在1km电缆里传播花5us，A发数据了，B在A发出5us内发数据（数据还没传过来，B认为信道是空闲的），发生碰撞
总线上的单程端到端传播时延记为τ，A 发送数据后，最迟要经过2τ才知道自己是否和别人碰撞。

以太网的MAC层：局域网基本上都是以太网了，而且基本都是用V2的mac帧
MAC地址，用在mac帧中，就是适配器地址
以太网MAC帧：介绍V2的帧格式，还有一种802.3（在数据字段可能插入LLC子层的LLC帧）

几个问题：类型代表上层是什么协议（是不是IP），数据最少46（MAC帧最小长度64，64-首尾18=46，小于46固定填充，上层如IP需要判断实际数据长度（IP层有长度字段），丢弃填充字段）
以太网使用曼彻斯特编码，基带数字信号（高低电压交替），出现一连串1或0时，接收端难以位同步，曼彻中每个码元中间有电压跳变，码元1由低跳高，0由高跳低，根据新码元进行载波调制（如原来全0对应低电压调幅后可能一直没有波形，现在全0对应高低电压交替调幅后有波形无波形交替）
如何判断MAC帧结束：各帧要有一定间隙，不管接收到0,1都有电压跳变，没有跳变就结束了
MAC帧开始判断：物理层上插入8字节（硬件生成），方便接收端同步，避免前几位接收不到，一直是10交替，最后连着2个1，准备好，数据要来了
无需保证透明传输。V2没有LLC子层。

扩展的以太网
物理层扩展：以太网范围不能太大(信号衰减导致CSMA/CD无法工作)，扩大以太网覆盖范围（扩大主机到集线器距离，如主机到集线器距离100m，那么任意两主机不超过200m）考虑用光纤和光纤调制解调器（电信号和光信号的转换，比如主机到集线器距离扩展到几公里）
考虑3个星形以太网连接为一个大的以太网，将3集线器连到一中央集线器，缺点是3碰撞域合为一个，降低了数据流量，不过这样可以扩展主机距离，如200m扩为400m
数据链路层扩展：网桥（工作在数据链路层，检查MAC帧的目的地址，不再将其向所有接口转发，转发到特定接口或丢弃），多个以太网（网段）连接为一个大的以太网，但是每个网段为独立的碰撞域，流量就大，存储转发(转发之前CSMA/CD，自学习建立转发表，源地址从某个接口进来，那么建立一个转发项，不过开始没有转发项，那么向除发送接口外所有接口转发)，网桥不改变帧的源地址
像集线器就工作在物理层，它向所有接口转发数据，构成星形等拓扑（广播信道），接受方必须自己判断是否接受，信道同时只有一个在发（CSMA/CD）

多接口网桥-交换式集线器-以太网交换机。交换机实现虚拟局域网， 此网在帧格式插入VLAN标记。