数据链路层概述

1. 概述

数据链路层负责通过一条链路从一个结点向相邻结点发送数据帧，在这之间需要使用信道，也就是传输系统。信道主要用以下两种类型：

• 点对点信道
• 广播信道

数据链路层提供的服务：

• 封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，用以确定帧的界限。
• 链路接入（广播信道）：如果是共享介质，需要解决信道接入问题。此外还要解决链路层寻址问题
• 透明传输：数据报内容不影响链路层协议工作，也就是透明传输。常用字节填充或零比特填充
• 差错检测：检验比特在传输过程中是否出错。常用循环冗余检验（CRC）法
• 帧编号、确认重传机制（通信质量不好的链路中）：使用确认重传机制，配合帧编号，实现可靠数据传输。

数据链路与帧：

• 链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路
• 数据链路：物理链路，还有控制数据传输的通信协议
• 网络适配器（网卡）：实现了链路层协议的硬件和软件，作用于数据链层和物理层

常见的差错编码

**奇偶校验码：**检测奇数位差错

二维奇偶校验：检测奇数位差错、部分偶数位差错，纠正同一行/列的奇数位错

Internet校验和：

• 将数据划分为16位的二进制整数序列
• 求和：补码求和，再取反
• 将和放入分组（UDP,TCP检测段）

循环冗余校验码：CRC

• 添加冗余比特：$D->DR$，R用于差错检测与纠正比特
• 差错编码可分为检错码和纠错码
• 对于检错码，如果编码集的汉明距离 d = r + 1，则该差错编码可以检测r位的差错
• 编码集的汉明距离：集合内编码不同bit位数的最小值
• 对于纠错码，如果编码集的汉明距离 d = 2r + 1，则该差错编码可以纠正r位的差错

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2. 点对点协议PPP

2.1 PPP协议的特点

我们知道，因特网用户通常都要连接到某个**ISP（网络服务提供商）**才能接入到因特网。而PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。

PPP协议有以下特点：

• 简单：只提供差错检验功能，纠错、确认重传由上层协议提供
• 封装成帧：PPP协议必须规定特殊的字符作为帧定界符，以便从接收到的比特流中找到帧的开始与结束位置
• 透明传输：保证数据传输的透明性，不影响帧定界符的作用
• 多种网络协议：PPP协议必须能够在在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议（如IP和IPX等）的运行
• 多种类型链路：PPP协议必须能在不同物理链路上传输
• 差错检测：PPP协议必须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