计算机网络之数据链路层

1. 引言

数据链路层是计算机网络的第二层，位于物理层之上，网络层之下。它主要负责物理层提供的原始比特流转换成有意义的数据帧，以便网络层使用。这层不仅包括帧的封装，还涉及帧的正确、可靠传输，包括差错检测、纠正和帧的路由。本文将深入探讨数据链路层的核心组成，包括帧结构、差错检测与纠正、以及MAC地址和帧转发的机制。

2. 帧结构

在数据链路层，数据帧是传输信息的基本单位。一个典型的数据帧结构包括以下几个部分：

• 帧起始和结束标志：标识一个帧的开始和结束，常用特定的比特模式，例如HDLC（High-Level Data Link Control）协议中的01111110。
• 地址字段：指示帧的发送者和接收者。在点对点通信中，这个字段可以是源和目的地址。
• 控制字段：控制数据传输的方式，如确认、流量控制和帧编号等。
• 数据字段：包含上层网络传下来的数据。其长度可以固定也可以变化。
• 差错检测字段：通常使用循环冗余检查（CRC）来实现，确保数据在传输过程中的完整性。

3. 差错检测与纠正

数据链路层提供两种基本服务：差错检测和差错纠正。

• 差错检测：最常用的方法是CRC。在发送端，数据帧的数据部分和地址信息通过一个预定义的多项式进行计算，得到一个CRC值，这个值被添加到帧尾部。在接收