数据链路层详解：帧封装、透明传输与PPP协议

"计算机网络期末复习" 在计算机网络中，数据链路层是网络协议的第二层，负责在两个相邻节点之间提供数据传输的路径。它处理物理链路的建立、维护和拆除，并解决了帧的封装、透明传输和差错控制等问题。数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）和媒体访问控制（MAC）。LLC子层确保数据能在不同的局域网协议中传输，而MAC子层则关注如何在共享介质上有效地发送和接收数据。 链路是指一条无源的点到点物理线路，它不包含任何其他交换结点。数据链路层需要解决三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错控制。封装成帧就是在数据前后添加首部和尾部，用于识别帧的边界。透明传输处理的是数据中可能出现的特殊字符（如SOH和EOT）可能导致混淆的情况，通过插入转义字符ESC来避免误识别。差错控制主要通过循环冗余检验（CRC）来检测并校验传输中的错误，但仅使用CRC不能确保绝对可靠的传输。 PPP（点对点协议）是一种广泛应用在点对点链路上的数据链路层协议，支持全双工通信。PPP由三部分组成：数据封装方法、链路控制协议（LCP）和网络控制协议（NCP）。对于透明传输，PPP在同步传输中使用零比特填充，而在异步传输中使用字符填充。 在局域网环境中，逻辑链路控制LLC子层对所使用的具体协议是透明的，而MAC子层则负责具体的媒体接入策略。MAC地址是一个48位的标识符，用于区分网络中的设备。MAC帧分为单播、广播和多播三种类型。以太网规定了帧间最小间隔，以确保接收缓存有足够的时间处理前一个帧。以太网使用曼彻斯特编码来同时传输数据和时钟信息，以实现同步。 以太网遵循CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）协议，允许多个设备共享同一介质，但可能引发碰撞。若发生碰撞，设备会在经过争用期（即端到端往返时延的两倍）后重新尝试发送数据。这个机制是基于概率的，尽力提供服务，但不保证数据的可靠交付。 数据链路层在计算机网络中起着至关重要的作用，它确保数据能正确、高效地在物理链路上流动，并处理链路层的各种挑战，包括帧的构建、透明传输和错误检测，以及在局域网环境中的媒体接入控制。这些知识点对于理解计算机网络的底层工作原理至关重要。