数据链路层详解：从PPP协议到高速以太网

"媒体共享技术-计算机网络课件" 数据链路层是计算机网络中的一个关键层次，负责在节点间建立可靠的数据传输路径。它的主要任务包括帧同步、差错控制、流量控制以及链路管理。本章内容涵盖点对点信道和广播信道上的数据链路层操作，特别是重点讨论了以太网及其高速版本。 1. 帧同步功能：数据链路层将原始数据分段成帧，便于识别和处理。帧是数据链路层的基本传输单位，其结构包含帧头、帧数据和帧尾，用于标识帧的开始和结束，以便正确接收和解析。 2. 差错控制：在物理信道上传输数据时，由于噪声和干扰可能导致错误。数据链路层采用各种差错控制机制，如循环冗余校验(CRC)、检错重传等，来检测并纠正这些错误，确保数据的完整性。 3. 流量控制：流量控制确保发送速率不会超过接收端的处理能力，防止数据丢失或拥塞。这可以通过停等协议、滑动窗口协议等方式实现。 4. 链路管理：数据链路层还负责建立、维护和释放数据链路连接，例如在点对点通信中，PPP（Point-to-Point Protocol）协议就是一种常用链路管理协议，它定义了数据帧的格式、状态机转换和认证机制。 5. 点对点信道与PPP协议：PPP协议广泛用于点对点连接，如DSL和拨号上网。它支持多种网络层协议，并提供了链路质量控制和身份验证功能。 6. 广播信道与CSMA/CD：在局域网（LAN）如以太网中，数据通过广播信道传输。CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）是一种介质访问控制方法，用于避免多个设备同时发送数据导致的冲突。 7. 以太网的扩展与高速化：随着技术的发展，以太网从最初的10Mbps发展到100Mbps（100BASE-T）、1Gbps（吉比特以太网）甚至10Gbps（10吉比特以太网），通过物理层和数据链路层的改进实现了带宽的大幅提升，适应了宽带接入的需求。 8. 媒体共享技术：包括静态划分信道（如频分复用FDM、时分复用TDM、波分复用WDM和码分复用CDM），这些技术允许多个信号在同一信道上同时传输，提高了信道利用率。此外，多点接入技术如随机接入和受控接入（如轮询）用于管理多个设备对共享介质的访问。 9. CSMA/CD协议：以太网中的数据传输遵循CSMA/CD规则，当检测到介质空闲时，设备才能发送数据，若发生碰撞，则停止发送并等待随机时间后重试。 数据链路层在计算机网络中起着至关重要的作用，通过有效的帧处理、差错控制和介质访问策略，确保了数据在不同网络环境下的可靠传输。而媒体共享技术则提高了网络资源的利用效率，使得多个用户能够共享同一通信通道。