计算机网络读书笔记-----数据链路层

• 首先区分链路与数据链路的概念

链路只是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换节点。所以说链路只是一条路径的组成部分。
数据链路：是必要的物理线路和必要的通信协议构成数据链路。

数据链路层的协议数据单元——-帧
类似在网络层协议数据单元是IP数据报

路由器的协议栈只有三层：网络层，链路层，物理层
数据链路层的任务是：把网络层交下来的数据发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。

当两个主机进行通信时：应用进程将数据从应用层逐层往下传，经过传输层再到网络层，网络层将数据组成IP数据报，下传到数据链路层，数据链路层将其封装成帧到物理层，在物理层形成比特流后进入通信网络。
经过路由器，每一个路由器的物理层在收到比特流后，先由数据链路层将比特流恢复成帧，再从帧中提取出IP数据报，在路由表中找到下一跳的地址，路由器在转发IP数据报时，又再将其封装成另一个新的帧，然后交给物理层发送给下一个路由器。用这样的方式，经过许多路由器的转发，数据最后到达目的主机的物理层，逐层往上传最后交给远程的应用进程。

三个基本问题：帧定界，透明传输，差错检测。
帧定界：是指一个帧首部和尾部都加入了标记，使得接收端接收到的时候可以识别帧的开始和结束，以及帧里面装入的数据部分的准确位置。
中间帧的数据部分的长度上限——MTU（最大传送单元）
透明传输：帧的开始标识和结束标识是控制字符的名称，SOH和EOT，十六进制编码为01和04，但是当传输中二进制代码恰好和这两种的一样，就会错误的找到帧的边界

会错误的认为前面是一个帧，而因为后面找不到开始标记，将后面的丢弃。
为了解决透明传输，必须将数据中可能出现的控制字符SOH和EOT转换成另外一个字符，这个字符不被解释为控制字符。称为字节插入。

数据中出现的控制字符 经字节插入后发送的字符 SOH ESCx EOT ESCy ESC ESCz

　　
在接收端只要进行相应的逆变换就可以很方便的还原出原来的数据，使用这种字节插入法可实现透明传输。
差错检测：
　　比特在传输过程中可能会产生差错，所以在数据链路传输层都广泛的使用了循环冗余检验CRC技术，但是CRC只能做到无差错接受（不包括丢弃的帧）。
　　传输到接收端帧无差错，无丢失，无重复，同时还按发送的顺序接受，必须加上确认和重传机制。

• 点对点协议PPP是数据链路层中使用的较多的协议。

PPP协议的组成：
将IP数据报封装到串行线路的方法，IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。
用来建立配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP（通信的双方可协商的一些选项）
一套网络控制协议NCP，其中每一个协议支持不同的网络层协议。

因特网服务提供者ISP是一个提供用户拨号入网的经营机构，ISP的路由器与因特网通过高速专线相连，并且和电信公司的市话交换机也有专线相连。

PPP协议的工作状态:
当用户拨号接入ISP后，就建立了一条从用户PC机到ISP的物理连接，这时用户PC机向ISP的路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。这些分组及响应选择了将要使用的一些PPP参数，接着就进行网络配置，NCP给新接入的用户PC机分配一个临时的IP地址，这样用户PC机就成为因特网上的一个主机了。当通信完毕后，NCP释放网络层连接收回原来分配出去的iP地址，接着LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。

用户PC机通过调制解调器呼叫路由器时，路由器就能够检测到条直接掉漆发出的载波信号。在双方建立了物理层连接后，PPP就进入了链路建立的状态，目的是建立链路层的LCP连接。
此时LCP开始协商一些配置选项，即发送LCP的配置请求帧。
协商结束后就进入鉴别状态，若鉴别身份失败，则转到链路终止状态，若鉴别成功，则进入网络层协议状态
在网络层协议状态，ppp链路的两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议互相交换网络层特定的网络控制分组。如果PPP链路上运行的是IP协议，则对PPP链路的每一端配置IP协议模块（分配IP地址）使就要使用NCP中支持IP的协议—–IP控制协议（IPCP）。
当网络层配置完毕后，链路就进入可进行数据通信的链路打开状态。链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组。
数据传输结束后，可以由链路的一端发送终止请求LCP分组（Terminate-Request）请求终止链路连接，在收到对方发来的终止确认LCP分组（Terminate-ack）后，转到链路终止状态。
当调制解调器的载波停止后，则回到链路静止状态。

摘自：
计算机网络第五版.谢希仁