前言

上篇文章，我们一同学完了物理层的全部内容，在本篇文章中，我们初步学习数据链路层，理解数据链路和帧的相应概念，知晓封装成帧，透明传输，差错检测的含义。

3.1 数据链路和帧

3.1.1 数据链路和帧

链路是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换节点。

数据链路则不同。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必须要的通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路，现在最常用的方法是使用网络适配器来实
现这些协议。

也有人采用另外的术语。这就是把链路分为物理链路和逻辑链路。物理链路就是链路，逻辑链路就是数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。

早起的数据通信协议层叫做通信规程。

点对点信道的数据链路层的协议数据单元——帧。

数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。在互联网中，网络层协议数据单元就是IP数据报（或简称为数据报、分组或包）。

点对点信道的数据链路层在进行通信时的主要步骤如下：
(1) 节点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。
(2) 节点A把封装好的帧发送给节点B的数据链路层。
(3) 若节点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报交给上面的网络层；否则丢弃这个帧。

3.1.2 三个基本问题

三个基本问题是：封装成帧、透明传输和差错检测
1、封装成帧
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。
在这里插入图片描述
图中表示用帧首部和帧尾部封装成帧的一般概念

网络层的IP数据报传送到数据链路层就称为帧的数据部分。在帧的数据部分的前面和后面分别添加上首部和尾部，构成一个完整的帧。这样的帧就是数据链路层的数据传送单元。一个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧首部和帧尾部的长度。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。此外，首部和尾部还包括许多必要的控制信息，在发送帧时，是从帧首部开始发送的。各种数据链路层协议都对帧首部和帧尾部的格式有明确的规定。

为了提高帧的传输效率，应当使帧的数据部分长度尽可能地大于首部和尾部的长度。但是，每一种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限——最大传送单元MTU。

当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时，帧定界可以使用特殊的帧定界符。

由于使用了帧定界符，接收端就知道前面收到的数据是个不完整的帧。

2、透明传输
由于帧的开始和结束的标记使用专门指明的控制字符，因此，所传输的数据中的任何8比特的组合一定不允许和用作帧定界的控制字符的比特编码一样，否则就会出现帧定界的错误。
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如图：如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT这种控制字符一样，数据链路层就会错误地“找到帧的边界”，把部分帧收下，而把剩下的那部分数据丢弃。