数据链路层

数据链路层位于物理层之上、网络层之下。物理层只负责把比特变成信号并在传输媒体上传送；数据链路层要把网络层交下来的分组封装成帧，并让帧在一段链路上或一个局域网内传输。

900

网络层看的是源主机到目的主机的端到端路径；数据链路层看的是相邻节点之间的一段链路。一个网络层分组经过多个路由器时，会在每一跳被解封装和重新封装成新的数据链路层帧。

链路、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，中间没有其他交换节点。它强调的是物理通路，可以是有线链路，也可以是无线链路。

数据链路是在链路基础上加上通信协议和相关硬件、软件后形成的逻辑通道。链路只是“线”，数据链路还包含如何识别帧、如何处理差错、如何协调发送等规则。

帧是数据链路层的协议数据单元。网络层交给数据链路层的是分组；数据链路层给分组加上首部和尾部后形成帧。

数据链路层的功能可以概括为：

不是每一种数据链路层协议都会完整实现所有功能。例如，以太网通常只提供不可靠传输；无线局域网链路误码率更高，需要在数据链路层引入确认和重传。

组帧是把网络层分组封装成数据链路层帧。接收方收到的是连续比特流，必须知道哪里是一帧的开始，哪里是一帧的结束。

900

常见帧结构包括：

组帧的关键不是“加一点包装”，而是让接收方能稳定地从连续比特流中恢复出一帧一帧的数据。

透明传输指无论数据载荷中出现什么比特组合，数据链路层都能把它原样交付给接收方的网络层。

问题在于：如果协议使用某个特定符号作为帧定界符，而数据载荷中恰好也出现了同样的符号，接收方可能误以为帧提前结束。

面向字节的链路可以使用字节填充法。发送方在数据载荷中的特殊控制字节前插入转义字节；接收方看到转义字节后，知道后面的字节是普通数据，而不是控制符号。

这种方法的核心是：让载荷中的定界符“失去定界含义”。

面向比特的链路常用零比特填充法。若帧定界符为：

$$
01111110
$$

发送方扫描数据载荷，只要发现 5 个连续的 1，就在后面插入一个 0。接收方在交付数据前执行逆操作：每发现 5 个连续的 1，就删除其后的一个填充 0。

这样处理后，载荷中不会自然出现 01111110，真正的 01111110 就只用于帧定界。

以太网帧前面还有前导码和帧开始定界符，用来帮助接收方同步比特时钟并确定帧开始。此外，以太网帧之间还需要保留帧间最小间隔。

这些内容容易和“组帧”混在一起。可以这样区分：