数据链路层要干的是：解决在一组网络上（一段链路上）传输的问题。
（在第一章我们讨论过数据是如何经过五层传输的，但在本章我们只考虑数据链路层之间传输数据的问题，所以就先想象成是两个链路层之间在直接传输数据）
一、链路与数据链路
1.1 链路
链路就是：一段物理线路，中间没有其他交换结点。
1.2 数据链路
与链路不同， 链路只是一条单纯的物理线路，但是数据链路层目的是解决传输问题，怎么可能只是一条单纯的线路，还需要规定水平方向两个对等实体（两个数据链路层之间）的通信规则，也就是协议。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。
所以数据链路层=链路+实现协议的软硬件
数据链路层协议有很多，但是他们都有三个共同的问题。我们来共同学习。
二、数据链路层协议
2.1 协议的共同问题
2.1.1 封装成帧
封装成帧就是把每个数据打包，这样就知道发过来的数据从哪里开始，到哪里结束了。
封装成帧：在帧的数据开始和结尾添加首部和尾部，进行帧定界。（也有不需要帧定界的，有固定的时间间隔也可以）
可以看出一个完整的帧由三部分组成，帧头，帧尾和IP数据报。因此IP数据报部分肯定是占比越大，传输效率越高。但是，每种数据链路层协议都规定了数据部分的长度上限——最大传送单元MTU。
那么是什么在充当帧头帧尾呢？一般都是一些控制字符 ，那万一你规定的控制字符，在数据报中也包含怎么办呢？这与透明传输有关。
2.1.2 透明传输
透明传输：本层对上层交付的数据无任何限制，你给我啥我发啥，啥也不改动。
如果你从键盘输入的话不用考虑以上问题，文本文件不可能在数据报中出现SOH，EOT这种帧定界控制字符。 但如果是一些二进制代码的程序就有可能出现，因为⬇️。数据链路层提前碰到EOT以为数据传输结束，丢弃了后面的部分。
一个程序编译还会由汇编器会进行汇编，那么根据我们学过的汇编知识，我们可以知道，汇编中就是用SOH代表开始，EOT代表程序结束。
这就像我们在C语言中，n是一个字符，但也能做到换行，那么程序是怎么区分两者的呢，那就是转义字符。"\n",前面加了个斜杠就代表换行了，数据链路层也是这么做的，如果数据中出现了SOH，EOT就在前面加个转义字符“ESC”。那么转义字符如果如果也出现在程序中（ESC），那么就在转义字符前面再加一个转义字符。
数据链路层不可能无论对错的就知道发，发过去才知道是错的，那如果这样数据传输效率就大大降低了 ，因此，它还需要进行差错检测。
2.1.3 差错检测
0变成1，1变成0 这是传输过程中出现的比特差错，除了比特错误还有帧丢失，帧重复，帧失序问题，这三个属于传输差错 。
数据链路层进行差错检测，检查的只是比特错误。使用的CRC循环冗余校验，在之前讲过 目录中的十一：循环冗余校验
我们通常认为经过差错检测后“凡是接收端数据链路层的帧均无差错”
以前为了通信链路质量不好吧，因此要求数据链路层提供可靠服务，所以对于质量差的无线传输链路，数据链路层协议使用确认重传机制。
但如果是通信质量良好的有线传输链路，本层不用提供可靠服务，如果出了差错要改正，就交给上层协议来完成（例如运输层的TCP协议）
数据链路层信道主要有两种：点对点信道，广播式信道
2.2 点对点信道-PPP协议
上面讲过，以前通信线路质量差，所以采用提供可靠服务的协议HDLC高级数据链路控制（High Level Data Link Control) ,但现在用这个用的少了，使用最广泛的点对点数据链路层协议是不提供可靠服务的PPP点对点协议（Point-to-Point Protocle)。
ISP从互联网管理机构申请到了一些IP地址，给用户使用。PPP协议就是用户与ISP之间的数据链路层协议。
讲到ISP顺便回忆一下服务器
服务器是一种在网络环境中提供计算能力的计算机设备，通常用于为其他设备提供服务。 服务器通过网络为其他计算机（如个人电脑、智能手机、ATM机等）提供计算或应用服务，具有高速的CPU运算能力、长时间可靠运行能力、强大的I/O数据吞吐能力以及高扩展性。
PPPoE是在以太网上运行的PPP协议。
2.3 广播信道-CSMA/CD协议
广播信道很麻烦，所有设备只有一根总线可以用，你用我就不能用，我发到一半发现有人给我发，那咋整？肯定有个人发的被扔了，要么是他的，要么是我的，因为总线只能一个人用。
咱先别急，回忆一下广播式网络：⬇️
2.3.1 计算机是怎么连接到局域网
计算机与外界连接是通过适配器，适配器就是主机箱里的一个网络接口板，也叫网络接口卡，简称“”网卡“
具体硬件怎么实现的自己看⬇️
什么是网卡
其功能包含了数据链路层与物理层两个层次的功能
2.3.2 CSMA/CD协议
1. 什么是CSMA/CD
CSMA/CD协议（Carrier Send Mutiple access/Collision Detection)：载波监听多址接入/碰撞检测
这个协议就是为了解决上面的问题： 所有设备只有一根总线可以用，你用我就不能用，我发到一半发现有人给我发，那咋整？
站点通过载波监听解决这个问题
载波监听：边发送边监听。在发送前、中都不停检测信道。
碰撞检测：边发送边检测信道上信号电压的变化情况。一旦发现总线上发生了碰撞就停止发送，过会儿再发。
它俩区别就是碰撞检测是：已经检测出来其他站点在发送，那我就先不发了。也就是用来处理几个一起发情况 。
那为啥载波监听了还会有碰撞检测呢？按理来说，监听了没事儿应该就没事儿啊。
就像在家族群打电话，你听见没人讲话你就赶紧讲，结果另一个人也跟你想的一样，同时跟你一起讲，你觉得没人讲话的时候就是载波监听，你讲了他也开始讲就是发生了冲突。
2. 发生了碰撞-争用期
下图包含了全部的已知信息，怎么求出❓处
1.他们用的是同一根总线，所以无论是A发到D，还是D发到A他们的传输速度是一样的，那么！！D从发送信号后到碰撞的时间=A发送的信号发生碰撞后到D的时间，所以❓处就是中点
（如果是在想不明白就可以这么想：你去学校的路上，碰到了老师正要去你家，而且你俩移动的速度一致，那不就是：你从家到你和老师相遇点的用时=老师从相遇点到你家的时间）🤓
接下来怎么算新的❓处
2.⬇️两个蓝色的线段之间用时已知（题目给了D得知碰撞的时间，D得知碰撞的时间也就是A发送的信号到达D的时间，又知道A0时刻发送），就能求出D发送之后 到A的时刻：那么那么绿色线段用时多久？：一样的
如果无限缩小A、D发送的间隔，让他们同时发，那么就得到了A最多需要2tao得知了碰撞。
3.得知了碰撞后
现在假设有三个站
C发了个特别短的信号到B，发完他就不管了，但是A后面发的才到B，这两个帧就有个是错的，会被扔了，但是他俩自己都觉得没扔，就不会重传，导致：
C：发完了休息
A：发完了我也休息
B自言自语：A/B 你的我扔了，再给我发一个（不可靠协议！！！）
C和A：无人打扰，美美休息中
那咋整？⬇️
4. 退避算法
退避算法规定了争用期为2tao,具体为51.2 us，对于10BaseT的以太网，在争用期可以发送512比特，也就是512bit/8=64B.
最短帧长：64字节，如果没有64个字节，必须填充一些字节进去，避免上述情况 ，以太网还规定了帧间最小间隔9.6us，让接收站点有时间清理前面的缓存。
三、信道利用率
根据上面，我们知道了传播时延是tao,假设发送帧需要T0
要提高利用率就是减少tao(在路上的时间），增大T0（真正用来把帧给对方的时间）
所以就是要减小比值：tao/T0
信道利用率：T0/(T0+tao)