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1. 学习目标

理解点对点信道和广播信道的协议特点，掌握数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测。熟悉以太网层的MAC硬件地址以及适配器、网桥、以太网交换机的使用场景。

2. 数据链路层的主要任务

数据链路层负责在两台计算机之间传输数据，其核心任务是将网络层传下的IP数据报封装成帧并交付给物理信道。接收端通过首部和尾部的控制信息提取数据部分，并检测帧是否有差错。

在点对点信道中，PPP协议是数据链路层的主要协议。广播信道则支持一对多通信。

3. 点对点（PPP）信道的使用步骤

4. 数据链路层的三个基本问题

1. 封装成帧

在传输前，将IP数据报添加首部和尾部。首部和尾部的作用是帧定界，确保传输过程中丢不丢失帧。

2. 透明传输

无论数据内容是什么，链路层都需确保其正确传输。若控制信息与数据内容重合，需采取措施避免误解，确保链路传输的透明性。解决方法通常是字节填充。

3. 差错检测

采用循环冗余检验（CRC）方法，通过计算帧的校验和判断是否有差错。若有差错则丢弃帧。

5. 以太网的特点

以太网是局域网技术，支持最大努力交付（不可靠），数据传输以帧为单位，无需帧尾界定的支持。帧与帧之间有间隙，不需要透明传输，但需带流量检测以避免冲突。

6. 适配器的作用

• 数据帧收发：适配器负责在物理层和数据链路层之间转换，完成帧的物理传输。
• 差错处理：接收到有差错的帧则直接丢弃，无需通知上层。
• 中断处理：接收到正确帧时，通过中断信号通知CPU，数据链路层将数据传递给网络层。
• 过滤功能：根据MAC地址过滤未定向本站的帧。

7. CSMA/CD协议

冲突检测的载波监听多路访问技术，所有站共享传输信道。发送前监听一段时间，若无信号则发送。若冲突则等待重试，确保通信顺序。

8. MAC地址的特点

• 每个局域网上的设备（如主机或路由器）都有唯一的48位MAC地址。
• MAC地址存储在适配器的ROM中，但可能随设备重新部署发生改变。
• 若主机迁移至不同网络，则MAC地址保持不变。
• 路由器可通过多个适配器连接多个网络，每个适配器对应一个MAC地址。

9. 以太网交换机

以太网交换机是多接口网桥，主要用于承接多个主机或交换机。每个接口全双工通信，独占传输媒体，避免冲突。

优势：提升带宽利用率，支持全双工。缺点：不进行差错检测，可能转发无效帧。

10. 以太网交换机的自学习功能

• 交换机初始状态下，交换表为空。
• 发现冲突或广播帧时，交换机根据目标MAC地址决定转发方式。
• 不需广播即可找到最佳路径，实现高效通信。