一、主要作用

1、封装成帧

2、透明传输

3、差错检测

3.1 奇偶校验码

3.2 循环冗余校验码CRC

二、最大传输单元MTU

三、以太网协议

1、MAC地址

2、以太网协议

2.1 数据格式

2.2 MAC地址表

一、主要作用

数据链路层的主要作用：

封装成帧：将网络层的数据封装成帧的个数，在数据前添加帧首，在数据后添加帧尾；
透明传输：对于出现在帧数据中的控制字符，但是要当做不存在的去处理；
差错检测：物理层只负责传输比特流，无法控制是否出错，所以需要数据链路层负责差错检测的工作。

1、封装成帧

帧是数据链路层数据的基本单元。发送端在网络层的一段数据的前后分别添加一个标记，形成“帧”；接收端根据帧前后的特定标识，识别出“帧”。

2、透明传输

透明传输指的是，控制字符在帧数据中，但是要当做不存在的去处理。也就是说，如果在帧数据中出现了和“帧尾部”的控制字符相同的字符，也要正确的进行处理。这需要对数据中的特殊字符，进行特殊处理。

对特殊字符进行处理的方法，就是在特殊字符前面，增加一个转义字符。如下图所示，ESC字符就是增加的转义字符。

如果帧数据中出现了转义字符，则继续在前面增加转义字符，表示这是转义字符：

3、差错检测

物理层只负责传输比特流，无法控制是否出错，所以需要数据链路层负责差错检测的工作。

3.1 奇偶校验码

奇偶校验码要求数据位和校验位的和，是偶数。这样，如果奇数位数字出现了问题，就会被检测出来。当然，如果是偶数位的数字出现了问题，是不能被检测到的。

3.2 循环冗余校验码CRC

循环冗余校验码，是一种根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码的方法。固定位数可能是一位，也可能是多位。用于检测数据传输或者保存后可能出现的差错。生成的数字计算出来，并且附加到数据后面。

模2除法：

模二除法和真实的除法很类似，差别在于，模2除法不需要借位。例如0-1等于1，但是不需要高位的数值减1。在每一位上看，实际上执行的就是异或操作，如下左图所示。

CRC的三个步骤：

选定一个用于校验的多项式G(x)，并在数据尾部添加r个0，其中，r是G(x)中x的最高阶次数；
用添加了r个0的数据，用于模2除法除以多项式G(x)的位串；
将得到的余数，填充在原数据r个0的位置，得到可校验的位串。

注意事项：

CRC的错误检测能力，与位串的阶数r有关，r越高检错能力越强；
数据链路层只进行数据的检测，不会进行数据的纠正。

二、最大传输单元MTU

MTU（Maximum Transmission Unit），最大传输单元。用于描述最大的可传输的数据帧的长度。

数据帧过大或过小，都会影响传输效率；以太网MTU一般是1500字节。

路径MTU，取决于整个传播链路中的MTU最小值。

三、以太网协议

1、MAC地址

MAC地址，也叫物理地址、硬件地址。每个设备都拥有唯一的MAC地址。

MAC地址有48位，即6个字节。通常由6组十六进制数字组成，每组都是一个字节，即两个16进制数。

2、以太网协议

以太网是一种使用广泛的局域网技术，是一种应用于数据链路层的协议。使用以太网协议可以完成相邻设备的数据帧传输。

2.1 数据格式

以太网协议的数据格式：

类型取决于后面的帧数据中承载的数据的类型，：

如果是IP数据，类型是0800；
如果是ARP请求或应答数据，类型是0806；
如果是RARP请求或应答数据，类型是0805。

2.2 MAC地址表

路由器中会存储一个MAC地址表，用来定位MAC地址对应的硬件接口。MAC地址表是一个映射，用来把一个MAC地址映射到一个具体的硬件接口。如图：

如果路由器发现MAC地址表中没有找到某个MAC地址，那么E将会广播数据包到除了数据发送方之外的全部硬件接口，接受到广播的硬件会向路由器反馈自己的MAC地址，然后E根据收到的反馈数据，更新MAC地址表。

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