计算机网络第三章 数据链路层笔记

数据链路层是计算机网络体系结构中的第二层，位于物理层之上、网络层之下，主要负责在相邻节点之间可靠地传输数据帧。本章核心内容涉及数据链路层的功能、协议、错误控制与流量控制机制。

一、数据链路层的主要功能

1. 成帧：将网络层传递的数据包封装成帧，添加帧头（含目的地址、源地址等控制信息）和帧尾（如CRC校验码）。
2. 差错控制：通过循环冗余校验（CRC）等方法检测传输错误，并利用确认与重传机制（如ARQ协议）纠正错误。
3. 流量控制：协调发送方与接收方的速率，避免数据淹没接收方，常用方法包括停等协议和滑动窗口协议。
4. 介质访问控制：在共享介质中（如以太网），通过CSMA/CD等技术解决多节点访问冲突。

二、关键协议与技术

• 点对点协议（PPP）：广泛应用于拨号连接，提供身份验证、压缩和错误检测功能。
• 以太网协议：使用CSMA/CD机制，帧结构包括前导码、目的/源MAC地址、类型字段、数据及FCS字段。
• 无线局域网（WLAN）：基于IEEE 802.11标准，采用CSMA/CA机制避免冲突。

三、错误控制机制

• 奇偶校验：简单错误检测，通过添加奇偶位使1的个数为奇或偶。
• CRC校验：生成多项式计算冗余码，高效检测突发错误。
• 自动重传请求（ARQ）：包括停等ARQ、回退N帧ARQ和选择性重传ARQ，确保数据可靠传输。

四、流量控制方法

• 停等协议：发送方每发送一帧等待确认，简单但效率低。
• 滑动窗口协议：允许发送方连续发送多个帧，窗口大小决定吞吐量，如Go-Back-N和选择性重传。

五、在信息技术研发中的应用

在信息技术研发中，数据链路层的优化直接提升网络性能。例如：

- 开发高效成帧算法以减少开销。
- 设计低延迟ARQ协议用于实时通信（如视频会议）。
- 在物联网（IoT）中，采用轻量级数据链路协议（如LoRaWAN）节省能耗。
研发人员需深入理解数据链路层原理，以构建稳定、高速的网络基础设施，支持5G、云计算等前沿技术。

数据链路层通过成帧、差错控制和流量控制，确保相邻节点间可靠数据传输，是网络通信的基石，对信息技术研发具有重要指导意义。