介绍
在计算机网络中，数据链路层位于物理层和网络层之间，负责将 network layer 中的数据包封装成帧并通过物理介质进行传输。同时，数据链路层还负责处理差错检测和纠错，以确保数据的可靠传输。介质访问控制则定义了多个节点如何访问共享的物理介质。
本文将介绍数据链路层的功能和特点，以及介质访问控制的常见技术和应用场景。
数据链路层的功能
数据链路层包括两个主要功能：帧封装和差错控制。
1. 帧封装
在数据链路层，数据包通过帧封装成为一个个帧，以便在物理介质上传输。帧是数据链路层发送和接收的基本单位，一般包括数据字段（payload）、控制字段和差错检测字段等。
帧封装过程主要包括以下几个步骤：
- 采用帧开始和帧结束标志（如SOH和EOT）来标识帧的起始和结束；
- 添加地址信息，用于标识帧的发送方和接收方；
- 添加控制字段，如确认控制和流量控制等；
- 添加差错检测字段，如循环冗余检验（CRC）等。
2. 差错控制
差错控制是数据链路层的重要功能之一，用于检测和纠正帧在传输过程中可能产生的错误。
常见的差错控制技术包括：
- 奇偶校验：通过检查数据位中的“1”个数来判断是否出现了奇数个错误；
- 循环冗余检验（CRC）：通过生成多项式将数据转化为比特序列，并计算校验和来检测错误；
- 奇偶校验和帧检验序列（FCS）：通过计算帧中所有数据的和来检测错误。
介质访问控制
在计算机网络中，多个节点可能需要访问共享的物理介质（如同一根电缆或无线信道），介质访问控制（MAC）决定了在共享介质上的传输顺序。
常见的介质访问控制技术包括：
1. 随机接入控制
随机接入控制采用随机的方式来控制节点的访问顺序。其中，载波监听多路访问（CSMA）协议是最常用的随机接入控制技术之一。
CSMA协议包括以下几种形式：
- 1-persistent：如果信道忙，则节点一直等待，直到信道空闲，则立即发送；
- 非持续型：如果信道忙，则节点等待一个随机时间间隔后再次监听信道；
- p-persistent：如果信道忙，则节点以一定的概率发送数据，以一定的概率继续监听。
2. 环形控制
环形控制通过分配令牌的方式来控制节点的访问顺序。只有拥有令牌的节点才能发送数据。令牌通过环形线路依次传递，每个节点根据需要将数据添加到令牌中。
常见的环形控制协议包括令牌环网（Token Ring）和令牌总线（Token Bus）。
3. 集中控制
集中控制通过集中的节点（例如集线器或交换机）来控制节点的访问顺序。集中控制方式可以有效地避免冲突和碰撞，提高网络的吞吐量。
常见的集中控制协议包括以太网（Ethernet）和局域网（LAN）等。
总结
数据链路层是计算机网络中重要的一层，负责帧封装和差错控制。介质访问控制决定了多个节点如何访问共享的物理介质。了解数据链路层和介质访问控制的功能和技术，有助于更好地理解和设计计算机网络。
希望本篇博客能帮助读者加深对数据链路层和介质访问控制的理解。如有错误或不足之处，欢迎指正和讨论。
本文来自极简博客，作者：梦境旅人，转载请注明原文链接：计算机网络中的数据链路层与介质访问控制
