数据链路层是如何传递数据的

数据链路层功能概述

数据链路层的主要作用就是加强物理层传输原始比特流的功能。其负责将物理层提供的可能出错的物理连接，改造成逻辑上无差错的数据链路。

数据链路层包括三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错控制。

封装成帧

在物理层发送的信号本身是没有起始与结束标志的，同时数据链路层又需要将IP数据报也添加到帧中，这个问题综合而言就是封装成帧的问题。

将IP数据报封装成帧很简单，只需在数据部分的前面添加一个帧开始符SOH，并在数据部分的后面添加一个帧结尾符EOT。在接收数据时如果遇到了帧开始符就表示需要开始接收数据了，如果没有遇到就说明前面收到的可能都是噪声不用做处理。然后在此遇到帧结束符就说明数据传输结束，后面的部分数据不同在处理，数据封装示意图如下：

透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。在数据链路层将网络层协议封装成帧时，会在首部和尾部分别添加SOH以及EOT这两个特殊字符，接收方是根据这两个字符来确定帧首和帧尾的（产生了二义性），如果上层协议发送过来的数据(即链路层的数据部分)包含EOT，那么接收方在解析这个帧的时候就会误以为数据已经结束，这种情况下传输数据就会产生问题。所以，如果链路层对这种情况没有特殊处理，那么就可以理解链路层为非透明传输(因为无法传输EOT这个字符)。

通常情况下解决这个问题可以在数据部分的SOH、EOT字符前添加一转义字符ESC,在传输时如果直接接收到SOH、EOT字符还是表示为帧的开始与结束标志，但是如果接收时接收到了ESC然后接收到SOH、EOT，就说明这两个字符不是帧的开始与结束标志，是帧数据的一部分。这样就完成了透明传输的问题。

差错控制

现实的通信链路都不会是理想的。这就是说，比特在传输过程中可能会产生差错:1可能会变成0，而0也可能变成1。

为了检测这种差错，数据链路层采用了校验码。数据链路层在传输前生成校验码同数据一起发送，接受后通过校验码校验数据是否正确，如果校验出错就直接丢弃该帧，如果没有出错就直接保存，解析，并将数据部分上交给网络层。在使用中使用最为广泛的就是CRC循环冗余校验。

循环冗余检验原理：

1. 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。
2. 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。

冗余码计算：

1. 令 M * 2n，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。
2. 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。