撰稿：未来侦察班
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TCP/IP是必修课，物理层Phy、数据链路层、网络层、传输层、应用层五层... 本节接着聊数据链路层。
1. 数据链路层
从数据链路层开始，就出现"帧Frame"，能够更好地适配高层协议。其主要由LLC逻辑链路层和MAC媒体访问控制层组成。
简单类比，MAC+Phy就像在河两岸搭建的一座桥，建材可选光纤、双绞线等；而逻辑链路LLC就像一个物流公司，组建多支运输队，大公司可以雇佣整支车队，而小公司可以把包裹统一寄存再由运输公司统一发车。
2. 数据链路层详解
2.1 核心作用
数据链路层DLL由LLC和MAC两部分组成，向上对接网络层，向下连接物理层Phy。了解蓝牙协议背景就会发现，LLC层对应L2CAP处理逻辑链路，MAC层也类似LMP和部分BB层。
LLC逻辑链路控制层 负责SAP多路复用，建立及管理逻辑链路，SAP功能被以太网帧更加简洁的type类型逐渐挤占绝大多数应用领域。
MAC媒体访问控制层，具有通信介质相关性，携带6字节48位的mac地址，设备间网络通信都会依赖mac地址，即便是高层协议ip地址四元组建立网络连接，但在底层依然要查表找到ip对应的mac物理地址。
MAC主要功能是承上启下，细分4个功能点如下：
- 封装成帧，物理层phy中是串流，没有帧的概念，数据链路层将收到的网络层数据包作为自己的数据段，再加上帧头帧尾就组成帧，通过phy串流发给对端设备。
还是桥的例子，用户发快递（用户层），写上收货地址（传输层），物流公司分类打包（网络层）相同区域装同一个集装箱，最后装在卡车上（数据链路层），卡车行驶在公路桥上（物理层），寄给收件人（对端设备）。
- 透明传输，乍一听不太好理解。简单解释就是高层协议无论用传输什么内容，数据链路层都不会出错。但事实上帧头帧尾都有。不过透明传输是PPP协议专属，需要用特殊字段标记帧开始和结尾。
举个例子，在家里每次叫"小爱同学"小米电视就会回应，但恰巧家里的小猫也叫小爱同学呢，事情就有意思起来，电视和小猫都很蒙圈，主人到底叫的谁。
以太网II帧会在物理层加上前导码和帧标记，并不依赖特殊字段标记判定开始结束，线缆静默作为结束条件，因此天生就是透明传输。
- 流量控制，数据传输需要双方支持，一旦一方出现拥堵，可能就需要通知对方暂停传输，以防数据丢失。支持停止-等待协议和滑动窗口协议两种流控策略。新版IEEE 802.3x引入PAUSE帧。
- 介质访问，CSMA/CD（以太网）和 CSMA/CA（Wi-Fi）是最常见的访问控制策略，目前wifi中依然在广泛使用。
2.2 帧详解
以太网帧Ethernet V2格式
目的地址是对方的地址也就是接收帧的设备地址，源地址是本机地址，告诉对方谁给它发的。类型字段指明高层协议类型（如下图），帧校验检查数据完整性。
802.3帧
在Ethernet II未统治江湖前，IEEE给出的通信方案是802.3帧，高层协议类型由LLC层增加SAP服务接入点，接收方DSAP和发起方SSAP以及控制字段。
而mac层只管传输，使用Length长度字段替代Type的2字节。相比之下，Ethernet II结构就简单很多，关键是功能也非常完整。最终IEEE推出802.3 SNAP将Ethernet II帧收编。
PPP点对点协议
全称是Point-to-Point Protocol，没有源地址和目的地址，无法自由寻址只能固定两个设备间通信，常用的拨号上网等场景，后来扩展出PPPoE等协议类型。它是依赖帧头帧尾特殊字符判定整个帧，因此数据段（图中IP数据报）是不能出现0x7E等字节的，因此需要添加转义字符。
对比之下，数据链路层的mac地址用于设备间寻址，Type类型对接ipv4协议，应用层Tcp/udp port对接最终的应用app完整的网络框架。Ethernet II更具通用性和简洁易用。
2.3 教材
扩展下教材如《计算机网络》的数据链路章节详解，会介绍PPP网络、CSMA/CD、总线网、集线器等等，虽然它们技术长河中略显久远，但其迭代延伸依然活跃在当下网络中，如PPPoE在宽带入网认证、CSMA/CA在无线通信领域等。
至少研究CSMA/CD通信原理，就正好读懂现代网络中以太网帧数据段最小长度46字节的原因：碰撞检测判定条件依赖时间，然后时间换算成数据长度对应最小值64字节，并且以太网帧头帧尾18字节，刚好对应46字节的阈值。
3. 设备分类
网络设备可以按照网络协议层次数量分类：完整协议栈5层、部分协议栈2层或3层和特殊网络设备。如下图左右两端的主机具备5层协议栈，中间接入路由器，路由器不会解析第四和五层内容，仅网络层为中心转发数据包。
- 完整协议栈设备 终端设备网卡，如电脑intel无线网卡、瑞昱的有线网卡和所在软件系统windows或ubuntu等一起构成从应用层到物理层的完整协议栈。
- 部分协议栈设备 中继设备，如路由器是三层网络层到物理层，普通交换机只有两层数据链路层到物理层，高级交换机可能也支持网络层。
- 特殊设备 两种不同介质之间转换，如蓝牙PAN协议数据包，L2CAP层模拟网卡设备，系统收发数字信号的网络包转换成蓝牙的模拟信号传递到对端PAN设备。
另外像USB设备可以模拟出网卡，直接对接网络层，ifconfig可以看到usb0网卡。实现usb线传输网络数据包。两个设备也可以通过网络层直连，这样就没有Phy物理层通信。