数据链路层--基本概念

数据链路层主要实现数据封装成帧、透明传输、差错检验、流量控制和确认机制等功能。数据链路层主要的几个协议有以太网的MAC（Media Access Control）协议、经典的HDLC（High level Data Link Control）和Internet接入网中的PPP（Point-to-Point Protocol）等。

1.物理层存在的问题

物理层传输可能会出现差错。
物理层无法判断是否出错，没有补救措施。
物理层不能协调发送节点的发送速率和接收节点的接收速率。
基于以上问题设置数据链路层，主要是解决物理层传输的不可靠问题，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。

2.数据链路层定义

数据链路层利用不可靠的物理链路向网络层提供可靠的数据链路，实现网络中两个相邻节点之间的无差错数据传输。数据链路层需要具备以下功能：

成帧。数据链路层把来自网络层的比特流划分成易处理的数据单元（称为帧）。
帧的透明传输。区分帧中的数据和控制信息，这些处理对高层来说是透明的。
流量控制。对发送方发送数据的速率加以控制，以免超过接收方的接收能力而导致数据丢失的机制。
差错控制。对接收到的帧进行校验，如果发生差错对帧做相应处理。
数据链路管理。如果在数据链路上传送数据采用面向连接的方式，则发送方和接收方之间需要有建立、维持和释放数据链路连接的管理功能。
链路访问控制。多个节点连接到同一链路时，需要数据链路协议决定节点对链路的调度。介质访问控制协议(MAC协议)定义了帧在链路上传输的规则。
物理寻址。

3.数据链路层向网络层提供的服务

当数据链路两端的节点进行通信时，需要根据具体情况配置数据链路层，使之能为网络层提供多种不同类型的服务。主要提供以下3种服务：

1）无确认的连接服务。适用于低误码率环境中的数据传输。大多数局域网的数据链路层都使用无确认的无连接服务。

双方无须建立链路连接。
每个帧都带有目的地址。
各帧相互独立传送。
目的节点对收到的帧不做任何应答确认。
由高层处理丢失的帧，数据链路层不做处理。

2）有确认的无连接服务。在1）的基础上增加了确认功能，适用于可靠性不高的通信信道。

目的节点对接收到的每一帧都要向发送方发送确认帧（ACK）。
发送方利用超时机制处理确认帧，每发送一个数据帧的同时启动一个定时器，若在规定时间内未收到对该帧的肯定确认帧，则发送方启动超时重传机制，重传该数据帧。

3）面向连接服务。数据传输之前首先建立数据链路连接，然后所有的数据帧均在该链路中依次按序传输，最后传输结束时再释放该连接，适用于实时传输或对数据传输有较高可靠性要求的环境。面向连接服务主要分为以下3个阶段。

连接建立阶段。在传送数据之前，首先利用服务原语在发送方和接收方之间建立一条连接（即建立数据链路）。
连接维持阶段。发送方和接收方进行数据帧的透明传输。所有的数据帧都带有自己的编号，传输过程中要求对每一帧进行确认，发送方收到确认帧后才能发送下一帧。
连接断开阶段。数据传输结束后，发送方和接收方妥善释放数据链路。

4.差错控制

5.介质访问控制方式

介质访问控制方式是指在广播信道中信道分配的方式，即网络中各节点采用何种方式访问共享信道，它是对信道访问的一种规定，属于数据链路层的一个子层，即MAC（Medium Access Control）层。介质访问控制方式主要有随机访问控制和轮询访问控制两种。