数据链路层¶

链路(link)：从一个结点到相邻结点的一段物理路线（有线或无线）

数据链路(data link)：链路 + 网络适配器，也叫逻辑链路

网络适配器，原本是插在主板上的网络接口卡（NIC, Network Interface Card），简称网卡，现在基本嵌入集成到主板中了，所以叫做适配器更合适

适配器和计算机之间通信，通过主板上的I/O总线以并行方式传输
适配器和局域网之间通信，通过传输介质以串行方式传输

适配器装有 RAM 和 ROM，操作系统中需要安装适配器驱动，计算机和局域网的传输方式不同，所以需要对传输方式进行转换，传输速率也不同，所以需要实现缓存功能，还需要实现以太网协议

适配器出厂时会在 ROM 中固化一个全球唯一的硬件地址，又称物理地址，或 MAC 地址，类似于身份证号，仅用于同网段局域网内定位，出了网关还得靠IP地址路由

MAC 地址共 6Bytes，48bits，其中 3Bytes 由 IEEE 统一分配，叫做 OUI(Organisationally Unique Identifier, 组织唯一标识符)，另 3Bytes 由生产厂商自己决定，虚拟网卡的 MAC 地址也一样，IEEE 也会给虚拟化软件厂商分配 OUI

数据链路层需要处理的问题

信息打包，需要将物理层传来的比特流转为帧
差错控制，受噪声干扰物理层传输可能会出现误码率（BER, Bit Error Rate），即在一段时间内，BER = 传输错误的比特 / 所传输的比特总数，传输错误的比特指1变为了0，或0变为了1，数据链路层通常使用循环冗余检验（CRC, Cyclic Redundancy Check）等检错技术，无线信道中通常可能需要纠错算法来检错的同时还能纠错
流量控制，信道两端处理信息的速度可能不同，需要某种机制来协调
信道多路复用，需要MAC协议控制

使用的信道主要有：点对点信道、广播信道

点对点信道¶

点对点协议（PPP, Point to Point Protocol）是计算机接入ISP所使用的数据链路层协议

广播信道¶

局域网在数据链路层使用广播信道一对多通信，为了使数据链路层适应更多种局域网标准，制定了以太网标准的 IEEE 802 委员会将局域网的数据链路层拆成了两个子层

逻辑链路控制（LLC, Logical Link Control）子层，为网络提供统一的接口，以便数据在设备之间传输，因为现在广泛使用的局域网只有以太网，LLC已经失去意义
媒介接入控制（MAC, Medium Access Control）子层，主要解决多路访问时谁先发谁后发，以及发给谁等问题

一般讨论局域网时，通常就是指以太网，早期传统以太网主要使用总线型拓扑

总线型不能同时发送和接收，属于半双工通信，类似会议中大家随时可发言，无需举手示意，但同时只允许一个人发言，若恰巧两人同时发言，则全都立即停止发言，然后等没有人发言后再发言，使用 CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）来控制

现在快速以太网(100Mbps以上)一般使用星型拓扑，使用双绞线和集线器连接，逻辑上仍是总线网，各主机中的适配器依然使用 CSMA/CD 协议来竞争对传输媒介的控制，如果使用以太网交换机替换集线器，则变为全双工通信，不需要 CSMA/CD

虚拟局域网¶

VLAN（虚拟局域网）是局域网给用户提供的一种服务，由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，相同 VLAN 上的主机可以收到彼此的广播信息

无线局域网¶

使用 CSMA/CA（载波监听多点接入/碰撞避免）协议，可选择与RTS/CTS协议搭配使用