链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），中间没有任何其他的交换节点。也可以叫物理链路。 数据链路：物理线路+必要的通信协议，通常使用网络适配器（既有硬件，也包括软件）来实现这些协议。也可以叫逻辑链路。
链路层主要使用这两种信道： 1.点对点信道：一对一的点对点通信方式，协议数据单元——帧。 2.广播信道：一对多的广播通信方式 数据链路层负责将网络层的消息打包成帧，发送到链路上，和拆帧把数据给网络层。
1.封装成帧： 在一段数据的前后分别添加首部和尾部（首尾重要作用——帧定界），就构成了一个帧。在互联网上传输的数据都以分组（即ip数据报）为传送单位。分组的长度要尽可能大于首尾部长度，以避免头重脚轻，资源浪费。每一种链路协议层都规定了帧的数据部分长度，也就是分组长度，不能超过最大单元MTU（Maximum Transfer Unit）。 帧长度=分组长度+首尾段长度 当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时，帧定界可以使用特殊的帧定界符。ASCII码是七位编码，一共可以组成128个码。 128个ASCII码=95个可打印ASCII码+33个不可打印ASCII码 SOH和EOT是帧定界符 SOH（Start Of Header）位于帧首部，表帧开始。 EOT（End Of Transmission）位于帧尾部，表帧结束。 定界符是ASCII码，是由我们从键盘上输入的，如下图，我们一般不会输入^A和^D这样的字符，所以它们可以起到定界作用。 SOH和EOT的十进制和十六进制 如果数据传输错误，帧定界符也能起到重要作用。 比如说发送端发送一个帧时出错，但是很快又恢复正常，又会重新从头发送帧（没发送EOT），这时接收方就接到两个SOH，就知道出错了，会丢弃前一段的残缺帧。 由于我们不会输入SOH和EOT这样的字符，所以不用担心意外输入导致帧定界出错，这样的传输就是透明传输。 2.透明传输： 如果数据不是ASCII码的文本文件时（如二进制代码的计算机程序或图像等），有可能会出现某个字节的二进制代码与EOT和SOH相同，导致帧定界错误。 为了防止这样的情况出现，就得将数据中出现的EOT和SOH进行转义，可以在控制字符前加上转义字符“ESC”(类似C语言里面的转义符号“\”)，这种方法称为字节填充（byte stuffing）或字符填充（character stuffing）——将ESC填进去，那么内容中又出现ESC呢？就在ESC前再加一个ESC（俄罗斯套娃）。
3.差错检测 现实中总会出些差错，比如说比特传输中，0变1，1变0，这种被称为比特差错。为了提高可靠性，现在数据链路层普遍使用循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check）来进行差错校验。 CRC运算就是通过模二运算在数据后添加冗余码，构成一个可以检错的帧。 模二运算：进行加法不进位，减法不借位，除法相当于退位减法，所以也不借位。等同于异或运算。
发送方，得到n位冗余码的具体运算： 1.数据D（k位）和2^n相乘，等于加了n位0。（总长n+k位） 2.第一步得到的数，模二除以事先约定的数G（n+1）位。得到R（n位冗余码） R也被称为帧检验序列FCS（Frame Check Sequence）。最终发送的帧是 数据+FCS，共（k+n）位。 接收方，进行CRC检验： 将接收到的帧，都模二除G（除数），如果余数是0，那么就是正确的——模二除相当于减法，比如说6/4=2（发送6+2=8），接收8/4=0，如果发送错误（6+1=7），接收7/4！=0 数据链路层若只使用CRC，只能做到对帧的无差错接受，无差错指的是——错的都被扔了，接收的差不多都对。
以前流行高级数据链路控制HDLC（High-level Data Link Control），现在流行更简单的点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)。 PPP协议是计算机和ISP（互联网服务提供商）通信时所使用的数据链路协议。 PPP协议满足的要求： 1.简单：接收方每收到一个帧，就进行CRC检验，错误就丢弃，正确就收下。 2.封装成帧：规定特殊的帧定界符（就是前面基本问题——透明传输），使得接收端可以准确找出帧的起始。 3.透明性：数据中出现了和帧定界符一样的情况，如何处理。 4.多种网络层协议：必须能够在同一条物理链路上支持多种网络层协议。 5.多种类型链路：必须能够再多种类型的链路上运行——串行、并行、同步或异步、低速或高速，等等。 6.差错检测：及早发现错误，防止带宽浪费 7.检测连接状态：自我恢复 8.最大传送单元 ：如果超过数据部分MTU(Maximum Receive Uint)，就丢弃该帧。 9.网络层地址协商 10.数据压缩协商 这里F（Flag）位于帧的首尾，是标志字段，用于表示一个帧的开始或结束。 A（Address）和C（Contrlol）都没屌用。 字节填充： 如果PPP协议使用异步传输，它把转义字符定义为0x7D，并把冲突相同的字节变为2字节序列，以此区别标志字段，如果信息字段中出现了0x7D（和转义字符相同），就把它变为（0x7D，0x5D）；如果出现0x7E（和标志字段相同），就把它变为（0x7D,0x5E）. 零比特填充： 假设PPP使用同步传输（一连串的比特连续发送，而不是一个个），发送端先扫描整个信息字段，如果发现了5个连续的1（F也有5个1），就立马在里面放个0，接收端发现这个序列，会把0删除用以还原。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的 以后一般不考虑 LLC 子层（作用已经不大了） 计算机如何连接到局域网？： 通过网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。一般是插在电脑内部。适配器内部的ROM固化了物理地址或MAC地址（这种地址用在MAC帧中）。 每个站点的 NIC 拥有一个独一无二的 48 位 MAC 标识符 (地址)。 高 24 位为厂商的标记，低 24 位由厂商分配 点到点通信时帧中指明接收站点的标识符，接收者比对帧中目的地 MAC 是否与自己的 MAC 相符 (或者是否为广播地址)，不相符即丢 弃该帧。 需要广播时利用目的地标识 0xFFFFFFFFFFFF 表示广播帧 注意：MAC 地址内的结构信息并不能帮助定位 NIC 在网络中的位置， 只能说明 NIC 的唯一性。 不同的数据链路层协议对应着不同的帧，所以，帧有多种，比如PPP帧、MAC帧等，其具体格式也不尽相同。 适配器的重要功能（实际上包含数据链路层和物理层）： 前面说的协议都是规则，必须要有一个执行者，而适配器起到这样的作用：将ip数据包封帧，进行CRC检错，丢错误帧等等。 起到连接局域网的作用，电缆或双绞线（涉及物理层）。 计算机的硬件地址存在适配器的ROM中。
特点：网络为一个单位所有，且地理范围和站点数目均有限。 优点：具有广播功能，从一个站点可以很方便地访问全网。 按照网络拓扑可分为： 用集线器连接的星型网 环形网 总线网 以太网是一种基带局域网，一开始采用总线网。
为了通信简便，以太网采用以下两种措施： 1.无连接的工作方式，不必先建立连接就可以直接发送数据，尽最大努力的交付，只管发，CRC丢弃的错帧是否需要重传，丢给上一层去决定。以太网只当是新的数据帧发送，不管是不是重传帧。 2.以太网发送的数据都采用曼彻斯特编码。
用来解决以太网总线网资源抢占问题： 例子：大家在开会，如果有人在发言就不能打断他，等他说完了才能说，但是如果同一时间大家都举手要发言，就很难搞了，此时CSMA/CD就像是主持人，规定发言的方法。 协议特点： 1.多点接入：说明这是总线型网络。 2.载波监听（协议实质）：就是检测总线上是否有其他计算机也在发送信息，并没有用到“载波”这种技术，就是监听。不管在发送前，还是发送中，都得不停地检测信道。 3.碰撞检测（协议实质）：就是边发送边监听，以便判断自己发送数据时，别人是不是也在发送判断。 为什么用了监听，还会出现同时碰撞？这是因为电磁波在总线上是有时延的，站B若在站A发送到B之前发送自己的帧，AB之间的帧就会碰撞，一旦碰撞，适配器就得立刻停止发送，以减少资源浪费。 争用期：发送的消息出发，返回至发送点（距离无线接近0），这期间所经历的时间2t，就是争用期。 只有经过“争用期”的考验，才能确保这次发送不会发送碰撞。 发生碰撞之后站点需要执行二进制指数回退算法 (BEB）。以太网取 51.2 s 为争用期的长度。 对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。 以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。因为此时信号已经充满信道。 以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
刚刚介绍，一开始以太网采用总线网，物理层也从粗同轴电缆，到细同轴电缆，最后到更好的双绞线，同时也采用了星型网。
10——10Mbit/s BASE——基带信号 T——双绞线 星型网的中心增添了一个可靠性很好的设备——集线器。
集线器特点：
物理层： 1.在扩展主机和集线器之间使用光纤 2.构成多级星型结构的以太网 当用主干集线器将它们连接在一起时，会形成一个更大的碰撞域，一次只能允许一个系的计算机发送消息，不然它们就会碰撞（相当于变成更大的主线网）。而且不同的系使用不用的以太网技术（数据率不同），那么就不可能使用集线器将它们互连起来。
2.在数据链路层扩展以太网（比扩展物理层更常用） 一开始人们使用网桥：对MAC帧的目的地址进行转发和过滤。 后来出现了交换式集线器（switching hub），很快淘汰了网桥，这种集线器常被称为以太网交换机（switch）或第二层交换机（L2 switch） switch实际上是一个多接口的网桥（而且是用的最多的透明网桥） ，每一个接口都直接与一个单台主机或另一个switch相连，一般都工作在全双工模式，使多对主机能同时通信（网桥只能一次分析和转发一个帧），相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞地传输数据。 以太网交换机内部的帧交换表（又称地址表）是通过自学习算法自动建立起来的，又有专门硬件用于转发，所以转发速率比网桥快很多。 自学习算法： 发送方A，发送帧到接收方C,以太网交换机B接收到帧后，将发送方地址写入地址表（如果之前没有的话），查找地址表中是否有C地址，如果没有就洪泛（像洪水一样，向除了自己外的计算机都转发帧），其它计算机会比对帧中的信息，如果自身地址与帧中的地址不一致就丢弃，如果有计算机匹配上地址，交换机就将目标地址写入地址表中，这两者就构成了通道，下次双方通信就可以直接查表转发。如果洪泛一次没找到目标，就通过所有其它接口洪范（除了发入接口）。 如果一直没找到目标，而且形成了一个圈的话，帧就会转圈圈，不过也有解决办法——生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。
虚拟局域网VLAN(Virtual LAN): 虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。 这些网段具有某些共同的需求。 每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网
VLAN 可以将局域网内机器按逻辑关系而非物理位置进行灵活划分 划分后的 VLAN 可以避免过多的广播消息 图中所有机器所连的交换机端口 (Port)被划分到灰、白两个 VLAN 中 (实际中 VLAN 标识符以自然数命名, 默认为 0) 同色端口的机器构成一个虚拟局域网, 相互之间帧可达, 否则不可达 最大帧长变为 1522 字节=原来帧最大帧长1518字节（1500字节的数据加上18字节的首部）+4字节VLAN标记字符（用于指明发送该帧的计算机属于哪一个VLAN）。 VLAN标记字符=前两个字节0x8100（ IEEE 802.1标记类型）+后两个字节（前三位是用户优先级字段+ 一位CFI+12位VLAN标识符VID）
